看过电影《火星救援》（TheMartian）的人一定会对这个剧情印象深刻：马特·达蒙饰演的男主角不幸孤身滞留在火星。然而作为科学家的他，立刻坚强乐观地在火星上扯起大棚……种土豆。科幻电影里的场景并非天马行空，创造条件让植物生育不受或很少受自然条件制约，那么即使在火星这样的环境下也有可能种植出土豆。现实世界里悄然兴起的植物工厂，就和这种在太空建立粮食储备的种植方法非常相似。
　　学院信电分院丁金婷老师团队与浙江省农科院合作建立的“智能化瓜菜育苗与石斛种植”科研项目，就建立了一个典型的植物工厂。
　　项目所在的建德九仙铁皮石斛基地里，培养液替代了土壤，LED光源取代了自然光，无农药无污染，植物间和谐共处，单位面积产量远超露地。比《火星救援》更胜一筹的是，工作人员无需亲临基地，用手机或者电脑便可以分析采集到的数据，并远程操控控制植物生长需要的温度、湿度、光照、CO2浓度等，并实现开关风机、控制遮阳帘、浇水等。
　　该项目在2014年获得了杭州市科委重大课题的资助。
　　2016年底，浙江省委副书记袁家军来到九仙铁皮石斛基地视察调研，他非常详细地了解了铁皮石斛产业发展的现状，并对石斛产业多元化发展提出了宝贵建议。
　　今年5月8日，毕业于第四军医大学的1959级100余位老军医来到九仙基地，他们之中有两位将军，很多在医学领域享有盛誉，老军医们兴致勃勃地参观，并对基地给出了高度评价。
　　“仙草”石斛与番茄黄瓜比邻而居
　　与大多数人想象中钢筋铁骨的工厂外观不同的是，丁金婷老师的“植物工厂”主体部分其实更像一个科学怪人的实验室。没有土壤，没有阳光，处于组培瓶苗阶段的铁皮石斛沐浴在LED光源的红紫白光中，瓶身映出的色彩光怪陆离，有点赛博朋克风格的迷幻。大苗栽培阶段，这批石斛就将从培养液中移出，栽培在基质———树皮上并移入大棚，时间长了，石斛就和树桩合为一体。
　　铁皮石斛具有生津养胃和降血糖的药用价值，是我国珍贵稀缺的中药材，被列为“中华九大仙草”之首。但铁皮石斛的产业化种植中，也存在种源混杂、存活率低、周期长成本高、质量控制困难等诸多问题。
　　如何让“仙草”走入千家万户，让更多老百姓受益，以实惠的价格买到高品质的石斛？这是丁金婷和农科院的这个“植物工厂”努力做到的———借助现代农业信息化、智能化技术，提升石斛品质，缩短生产周期，降低种植成本，提高种植效益。
　　铁皮石斛生长周期性长，在小石斛静静生长的时候，这个“实验室”也没闲着。植物工厂结合铁皮石斛生长周期性长与蔬菜种苗时效明显的特点，开展了瓜菜立体育苗技术体系研究。据负责育苗技术、农科院研究员周胜军老师介绍，目前主要培育的蔬菜是番茄和黄瓜，因为它们是市场上需求较大的蔬果，同时生长周期短，效益高。
　　春季到来的时候，育好的优等苗会被移种入大棚。收获时节，番茄和小黄瓜与默默生长中的铁皮石斛遥遥相望，构成植物工厂中的趣景。
　　
　　高科技为骨，支撑植物工厂
　　“植物工厂建在建德，来回跑会不会不方便？”“不会，我们在手机或者电脑里就可以实现远程操控。”说着丁金婷就拿出手机演示了起来。手机里显示了“工厂”里的实时数据：空气温度17.57℃，空气湿度82.74%，二氧化碳浓度38.95ppm；丁老师在手机上一点，就可以开关风机、控制遮阳帘、浇水……植物工厂中运用的是智能化环境实时监测与控制系统，包括环境数据采集与自动监控综合集成技术。监控摄像头记录下的实时场景、采集好的数据都能通过无线传感器传回实验室，可以直接在手机或电脑上操作控制。
　　“我们的初始考虑，就是想把植物生长所需的环境与信息技术综合，把经验值转化为可控的数值。”周胜军说。
　　目前国内对农业的研究现在多集中在生物科技方面，信电数据、自动化技术、系统控制等方面介入的很少，几乎是一片空白。而丁金婷团队的植物工厂的特别之处就在于，它运作的原理与自动化领域息息相关，而这也是小石斛以及番茄黄瓜茁壮成长的关键所在！
　　数据采集、中央处理、执行机构、智能决策四大模块组成环境控制系统，以ZigBee无线传感器网络为数据采集终端研究，以Web服务器为数据处理中心研究建立智能化生产设施。通过无线传感器对环境参数进行实时、动态监测，收集数据搭建平台，运用智能算法对数据进行预测分析，根据它的变化的趋势来对环境进行精确控制，这帮助植物生长得又好又快。
　　“新农业”试验田，人才培养的乐土
　　学院求是荣誉奖章获得者、2017届毕业生臧泽林曾经参与过这个项目，负责某个算法，如今他正在浙江工业大学攻读研究生。丁金婷自豪地说，参与科研项目的学生能力都很强。项目涉及到的算法、传感器、物联网、信息采集等，本身自动化专业的本科课程里就有，同学们在学习之后，立刻投入实验，学以致用。实验室申请的省级课题、发表的文章，申请的专利，都署有学生的名字。
　　自动化1402的屠杭垚是植物工厂项目中一员主力干将。在种植过程中一般会有空温、空湿、土温、土湿、二氧化碳、阳光这6个参数，屠杭垚的主要工作就是采集到这6组数据后，利用智能算法对其数据进行分析，从而有效预测未来参数。
　　屠杭垚觉得，在本科阶段就参与老师的课题非常幸运，同时也是一项艰巨的考验。通过一次次课题组的交流、团队合作等，他渐渐完成从一个有依赖性的大孩子到独立的youngadult转变的过程，也为未来的研究之路打下基础。
　　植物工厂，前景美好征途漫漫植物工厂技术的突破将会解决人类发展面临的诸多瓶颈，甚至可以实现在非可耕地，以及在城市的摩天大楼里进行正常生产。利用各种清洁能源，加上一定的种子、水源和矿质营养，就可源源不断地为人类生产所需要的农产品，解决耕地稀缺、资源匮乏、食品安全等难题。业内人士称之为农业技术的一次重要革命。
　　前景是美好的，但征程远非坦途。LED光源结合水耕栽培架作为生产设备，成本高企不下，这也是现阶段植物工厂难以推广的原因之一。周胜军表示，目前降低成本确实很难做到，为了让植物工厂能发挥出更大的作用，从生产实际考虑，会尽量选择价值较高的作物种植，“在这个项目中引入了铁皮石斛，就是另类的‘降低成本’的新思路。”
　　团队成员都已在相关研究方面积累了大量经验。
　　周胜军曾参与过水果黄瓜新品种培育项目，结合江浙沪技术条件精细化生产，成功培育出品质优良的国产水果黄瓜种苗，从而取代进口荷兰、以色列的黄瓜种子，节约了几亿的进口种子成本。目前，植物工厂的研究方向之一是让水果黄瓜更进一步，跨越到黄瓜与水果之间，吃起来达到水果的甜度与质感，同时又不过分提高糖度，保留黄瓜的清香。
　　丁金婷之前曾负责过一个养殖南美白对虾的公益项目，当时他们在海南培育好虾苗，三月份空运到萧山围垦进行养殖，并在八九月份上市售卖。“这与植物工厂有一定的相似性。”丁老师说，同样是在温室育苗、露天养殖，所做工作中网络、信息处理这块是相通的，只是区别在于传感器不同，而且水产养殖没有周期性。
　　植物工厂项目从2014年开始建设，目前进展顺利，但也有不少亟待解决的难题。如不同行业之间存在技术断层，寻找光谱达到要求、让植物吸收更好的LED灯管不容易。此外，收集瓜果苗所在的土壤数据的传感器的探针长度也很难达到要求，“我计算过，只相差两毫米。但是（测量时）哪怕是些许的差别，收集到的数据误差也是十分大的。”丁金婷感叹道。
　　该项目所培育的石斛已进入市场，在与生产结合的过程中也存在问题。周胜军表示目前并没有综合性的农业企业能同时包含石斛与种苗两方面的经营业务，所以只能分开找投资，这不能不说是一种缺憾。
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