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华南农业大学刘厚诚教授:针对台湾专家言论,力挺植物工厂推广

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119日,华南农业大学园艺学院教授刘厚诚在第二届农业照明发展论坛中作了《植物工厂发展的机遇和挑战》的演讲报告。从4个方面对植物工厂发展进行了分析,同时,还特别针对台湾明道大学陈世雄校长反对植物工厂在台湾推广的言论进行了解释。


华南农业大学园艺学院教授刘厚诚
以下是演讲实录:

很高兴借助这个机会与大家分享我对植物工厂的理解。今天我主要讲讲植物工厂发展的机遇和挑战。

植物工厂的发展机遇

植物工厂的发展机遇,从食物安全和功能食物两方面入手。根据目前我们的研究发现,植物工厂是最佳实现植物生产的方式。

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1中,这是前不久刚刚发的一个新闻,也是中国2015年关于食品安全的解读,总结了2015年全国食品安全里面的六大特点(图2),其中两条跟植物工厂的生产有非常密切的关系,这就是我们面临的机遇。一是微生物的污染已经成为食品安全里面非常重要的因素。我们知道在大田生产和设施农场生产,微生物污染是很难避免的,在植物工厂里面生产,微生物就可以避免。最新的统计数据,微生物的污染,在世界导致的疾病非常严重。国内从食品安全角度报道微生物污染问题,往往被病虫药残留、重金属的新闻掩盖掉了。大家对微生物污染没有关注,其实微生物致病是非常严重的问题。世界卫生组织把叶菜类的安全归到生鲜食品安全的管理里面,这说明微生物污染非常严重。

二是我们的关注点开始由食品安全转向对食物的营养健康评价,这也是植物工厂未来发展重要的机遇。

功能食品在世界范围内受到越来越多的关注,功能食品的需求越来越大。我们知道,吃保健品解决不了营养问题,所以大家追求更加天然的、更具生物活性的保健功能成分,用天然的食物来解决这个问题,这给植物工厂提供了途径。现在肾病人越来越多,针对肾病的病人,开发了低钾食物,这在植物工厂里是可以实现的,日本已经成功实现了低钾蔬菜的生产。

功能型食物植物工厂的生产技术

通过近些年我们做的科研工作,给大家展示一下(系列图3)。植物工厂条件下,我们能够实现功能食物生产。这是广东常见叶菜芥兰,我们种了一个月,可以看出不同光谱对维生素C的含量,可溶性蛋白的含量,糖的含量、游离氨基酸的含量均具有可调节的功能。β胡萝卜素和花色苷也有明显的差别,多酚也一样。我们最关注的是自由基清除率,也有非常明显的改变。而特别关注的,对我们人体有益的钙、镁、锌,均可以通过光谱条件的改变,使它的含量发生显著的变化。

 











系列图3

 

同时,我们也为红叶生菜做了实验(系列图4),这些生菜在人工光条件下进行一个月的生长。通过光照时间、光强的不同照射,对生菜的保健营养成分产生了影响。维C、可溶性糖、可溶性蛋白在不同光值条件下均发生了明显的变化。特别是钾、钙、镁、锌有非常显著的差别。不同的处理,差异是非常显著的,这对于我们调控蔬菜矿物质含量提供了一个非常可行的途径。抗氧化的能力在不同光线的调控下也有非常大的差异。不同光强下,对常规的营养品质以及矿质元素含量及积累量都发生了非常显著的影响,同时积累量差异尤为明显。

抗氧化能力在不同的光强条件有着非常显著的差异,这说明通过光谱的调控,通过光照强度调控,我们可以调控蔬菜里面的矿物质元素和抗氧化成分。


 















系列图4

 

第三个实验是通过光照与营养液浓度耦合,产生对生菜品质的影响(系列图5)。我们采用了不同光值,不同光强,不同的光照时间的作以下实验。从这个实验可以看到,这个可溶性蛋白在不同光强下发生显著的变化;硝酸盐含量也有显著的差别,维生素C的含量也有非常显著的差别,可溶性糖的含量也变了,游离氨基酸也变了。对矿质元素的影响,钾、钙的差异非常大,锌、镁也有明显的差别。花色苷的含量,通过光强的处理也有相应的作用。多酚抗氧化成分也受光强的影响。类黄酮的差异更加显著,有一个数值特别高,抗氧化能力的数值也特别高。









系列图5(此为部分数据。完整数据请咨询刘厚诚教授)

不同的光照时间对蔬菜的营养成分和抗氧化能力有非常大的影响,对硝酸盐、维生素C、可溶性糖、游离氨基酸都有很大的影响,这是对各种矿元素的影响。跟抗氧化相关的指标,不同的组合之间,也有明显的差异。多酚、花色苷、类黄酮、自由基清除能力都有很大差别。

从简单的实验数据可以反映,我们对植物工厂的光环境、营养液的调控,以及温度控制,是完全能够定向调节和控制植物工厂蔬菜的功能及营养成分。

植物工厂应用很广泛

植物工厂的应用很广泛。这是台湾彰化大叶大学分子生物科技学系生产出来的甜瓜(图6)。也可以在特殊的场合里面发展植物工厂,这是前店后厂的生产模式(图7);也可以在餐厅、超市直接生产蔬菜,给消费者更大的信心。台湾、韩国、日本都有这种的先例,中国也有企业开始在做。


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在医院,一方面给病人康复提供绿色环境,另外也可以为一些特殊病人提供他们特需的蔬菜,这是植物工厂在特殊场合的发展机遇。(图8

植物工厂的发展挑战

因为狭义的植物工厂,主要靠人工光,我们最大的能耗来自光源,如何有效利用光源,是我们面临的最大挑战。植物工厂是完全可控的生产方式,自动化程度高,意味着生产效率也高。人介入到植物工厂里面的环节越多,就意味着它可控的程度会下降,如果要做到完全可控,最好是把人排除出去,提高自动化生产是植物工厂高效生产的重要因素。综合种植管理,生产受所有环节的影响,怎么把所有的环节有效统一,找一个高效的组合,这是我们未来面临最重要的问题。 

另外,是否能与其他生产系统资源的有效组合?能不能跟一些产生高氧化碳的产业结合?例如与食用菌结合。食用菌要放出二氧化碳,消耗氧化,我们把它结合起来,效率会不会更高?怎么用信息技术有效提升植物功能效应,这是我们将来要解决的问题。 

最近在网上流传一个消息,有人跟我求证此事,借此机会我有必要跟大家讲一下。它引用的是台湾明道大学校长的意见,《植物工厂值得推广吗?》(图9所示),校长列出一系列的问题,我针对这些问题跟大家做简单的解读。


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如图10所示,第12条不用讲,因为确实要充分利用大自然给我们的优势,但是后面几条都是错的。他说植物工厂没有足够的营养价值,刚才我们的实验已经把这个问题回答了,植物工厂可以定向调节植物的营养价值。特别是二次代谢物,刚才说类黄酮这些都是二次代谢物,我们在植物工厂完全可以定向调节。


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如图11所示,第4条更是无知,因为现代农业是建立在植物营养的基础上形成农业,这条把现代农业全部打掉了。按照他的说法,大家都不用吃饭了,因为你不要下化肥,下了化肥就不是自然肥,种出来的东西是不行的。如果是这样的话,那全世界的人都要饿死了。水耕液,每个星期更换一次,做实验是这样做,但是在产业化的过程中并不是这样做的,我们在有效的管理下,可以实现长期、循环、零排放、微排放的运行。

6条,植物工厂最终还是会有病害,仍需农药防治。做过植物工厂的人都知道,只要在有效管理控制下,基本上可以控制虫害的发生,可以不用药。我们种的生菜、芥兰、小番茄,全生长期过程中一次农药都不用。由于前面几点不成立,他的整个结论都是错的。 

这个报道对植物工厂的影响非常大,看到此文后,很多人都向我求证此事。今天借这个机会跟大家解释一下。接下来我也在考虑是否正式出一篇文章,找到更加科学的数据,证明这个结论的荒谬性。 

此外,据悉,201615日,农业部副部长屈冬玉去了农众物联植物工厂参观。植物工厂已进入农业部领导的视野,这说明,在政策方面有可能会对植物工厂起到促进作用。总体来说植物工厂的发展有机遇,也有挑战,希望各方力量,大家通力合作,共同实现植物工厂的进步。谢谢大家!

来源:新兴产业战略智库

演讲者:刘厚诚(liuhch@scau.edu.cn

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