安徽現(xiàn)代霧耕農(nóng)業(yè)科技示范園植物工廠。 　　新華社記者 白 斌攝

　　今年全國兩會期間，習(xí)近平總書記在看望參加政協(xié)會議的農(nóng)業(yè)界、社會福利和社會保障界委員時強(qiáng)調(diào)“要樹立大食物觀”，指出“在確保糧食供給的同時，保障肉類、蔬菜、水果、水產(chǎn)品等各類食物有效供給”“要向森林要食物，向江河湖海要食物，向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物”。全方位、多途徑開發(fā)食物資源，是更好滿足人民美好生活需要的必然途徑。設(shè)施農(nóng)業(yè)是近40年來快速發(fā)展的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，目前產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)產(chǎn)值1/3以上，在滿足人們對肉、蛋、奶、菜、果等食物需求，促進(jìn)農(nóng)民增收，高效利用資源等方面做出了重要貢獻(xiàn)。

　　設(shè)施農(nóng)業(yè)更好滿足人們對美好生活的需求

　　“設(shè)施農(nóng)業(yè)”顧名思義，就是在設(shè)施內(nèi)進(jìn)行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，它是綜合應(yīng)用工程裝備、環(huán)境、生物等技術(shù)，按照動植物生長發(fā)育所需最佳環(huán)境開展種植養(yǎng)殖生產(chǎn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，其生產(chǎn)范圍包括設(shè)施種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)兩方面。其中設(shè)施種植業(yè)目前主要是設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)，包括設(shè)施蔬菜、設(shè)施果樹、設(shè)施西甜瓜、設(shè)施花卉、設(shè)施食用菌等；設(shè)施養(yǎng)殖業(yè)主要包括設(shè)施畜牧業(yè)、設(shè)施水產(chǎn)業(yè)等。

　　設(shè)施農(nóng)業(yè)不受外界環(huán)境影響，能夠進(jìn)行全季節(jié)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，滿足人們對多種不耐貯運(yùn)新鮮動植物農(nóng)產(chǎn)品的需求。以蔬菜生產(chǎn)為例，上世紀(jì)80年代以前，我國北方冬淡季以白菜、蘿卜、馬鈴薯等耐貯蔬菜為主，南方夏淡季以葉菜為主，蔬菜市場的供應(yīng)種類較少，“想吃啥沒啥”成為困擾蔬菜周年供應(yīng)的難題。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，蔬菜供應(yīng)得到顯著改善，上世紀(jì)90年代實(shí)現(xiàn)了“有啥吃啥”，本世紀(jì)初已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)一年四季“想吃啥有啥”。

　　目前我國設(shè)施蔬菜（含設(shè)施食用菌）生產(chǎn)面積近3500萬畝，年產(chǎn)量2.65億噸，占總生產(chǎn)量的1/3，年人均近190公斤，基本實(shí)現(xiàn)了蔬菜和食用菌的周年充足供應(yīng)，解決了長期困擾我國的“菜籃子”問題。再比如櫻桃、草莓、桃、李、杏、葡萄等瓜果不耐貯運(yùn)，通過設(shè)施栽培，有效延長了供應(yīng)期。目前設(shè)施水果和西甜瓜年產(chǎn)量近0.5億噸，年人均35公斤，滿足了不耐貯運(yùn)瓜果的市場供應(yīng)，豐富了百姓的“果盤子”。

　　可能有人擔(dān)心，設(shè)施農(nóng)業(yè)滿足人們對生活品質(zhì)要求的同時，會不會耗費(fèi)更多能源，造成污染和浪費(fèi)？并非如此。以我國北方為例，當(dāng)前我國自主設(shè)計的節(jié)能日光溫室，在冬季最低氣溫零下28攝氏度以上地區(qū)不需要加溫，只利用太陽光就可以正常生產(chǎn)。相較于大田農(nóng)業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)克服了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)靠天吃飯、抗災(zāi)能力差等不足，依靠現(xiàn)代設(shè)備設(shè)施和技術(shù)手段為種植或養(yǎng)殖提供適宜的環(huán)境，再通過人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、作物模型等技術(shù)，應(yīng)用數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)以及環(huán)境調(diào)控、種植養(yǎng)殖生產(chǎn)等諸多科技成果，有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化、精準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

　　現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)有效提升生產(chǎn)效率

　　設(shè)施農(nóng)業(yè)能夠有效提高勞動生產(chǎn)率、土地生產(chǎn)率和資源利用率，提高農(nóng)業(yè)素質(zhì)、效益和競爭力。發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容，是調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)民持續(xù)增收的有效途徑，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)的重要手段，也是增加農(nóng)產(chǎn)品有效供給、保障食物安全、賦能鄉(xiāng)村振興的有力措施。

　　從產(chǎn)值來看，目前僅設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值就超過1.4萬億元，占園藝總產(chǎn)值2/5以上、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值1/4以上，其經(jīng)濟(jì)效益是大田作物的20倍以上、露地園藝作物的4—5倍。據(jù)測算，在設(shè)施蔬菜重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)對農(nóng)民人均年收入貢獻(xiàn)額超過1萬元，貢獻(xiàn)占比超過90%，成為穩(wěn)定農(nóng)民增收和鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)。

　　從產(chǎn)業(yè)帶動來看，設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)提供就業(yè)崗位約7000萬個，每畝地就業(yè)崗位比大田作物增加15倍以上，比露地園藝作物增加4倍以上；設(shè)施園藝發(fā)展帶動了建材、環(huán)控設(shè)備、小型農(nóng)業(yè)機(jī)械、薄膜、肥料、農(nóng)藥、貯運(yùn)、種苗等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，估算年產(chǎn)值達(dá)4500億元以上，提供相關(guān)就業(yè)崗位2000多萬個，對促進(jìn)社會富余勞動力就業(yè)起到重要作用。

　　從生態(tài)效益來看，設(shè)施園藝拓展了作物種植時空，有助于實(shí)現(xiàn)資源高效利用。耕地、淡水等資源是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。我國人多地少水缺，人均耕地面積和淡水資源分別為世界平均水平的1/3、1/4，農(nóng)業(yè)能源投入也有待增加，因此必須節(jié)約資源、提高資源利用率。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅可以高效利用冬閑季節(jié)耕地，而且可以通過無土栽培或營養(yǎng)基質(zhì)栽培高效利用非耕地，同時由于環(huán)境的人工優(yōu)化控制，較露地產(chǎn)量可提高70%以上，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。目前我國設(shè)施園藝發(fā)揮高產(chǎn)效應(yīng)，已節(jié)省園藝作物生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)用地3000萬畝以上；設(shè)施蔬菜可比露地蔬菜節(jié)水50%以上；1000萬畝不加溫的日光溫室每年可節(jié)煤2.5億噸以上，約占全國煤炭消耗量的1/15。因此，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)對于緩解我國人均農(nóng)業(yè)資源占有量少、提高有限農(nóng)業(yè)資源的科學(xué)利用水平具有重要作用。

　　發(fā)展面向未來的智能設(shè)施農(nóng)業(yè)

　　智能設(shè)施農(nóng)業(yè)是設(shè)施農(nóng)業(yè)的高級階段，是由智能設(shè)施與環(huán)境調(diào)控裝備及系統(tǒng)、智能種植養(yǎng)殖生產(chǎn)裝備及系統(tǒng)、智能生產(chǎn)管理裝備及系統(tǒng)構(gòu)成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)的植物工廠是智能設(shè)施農(nóng)業(yè)的初級階段。

　　植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)高效生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。它利用計算機(jī)、電子傳感系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)設(shè)施對植物生育的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動控制，是現(xiàn)代生物技術(shù)、建筑工程、環(huán)境控制、機(jī)械傳動、材料科學(xué)、設(shè)施園藝和計算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科集成創(chuàng)新的、知識和技術(shù)高度密集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

　　植物工廠技術(shù)的突破有助于解決人類發(fā)展面臨的諸多瓶頸，甚至可以實(shí)現(xiàn)在荒漠、戈壁、海島、水面等非耕地，以及在城市的摩天大樓里進(jìn)行正常生產(chǎn)。利用太陽能和其它清潔能源，加上一定的種子、水源和礦質(zhì)營養(yǎng)，或?qū)⒊掷m(xù)不斷地為人類生產(chǎn)所需要的農(nóng)產(chǎn)品。因此，植物工廠被認(rèn)為是21世紀(jì)解決糧食安全、資源、環(huán)境問題的重要途徑，也是未來航天工程、探月工程等太空探索過程中實(shí)現(xiàn)食物自給的重要手段。

　　植物工廠具有高度集成、高效生產(chǎn)、高商品性和高投入的顯著特征，可以實(shí)現(xiàn)周年生產(chǎn)，不受時間、季節(jié)、氣候的限制，完全按計劃生產(chǎn)；實(shí)行無土栽培，不存在土壤障礙問題；生長速度快，生育期顯著縮短，特別是一些葉菜只需露地栽培的1/5—1/3時間就可收獲，可大幅度提高產(chǎn)量；采用密閉式生產(chǎn)系統(tǒng)，病蟲害侵染機(jī)會少，不施藥、無污染、無公害；通過機(jī)械系統(tǒng)，使植物可移動或自動調(diào)整密度，直至產(chǎn)品形成。此外，生產(chǎn)過程以機(jī)器人操作為主，可減輕勞動強(qiáng)度、減少人為誤差；立體化栽培，設(shè)施利用率高，適于都市型觀光農(nóng)業(yè)；立地條件廣泛，理論上沙地、鹽堿地、廢棄地、城市、郊區(qū)、太空站等均可設(shè)立。

　　然而，目前植物工廠生產(chǎn)成本高、能耗大，還難以成為設(shè)施種植業(yè)的主體。據(jù)統(tǒng)計，植物工廠生產(chǎn)生菜成本每100克約6元，零售價每100克10—12元，比傳統(tǒng)種植生菜售價貴10倍；產(chǎn)1公斤左右葉菜類蔬菜需要10度電，耗能也大。未來植物工廠的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。

　　今年年初，《中共中央國務(wù)院關(guān)于做好2022年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見》中特別指出加快發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。矚目未來，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)將走出一條低能耗、低成本、生態(tài)安全、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的中國特色發(fā)展之路，為穩(wěn)定農(nóng)民增收、推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化、保障糧食等主要農(nóng)產(chǎn)品供給安全做出重要貢獻(xiàn)。

　　（作者為中國工程院院士、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授）

　　制圖：趙偲汝

　　推薦讀物：

　　《設(shè)施園藝學(xué)》：張福墁主編；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版。

　　《設(shè)施蔬菜栽培學(xué)》：李天來主編；中國農(nóng)業(yè)出版社出版。

　　《植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐》：楊其長等著；化學(xué)工業(yè)出版社出版。

　　《 人民日報 》（ 2022年07月12日 20 版）