Ян Цичан: Что могут дать нам заводские фермы растений? | CCTV2 «Экономический форум Китая»

Экстремальные погодные условия и стихийные бедствия, такие как высокая температура, засуха, ливни и паводки, постоянно влияют на глобальное производство и качество продовольствия. Вопрос о том, как в будущем решить проблему питания людей во всем мире, стал серьезной задачей, которую должно решить всё человечество. Появление заводских ферм открывает для нас перспективный путь решения этой проблемы.

Какие волшебные технологии используют заводские фермы для имитации естественной среды и чем особенны выращиваемые ими культуры? Как в настоящее время развивается отрасль заводских ферм в Китае? 9 октября 2022 года серия лекций по экономике Китая пригласила Ян Цичана, исследователя Института городской агрономии Китайской академии сельскохозяйственных наук и главного ученого умных заводских ферм, чтобы подробно разъяснить, что могут нам дать заводские фермы.

Ян Цичанг, исследователь Института городской сельскохозяйственной науки Китайской академии сельскохозяйственных наук и главный ученый в области умных растительных фабрик. Он долгое время занимался научными исследованиями в области инженерии защищенного земледелия, добившись множества инновационных результатов в области умных растительных фабрик, вертикального умного сельского хозяйства, решений с низкой стоимостью и промышленного производства листовых овощей, внес значительный вклад в создание основной технологической системы растительных фабрик с независимыми китайскими правами интеллектуальной собственности.

植物工厂无需泥土不洒农药，不受自然环境影响，通过模拟植物所需的光照、温度、营养等要素，在完全工厂化的条件下进行连续生产。它可以建在、荒漠、戈壁、海岛、水面、摩天大楼等各种地点，甚至在地球以外也能大显身手，是航天工程星际探索中实现食物自己的重要手段。作为设施农业的高级阶段，植物工厂不仅能为保障居民菜篮子的供应提供有效补充，也能成为农民致富和产业振兴的重要抓手。

Растительные фабрики считаются революцией в традиционных методах земледелия и представляют будущее направление сельского хозяйства. Они требуют полностью контролируемой среды и имеют три основных элемента: во-первых, искусственные источники света должны заменить солнечный свет, а выращивание на почве должно быть заменено выращиванием с использованием питательного раствора; во-вторых, контролируемая среда температуры, влажности и углекислого газа; в-третьих, требуется интеллектуальное оборудование. Имея эти три основных элемента, производство продуктов питания может осуществляться в условиях завода.

Сначала необходимо подготовить семена, затем посеять их в лоток для рассады с отверстиями. В течение 2~3 дней процесса проращивания семена превращаются в маленькие ростки, которые затем отправляются в теплицу для дальнейшего выращивания.

Через 12–14 дней, когда сеянцы подрастут, их можно пересадить в посадочные лотки и отправить в производственный цех.

Примерно через 20–22 дня, когда листовые овощи, такие как салат, достигают веса около 100–120 граммов, их можно собирать, упаковывать и отправлять на рынок. Теоретически почти все культуры могут выращиваться в условиях заводской фермы.

С начала XXI века мы сталкиваемся с различными вызовами, включая рост населения, сокращение пахотных земель и серьезное старение сельскохозяйственной рабочей силы. Эти три вызова представляют серьезную угрозу для нашей продовольственной безопасности и продовольственного обеспечения.

Растительные фабрики нашли некоторые эффективные пути обеспечения нашей будущей продовольственной безопасности. Мы можем значительно увеличить производственную мощность производства продуктов питания; по сравнению с землей, урожайность на единицу площади растительных фабрик может превышать в 40 раз показатели земли.

Если в будущем мы построим вертикальное сельскохозяйственное здание высотой около 30 этажей, например 30×40, то наша производственная мощность составит примерно 1200 раз.

Растениеводческая фабрика эквивалентна производству продуктов питания в промышленных условиях, используя множество механизированных и автоматизированных технических методов. Это делает работу относительно легкой, привлекая большое количество молодых людей к занятиям сельским хозяйством.

Еще один вопрос, вызывающий большую озабоченность у всех, — это наличие в обществе некоторых неверных мнений о том, что овощи, выращенные на заводах по выращиванию растений или с использованием гидропонного метода, вредны. На самом деле мы провели множество испытаний: остатки 221 вида пестицидов были равны нулю, остатки нескольких тяжелых металлов также были равны нулю, а некоторые патогенные микроорганизмы также не были обнаружены. Следовательно, овощи, произведенные на наших заводах по выращиванию растений, можно безопасно употреблять в пищу.

Растительные фабрики также являются очень важным поддерживающим средством для будущего развития наших городов. Если у нас есть определенные возможности по самообеспечению продовольствием в таких местах, как сообщества и дома, и мы можем гарантировать поставку продуктов питания на несколько дней или короткий период, мы значительно смягчим панику, связанную с продуктами питания, особенно со свежими овощами, вызванную различными пандемиями и стихийными бедствиями.

Кроме того, в особых условиях, таких как пустыни и экстремально холодные регионы, или во время космических исследований, мы также можем использовать заводские растения для решения некоторых проблем с поставками продовольствия.

На ранних этапах развития растительных фабрик выращиваемые культуры в основном представляли собой овощи, цветы, фрукты, функциональные растения и т.д. Как возникла идея выращивания риса? Ян Цичан сказал: «Однажды академик Чянь из Китайской академии наук имел несколько очень карликовых сортов риса и особенно хотел использовать их для многоярусного вертикального выращивания. Позже, после наших исследований, мы обнаружили, что хотя в обычных полевых условиях на сбор урожая риса требуется более 120 дней, используя наши технологические методы в условиях растительной фабрики, мы можем вырастить рис всего за 60 дней. Это очень интересный результат.»

Наша лаборатория теперь завершила свою работу. Для пшеницы мы можем собрать урожай примерно за 60 дней, тогда как исходная пшеница требовала более 120-150 дней. Однако для зеленой фасоли мы также можем собрать урожай примерно за 60 дней. Аналогично, для сои, которую мы сейчас выращиваем, цикл составляет около 60-70 дней, что позволяет нам также собирать урожай.

Развитие промышленных теплиц в Китае началось относительно поздно, с исследований примерно с 2002 года, что составляет менее 20 лет. Однако путь Китая был более гладким, поскольку мы фактически пропустили эпохи Натриевых ламп высокого давления и Люминесцентных ламп, перейдя напрямую к третьей эре, которую мы называем эрой LED. Примерно 52% общих затрат на промышленную теплицу приходится на потребление электроэнергии; из этого потребления 60% приходится на источники света и 35% — на кондиционирование воздуха.

Таким образом, для преодоления ключевых технических барьеров в промышленных теплицах необходимо сначала решить проблему энергопотребления источников света, а затем — проблему энергопотребления систем кондиционирования.

В 2005 году во время моего визита в университет Мартина в Европе один раз коллега привёл меня в лабораторию, где использовались светодиодные панели с чередующимся красным и синим светом для выращивания очень красивого салата. Это произвело на меня большое впечатление.

Мы обнаружили, что много лет назад физиолог растений нарисовал кривую, называемую кривой поглощения спектра растений. Эта кривая показывает, что основные пики поглощения растений находятся в синей области света от 400 до 500 нанометров и в красной области света от 600 до 700 нанометров, с двумя оптимальными пиками при 450 нанометрах и 660 нанометрах. На основе этого ориентира мы можем приступить к разработке светодиодов (LED).

Позже мы предложили концепцию световых рецептов, исследуя влияние дальнего красного света, ультрафиолетового света и т.д. на рост растений, включая направление освещения: какое влияние оказывает освещение снизу растения на его рост?

В настоящее время стоимость растенийых фабрик все еще относительно высока. Пример коммерческой растенияой фабрики в Пекине площадью 2400 квадратных метров, которая сейчас продает свою продукцию в известные рестораны и супермаркеты Пекина. В целом, стоимость составляет около 24 юаней за килограмм. В будущем, с развитием технологий растенийых фабрик, можно будет дополнительно снизить их стоимость.

Что касается вопроса световой отдачи и энергопотребления, упомянутого ранее, китайские ученые приложили неустанные усилия. Теперь мы снизили общее энергопотребление с исходных 31-42 кВт·ч на килограмм овощей до примерно 8,25 кВт·ч. В настоящее время международный стандарт остается выше 10 кВт·ч. Таким образом, этот технологический прорыв обеспечивает прочную техническую основу для масштабного применения растительных фабрик в будущем.

Однако теоретическое значение, которое мы рассчитали, может ещё снизиться, примерно до 4~5. Это означает, что в будущем для производства 1 кг овощей будет достаточно всего 4~5 кВт·ч электроэнергии.

另外我们还有一个很有意思的研究，就是说植物工厂里的从小苗子、长到大苗子这个过程大概有20多天的时间，小苗子很小，如果你在全生育期都用同样的一个光去照的话，其他的地方就是浪费的。如果我们把一个光聚到植物体上去照，它小的时候给它小一点，大的时候光斑大一点，这样的话我们也可以节省50%左右的能耗。

Кроме того, мы протестировали преобразование одной лазерной линии в поверхность с последующим рассеиванием. Его энергопотребление составляет всего 1/3–1/5 от потребления LED, поэтому лазеры считаются очень перспективным источником света будущего.

Прорывы в технологии растительных фабрик и появление таких фабрик привели к возникновению многих отраслей. Например, отрасль освещения растений: в настоящее время наша отрасль освещения растений составляет около 80-90% мирового рынка. В прошлом году мы экспортировали лампы на сумму примерно 450 миллионов долларов; внутреннее потребление растительных ламп составляет около 2 миллиардов юаней. Этот масштаб пока невелик, но в будущем он значительно вырастет.

假想一下，我们未来可能在很多城市建立这种城市的垂直农场，比如说在北京我们建立一栋大概30层左右的垂直农场，一年的产菜的量大概是1.08万吨，就可以供应周围的4万人一年的蔬菜，所以说这个是非常可观的。

Пенсионеры всё ещё обладают физическими возможностями; в будущем мы сможем посещать вертикальные фермы для участия в трудовой деятельности. С одной стороны, это обеспечивает физическую и умственную нагрузку, а с другой — даёт реальный урожай. Кроме того, желание городских жителей испытать сельское хозяйство может быть реализовано с помощью компактного оборудования для выращивания овощей дома. Это не только удовлетворяет их потребность в свежих овощах, но и способствует чувству участия, погружения и счастья.

Источник статьи: CCTV.com, собран и опубликован Сетью сельскохозяйственного освещения.