实探国内首座规模化植物工厂 智能化牧草种植边疆显身手
肥大的叶片从种植箱中伸展出来，优良的牧草将军菊苣被照顾得很好，温度、湿度、光照、水分等指标都设定到适合生长的范围。
近日，证券时报记者到访了位于新疆南疆的图木舒克市，见到了生长在室内环境中、实现立体种植的将军菊苣。
“虽然种的是牧草，但我们做的是工厂，可以实现持续稳定的产出，很多生长环境指标实现了可控化。”湖南省国际稻都农业技术研究院院长黄崎博士表示，在南疆图木舒克市建成的智慧牧草工厂已运行将近一年的时间。
据了解，这是国内首座规模化植物工厂。这座植物工厂不依赖太阳光，而是靠LED植物照明光源，多层立体化种植牧草，由当地资源丰富的光伏电站提供绿色清洁能源。
工厂
这座植物工厂位于图木舒克市经济技术开发区达坂山工业园内，整个园区建成不久，矗立着一栋栋白色围墙蓝色屋顶的高大厂房，其中一座写着“国农·智慧牧草工厂”。
运营这家智慧植物工厂的是新疆国农生物科技有限公司，黄崎博士团队提供技术并受托进行生产运营管理，新疆农发集团主体投资。
进入厂区，中央控制室的大屏幕展示工厂现场的核心监控数据，隔着玻璃可以看到工厂里一派安宁祥和，牧草在LED灯的照耀下，层层叠叠地茁壮生长。
种植区布局仿佛大型超市货架一样，分为5层，每层整齐地放着一排箱子，箱子中间由水管穿过连接，箱子上面一侧有一个个排列整齐的孔洞，将军菊苣的根就扎在孔洞里。
“箱子里面是空的，没有土壤，也没有水，是通过水雾直接对植物根部进行定时喷雾。”国农生物智慧牧草工厂厂长周钦表示。
天然土壤存在许多不确定因素，含有营养成分多寡不同，一般都会带有土传病害，无土栽培比土壤栽培要简单。水培植物是使用营养液，把植物根茎泡在水中。黄崎表示，陆地植物根茎长期泡在水中，是一个逆进化的过程，且不易控制根部的干湿度和氧含量，植物容易出现病害，所以发展到现在使用雾培的方式。
工厂采用错峰生长、收割方式，工人们按生产计划忙碌着。一茬牧草收割完毕，不需要马上再次播种，留短短一截根茎，不到几天便又重新生长起来。
黄崎表示，25天左右可以收割一茬，理论上可以连续收割八年，不过因为现在工厂化还没有到八年，暂时无法实际验证。
收割之后，要进行种植环境的清洁消毒，给植物一个安全的生长生态，牧草收割的切口，就是植物的伤口，也需要科学地处理。
为了让牧草稳定生长，工厂内环境温度常年控制在20～25摄氏度，温度过高或过低，都会影响牧草正常生长。冬天厂区环境通过暖气保温，喷雾的水温要提升，确保牧草的健康生长。黄崎也介绍，去年冬天来参观的人进入室内就要脱去外套，因为室内很暖和。
牧草
牧草收割后，直接运到后续的饲料加工车间。新鲜牧草和干秸秆、棉粕等充分混合，添加适量发酵菌剂，然后封装起来发酵，等发酵完成后，就可以饲喂牛羊了。
“我们使用的综合菌群组合，含有多种不同功能的菌种；看起来像撒味精一样，其实非常讲究，里面有乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等，需要发酵十五天以上，前三天是好氧发酵，后续是厌氧发酵。”黄崎表示。
据介绍，该公司在生物技术方面投入了巨大精力进行科研，研究如何减少抗营养因子，提升针对牛羊的有效营养物质；如何发酵才能让秸秆和新鲜牧草结合得更好；如何将植物纤维降解，培养出微生物蛋白，替代并补充植物蛋白，最终饲料粗蛋白含量达到18%等；以及如何丰富饲料中的维生素、氨基酸、益生菌等，提高牛的胃肠道消化吸收能力，进而提升牛的免疫力。
黄崎介绍，饲喂传统饲料，肉牛每天一般增重0.5~0.8公斤，而使用工厂生产的生物饲料，肉牛每天平均可增重1.44公斤以上。而且，该生物发酵饲料可以调节牛羊肠胃环境，提高牛羊的消化吸收能力，牛羊粪便不臭，牛栏环境也更加友好。
生物饲料构成中，除了植物工厂自己生产的新鲜牧草，还包括各类干秸秆，干秸秆价格为每吨几百元，发酵饲料综合成本可以控制在每吨1500元左右，因生物饲料的品质、功效都优于传统精料，所以市场售价是可以对标精料来确定。通过生物技术，将低附加值的秸秆变成了高附加值精料，且表现要比精饲料还优秀。
周钦介绍，新疆冬季面临饲料缺乏的难题，一头牛每天需要21元的饲料，而使用生物饲料则可以降低到19元，未来可以降低到17元~18元的范围，这有利于减少牧民们的成本压力。
该智慧牧草工厂年产生物饲料可达1万吨，厂房、设备投资约3500万元，工厂设计寿命为二十年，如果条件具备、运营得当，五年就能收回投资。
选择
国内做植物工厂的不少，但是大多不成规模，且在试验阶段，讲概念的多些；进入产业化产生经济效益很难。
黄崎认为，生物技术、信息技术、工程技术、智能装备与农业的跨界交叉融合，是智慧牧草工厂能够产业化成功的关键所在。
传统的植物生长离不开阳光、温度、水分、营养、空气等自然条件，而在智慧植物工厂中，植物的根区与冠层的生态都会做到精准控制，光质、光强、温度、湿度、二氧化碳浓度、微生物菌群等得到精确控制后，智慧牧草工厂会构建一个全新的植物生长环境，实现一个最佳生长生态系统。
选择将军菊苣和麦草，是因为将军菊苣和麦草作为牧草本身表现优良，蛋白含量高，是人都可以食用的保健食品，牛羊吃将军菊苣和麦草比食用传统精料更健康。另外，将军菊苣叶片大，光强度需求小，只需要200～300μmol/m^[2]·s，可以减少能耗。
选育一两个比较好的牧草品种，依然无法完全解决销售的问题，牧草运输和保鲜都是难题，通过后续加工的方式，黄崎博士团队将牧草的营养锁定并提升，营养构成超过精饲料；更有利于下游环节使用。
结合
智慧牧草工厂选址在图木舒克，可以和当地一些特有资源相结合，弥补当地畜牧养殖产业的短板。
叶尔羌河从乔戈里峰奔流直下，进入塔克拉玛干盆地西侧，形成了一个大绿洲，莎车到图木舒克市都坐落在这个绿洲上。
图木舒克是一座年轻的城市，2004年才成立,距离乌鲁木齐1222公里，依靠拦截叶尔羌河修建水库，开垦百万亩良田。同时，图木舒克地域辽阔，光照时间长，有利于光伏发电，形成当地优惠的绿色能源价格。
图木舒克发展经济，必须和当地传统资源结合。去年图木舒克市提出：“开展畜牧业振兴行动，实现畜牧业提质增效：实现年出栏100万头肉羊、2万头肉牛、1万头奶牛、50万头生猪、200万羽生态鸡，配套种植15万亩饲草，实现年屠宰牲畜100万头（只）规模。”
新疆冬季较冷，畜牧业面临冬季牧草短缺问题，牧民转场时风餐露宿，困难重重。智慧牧草工厂则可以填补需要，将生产常态化，一年四季可计划持续生产，并在有限的空间里将产能充分释放，有利于提高牧民生活质量。同时,图木舒克一直在发展节水农业，而智慧牧草工厂在节水方面的效率，即使滴灌也无法与之比拟。
智慧牧草工厂正好可以帮助当地实现养殖业规模扩张的想法，弥补自然生态不足的短板。
“不过,因为现在牛羊肉价格下跌，各地都在收缩养殖规模，否则我们今年会建好几个工厂。”黄崎表示，降低饲料成本势在必行，目前国内养殖牛羊价格太高，难以和海外牛羊肉竞争。
努力
通过运营一年时间，智慧牧草工厂也发现了一些不足之处，需要努力完善和优化；其中牧草收割环节还没有完全实现智能化。
黄崎希望尽快使用机器人收割，现在收割环节主要依赖人力，这也导致了人力消耗成本增加。
黄崎介绍，团队研发的机器人虽然已经获得了国家发明专利，但实际应用场景中还需要调试优化，因为是立体种植，需要机器人有六米高，覆盖最高层，导航升降都已经解决；目前收割机头部分依然存有精确度的问题，需要时间继续迭代升级；行走农业机器人精准作业，是农业数字化过程中很重要的环节，若有国家科研资金和研发力量来参与解决和建设这方面基础平台，可以起到事半功倍的效果。
另外，此前设计的智慧植物工厂都是密闭无菌环境，这样可以控制有害病菌传播；但实际运营发现，人员来往频繁，环境不断和外界接触，很难实现完全封闭；完全无菌环境也不符合规模化农业生产需求，更会大大增加运营成本，只能在尊重中国国情和行业特征基础上，以及加强生物消毒灭菌措施上做好保障。
