植物工厂栽培小麦，产量提高200倍到600倍

随着世界人口增加，粮食需求继续升高，再加上气候变化与局部地区土壤退化，粮食安全形势仍十分严峻。

垂直植物墙

小麦为世界第二大粮食作物，作为人类的主要口粮，小麦给人类提供20%能量与蛋白。

粮食生产需要优质耕地与充足的淡水，农业生产消耗了2/3地球表面淡水资源。

室内垂直农业

粮食生产受天气影响大，夏季多雨影响作物的产量与质量，而冬季低温天气也影响作物长势。

上市公司AeroFarms的垂直农场

再者，粮食生产都是季节性的，有的作物仅适合栽培一定的气候区域，这样，需要长距离运输才能到消费者的餐桌。

垂直蔬菜栽培

科学家们发展室内垂直农业与植物工厂，在将来，作为解决全球粮食安全一种方法。

室内垂直栽培是一种相对比较新的栽培方法，作物栽培于室内多层空间上，采用无土栽培技术如水培、鱼菜共生与气雾培等，精准控制环境条件，优化植物生长环境，提高作物产量与质量。

垂直栽培

室内垂直农业不再靠天吃饭。在室内条件，可以控制与优化室内环境小气候，作物生长更快。整个生长过程用水少，不浪费肥料。在室内种植，即使极端或难预料气候发生时，作物损失少。可以用机械收获。

垂直栽培小麦模型

室内垂直农业可生产有机产品，不喷洒化学农药，也不需要耕作与种植等繁重的农事操作，机械化种植与收获，保护了土壤，降低碳排放。

垂直栽培小麦原理图

现在随着技术成熟，LED灯现已经大规模生产，价格继续走低，现在更节能脉冲光应用，生产潜力更大。

这种方法适合沙漠国家如阿拉伯国家和城市国家如新加坡等，可耕地少，资源条件差。但像非洲国家与阿拉伯国家半岛等国家，太阳能资源丰富，可以降低能耗。

澳大利亚植物工厂小麦加代育种

主要优点，占地少，节肥节水，产量高，不需要除草剂与农药，不污染环境。

不足之处：目前来说，能耗较高，同大田栽培相比仍不具有竞争性。随着太阳能与其他可再生能源的发展，室内垂直农业与植物工厂将来会广泛应用。

德国自动化植物工厂

现在，全球三大小麦生产国德国、美国、澳大利亚率先开展了植物工厂生产小麦或加速小麦育种试验，对我国应对粮食安全也有启发。

1德国

位于德国巴伐利亚州的慕尼黑工业大学试验了室内垂直种植小麦，采用LED灯提供光源，空调调节室内温度。

温室小麦

在LED灯照耀下，小麦生长于垂直培养设施上，一天24小时供应营养与水。对比大田栽培条件，在相同土地面积下，小麦产量提高100到1000倍。

温室小麦栽培

小麦垂直栽培，通过控制温度与光照条件，占用较少空间获得高产，一年可以收获多次，这是在大田条件下很难达到的。德国更宏远的目标就是在沙漠上栽培小麦。

温室小麦栽培，LED灯照耀下

目前来说，仍是能源成本太高，因此，室内垂直栽培小麦不会完全替代户外农业。但可以坚信：在将来，小麦垂直栽培是保证全球粮食安全的一支力量。

2 美国

美国也试验了工厂化垂直栽培小麦。在10层高的垂直植物工厂内，用最优化的人工光源、温度、二氧化碳，小麦垂直栽培。

在一个生长季，小麦产量为9万3000斤，一年可产25万8千斤小麦。

温室小麦栽培

3 澳大利亚

澳大利亚昆士兰大学实验植物工厂化小麦加代育种，结果每年可以繁殖6代小麦。

在密闭与人为控制环境条件下，在连续光照下，激发小麦较早繁殖，从苗到成熟小麦可一年繁殖6代。而在常规温室下每年仅繁殖2到3代，而在田间条件下每年仅繁殖一代。

小麦温室加代育种

充足光照大大缩短了作物世代周期，促进谷粒早成熟。在12小时光周期下，加大种植密度，植物生长更快。因此，这种温室与现代育种技术相结合加速禾谷类作物品种选育。

垂直栽培

2008年，澳大利亚采用人工控制温室条件，通过加快育种方法选育出小麦品种——DS Faraday。该品种高蛋白，在收获季为湿天气情况下耐发芽。