糧食需求不斷膨脹，城市耕地卻日益萎縮，如何解決這個問題呢?日本，這個土地面積非常有限的國家，給出了一個解決方案——植物工廠。這個植物工廠可以建設(shè)在郊區(qū)或者閑置的廠房里，在層層疊疊的栽培架上，蔬菜們“不見天日”地成長，但卻出落得水靈健康。這不是想象或假設(shè)，而是日本株式會社未來(Mirai)已經(jīng)商業(yè)化并正在全球推行的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

有營養(yǎng)的LED燈

植物必須進行光合作用才可能生長，那么在全封閉的植物工廠，植物如何獲取生長的能量呢?答案是，LED燈。植物工廠完全以LED燈和日光燈取代自然光，有針對性地為蔬菜提供它們所需的營養(yǎng)光，對溫度、濕度、光照、二氧化碳、營養(yǎng)成分等植物生長所需的環(huán)境進行嚴格控制。

光照是植物工廠的核心。過往，類似的植物工廠多數(shù)使用金屬燈、節(jié)能燈作為光源，但由于耗電量大，只能用作補光手段，不能用作主要照明。而LED燈則是非常理想的替代品：LED燈的芯片發(fā)光單一，可配比調(diào)節(jié)出對植物更有針對性的營養(yǎng)光，而且能實現(xiàn)人為調(diào)節(jié)亮度、光質(zhì)和光節(jié)奏;此外，它還有著光質(zhì)純、光效高、低發(fā)熱和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。

太陽輻射不能精準匹配植物需求，但人工光可以。根據(jù)上述研究結(jié)果，植物工廠栽培架上的照明被分成了白色、紅色、白色三個區(qū)域，并采用了通用的照明技術(shù)，既能均勻分散高指向性LED 光線，又能根據(jù)植物的生長階段照射不同波長光線的技術(shù)。比如，在蔬菜播種到育苗的初期階段，會照射白色和紅色LED 光源混合在一起的偏白光線來促進光合作用。然后，再照射由配備紅藍色LED 光源發(fā)出的偏紅光線來促進葉子和根莖的生長。臨近收獲期時，會再次照射偏白的光線來促進光合作用。采用這種方法之后，與只使用熒光燈時相比，不僅耗電量減少了40%，相同面積的收獲量也提高了50%。

由于植物工廠的栽培架是層疊的，栽培架間隔為35厘米左右，總高可從6層到15層不等(視實際環(huán)境而定，可調(diào)節(jié))，占地更少，生長周期則縮短了一半左右。目前，植物工廠總共可栽培40～50種蔬菜，以生菜，香草類葉菜居多。株式會社未來社長嶋村茂治告訴記者，選擇以生菜為主的原因是其生命力強，生產(chǎn)周期、植株高度適宜，“生菜的傳統(tǒng)生產(chǎn)周期為70天左右，而在植物工廠，生產(chǎn)周期僅需33~35天?！?/p>

走出日本

早在上世紀60年代，日本就有機構(gòu)著手研究人工蔬菜種植。株式會社未來創(chuàng)辦于2004年，在2009年前，他們一直以小規(guī)模生產(chǎn)為主，2009年獲得政府補貼并與日本國立千葉大學進行科研合作，建立了規(guī)模約為3000株的試驗廠房。試驗獲得成功后，便開始大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。

用人工光代替自然光種菜，這或許會引起了一些消費者的顧慮：這樣生產(chǎn)出來的生菜足夠安全營養(yǎng)嗎?對此，嶋村茂治告訴記者，在封閉的用水培植的栽培方式下，蔬菜可以避免土壤污染、農(nóng)藥污染。植物工廠配有調(diào)節(jié)溫度、濕度等設(shè)備，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都可以實現(xiàn)人為把關(guān)。而封閉的另外一個好處是避免了天氣干擾，菜價和產(chǎn)量可以長年保持穩(wěn)定。

不過，如此精心培育的蔬菜，價格自然比較“傲嬌”。在日本，植物工廠的生菜多以單棵獨立包裝銷售，每80~100克生菜售價為200日元(約等于10~12元人民幣)，比起普通生菜100~130日元的售價高出了不少。嶋村茂治認為貴有貴的道理，“這樣的蔬菜口感更加清甜，很多挑食的小孩都愿意吃”。

目前，單個日產(chǎn)為10000株的植物工廠在日本的年銷售額約為3億日元。據(jù)介紹，單個日產(chǎn)量10000株的植物工廠可同時容納35萬個種子，除了培植的前35天之外，全年每一天都可以獲得收成。這也是植物工廠效率高的原因之一。2009年時，日本已經(jīng)約有50家植物工廠，到今年2月份為止，數(shù)量已經(jīng)上升至168家，年增長率約為20%，今年7月，株式會社未來在日本宮城縣多賀市建成了全球規(guī)模最大的植物工廠。

在日本本土站穩(wěn)了腳跟，植物工廠的目光開始瞄向海外市場，比如那些耕地少的大城市或氣候惡劣的地區(qū)。蒙古之后，中國和俄羅斯是植物工廠的下一站。據(jù)悉，目前香港工廠已在建設(shè)中。俄羅斯工廠將于明年春天竣工，而香港工廠預(yù)計今年年底就能投入正常運營了?！跋愀凼莻€人口密集、寸土寸金的城市，對進口食物依賴度很高，穩(wěn)定而龐大的食材需求符合植物工廠的目標市場，同時這也是一個驗證都市農(nóng)業(yè)商業(yè)模式案例的機會?！睄氪迕蜗蛴浾呓忉尩?。

與此同時，株式會社未來也已準備進入中國內(nèi)地市場，2013年成立了未來大田(北京)貿(mào)易有限公司(下稱未來大田)，他們認為，只要把握好機遇，中國市場有望達到日本10倍以上的規(guī)模?！爸袊袌鲆汛嬖趶V泛意義上的植物工廠，國內(nèi)大概有20~30家所謂的植物工廠，但還沒有一家能真正實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。”未來大田副總經(jīng)理白寶鎖告訴記者。

但植物工廠推進也面臨著難題，最大的挑戰(zhàn)便是投資成本。事實上，定價的“高冷”也主要受到成本的制約，不賣這么貴，難以保證運營回報。從投資回報的角度出發(fā)，白寶鎖認為，占地面積在1500平方米、日產(chǎn)量為10000株的工廠規(guī)模最為理想。以日本為例，一間10000株生菜生產(chǎn)規(guī)模的植物工廠，前期整體投入約10億日元(約5700萬元人民幣)，大約需要30~35位工作人員。其中，人工費占總成本約30%，電費和水費則占25～30%，消耗品費用占5～10%，剩余部分為折舊費和其他費用。

目前，未來大田正在跟進華北和東北地區(qū)的一些合作項目，也與中國國家蔬菜工程技術(shù)研究中心簽訂了關(guān)于植物工廠領(lǐng)域的合作框架性協(xié)議。進入中國市場后，未來大田打算前期先以銷售設(shè)備(目前的所有地區(qū)項目的設(shè)備都為日本進口)、指導栽培技術(shù)為主，不打算直接銷售蔬菜。

不過，植物工廠的前期投入較高，投資回收周期有多長?白寶鎖認為，高端商超、高端餐飲與酒店以及高收入家庭是植物工廠的主要銷售對象。白寶鎖與團隊也在北京和上海進行過市場調(diào)查，目前高端超市等終端的蔬菜價格區(qū)間為每100克10到12元人民幣，因此未來中國本土的植物工廠的生菜售價與之持平或更低。

從電力行業(yè)轉(zhuǎn)投農(nóng)業(yè)科技的白寶鎖，對農(nóng)業(yè)科技的前景充滿了信心，他預(yù)計植物工廠可以在6~7年后收回投資，“農(nóng)業(yè)投資一般都是長期投資，這在農(nóng)業(yè)投資中算是非常短的了，但每所工廠的投資回報周期也會因所在地和栽培品種的不同而有些差異。”