植物工廠種植艙場景。由受訪者向第一財經供圖。
一個牧草種植艙一年能抵得上一萬畝牧場的供草量，這不是夢想，已經變為事實。中國LED光生物技術正在改變傳統牧草、育種等農牧業的生產方式，為解決飼料供應、快速育種等問題提供了新思路。
2月13日，2023年中央一號文件發布，提出全面推進鄉村振興的重點工作。其中，提到做好糧食和農產品穩產保供，建設優質節水高產穩產飼草料生產基地，加快苜蓿等草產業發展；還提到強化農業科技支撐，全面實施生物育種重大項目。
目前，牧草植物工廠在新疆已有試點，大面積推廣還需要跨越技術融合、資金支持、行業合作等難關。第十九屆中國國際半導體照明論壇上有專家預計，光生物技術將在牧草產業快速應用，未來天下牛羊將一年365天“天天都有高能飼料糧”吃。
北疆植物工廠的“種草”實驗
LED照明企業木林森（002745.SZ）執行總經理唐國慶2月13日向第一財經記者表示，國家的強大離不開農業，目前中國還有大量牧草依靠進口。新疆、西藏、青海、內蒙古飼養牛羊需要大量牧草，但是在草原保護生態、限制過度放牧的情況下，牧草就地供應不足。所以，牧草供應問題變得突出。
兩年前，木林森開始在新疆奎屯建設植物工廠的飼草方艙，拓展農業照明的業務，利用人工控制的LED光照來種植牧草。每個方艙約6米長、3米寬，種植6層，每6天收獲一茬牧草。原來年產量63噸，升級智能光照系統后年產量100噸，提升產量50%，人工節約30%。
“有艙（廠）就有草。”唐國慶說，按照25畝牧場養一只羊、一萬畝牧場養400只羊來算，400只羊一年需消耗100多噸鮮草。目前，一個牧草種植艙的落地面積19.6平方米、種植面積88.7平方米，用大麥種植，6天能長16-18公分高，可產出2.4噸鮮草，一年約60周能產出144噸鮮草，即一個牧草種植艙一年能抵得上一萬畝牧場的供草量。另據河南科技大學王建平教授的研究，一定范圍內每天奶牛多吃一公斤鮮草，就可多產0.7公斤奶。
談及這個項目的背景，作為木林森在農業光照智能控制領域的合作伙伴，滴翠科技的董事長安浚告訴第一財經記者，奎屯處于戈壁地區、比較缺草，加上國家的環保政策要求“退牧還草”等原因，導致那邊大量養殖的牛羊在入冬的時候沒有草吃，要立即“轉場”到內蒙古、東北等地方去，用卡車拉去的成本很高。
木林森了解情況后，決定在奎屯發展植物工廠。植物工廠最大的消耗是電能，奎屯的日照時間較長，當地光伏發電的電能比較豐富，解決了能源問題。木林森的植物工廠開始生產牧草后，當地牛羊在冬季就有草吃了，不用“轉場”去內蒙古，節省了費用。當地的牧民既可以生產牧草，又可以拿牧草去喂牛羊，喂完牛羊之后又在當地宰殺，這一系列的工作解決了就業問題，產值也留在當地。
牧草植物工廠的種植艙內景。由受訪者向第一財經供圖。
當地工業生產和農業生產，用電有波峰波谷的規律。安浚說，白天工業用電多，晚上農業用電多，因為晚上要種植補光，白天有自然光，兩者正好互補，把當地冗余的能源利用起來。此外，奎屯還有一些石油周邊的工業，可以把冗余的二氧化碳過濾之后往植物工廠輸送，供牧草光合作用時吸收，實現“減碳”。
在新疆奎屯試點成功后，唐國慶告訴第一財經記者，下一步，木林森計劃在新疆、青海、內蒙古等更多地區大面積地推廣牧草植物工廠。為了優化產業鏈，木林森與中國科學院分子植物科學卓越創新中心合作，共同研究適合種植艙種植的苜蓿草等牧草種子；還與中國農業科學院合作，研究牧草后期加工的技術。
“我們不是光賣‘艙’，還要提供后續的服務。”唐國慶說，木林森已成立了三家相關子公司，其中，四川中農木林森光生物科技有限公司，主要做種子快速育種；義烏木林森光生物科技有限公司，主要做種植艙；奎屯木林森光生物科技有限公司，負責新疆奎屯植物工廠項目。
“今年是推廣的關鍵年。”唐國慶透露，木林森第一步是推廣牧草種植艙，第二步將建移動式的植物工廠和“育種艙”，第三步發展可貯存的飼料。移動式的植物工廠可當日建艙，當周出草。育種方面，四川中農木林森公司從種子栽培到收割種子，水稻63天、小麥60天、大豆50天、玉米60天，可提供快速繁殖的育種艙、相關技術及光配方。儲糧方面，鮮草，春夏天可讓牲畜直接與干飼料拌合食用，冬天則須“后加工”——與當地產的桔桿等混合，變成半干飼料，可長期貯存，讓天下牛羊一年365天“天天都有高能飼料糧”。
植物工廠種植艙場景。由受訪者向第一財經供圖。
“光種草”需技術融合和資本力量
安浚2021年初就開始與奎屯項目對接。他告訴第一財經記者，過去兩年經歷的波折除了地方遙遠等因素外，在生產過程中的技術處理也遇到一些難題，包括灰霉病的易發、產量穩定性難以控制的問題。初期解決的方法是依賴專家的技術支持。后來，經過在上海市農科院、義烏實驗基地及奎屯現場做大量的實驗，才得以一一解決，方法是引入了IoT（物聯網）系統、云端AI（人工智能）算法來綜合處理。目前，植物工廠有了其它科學技術對光照技術的賦能，產量、質量都已經能夠持續穩定，可以放量生產了。
“植物工廠種植牧草或其它作物，最大的困難是技術融合。”安浚說，在植物的生長過程中，除了需要生物光之外，還需要各種溫度、濕度、磷鉀氮、環境空氣CO2含量等綜合要素配合，諸多要素需根據不同作物、不同生長周期進行實時調節，以達到最適合植物生長的環境。實際上，植物工廠十幾年前曾有一波應用熱潮，當時沒有普及是因為上述各種要素關聯處理的控制完全依賴于專家判斷，容易造成誤差。現在，基于IoT、AI等技術的成熟，引入植物工廠后，已實現精準控制、穩定生產，并大幅降低了人工成本。
因此，除了配合木林森在北疆奎屯的植物工廠項目，滴翠科技在南疆的圖木舒克也在做一個植物工廠項目。項目規劃30萬只羊的存欄規模，年出欄量可達120萬只。其中70%飼料供給來自于植物工廠，其中一期養殖3萬只羊，目前首批羔羊已經入圈。安浚透露，對應的一期牧草植物工廠每84天可產出約12000噸鮮草。整體項目因為有了植物工廠牧草的供給才得以實施，比進口草料投入產出比提高30%。波爾山羊品種最大日增肉量能達450克左右，不但大幅增加了養殖戶的收入，還吸引了大批返鄉創業者。
“生物光、IoT、AI等技術跨界融合，一定是中國式現代化農業的未來，將帶來農業的新革命。”安浚認為，目前植物工廠普及的挑戰，一是種植產品要符合市場需求，很多企業盲目生產，但產品滯銷，種植高附加值又相對緊缺的作物更合適；二是植物工廠首期投入比大田或大棚的種植高，需要資本的力量介入。
牧草植物工廠的種植艙外景。由受訪者向第一財經供圖。
事實上，農業照明近年成為投資熱點。不僅木林森，三安光電（600703.SH）、昕諾飛、歐司朗等中外LED龍頭企業也都積極布局，供應各種生物光的燈和技術。在農業照明的智能控制領域，也有很多新的玩家進入。除了滴翠科技，還有杭州四維生態科技、托普云農、愛科農等。安浚說，“這些企業的融資，從2022年開始都有較大起色，像滴翠科技已經進行了4輪融資。”有關數據顯示，2022年中國現代農業總投入5589億元，其中30%用于智慧農業（約1677億元），5%用于IoT組件投入（約279.5億元）。
調研公司集邦咨詢（Trend Force）的數據則反映了全球植物照明市場曲折向前的發展趨勢。2022年，北美大麻市場需求急劇放緩，歐洲能源價格飆漲抑制種植戶投資新建溫室大棚項目或升級改造意愿，多重因素導致2022年LED植物照明市場規模回落至13.4億美元，同比減少20%。展望未來，食品安全使本土化生產需求增加，氣候變遷使可耕地減少，此外照明廠商提供額外附加值，如產品搭載傳感器和聯網服務，預估2023年LED植物照明市場為14.4億美元，同比增長7.1%，2027年將達到24.5億美元。
就亞太地區而言，集邦咨詢的研報指出，2022年主要受累于中國區溫室大棚應用市場下滑，亞太地區2022年LED植物照明市場規模同比衰退17.3%。2023年，隨著中國、韓國、日本以及新加坡等加大對垂直農場的投入，亞太地區2023年LED植物照明市場規模預計將迎來同比8.7%的增長。
國際歐亞科學院院士、中國農業科學院都市農業研究所首席專家楊其長向第一財經記者表示，以LED光照輔助農業種植還沒完全普及，溫室補光的市場普及率0.1%都不到，未來拓展空間很大。瓶頸在于對前期投入和運行成本，后期的產出如何能覆蓋。相比于10多年前，LED燈的成本已大幅下降，現在接近可以在農業領域普及的程度。從發展方向看，隨著LED光照效率的提升、成本的下降，必將在人工光和補光的生產體系內得到快速推廣，包括蔬菜、花卉、瓜果、育種等領域，在牧草產業也將得到快速應用。
來源：第一財經 作者：王珍 樊雪寒
