4月底的一個下午，影響著視線的霧霾尚未散去，但位于北京城外東南30公里處的一座巨大玻璃房里，工作人員并不擔心屋內一排排番茄樹會缺少陽光。

在數百平方米的空間里，列著數十排番茄樹，它們的頂上對應著玫紅色的LED燈泡矩陣。這些燈看上去并不亮，但走到它們下方，會感覺到明顯的溫度。

這是飛利浦與北京京鵬合作的植物工廠試驗項目，燈光是這里與普通現代農業大棚最顯見的區別。除了屋頂用于彌補陽光不足的大功率LED燈以外，每排番茄樹之間也懸掛著一排排尺寸較小的LED燈組。

這些被飛利浦稱為GreenPower LED植株間照明模組的白色長條上，紅色和藍色的LED燈泡以4比1的比例交替排列。這些燈能確保接近3米高的番茄樹最有效地獲取生長所需的光線，它們散發的熱量代替了溫室供暖。

“番茄樹只有最頂上1米能獲得日光，而這些燈可以照射被頂部枝葉遮擋的部分。”飛利浦農業照明應用技術人員埃絲特·艾查德(Esther Hogeveen-van Echtelt)在現場告訴《第一財經周刊》。

農業照明并非新生事物，飛利浦和通用電器推出相關產品已經有超過半個世紀的歷史。現代農業大棚大多配有高壓鈉燈，在天氣不好的時候，能夠確保植物獲得光合作用所需的光照。

但高壓納燈在應用中有許多問題。一方面它自身發熱過高，有時候甚至會烤焦作物頂部枝葉。另一方面它的壽命有限，表現優異的也只有1000小時，相比之下，LED燈可以在起到同樣補光效果的情況下工作2.5萬小時，并且更省電。

LED還有新的優勢—根據植物開出不同的“配方”。植物進行光合作用時，不同光譜頻率會刺激不同植物的營養物質以不同速度進行光合作用的反應，LED燈紅藍光譜的波長調節范圍更大，且可人工控制，可以針對不同種類植物調節成合適的光譜波長，這樣植物就能根據LED設定的光源進行生長。

“不同植物對光有不同的需求，我們將設備提供給大學和種植者，根據種植效果選擇最適合特定植物的燈光配置。我們將它稱做‘光配方’(Light Recipe)。”飛利浦農業照明業務總經理烏多·范·斯洛滕(Udo van Slooten)告訴《第一財經周刊》。斯洛滕原本在飛利浦的電視機業務部門工作，隨著大功率LED燈泡走向實用，斯洛滕在2004年轉入照明部門，開始嘗試將大功率LED用于作物生長。

目前50人規模的飛利浦農業照明團隊中，一半是飛利浦傳統的電子學背景，另一半則是農學、植物學和園藝學出身。負責與種植者協調的艾查德就是很典型的例子，2006年讀完植物生物學碩士以后，她便來到飛利浦的農業照明團隊，去農場和試驗基地研究不同燈光配置對作物生長的影響，制作“光配方”。

現場試驗會發現很多預期以外的結果。艾查德舉例說：“一般認為植物果實不需要光，只有枝葉需要。但試驗結果是，直接照射番茄能夠增加它的維生素C含量。”

更富有營養的番茄可以賣出更好的價錢，傳統認為控制溫度和二氧化碳供給可以影響植物的營養成分，但試驗發現調整光線的效率更高。

“相比5年前，LED照明技術更成熟了，特別是LED燈釋放的光源強度變得穩定了。選擇燈的位置、強度、顏色、控制比原先更為容易。”飛利浦農業照明科學家Eugen Onac告訴《第一財經周刊》。

但“光配方”的制作并不容易。飛利浦從2007年開始利用LED改進番茄種植，但直到2012年才取得顯著效果并在1年后被荷蘭種植公司Jami VOF首次用于商用。

較長的試驗周期是他們遇到的一個挑戰。“換作醫療設備公司，隨時可以尋找醫院進行測試，而農業技術的測試往往有更長的周期，因為有季節的束縛。有時可能在春天測試新技術，拿到測試結果之后，甚至要等到下一年春天才能進行下一步測試。”以色列農業技術創業孵化器Trendlines Group聯合創始人史蒂夫·羅茲(Steve Rhodes)對《第一財經周刊》解釋了農業技術的難度。

除了番茄，草莓也是LED農業照明適用的對象之一。在傳統溫室里，草莓需要通過白熾燈照明，飛利浦根據試驗結果，設計了一種能夠同時提供深紅、白和遠紅外光線的LED燈“光配方”。目前已經有比利時草莓種植者在占地上萬平方米的草莓園里使用這種產品，能耗比此前使用白熾燈降低了8成以上。

更為理想的狀態是在一個完全封閉的環境中，像工業生產一樣去種植作物，荷蘭Wageningen大學園藝學教授賈斯珀·百斯頓(Jasper den Besten)認為通過可控的光線優化溫室種植只是第一步。

傳統農業種植受到越來越多的挑戰，包括有限的可耕種土地。聯合國去年的一份研究報告預計，到2025年，全球人口將增加10億，而目前80%的可耕種土地已經處在使用中。

并且已經在使用中的土地也不安全，中國環境保護部和國土資源部4月公布的數據顯示，全國土壤污染比例達到16.1%。

百斯頓教授設想的工廠化作物生產有望緩解食物生產的挑戰—在一個封閉的環境中，有效地控制影響作物生長的土壤、光線、氣候以及營養這幾個因素。

在這個密閉的環境中，水培技術將取代土壤，循環系統將內含氮、磷、鉀等養分的營養液順著水管一滴一滴滴在作物的根部。水培系統已經相當成熟，芝加哥奧黑爾(O'Hare)機場在2011年引入垂直水培技術，種植生菜和西紅柿并提供給餐廳，直接在機場內部完成循環。水培花卉也因不招蚊蟲、不需要換土等優點受到觀賞環境的青睞。

用LED照明替代陽光。“季節和天氣變化都影響著日照，作物往往在有些日子里被暴曬，在有些日子卻沒法獲得足夠的陽光。但封閉環境下，作物可以一年365天，每天維持20小時的光合作用。”百斯頓對《第一財經周刊》說道。

控制一切以往不可控的因素。“工廠”內的溫度、濕度和二氧化碳濃度將完全通過計算機控制，確保每一種作物都能獲得最適宜的生長環境。此外，這樣的封閉空間也能最大限度避免蟲害和水土污染的影響。

植物工廠還能夠高度利用空間，讓矮小的作物疊在一起成長，特別是蘿卜、羅勒、萵苣、豆芽等綠葉菜以及菌類。

已經有創業公司將飛利浦的LED照明用于自己的植物工廠。在波士頓，技術創業公司Freight Farms將長途貨運常用的40英尺(11.8×2.13×2.18米)集裝箱改裝為一個個獨立的植物工廠，并試圖將這些貨柜塞進樓頂、校園和樓宇間的空地里，組成一個高效率并且對環境友好的城市農業系統。

集裝箱內無法自然采光，作物生長所需的光線來自一條條飛利浦LED燈帶。根據Freight Farms提供的數據，一個集裝箱每年用于照明的電費只需要大約2600美元，而同等規模溫室的照明開支則要高出幾倍。

Freight Farms集裝箱內部的溫度和濕度控制依靠集裝箱自帶的氣候系統。每一臺集裝箱都內置了恒溫器、空調、二氧化碳氣閥和風扇，能夠帶來作物生長所需的環境。此外還有一個除濕器，會在濕度過高的時候將空氣中的水分吸入蓄水池循環利用，減少水分消耗。根據公司聯合創始人喬納森·弗里德曼(Jonathan Friedman) 在TEDx大會上提供的數據，集裝箱農場每年的用水量只有傳統農業耕種的1/10。

現在Freight Farms已經把這套系統銷售給了若干名用戶，包括萬怡酒店和多家農產品分銷商，并在去年12月拿到120萬美元的A輪風險投資。

“萬怡酒店將通過自己購買的集裝箱農場為酒店內的會務中心提供食物。包括一些綠葉菜、生菜和奶油萵苣。它們的主廚很喜歡自己種菜的點子。”Freight Farms告訴《第一財經周刊》。

百斯頓試驗了在類似的封閉環境下種植小紅蘿卜，發現成熟時間僅需16天，而傳統戶外種植需要兩個月。用他的話說：“我們從自然界取用最好的元素。”