糧食需求不斷膨脹，城市耕地卻日益萎縮，如何解決這個(gè)問(wèn)題呢?日本，這個(gè)土地面積非常有限的國(guó)家，給出了一個(gè)解決方案——植物工廠。這個(gè)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(jiàn)天日”地成長(zhǎng)，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(huì)社未來(lái)(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(yíng)養(yǎng)的LED燈

植物必須進(jìn)行光合作用才可能生長(zhǎng)，那么在全封閉的植物工廠，植物如何獲取生長(zhǎng)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(duì)性地為蔬菜提供它們所需的營(yíng)養(yǎng)光，對(duì)溫度、濕度、光照、二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)成分等植物生長(zhǎng)所需的環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格控制。

光照是植物工廠的核心。過(guò)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(bǔ)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(duì)植物更有針對(duì)性的營(yíng)養(yǎng)光，而且能實(shí)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(shì)。

太陽(yáng)輻射不能精準(zhǔn)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(gè)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(zhǎng)階段照射不同波長(zhǎng)光線的技術(shù)。比如，在蔬菜播種到育苗的初期階段，會(huì)照射白色和紅色LED 光源混合在一起的偏白光線來(lái)促進(jìn)光合作用。然后，再照射由配備紅藍(lán)色LED 光源發(fā)出的偏紅光線來(lái)促進(jìn)葉子和根莖的生長(zhǎng)。臨近收獲期時(shí)，會(huì)再次照射偏白的光線來(lái)促進(jìn)光合作用。采用這種方法之后，與只使用熒光燈時(shí)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(shí)際環(huán)境而定，可調(diào)節(jié))，占地更少，生長(zhǎng)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(huì)社未來(lái)社長(zhǎng)嶋村茂治告訴記者，選擇以生菜為主的原因是其生命力強(qiáng)，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。”

走出日本

早在上世紀(jì)60年代，日本就有機(jī)構(gòu)著手研究人工蔬菜種植。株式會(huì)社未來(lái)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(bǔ)貼并與日本國(guó)立千葉大學(xué)進(jìn)行科研合作，建立了規(guī)模約為3000株的試驗(yàn)廠房。試驗(yàn)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(huì)引起了一些消費(fèi)者的顧慮：這樣生產(chǎn)出來(lái)的生菜足夠安全營(yíng)養(yǎng)嗎?對(duì)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(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都可以實(shí)現(xiàn)人為把關(guān)。而封閉的另外一個(gè)好處是避免了天氣干擾，菜價(jià)和產(chǎn)量可以長(zhǎng)年保持穩(wěn)定。

不過(guò)，如此精心培育的蔬菜，價(jià)格自然比較“傲嬌”。在日本，植物工廠的生菜多以單棵獨(dú)立包裝銷售，每80~100克生菜售價(jià)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(jià)高出了不少。嶋村茂治認(rèn)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(gè)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(gè)日產(chǎn)量10000株的植物工廠可同時(shí)容納35萬(wàn)個(gè)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(shí)，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(zhǎng)率約為20%，今年7月，株式會(huì)社未來(lái)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(chǎng)，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(guó)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(jì)今年年底就能投入正常運(yùn)營(yíng)了。“香港是個(gè)人口密集、寸土寸金的城市，對(duì)進(jìn)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(biāo)市場(chǎng)，同時(shí)這也是一個(gè)驗(yàn)證都市農(nóng)業(yè)商業(yè)模式案例的機(jī)會(huì)。”嶋村茂治向記者解釋道。

與此同時(shí)，株式會(huì)社未來(lái)也已準(zhǔn)備進(jìn)入中國(guó)內(nèi)地市場(chǎng)，2013年成立了未來(lái)大田(北京)貿(mào)易有限公司(下稱未來(lái)大田)，他們認(rèn)為，只要把握好機(jī)遇，中國(guó)市場(chǎng)有望達(dá)到日本10倍以上的規(guī)模。“中國(guó)市場(chǎng)已存在廣泛意義上的植物工廠，國(guó)內(nèi)大概有20~30家所謂的植物工廠，但還沒(méi)有一家能真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。”未來(lái)大田副總經(jīng)理白寶鎖告訴記者。

但植物工廠推進(jìn)也面臨著難題，最大的挑戰(zhàn)便是投資成本。事實(shí)上，定價(jià)的“高冷”也主要受到成本的制約，不賣這么貴，難以保證運(yùn)營(yíng)回報(bào)。從投資回報(bào)的角度出發(fā)，白寶鎖認(rèn)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(wàn)元人民幣)，大約需要30~35位工作人員。其中，人工費(fèi)占總成本約30%，電費(fèi)和水費(fèi)則占25～30%，消耗品費(fèi)用占5～10%，剩余部分為折舊費(fèi)和其他費(fèi)用。

目前，未來(lái)大田正在跟進(jìn)華北和東北地區(qū)的一些合作項(xiàng)目，也與中國(guó)國(guó)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(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后，未來(lái)大田打算前期先以銷售設(shè)備(目前的所有地區(qū)項(xiàng)目的設(shè)備都為日本進(jìn)口)、指導(dǎo)栽培技術(shù)為主，不打算直接銷售蔬菜。

不過(guò)，植物工廠的前期投入較高，投資回收周期有多長(zhǎng)?白寶鎖認(rèn)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(duì)象。白寶鎖與團(tuán)隊(duì)也在北京和上海進(jìn)行過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，目前高端超市等終端的蔬菜價(jià)格區(qū)間為每100克10到12元人民幣，因此未來(lái)中國(guó)本土的植物工廠的生菜售價(jià)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(duì)農(nóng)業(yè)科技的前景充滿了信心，他預(yù)計(jì)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(zhǎng)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(bào)周期也會(huì)因所在地和栽培品種的不同而有些差異。”