植物工厂可行性报告

植物工厂可行性报告植物工厂最早起源于日本，也称为植物工场，它是日本80年代就已研发与运用的一个农业高新技术项目，当时在日本海洋博览馆展出了单株13000多个果实的西红柿王，就是运用植物工厂技术及各种高新技术集成的产物。

当时，这种超高巨型植物的栽培成功，就预示着人类在发挥植物潜能上将有大的突破与发展，也成为日后植物工厂的开发与推广起到了极为重要的作用。

随后，美国、以色列、荷兰等农业发达国家也相继开始了这方面的研究与推广。

为什么它有如此大的魔力，让大家趋之若鹜呢？肯定有它独特之处。

在植物工厂里，西红柿单株产量可上千斤，水稻可生产5-6季，黄瓜产量可提高200倍，生菜35天可收成，这不是天方夜谭，而是被实践证明的科学与真理。

至于植物工厂在中国的实现，除了它是各种高新技术集成的产物外，以日本建造一座1400平方米的植物工厂总投资就需1亿日圆，资金的投入也是门坎。

而随着中国农业科技的迅猛发展，以及人们对于农产品的无公害绿色要求，外围环境的改善，也逐渐实现植物工厂在中国的可能性。

因为，植物工厂生产的农产品是无污染及残留的，在栽培生菜，因使用LED的补光环境，与传统生菜相比，Vc可提高4倍，Va可提高12倍，加上植物工厂已开始发展立体式多层次栽培，空间利用上已非任何一种栽培模式所能比拟，并大大降低单位栽培面积的运用成本。

这些都直接降低植物工厂的建设成本，也将为植物工厂落实中国农业发展开辟出崭新空间。

缘起依据联合国人口署的预估，2010与2050年的全球人数将会是68.6亿与91.7亿，联合国粮农组织在2009年同时也发布了全球饥饿人口超过9.6亿的报导。

换言之，在2009~2010年间，粮食供应量只足够供应59亿人。

到2050年要喂饱91.7亿人，粮食供应量必须达到目前的1.56倍(91.7/59)。

问题是目前全球的可耕地已经用了80%，如果仍然采取目前的农耕方式，剩下的20%绝对无法供应足够粮食。

加上土地沙漠化与全球暖化的威胁，光是1980到2000年的二十年间，全球平均温度已经升高0.4℃，且持续升温，没有趋缓的趋势。

南北极冰原、极地冰河融化等造成海平面上升的威胁更是让沿海肥沃的可耕地面积有急遽减少的风险。

因此很明显，提高单位面积产能是现阶段农业发展的关键任务，现阶段透过植物工厂立体式栽培可用最小的土地面积生产最大量的短期蔬菜，亦可避免受到风灾、雨灾等的影响，加上逐年扩大产能更可避免产销失衡，避免现地耕除的浪费，以及逐年减少对农业灾害损失的补贴，满足消费者对食的安全的最基本需求。

未来，甚至是粮食作物都有必要也可在植物工厂内量产。

建造植物工厂的科研生产意义建造植物工厂除了本身经济效益外，还具有更大的社会效益与科研价值。

如，日本的植物工厂由原先地上发展成地下，东京建设的植物工厂就在银行机构下的地下室，将农业生产从田野搬至都市，除了生产外，更重要是为都市开启一扇认识农业、认识自然与植物的教育窗口，也是学生培养生物技术兴趣的良好实践教育基地，更是都市人在繁忙工作之余休闲参观基地。

同时，地球变暖后对农业造成的影响与恐慌，植物工厂也成为人类找到真正无公害对人体及环境没有任何残留与污染的农业生产模式，它的意义不亚于任何一个时期的农业革命，虽然其推广离普及还有相当时间，但也让人们意识到克服自然、解决蔬菜与粮食问题、解决环保绿色与污染问题，甚至，我们可以突发奇想，如在月球或在太空站建立农业生产基地，这些都需要更多的农业科研人才投入。

植物工厂无疑为科研人员提出方向、开辟思路、提高水平，并在高科技领域中创建一个更广阔的平台。

同时，这种新型的农业模式，劳动力已得到彻底解放，劳动强度降低，生产场所环境已完全优化，自然风险完全解除，在植物工厂内会让生产过程由原来也外劳力付出行变成室内智力付出型，这种改变将加速农业产业发展，提高农业生产水平意义是深远与巨大的。

植物工厂的类型与生产运用什么是植物工厂？植物工厂是一种可在屋内耕作农作物，利用空调系统、荧光灯或LED灯等人工光源，人工控制温度、湿度、光量与光质的农业。

日本千叶大学前校长古在丰树教授在一次访谈中即提到：「完全人工光利用型」植物工厂采用了制造业生产的光源、空调、测量控制、节电、隔热及信息等相关技术。

从这一意义上来说，植物工厂具有“工业性”。

而植物培育本身又是一种生命现象，需要采用农业和农学相关的栽培技术及经验，所以又具有“农业性”。

不仅二者缺一不可，而且可以说是一种超越了工农业的新产业领域。

植物工厂涉及制造业、服务业以及包含福利及保健在内的健康产业。

植物工厂是可满足多样性需求的产业，植物工厂是可以同时综合解决环保问题、粮食问题、能源资源问题、高龄化及贫富差距问题的基础技术之一。

即可看出植物工厂可分为温室型半天候的植物工厂（荷兰为此类型的先进国家）与封闭型全天候的植物工厂（日本为此类型的先进国家）。

以封闭型全天候植物工厂来说，主要特点是：1.植物生长的任何环境因子都是人工精确化模拟创造，不受外界任何因素的点滴影响，植物生长为数字可控化，生产除外观型态及质量一致，且符合标准。

此外，在可控精确环境下，职务的收获期是确定的。

这种植物工厂能为农业生产如期精准供应农产品，且不受自然病虫侵害与土壤污染，供给清洁无任何残留的高档农产品，并按照职务遗传基因的性状最大化表达，培养出超常规、超营养价值的农产品。

2.植物工厂内能按照人工研究的农艺参数为生长创造仿真最佳生长模式，为农业专家的系统的研究与运用创造出最好的平台。

在植物工厂中，植物基因能比传统模式下得到最大化最优化的表达与发挥，而且可以通过环境的人为创造，有计划或目的性地表达一些能改善质量营养的目标基因，培养出常规环境不能培育的特色产品。

作为最先进的植物栽种模式，在生产上具有以下作用：(1)单位面积产量是传统生产的几十倍甚至上百倍，增产的部分主要是生育周期的栽培天数大大缩短与复种指数提高；(2)单株的产量，在最适的人工环境下，能比常规栽培有更大生物量，在栽培利用空间可提高7-10倍以上，生产效率发生了质的飞跃。

3.植物工厂内创造的生长环境是相对稳定的数字化环境，植物发育所需可按专家系统的生长模式设定的进程精确进行，如做到何时播种至何时收获稳定如期上市。

例如植物工厂内小麦的生育期为56天，莴苣的生育期为35天，这些数据都会作为精准栽培计划生产的标准数据，都被录入计算器的专家系统。

在植物工厂内，可人为控制与启动对人们需求的基因表达时间与速度，从而可以培育为人们提供最具营养价值与口味的高档蔬菜或是反季节蔬菜；在植物工厂内，植物生长多采24小时全天照补光或脉冲式补光，植物同化率得最大化发挥，光照时间及光质可按人们栽培的需要进行调控，使植物光型态形成实现科学化的控制。

4.植物工厂是全封闭的栽培环境，可做到无菌化、无虫化生产，因此无须使用杀虫化学药剂，栽培产品是真正绿色无公害食品。

5.植物工厂内环境可控性强，特别是可使栽培环境二氧化碳浓度提高，使生长的植物光合效率提高数倍，生物量的形成、营养物质的累积也是常规数倍。

是以，虽然投资设施较大，但是高度集约栽培模式，不管是劳动力还是能源资源都能最经济地利用其栽培效率与效益，曾有人做过对照实验，在常规温室栽培蔬菜的相同产量前提下，植物工厂虽投入更高，但产品却有更大经济价值。

6.植物工厂虽须依赖专家系统进行植物工厂管理，但实际经营者无需掌握与了解太多专业的农业技术即可进行管理，甚至可实现无人化、傻瓜化管理。

目前，植物工厂常成为观光农业开发的主要项目，也是学校学生学习生物自然科学的实践教材基地，更是都市城镇居民感受自然品味的好去处。

在中国，植物工厂将成为国内农业发展中不可或缺的研究课题与发展方向，也更是未来农业的一种主要模式，估计在10年后，它会像目前农用设施一样被普及运用，对于先行投入的业者将会带来丰厚的经济利益与巨大的社会利益。

植物工厂的国内外研究现况植物工厂的研究始于1974年，由当时就读东京大学农学院的高仓直及当时隶属日立制作所中央研究所的高辻正基展开。

「植物工厂」一词，始于1985年筑波科学技术万国博览会上植物工厂的实证展示中，接着1986年，成立了日本植物工厂学会，2006年，此学会与日本生物环境调节学会合并成立日本生物环境工学会。

而人工光源型植物工厂，则始于1957年丹麦的Kristensen农场，十字花科植物水芹(cress，荷兰传入)的嫩芽生产，在美国，1970年代初期的General Electric公司，1980年代的General Foods公司、General Mills公司皆展开人工光源型植物工厂的运作，但此三家皆因收支不平衡而在1990年代停止运作。

自然光型植物工厂的运作始于1960年代初期奥地利Rusuna公司的立体式植物工厂，荷兰的设施园艺大型化、自动化、信息化则是自1970年代至今稳定发展，至1990年代之后，与「自然光型植物工厂」名称相符的植物工厂生产系统开始大规模地运作。

早期人工光源型植物工厂的发展主要针对隔热材、自动化设备、光源种类与效率、空调设备效能等。

近年来亦针对栽培环境的控制技术(包括光环境温湿度控制，特别是二氧化碳补充技术)、养液调整技术、排水技术、培地调整技术、培地容器技术、移动技术、整列技术、播种与收获省力化技术等做更精进的研究。

所有研究的重点分别针对产品质量提升、生长促进、栽培环境最适化、收获率提升、病害预防等方面。

在日本，这些都是目前创导与推广的高新农业项目，他们已有成熟的技术与配套设施，且都已做到专业化的程度，依日本农林水产省生产局于平成21年(2009年)之规划，其植物工厂共分成两大类型：1.太阳光与人工光共同使用型；2.完全控制（人工光源）型。

据日本千叶大学古在丰树教授(Professor Toyoki Kozai)之统计，至2009年5月日本之植物工厂数目如下：1.两者光源并用型16家；2.完全人工光源型34家。

其中高压钠灯11家，荧光灯型20家，LED型3家。

而使用人工光源完全密闭型植物工厂所生产作物以叶菜为主，包括莴苣，菠菜与药草。

如建在爱知县的芽苗菜工厂一天能生产200万盘，可供应好几个城市芽苗菜所需。

以及在广岛，鹿岛集团在日本首次开发出了利用水耕栽培技术种植中药甘草的系统。

该技术在2010年年底公布之后，被报纸及电视等的争相报导，也受到了极大的关注。

此次福岛地震灾变后的重建工作，岩手县陆前高田市于8月29日公布的草案中，在恢复农业生产部份即提出太阳光利用型植物工厂的计划。

甚至在后续城市建设上，也提出下图的类似计划。

至于，日本在植物工厂的近况，我们以下表做说明。

植物工厂可行性报告植物工厂类别「完全人工光源型」「太阳光‧人工光源并用型」经营者属性所有比56%企业、32%生产法人69%农业生产法人机构、31%企业投资金额较高，经营者以企业为主由社会福利法人经营运作以农家为主营运场所使用地目除工业用地外，住宅地及混合地，农地转为他用农地上，准工业地区（大型企业经营）举例工业用地Cosmo Farm岩见泽(北海道)农地角田滨农场(新潟县)农地久住高原蔬菜工房(大分县)古在丰树教授提到植物工厂与一般园艺设施比较，也认为存在较多的问题，但同时也有较多的优点及可能性。