國內(nèi)植物工廠發(fā)展的思考

物工廠被認為是真正的農(nóng)業(yè)4.0技術(shù)，很多企業(yè)期待通過植物工廠技術(shù)解決中國的農(nóng)產(chǎn)品安全問題，通過高投入和高產(chǎn)出來達到企業(yè)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。然而，只有少數(shù)企業(yè)能清醒地認識到投資植物工廠的高風(fēng)險。中國植物工廠之路該何去何從，筆者希望從專業(yè)和產(chǎn)業(yè)的角度與讀者分享觀點。

人工光型植物工廠發(fā)展的思考

中國到現(xiàn)在為止還沒有真正意義上的商業(yè)化人工光型植物工廠，這是必須要清醒地認識到的現(xiàn)實。日本有200多所商業(yè)化人工光型植物工廠，這個數(shù)字要辯證地認識，真正能盈利的工廠還是少數(shù)，很多日本公司投資建設(shè)植物工廠是為了企業(yè)轉(zhuǎn)型而進行技術(shù)積累。因此，在進行人工光型植物工廠的商業(yè)化投資時應(yīng)謹慎，真正切實地利用各種技術(shù)手段把投入和產(chǎn)出核算在合理范圍之內(nèi)，充分考慮風(fēng)險規(guī)避措施。商業(yè)化的人工光型植物工廠只要能實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，并達到預(yù)定產(chǎn)量，且有一定的銷售保障，完全可以實現(xiàn)盈利生產(chǎn)和穩(wěn)定運營。無論是種苗、葉菜、還是草莓和藥草，在多長時間內(nèi)能夠生產(chǎn)出多少產(chǎn)量的農(nóng)產(chǎn)品是完全可以調(diào)控和核算的，只要這個數(shù)據(jù)能夠得到保障，投入產(chǎn)出比的核算就是合理而可行的。因此，人工光型植物工廠只要有產(chǎn)出，不怕高投入，依靠技術(shù)手段來規(guī)避各種風(fēng)險，尤其是生產(chǎn)風(fēng)險和銷售風(fēng)險。高端蔬菜和高附加值植物的生產(chǎn)是人工光型植物工廠的主題，可控環(huán)境下生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品必須在品質(zhì)和價格上，與常規(guī)露地和溫室生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品有質(zhì)的飛躍，否則，市場定位和占有率都將無法具備競爭優(yōu)勢。發(fā)展人工光型植物工廠技術(shù)不是要取代常規(guī)的溫室生產(chǎn)和露地生產(chǎn)，而是要在蔬菜多樣性市場上占領(lǐng)高端市場。筆者認為，近期內(nèi)人工光型植物工廠在中國必將有較大的商業(yè)化產(chǎn)業(yè)需求。只要有技術(shù)保障，在低風(fēng)險下實現(xiàn)高投入和高產(chǎn)出是可以預(yù)見的，也是必然的趨勢。

太陽光型植物工廠發(fā)展的思考

太陽光型植物工廠其實就是補光或不補光的溫室生產(chǎn)。只要能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模溫室設(shè)施的蔬菜周年穩(wěn)定生產(chǎn)，均可稱其為植物工廠，其特征在于規(guī)模大、周年生產(chǎn)、產(chǎn)量穩(wěn)定、品質(zhì)保障。但是，所謂中國特有的日光溫室生產(chǎn)就不能稱其為植物工廠，因為日光溫室的環(huán)境粗放，可控性差，難以維持一定品質(zhì)的穩(wěn)定生產(chǎn)，到目前為止還有很多問題，如土壤連作、病蟲害防治等。盡管中國的日光溫室有近70萬hm2并已成為北方的主流方向，但這并不代表未來的主流方向。而這些年建設(shè)的連棟溫室為何沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，值得國內(nèi)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界人士反思。荷蘭設(shè)施生產(chǎn)提倡“產(chǎn)量盈虧點”的核算，每種設(shè)施生產(chǎn)都應(yīng)該有其特定生產(chǎn)經(jīng)營狀態(tài)下的產(chǎn)量盈虧點。例如，荷蘭大型溫室生產(chǎn)的大番茄產(chǎn)量盈虧點為51.3 kg/m2、串番茄產(chǎn)量盈虧點為47.7 kg/m2、黃瓜產(chǎn)量盈虧點為76.7 kg/m2、

彩椒產(chǎn)量盈虧點為24 kg/m2、茄子產(chǎn)量盈虧點為37 kg/m2。在中國，很少有溫室栽培者、管理者、研究者能夠明確地核算出設(shè)施的產(chǎn)量盈虧點，其設(shè)施產(chǎn)量水平遠遠低于產(chǎn)量盈虧點，因而一直處于虧損狀態(tài)。盡管中國的設(shè)施面積在近20年飛躍式發(fā)展，但設(shè)施產(chǎn)量水平卻沒有實質(zhì)性提高，其技術(shù)貢獻率更低。因此，無論是葉菜生產(chǎn)還是果菜生產(chǎn)，設(shè)施設(shè)計規(guī)劃和生產(chǎn)經(jīng)營管理必須導(dǎo)入“產(chǎn)量盈虧點”，準(zhǔn)確核算其投入產(chǎn)出比，研究和生產(chǎn)目標(biāo)都應(yīng)以提高設(shè)施產(chǎn)量為方向。若設(shè)施番茄產(chǎn)量以2016年的20 kg/m2為基數(shù)，每年產(chǎn)量提高15%，則可在5年內(nèi)達到40 kg/m2。照此速度發(fā)展用不了5年，無論是葉菜還是果菜，中國的設(shè)施產(chǎn)量即可達到領(lǐng)先水平，不足10年則可達到荷蘭目前的水平。13億人口每年按照200 kg/人的蔬菜需求計算，中國的可控設(shè)施需求和農(nóng)產(chǎn)品需求都將是多么可觀的市場。因此，目前大量建設(shè)的大型溫室設(shè)施只要在設(shè)計管理中因地制宜和導(dǎo)入產(chǎn)量盈虧點的機制，實現(xiàn)經(jīng)營盈利和穩(wěn)定生產(chǎn)是現(xiàn)實可行的。設(shè)施投資切忌“不差錢”，不是投資多就能直線趕上荷蘭水平。我國的技術(shù)積累和人員努力不夠，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都需有良好的心態(tài)正視問題、解決問題，才可能使中國的設(shè)施農(nóng)業(yè)尤其是植物工廠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

變形植物工廠的發(fā)展思考

集裝箱式植物工廠（圖1）、家庭式植物工廠（圖2）等是一種植物工廠的變形，按道理不具備大規(guī)模生產(chǎn)的特性，但作為一種宣傳展示、興趣愛好、科普教育的載體，也可以成為大型植物工廠的生產(chǎn)基地與客戶或農(nóng)產(chǎn)品消費者的窗口對接。例如，在餐廳、醫(yī)院、超市等公共場所設(shè)置的集裝箱式植物工廠或活菜供應(yīng)系統(tǒng)（圖3），不僅具有科普宣傳的作用，更可以作為蔬菜購買者和消費者的連接窗口，客戶在該裝置看到的植物可能是從其他的大型植物工廠派送而來的活菜，可以每天現(xiàn)場親自采收。該裝置可以將植物工廠的生產(chǎn)理念貫穿于人們的生活方式，更是以一種生態(tài)循環(huán)的方式將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與百姓生活緊密地連接在一起。因此，這種小型植物工廠的市場需求和未來前景將很可觀，其必將隨著LED技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展變成人們隨處可見的日常用品。

總結(jié)

綜上所述，植物工廠技術(shù)是一種全新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，會在未來社會與人們的生活更加貼近。發(fā)展植物工廠技術(shù)不能盲目，更不能超越技術(shù)本身的限制。需要在不斷地進行技術(shù)創(chuàng)新和積累的前提下，找準(zhǔn)市場定位并開拓營銷途徑，就能發(fā)揮其優(yōu)越性以實現(xiàn)可持續(xù)的營利性生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)4.0僅僅是個概念，但是植物工廠技術(shù)已經(jīng)不是概念，而是作為農(nóng)業(yè)4.0的載體實現(xiàn)高產(chǎn)高效、節(jié)能環(huán)保、清潔健康、生態(tài)智能的蔬菜生產(chǎn)，為人們的未來生活和未來農(nóng)業(yè)提供一種全新的解決方案。

項目支持：科技部863項目“植物工廠網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)研究”（2013AA102005）和“植物工廠立體多層栽培系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)與裝備”（2013AA103002）。

作者簡介：賀冬仙（1970-），女，山西太谷人，教授，博士，博士生導(dǎo)師。