随着科技的发展， 人类已不知不觉步入了以物联网、大数据、云计算等技术为支撑的智能时代，工业已进入了网络和智能化生产，农业也不例外。打破传统农作物的生产模式，将物联网、大数据、云计算等技术植入到农业生产中，在室内或封闭的控制环境中，采用水培和雾培的现代栽培技术，通过对植物的光照、温度、二氧化碳、营养液等进行人工智能化控制，从而实现农作物高效种植的植物工厂。室内植物工厂因能避免病虫害和来自空气、水源以及土壤的污染和影响，生产真正安全、新鲜、营养的农产品，并缓和人类面临土地、水资源日益减少的现实而被看作21世纪农产品种植发展的方向，未来10年极具投资价值的新兴产业，标志着现代农业发展到了制造业的新阶段。

由上海市农科院和爱盛生物科技有限公司联合主办的2018上海国际室内植物工厂研讨会日前在沪举行。世界设施园艺著名学者、日本千叶大学名誉教授、日本植物工厂协会主席Toyoki Kozai博士，美国哥伦比亚大学教授、“垂直农业之父”Dickson Despommier博士，世界上第一个非营利组织——德国垂直农业协会主席 Christine Zimmerann-Loessl，以及国家智慧植物工厂创新联盟主席、中国农科院研究员杨其长，中国细胞生物学学会理事、中国科学院郑惠琼研究员等国内外知名专家和企业家出席研讨会，重点交流和全封闭植物工厂相关的新进展、新理念、新技术、新材料和新成果，探讨全封闭植物工厂产业化应用的模式和途径。

植物工厂发展面临挑战

记者从研讨会上获悉，近年来，植物工厂在欧美、日本、韩国、新加坡和中国迅速发展，一些著名企业和投资者纷纷加入了植物工厂的发展和产业推广。目前，植物工厂已经历了早期的试验探索阶段和中期的示范应用阶段，步入到快速发展阶段。

近几年植物工厂在发展技术的同时，也发展了一些商业模式，如种植高附加值的草药和药食同源蔬果，种植蔬菜，在极端气候条件下生产种苗，与超市、商场、餐厅、写字楼或公司食堂相结合，以会员制模式为特殊人群和高收入群体提供安全新鲜蔬菜等。日本已有20%—35%的植物工厂实现赢利。近年来，在发生过核事故的福岛周边地区，植物工厂尤其得到发展。

但任何新事物的发展都会遇到挑战和瓶颈。目前植物工厂面临初期建设成本较高、光源和空调能耗较大、经济效益不高等问题，设施投入以外，其技术难度和管理复杂性也都高于传统农业种植方式，这些因素制约了植物工厂技术的应用和推广。因此，需要结合工业和其他领域的创新和新材料技术来降低设备和材料成本，利用废弃厂房及地下室等降低建筑成本，利用LED技术和能源技术的发展来提高其光效和能效，降低运营成本，利用自动化和智能化的技术减少劳动力的使用，降低劳动成本，利用农业科学家的智慧提高种植产量、生产效率和农作物的品质，提升经济效益，也需要有工业运营经验的企业家引进先进的商业模式到植物工厂的生产和销售中。

上海市农科院院长蔡友铭表示，设施农业是该院的重要研究领域和重点培育的优势学科，该院早在1998 年就以设施园艺研究所为主要力量，组建了国内唯一以设施园艺技术应用基础研究为主的跨学科省部级重点开放实验室——上海市设施园艺技术重点实验室。2011 年1 月，上海市农科院经科技部批准，组建了我国设施农业领域唯一的国家工程技术研究中心——国家设施农业工程技术研究中心。近年来，上海市农科院植物工厂技术团队着力加强对极端环境下的植物工厂技术、低碳环控型植物工厂技术以及集装箱植物工厂生产技术的研究攻关，在植物工厂品种选育、工厂化育苗、机械化作业、采收处理、设施大棚结构优化与环境控制、高效生态化栽培等方面取得了一批重大成果。今后，上海市农科院将以建成植物工厂领域的创新基地、科技成果转化展示基地、人才培养基地和国际合作交流基地为目标，进一步提升在植物工厂技术方面服务全国的水平和能力，为上海率先基本实现农业现代化、建设都市型现代农业提供强有力的科技支撑。

促进自然资源更加精准地利用

上海市农科院园艺所所长朱为民举例说，上海的气候一般适合种植蔬菜的是春、秋季，冬、夏两季要获得品质比较好的蔬菜，需要到西北地区去生产。现在上海居民夏天吃到的毛豆、菠菜、芹菜等作物常常是西北地区生产的，但这样相当于上海在蔬菜种植过程中消耗了西北地区大量的水资源。现在上海市场上每500克甘蓝卖2元多，算上种植过程中消耗水资源的成本，实际相当于每500克甘蓝要卖9元多。因此，过去的做法是不可持续的，现在要争取通过植物工厂把自然界的每一束光、每一滴水、每一寸土地，都高效、精准地利用，不断生产标准化的农产品，让自然资源发挥最大的效果。

朱为民告诉记者：“中国的老百姓普遍认为有机的东西是比较好的，植物工厂不自然。其实现在植物工厂的产品与有机产品的主要差别体现于植物在干旱、强光照、霜冻等极端环境下发生应激反应后，产生的次生代谢物上。一般在自然环境下，植物应激反应产生的次生代谢物留存下来，可使植物的风味变好，所以大家觉得有机的作物比较可口。”他同时指出，并不是所有的植物都适合植物工厂的环境，究竟哪些植物适合、城市中如何生产个性化的农产品，还需要进一步研究。他认为，未来可考虑使用太阳能、风能等从自然界储存能量的新能源来驱动植物工厂的运转，以进一步节约能源。

记者在位于上海嘉定区的爱盛生物科技（上海）有限公司看到，通过系统装置控制的气雾从蔬果植物的根须部将水和营养物质输送给植物，智能传感器可探测到的植物当前的微量元素状况，让系统根据需要，自动“在线”为植物动态补充营养。除了植物学家，车间里还有电气工程师。

公司市场部应用工程师吴海光告诉记者，气雾培养输送给植物的既有水，又有空气，最接近土壤的环境。相对于纯水培，含氧是它的优点。而且气雾培养的营养成分是可控的。这一点土壤培养做不到。作物在野外生长周期长，产量低，植物工厂室内种植不受自然条件限制，产量高，如生菜的产量可提高3至5倍。实现规模化后，植物工厂出产的蔬菜价格可接近于有机蔬菜。植物工厂的植物培养有很多讲究，比如有的植物（如大麻）需要的紫光多一些，有的则需要红蓝光或绿光多一些。用光的种类、补光的时间进程、不同的光补充的先后顺序等，都会影响栽培的效果。