1 、從電商式農(nóng)業(yè)投資導(dǎo)向看植物工廠發(fā)展方向
得益于中國消費者對農(nóng)產(chǎn)品“無污染、健康安全”觀念的加強(qiáng)，以及居民消費能力的提升，類似京東等渠道大平臺對上游供應(yīng)鏈資源整合的加強(qiáng)，以及淘寶、天貓等電商平臺對自營業(yè)務(wù)的開拓，京東、天貓、淘寶等電商平臺成為蔬菜生鮮線上購買率較高的網(wǎng)站。據(jù)調(diào)查，京東商城的生鮮使用率高達(dá)70% 以上，100～200 元是生鮮網(wǎng)購頻率最高的消費水平，其中客戶對食品安全的關(guān)注度最高。京東和阿里巴巴近年來擴(kuò)展了線上、線下資源整合的新零售業(yè)態(tài)，阿里巴巴從2016 年以盒馬鮮生門店開啟了生鮮新零售，而京東則在2017 年初利用7FRESH 和無界零售開啟了生鮮零售（圖1）。
圖1 新零售代表的盒馬鮮生與7FRESH 門店
阿里巴巴從2016 年開始，在北京、上海、寧波、杭州、深圳、成都等地共開設(shè)30 家盒馬鮮生體驗店，占地面積均在4 000 ㎡ 以上，商品種類在3 000 種以上。盒馬鮮生的目標(biāo)用戶是有一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的、25～35 歲、圍繞家庭的高端互聯(lián)網(wǎng)用戶，集中在女性?？蛻魺o論在門店購買、還是在APP線上下單，都能實現(xiàn)“三公里范圍、半小時送達(dá)”，這是對其他企業(yè)生鮮銷售模式的重大顛覆，打破了傳統(tǒng)實體店面積的局限，在有限的空間內(nèi)創(chuàng)造了更大的銷售額。從盒馬鮮生在北京亦莊門店擺設(shè)的LED 植物生長箱可以看出，人工光型植物工廠是阿里巴巴看重的解決蔬菜安全問題的清潔生產(chǎn)方式。但是，盒馬鮮生目前銷售的葉菜數(shù)量較少，基本上是溫室生產(chǎn)的水培葉菜或果菜，完全人工光型植物工廠生產(chǎn)的葉菜還未曾見到。
京東的7FRESH 于2018 年初在北京亦莊大族廣場以及海淀華潤五彩城新設(shè)2 家。劉強(qiáng)東宣稱將于未來3～5 年在全國鋪設(shè)超過1 000 家門店，探索無界零售新模式。7FRESH 店鋪在提供農(nóng)產(chǎn)品銷售服務(wù)外，還提供食材料理和餐飲區(qū)服務(wù)，同時提供三公里內(nèi)最快半小時送達(dá)的免費快遞服務(wù)。2017年京東與日本三菱化學(xué)在北京簽約合作溫室葉菜水培生產(chǎn)，未來是否會采用人工光型植物工廠作為高端葉菜生產(chǎn)模式還需拭目以待。
我國的蔬菜生鮮市場份額在萬億元以上，開啟快消品市場投資的不僅有阿里巴巴和京東等電商，房地產(chǎn)企業(yè)也先后開啟農(nóng)業(yè)投資，尤其是碧桂園的2018 農(nóng)業(yè)計劃引起了設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。中國的新零售無論從蔬菜消費市場還是設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來看，已經(jīng)不可避免地涉及到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的變革，而作為農(nóng)業(yè)高科技的人工光型植物工廠將如何發(fā)展確實難以預(yù)料。
2 跨界融合式植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式
國內(nèi)先后有不少化妝品業(yè)界和生物醫(yī)藥提取界涉足人工光型植物工廠，以期待利用植物工廠的高效生產(chǎn)達(dá)到靶向型物質(zhì)生產(chǎn)的目的。美國東北州立大學(xué)王躍駒教授回國創(chuàng)業(yè)的項目就是將人工光型植物工廠和生物反應(yīng)器技術(shù)相結(jié)合，利用生菜和煙草來生產(chǎn)各種蛋白藥物和青蒿素等，包括醫(yī)治腫瘤的特效藥——單克隆抗體PD-1、PDL-1 以及白蛋白、八因子等血液制品等（圖2）。該技術(shù)組合將為生物藥生產(chǎn)行業(yè)帶來技術(shù)變革，即利用人工光型植物工廠技術(shù)的高效植物生產(chǎn)提高各種生物反應(yīng)器的效率，從而高效地生產(chǎn)各種蛋白、疫苗和抗體等靶向型物質(zhì)，大幅度降低一些重大疾病治療藥物的價格。據(jù)稱：該技術(shù)一直屬于國際壟斷，日本在利用草莓生產(chǎn)獸用抗體領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，而我國在該領(lǐng)域還未見突破。
圖2 人工光型植物工廠的有用物質(zhì)生產(chǎn)
3 人工光型植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸與技術(shù)趨勢
人工光型植物工廠首當(dāng)其沖面對的是中國的蔬菜供應(yīng)市場。針對我國蔬菜種植面積大、種類多、價格低的現(xiàn)狀，人工光型植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展注定是不會一帆風(fēng)順的。從上述幾種具備產(chǎn)業(yè)雛形的典型企業(yè)投資建設(shè)行為來看，人工光型植物工廠在中國的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸主要受限于未能實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)與銷售的無縫鏈接，主要體現(xiàn)在：
①缺少適用于人工光型植物工廠的高效率、低價格的LED光源的市場提供；② 未能形成較為成熟的植物工廠規(guī)劃設(shè)計與資材供應(yīng)服務(wù)；③ 環(huán)境控制技術(shù)軟硬件難以對應(yīng)植物工廠的高效生產(chǎn)，其有效性還有待提高；④ 針對特定植物（品種）的生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)（生產(chǎn)自動化）還不成熟；⑤未能培育出穩(wěn)定而持續(xù)的客戶群體（生產(chǎn)與銷售的對接不順暢）。國內(nèi)現(xiàn)有的占地面積在1 000 ㎡ 以上的人工光型植物工廠都是虧損的，若能通過各種技術(shù)途徑改進(jìn)使得植物工廠的蔬菜產(chǎn)量提高30%、生產(chǎn)成本降低30%，才有可能走向盈利。
目前的人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)也為人工光型植物工廠的生產(chǎn)改進(jìn)與銷售對接提供了強(qiáng)有力的工具與平臺，務(wù)實而有效的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合必將為我國人工光型植物工廠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支撐。因此，人工光型植物工廠在中國的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向可以概括為如下幾點：
① 人工光型植物工廠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展一定會先從經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)、對高端葉菜有日常消費需求的一線城市開始，如深圳、上海、北京，發(fā)揮其就近生產(chǎn)、就近消費的清潔生產(chǎn)與新鮮消費的技術(shù)優(yōu)勢，為特定高收入人群提供高品質(zhì)的、完全解決農(nóng)產(chǎn)品安全問題的新鮮葉菜供應(yīng)服務(wù)。
② 人工光型植物工廠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展一定會從具備一定規(guī)模的、單一化葉菜的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)開始，如生菜生產(chǎn)規(guī)模為日產(chǎn)3 000 株以上，而并非是多樣化蔬菜生產(chǎn)模式，多種類的生產(chǎn)車間或單一化蔬菜實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)將成為未來的主流生產(chǎn)方式，否則難以稱其為植物工廠。
③ 無論是B2C、B2B，還是O2O，植物工廠化生產(chǎn)都必將利用某電商平臺或多家合作形成新型商業(yè)模式，而投資建設(shè)植物工廠的企業(yè)將蔬菜生產(chǎn)、流通、銷售等全產(chǎn)業(yè)鏈實施一體化服務(wù)和追求多樣性蔬菜供應(yīng)的時代基本終結(jié)，只有能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)高效的、專注于規(guī)?；c標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜生產(chǎn)的企業(yè)才可能在中國這種復(fù)雜而激烈競爭的蔬菜市場生存。
④ 人工光型植物工廠的未來產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢在于特定蔬菜產(chǎn)品的有限渠道提供，生產(chǎn)技術(shù)和人才優(yōu)勢必將與品種優(yōu)勢結(jié)合在一起，將來不僅講究傳統(tǒng)意義上的技術(shù)咨詢服務(wù)與問題解決，更講究衍生而來的特定品種與新型生產(chǎn)工藝的技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)。
⑤ 人工光型植物工廠能否走向可持續(xù)發(fā)展不在于技術(shù)，而在于人才的選擇和競爭，這是由于目前能夠掌握技術(shù)并具備一定技術(shù)創(chuàng)新力的人才尤其是年輕人奇缺，未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要對應(yīng)未來社會市場需求與消費升級，人才的爭奪將是決定企業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
人工光型植物工廠的蔬菜生產(chǎn)將是對設(shè)施蔬菜生產(chǎn)方式的革新式改進(jìn)，也會影響消費者的蔬菜消費方式。隨著蔬菜消費市場對更加質(zhì)量安全、更加高品質(zhì)的、更加新鮮而健康的、更加入手快捷的蔬菜個性化需求的發(fā)展，人工光型植物工廠技術(shù)可以針對特定人群進(jìn)行指向型品種生產(chǎn)與質(zhì)量調(diào)控，必將成為未來社會為高品質(zhì)生產(chǎn)和高收入人群提供個性化蔬菜的新型生產(chǎn)方式。為了應(yīng)對未來社會的市場需求與消費升級，植物工廠領(lǐng)域的人才培養(yǎng)將成為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫在眉睫的重要工作。
人工光型植物工廠是在可控環(huán)境下利用無土栽培技術(shù)實現(xiàn)具有高產(chǎn)高效、節(jié)能環(huán)保、清潔健康、生態(tài)智能特征的周年穩(wěn)定的植物清潔生產(chǎn)模式。 與蔬菜、花卉、藥用植物等利用溫室或大田進(jìn)行的園藝生產(chǎn)相比，植物工廠產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好，尤其是其周年穩(wěn)定清潔供應(yīng)和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效的技術(shù)特征，更適合未來社會的市場需求消費升級。
一、日本式植物工廠
1 、大連華錄植物工廠（CHPAVC 植物工廠）
占地面積為2430平方米，其中1440平方米為水培葉菜生產(chǎn)空間，其他則為配套設(shè)施與小型基質(zhì)培實驗室。水培葉菜工廠的實際栽培面積共計3110平方米，有9層立體栽培架16個，立體栽培架的長度約為18米，寬度為1.2米，層高約為0.4米，主要生產(chǎn)生菜、小松菜、羽衣甘藍(lán)等，日產(chǎn)量為500千克，折合日產(chǎn)5000株生菜（每株生菜的地上部分達(dá)到100克鮮質(zhì)量），項目總投資額為1850萬元。
由于在原有電子廠房內(nèi)搭建，植物工廠的圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用雙層充氣薄膜以降低建設(shè)成本；人工光源使用紅藍(lán)LED條狀燈具，栽培層光照強(qiáng)度為180～200μmol·m-2·s-1。該植物工廠設(shè)計的白灰組合式聚苯泡沫栽培板不僅有效地防止了綠藻、隔離了燈具發(fā)熱對液溫的影響，還適于自動化采收。該植物工廠的環(huán)境要素和營養(yǎng)液循環(huán)都得到自動控制，投產(chǎn)以來生產(chǎn)基本穩(wěn)定，但由于蔬菜銷售問題未能實現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)。
2、蘇州松下植物工廠（PFSS 植物工廠）
占地面積約為1000平方米。利用泥炭土的營養(yǎng)缽培和LED 光照技術(shù)立體生產(chǎn)葉菜和根菜，以Panasonic 品牌蔬菜于2017 年2 月在蘇州泉屋超市上市。2017 年9 月15 日，該公司舉行了新植物工廠竣工暨“品蔬生活”品牌產(chǎn)品的出貨儀式，以線上和線下相結(jié)合的新零售方式在上海、蘇州、無錫全面開啟了植物工廠蔬菜銷售業(yè)務(wù)。
線下銷售除莆田網(wǎng)、新鮮館、全洲等商超外，還包括松下電器生活館和上海的CLUXTA 松下·智美體驗館。蔬菜產(chǎn)品以5 種葉菜+1 根菜組合帶沙拉醬的形式銷售，每包鮮質(zhì)量50～120克，售價為16.8～28.8 元，折合200 元/千克以上。蔬菜生產(chǎn)利用泥炭土的營養(yǎng)液底面灌水與LED光源，日產(chǎn)規(guī)模折合為2600株生菜。
二、中國式植物工廠
1、中科三安植物工廠
2015年12月，作為中國LED芯片大廠的福建三安集團(tuán)與中國科學(xué)院植物研究所合作，共同發(fā)起成立了“福建省中科生物股份有限公司”，建設(shè)中科三安植物工廠。2016年6月，占地面積為3000平方米的3層式建筑、栽培面積超過10000 平方米的中科三安植物工廠建成投產(chǎn)，到2017年5月日產(chǎn)規(guī)模為1500千克葉菜，折合日產(chǎn)15000株生菜。中科三安植物工廠生產(chǎn)的蔬菜在廈門、福州和泉州等地的超市銷售，曾為2017廈門金磚五國第九次會晤供菜3000千克。
2、深圳喜萃植物工廠
喜萃植物工廠取得了瑞士GAP認(rèn)證和中國GAP認(rèn)證，也獲得了蔬菜供港資質(zhì)認(rèn)證。對外參觀開放的一個蔬菜生產(chǎn)車間內(nèi)有6列12層立體栽培架，長度在15米以上，使用1.5米長的紅藍(lán)組合LED燈具，光照強(qiáng)度約為200μmol·m-2·s-1，采用椰糠基質(zhì)進(jìn)行穴盤漂浮育苗。育苗結(jié)束后將蔬菜種苗從穴盤高密度轉(zhuǎn)移到低密度進(jìn)行定植，栽培14天后采收，栽培期間采用底面灌水。
葉菜采收和包裝時帶根，利用“活體菜”的方式進(jìn)行銷售，消費者在打開包裝后切除根系即可免洗食用。
3、中糧智慧農(nóng)場
中糧智慧農(nóng)場位于中糧生態(tài)谷項目的核心區(qū)域，占地面積約78.5公頃，固定投資3.8 億元，內(nèi)設(shè)“一心六園”，一心即7棟智能環(huán)控溫室，六園即六大室外主題園區(qū)。該項目由北京中環(huán)易達(dá)設(shè)施園藝科技有限公司承建，于2016年10月23日開園，門票80元。該項目室內(nèi)溫室的主題分別為：智慧農(nóng)業(yè)體驗館、垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合館、都市園藝館、蘑菇工廠、中糧自然學(xué)校、花卉工廠、番茄工廠。其中：涉及到人工光型植物工廠的葉菜與藥用植物栽培室和自然光型植物工廠的番茄工廠難以給人留下高產(chǎn)高效的高科技印象。
4、陜西旭田人工光型植物工廠
陜西旭田光電農(nóng)業(yè)科技有限公司在2013年3 月成立于陜西省楊凌農(nóng)業(yè)高新示范區(qū)，之后以I-Farmer 的植物工廠產(chǎn)品和王琦菜商標(biāo)在全國開展人工光型葉菜工廠的自建自營和承建代營業(yè)務(wù)。
運營的植物工廠項目設(shè)施規(guī)模不等，有小于100 平方米的，有100～500平方米的，也有大于1 000平方米的，大部分設(shè)置在農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)內(nèi)，主要用于科普示范和休閑觀光。這些科普類植物工廠由于其功能性限制，很難達(dá)到產(chǎn)業(yè)化所要求的高產(chǎn)高效，未來也難以成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主流形式。
5、長春關(guān)東文化園植物工廠
長春關(guān)東文化園坐落于吉林省長春市西部綠園區(qū)內(nèi)，是集溫泉、餐飲、文化博覽、會議接待為一體的4A級旅游風(fēng)景區(qū)。投資該園區(qū)的長春關(guān)東文化園休閑度假有限公司董事長是一位農(nóng)民企業(yè)家，在政府高新技術(shù)示范重點項目資助的前提下，2017年新建了一棟占地面積為3000平方米的三層建筑，一層設(shè)計為封閉式菌菇生產(chǎn)，二層建設(shè)人工光型植物工廠，三層為透光玻璃圍護(hù)的溫室有機(jī)果菜生產(chǎn)，產(chǎn)品主要用于園區(qū)內(nèi)餐飲消費及入園客戶的采摘銷售。
2018年1月底，在還未完成建筑內(nèi)裝的情況下，三樓的溫室有機(jī)果菜生產(chǎn)已經(jīng)開始，二樓的人工光型植物工廠正在緊鑼密鼓地安裝7 層立體栽培架，栽培架的材料基本上為建筑用腳手架的廢棄鋼管和木條等，栽培槽為有機(jī)玻璃焊接而成，蔬菜為裸盤式混合基質(zhì)培，底面灌水的人工管理。長約20米、寬1.2米、高4.0米的7 層大型立體栽培架最少排列了60 個，栽培面積合計，達(dá)到10000平方米以上。
整個三層建筑除常規(guī)玻璃窗戶采光和通風(fēng)外，未曾見到空調(diào)、通風(fēng)換氣、或其他環(huán)境控制設(shè)備。該人工光型植物工廠使用1.2米長的管狀LED 燈，交流220 V 供電，LED 燈具簽約量在10萬支以上，其熱負(fù)荷初步估測為1 800 kW 以上，單純依靠內(nèi)外通風(fēng)實現(xiàn)環(huán)境控制是有風(fēng)險的。
但是，類似的人工光型植物工廠在建項目還有不少，河北滄州一家企業(yè)在還未確定種植植物種類的情況下，在數(shù)千平米的建筑廠房內(nèi)已經(jīng)安裝了立體光照栽培架，全部使用LED 燈具。試想，如此大規(guī)模的室內(nèi)種植選用何種LED 燈具、如何進(jìn)行環(huán)境控制、育苗和栽培工藝流程如何設(shè)計、自動化管理和勞動力分配如何實現(xiàn)幾乎都是未知數(shù)。
6、北京農(nóng)眾物聯(lián)植物芯工廠
2015年2月在北京市平谷區(qū)馬坊橋投資建成的農(nóng)眾物聯(lián)植物芯工廠，三層建筑廠房的占地面積為12000平方米，每層使用面積為7000平方米，一層進(jìn)行封閉式菌菇生產(chǎn)，二層是人工光型植物工廠，三層為環(huán)控型溫室果菜生產(chǎn)，建成以來一直未能實現(xiàn)高產(chǎn)高效式穩(wěn)定生產(chǎn)。2015、2016 年獲得投資相繼進(jìn)行兩次升級改造，目標(biāo)是成為全國都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)。
人工光型植物工廠技術(shù)不僅僅需要采集各種環(huán)境信息和植物信息，更需要將獲取的這些信息反饋應(yīng)用于環(huán)境控制和生產(chǎn)管理，從而實現(xiàn)高產(chǎn)高效和清潔環(huán)保的植物穩(wěn)定生產(chǎn)。無法穩(wěn)定生產(chǎn)也就難以實現(xiàn)盈利性運營，也就更難走向可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化道路。
三、發(fā)展瓶頸
從上述幾種具備產(chǎn)業(yè)雛形的典型企業(yè)投資建設(shè)行為來看，人工光型植物工廠在中國的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸主要受限于未能實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)與銷售的無縫鏈接，主要體現(xiàn)在：
① 缺少適用于人工光型植物工廠的高效率、低價格的LED光源的市場提供；
② 未能形成較為成熟的植物工廠規(guī)劃設(shè)計與資材供應(yīng)服務(wù)；
③ 環(huán)境控制技術(shù)軟硬件難以對應(yīng)植物工廠的高效生產(chǎn)，其有效性還有待提高；④ 針對特定植物（品種）的生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)（生產(chǎn)自動化）還不成熟；
④未能培育出穩(wěn)定而持續(xù)的客戶群體（生產(chǎn)與銷售的對接不順暢）。國內(nèi)現(xiàn)有的占地面積在1000平方米 以上的人工光型植物工廠都是虧損的，若能通過各種技術(shù)途徑改進(jìn)使得植物工廠的蔬菜產(chǎn)量提高30%、生產(chǎn)成本降低30%，才有可能走向盈利。
然而，即使是在植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)基本成型的日本，由于技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)核算的制約，植物工廠技術(shù)依然存在建設(shè)成本高、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量和品質(zhì)未達(dá)到預(yù)期水平等問題，能夠?qū)崿F(xiàn)盈利或持平的企業(yè)也就60%～70%，不少企業(yè)依然處于虧損狀態(tài)。實現(xiàn)高附加值植物生產(chǎn)、低成本化、自動化依然是植物工廠技術(shù)研發(fā)的主攻方向，也是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中未能突破的關(guān)鍵技術(shù)。本文期待從具有植物工廠產(chǎn)業(yè)雛形的幾個典型企業(yè)介紹入手，尤其是針對掌握了人工智能、大數(shù)據(jù)、大資本的電商投資導(dǎo)向分析人工光型植物工廠在中國的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向。作者：賀冬仙（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院）
文章來源：
https://m.toutiaocdn.com/i6750024445525492228/?app=news_article×tamp=1571745674&req_id=2019102220011401001404707324274AB5&group_id=6750024445525492228&wxshare_count=1&tt_from=weixin&utm_source=weixin&utm_medium=toutiao_android&utm_campaign=client_share&from=singlemessage&isappinstalled=0
