中国植物工厂产业发展现状及未来发展趋势

    近几年来，随着国民经济快速发展，我国植物工厂新兴高技术产业得到快速推进。从单一品类向多品类转变、从小型向中大型甚至特大型转变、从人工光型向日光型甚至露天型多型并存转变、从试验研究阶段向示范应用甚至商业化产业化发展阶段转变、从人工气候模拟型向计算机智能控制型转变、从单一技术向集成技术转变，囯际化水平得到快速提升。

    植物工厂是用高科技打造的现代农业可持续生产系统。在这个生产系统中，采用立体栽培技术，进行周年生产，植物产量是传统农业产量的几十倍甚至上百倍；采用物理农业技术代替化学农药杀虫灭菌，使植物品质达到绿色甚至有机品质；采用资源循环利用技术，既提高了多种资源利用率，又实现了零排放零污染。

    植物工厂是科学技术攺造传统农业的重要途径、是设施农业的最高阶段、是一个地区或一个国家农业发展水平的重要标志、是21世纪世界农业发展方向。

    一、国外植物工厂产业发展现状

    植物工厂是通过设施内高精度环境控制,实现农作物周年连续生产的系统；即是利用计算机对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长不受或很少受自然条件制约的省力型生产。一九四九年，美国的植物学家和园艺学家在加州帕萨迪纳建立了第一座人工气候室（phototonus）、是植物photo与装置torn的复合词）它的出现就是植物工厂的早期模型，为植物工厂完善和发展做了成功探索和实践，它的出现引发了模拟生态环境领域里的一场风暴。随后，日本和苏联也先后相应地建立了这种“人工气候室”。

    在“人工气候室”的基础上，从某种意义上说，丹麦一九五七年在哥本哈根市郊约克里斯顿农场真正建起了世界上第一座真正意义上的植物工厂，因为它已经具有植物工厂某些特征。①规模:1000㎡属于大型植物工厂。②类型：采用人工光和太阳能并用型。③科技水平：从播种到收获采用全自动传送带流水作业。④产量：年产400万袋水芹（100万公斤）。70年代美国,加拿大,瑞典以及挪威等国相继建起了植物工厂,主要生产叶用莴苣。

    后来，植物工厂规模不断扩大，数量不断增多，栽培植物品种范围也不断拓展。如苏联开始了发展大型温室联合企业，波兰和罗马尼亚等国先后建立了十多家植物工厂。

国外植物工厂不同发展阶段及代表性企业

    美国还建起了果树植物工厂，维也纳技术大学建起了钢架结构的植物工厂。日本在静冈县建起了植物工厂，在这一时期，世界上许多国家都建起了植物工厂，如美国、日本、英国、奥地利、挪威、希腊、伊朗、利比亚等国。这一阶段重要特点是；荷兰的菲利普，美国的通用电气，日本的日立、丰田，三菱重工等一些著名的国际公司纷纷投巨资与科研机构联手进行植物工厂关键技术和配套产品的开发，为植物工厂的发展奠定了坚实地技术、经济基础。

    相关报告：智研咨询发布的《2016-2022年中国植物工厂市场供需预测及投资前景预测报告》

    二、中国植物工厂产业发展现状

    1、产生和发展：我国植物工厂相比于欧、美、日等发达国家，起步较晚，但我国植物工厂建设发展速度是前所未有的，在这个过程中我国采取了走出去、引进来，加强技术交流，对植物工厂相关技术经过了吸收，消化、创新再创新的过程。
八○年浙江省农业科学院，在引进吸收基础上，研制出FCH浮板毛管水培技术。此后，沈阳农业大学、中国农业大学、南京农业大学、华南农业大学等也先后研制出简易NFT和岩棉栽培技术。国家科委“九五”期间立项“国家重大科技产业化工程—工厂化高效农业示范工程”在北京市、上海市、广东省、浙江省、辽宁省同时展开。一九九九年我国北京和深圳分别从加拿大引进两套植物工厂水耕栽培技术系统。进入二十世纪以来，中国农业科学院、中国农业大学、华南农业大学、南京农业大学等科教单位也先后在水耕栽培方面进行了一些研究与开发，并取得了阶段性成果。在实验示范阶段期间，我国先后有浙江丽水农科院与国防科技大学合作,于2004年成功地建起了我国第一座植物工厂,标志着我国具有自主知识产权植物工厂的正式诞生,中国智能农业从这里开始。2009年七月长春农展馆出现了小型展示用的植物工厂，2009年中国农科院杨其长教授等人成功研制出智能植物工厂，实现了智能植物工厂关键技术的突破，同年10月余锡寿、刘跃萍在密云县太庄建起了两幢温室计1200平方蔬菜植物工厂。，2010年北京通州建起了1289平米植物工厂.我国丽水农科院球形（鸟巢）智能温室创新技术和植物气雾培技术已经成熟。使我国迈入了国际设施农业高技术拥有国行列，成为世界上少数几个掌握植物工厂核心技术的国家之一，这将对提升我国植物工厂竞争力和对我国现代农业的发展产生深远影响。后来，中国农业科学院和中国科学技术大学、中国农业大学先后建起了研究型.实验型植物工厂，上海世博会，山东寿光菜博会相继展出了植物工厂，从而使我国的植物工厂由实验型进入到示范型阶段。

我国植物工厂发展状况

    2、定义与模式：中国植物工厂定义，是指对植物进行资金、技术密集性投入、创造植物生长最佳环境、创新植物生产模式、进行高产量、高品质、高效益和可持续生产的系统。中国植物工厂创新了生产“环境设施化、形式立体化、资源节能化、流程数字化、管理智能化、技术集成化”的生产模式。

    三、国外植物工厂发展现状

    植物工厂是资金和技术密集型投入的新兴环保健康产业,离不开政府的重视和支持。

    1、荷兰农业资源有限，政府提出了“温室村（zonneterp）概念,即资源循环利用概念，把植物工厂作为发展目标之一。利用植物工厂主要发展蔬菜和花卉。对建造植物工厂的企业实行60%补贴，从而，使荷兰每年生产蔬菜收入35亿欧元、花卉收入45亿欧元，是世界上设施园艺产品出口量最大的国家。荷兰植物工厂机械化、自动化、智能化、无人化程度高，荷兰太阳光型植物工厂技术全球领先，荷兰现已把太阳光型植物工厂全套技术和设备作为强项产业，向中东、非洲、中国等国出口。

    2、韩国植物工厂技术起步较晚，但现在政府极为重视。把植物工厂列为韩国七大前沿技术之首加以开发，一方面从曰本引进人工光植物工厂技术、从中国引进鸟巢式植物工厂设施，对企业和个人植物工厂建设成本直补60-65%；另一方面，汇集了数百博士以上的高科技人才对植物工厂进行研究和创新。

    3、日本认为植物工厂，是解决土地问题、人口问题、粮食问题、食品安全问题、能源问题、农业人员老年化问题、气侯问题、环境和可持续发展等问题的根本途径；认为植物工厂是“活化地域的起爆剂”，为地域生产发展、技术聚集、人员就业、生态环境、经济繁荣带来变化；认为植物工厂是“中间产业”，不仅能带动农业、而且还能带动工业、健康产业、信息产业等农工商多业的发展。所以，日本政府对植物工厂发展非常重视。政府对建设植物工厂的企业和个人直接补贴50%以上，从而促进了植物工厂快速发展：到2012年6月，日本植物工就已经建起了130多家，截止2014年8月止，日本植物工厂已发展到304家，植物工厂数量为世界之最。日本植物工厂发展经历了从人工气侯模拟环境到计算机控制转变过程、从少量品种向多品种栽培的转变过程、从基质栽培向水耕雾耕转变过程、从平面栽培向平面多层立体栽培转变过程、从日光灯向led光使用转变过程（日本建起了全球最大的led人工光2300平米的植物工厂）、从人工作业到机器人作业转变过程。现阶段,由于制造业的优势,日本人工光型植物工厂技术全球领先。装备先进，技术配套，智能化、自动化程度高。日本植物工厂已完全处于商业化、产业化发展阶段。

    由于世界经济发展缓慢，日本工业衰退，农业政策便逐渐向提高产业国际竞争力的方向转变。植物工厂作为其有效方法之一而受到关注。日本植物工厂现已呈现两大趋势：（1），多功能趋势：日本大坂府立大学植物工厂研究中心主任安保正一教授今年9月宣布：利用植物工厂制造氢气。关健技术是光催化剂。安保教授长年从事光化学研究，他所在的该校研究生院工学研究科物理化学研究组目前的主要研究方向就是光催化剂。研究的具体内容之一，是利用可见光响应型光催化剂生成氢气。方法是利用以阳光和灯光等可见光激活的氧化钛（TiO2）光催化剂来分解水，生成氢气和氧气。日本富士通公司宣布利用植物工厂生产低钾蔬菜，为肾病患者提供食材。东芝无尘植物工厂生产多酚和维生素v含量高的叶类蔬菜。（2），技术出口趋势：日本东芝公司准备在海外新建植物工厂。该公司已经开始考虑于2014财年内，在中国等亚洲国家建设大型植物工厂。这是因为中国等地也在逐渐形成生吃蔬菜习惯，对在无尘室培育的清洁、安全蔬菜可能产生巨大的需求。除此之外，有效利用宝贵水源的蔬菜生产在中东、全年稳定供应在俄罗斯等寒冷地区也将分别成为强有力的武器。日本三菱化学控股集团将与中国农业合作社组织携手在中国全境启动蔬菜栽培系统的销售。5月下旬，它们将合资成立无农药蔬菜自动栽培系统的销售公司。在2017年之前，它们将在江苏省等15个省份的50个地点开始销售这一“植物工厂”日本植物工厂技术和装备正在向中国、俄罗斯、韩国、波兰、中东等国外输出。

    4、美国植物工厂

    美国在1987-1989年间就在亚利桑那州图森市北部的Oracle地区爱德华，建起了到目前止，全球最大的超大型植物工厂一生物圈二号。占地1.3万平方米，大约有8层楼高，为圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物。“生物圈二号它被用于测试人类是否能在以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作，也探索了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途。“生物圈二号”使得人们能在不伤害地球的前提下，对生物圈进行研究与控制。

    现今美国温室面积1,9万hm,温室设施材料大多为双层充气膜、阳光板和玻璃。温控/环控设备全球领先,全球消费电子、家电与照明大厂飞利浦（Philips）宣布与美国芝加哥农企业Green Sense Farms（GSF）宣布策略合作，将针对特定作物使用LED生长光源打造室内植物工厂，而这座植物工厂预计将成为全球最大的植物工厂之一。

    这座植物工厂将采用飞利浦LED「光配方」（Light Recipes），优化产量后，此一创新的农场模式，估计能让芝加哥农企业一年内可进行高达20次至25次的采收，并节省了85%的能源。此一结果将显著提升作物产量，降低营运成本，同时能在

    一年中不间断地为消费者提供所在地种植的新鲜蔬菜。

    芝加哥农业正在使用的垂直水培技术与飞利浦LED生长光源，为当地带来了独一无二的优势，能够常年持续生产优质的农作物。据了解，芝加哥当地的农企业已经投资了数百万美元，对其28,000多立方公尺的室内种植空间进行改造与设备更新。该公司将在两个环境控制生长室内配备14个高度为7.62公尺的种植塔，并采用飞利浦节能的LED照明解决方案来种植特定作物。这种方法也杜绝了有毒的农药、化学肥料与防腐剂的使用，使得产量得到有机提高，而且几乎没有化学添加。

    与飞利浦进行联合研发，藉由不断创新与精进室内作物生长体系的LED照明，让作物充分享受光合作用，并透过永续的方式种植美味可口、营养丰富的蔬菜，同时最大程度地减少能源的使用。美国垂直空中植物工厂、太空植物工厂已开始由设计图向现实转变。

    四、我国植物工厂发展现状

    1、政府越来越重视：我国政府提出”四化同步”、“工业反哺农业”，连续多年把农业列为“重中之中”，不断加大对农业的投入，尤其对高科技农业加大投入和扶持。并在2013年正式把植物工厂列入国家863科技发展计划。

    2、应用范围越来越广：由于植物工厂技术不断完善和提高，微型化迷你型植物工厂已应用人们生活各种环境，光仙子歺厅、咖啡馆、酒店植物工厂，办公室、居室植物工厂、厨房植物工厂实现了蔬菜从生产到舌尖零距离。微型植物工厂无处不在。

    3、投资规模越来越大：植物工厂吸引着大量社会资金和财团的关注。

    （1），恒大集团准备投资超过1000亿打造中国民族品牌，现已投资近70亿建设和并购了22个生产基地。以此提升中国农业产业竞争力和盈利水平，开创全球产业新格局。

    （2），6月28日上午，由嘉兴农投、台湾源鲜农业、北京娃哈哈餐饮三方合资组建的植物工厂项目-嘉兴市源璟农业生态技术研发有限公司，作为浙商创业创新的代表在嘉兴市第一届浙（禾）商大会开幕式签约仪式上签约。该项目将全面启动。

    （3）10月22日上午，中科院植物研究所和福建三安集团有限公司在植物所签署合作协议，共建植物工厂。中科院植物所所长方精云表示，与三安集团的合作是植物所落实“率先行动”计划的重要举措之一。此次合作以研发带动基础研究，希望促进我国植物工厂建设和相关基础研究的创新发展。另外东苑、广州、香港、浙江勿忘农等多家财团纷纷投巨资建设植物工厂。截止目前我国已建植物工厂达80多家。据日本株式会社专家预计:中国植物工厂未来有望达到日本植物工厂10倍以上的规模。

    4、科技含量越来越高：我国植物工厂栽培技术由基质培、营养液水培逐渐向雾培前沿技术转变、平面多层立体栽培向园柱体、多面体立体栽培转变、化学液肥向矿物质肥和光碳核肥转变、温室控制向远程控制转变、单向的技术和装备引进向引进和输出双向转变、试验示范阶段向商业化产业化阶段转变。

    5、培训人才数越来越多：中国农业科学院不仅对内加强植物工厂人才培训，而且对国外人材也进行了多期培训，台湾大学植物工厂技术研习班也举办了5期，丽水农科院就植物工厂人才培训班巳举行了近百期。我国植物工厂人才培训为植物工厂的大发展积累了大量人才。

   五、中国植物工厂未来展望

    展望未来:更多高产、高抗、高质的蔬菜、花卉、香草、药材、苗木、粮食作物、珍稀植物、濒危植物等植物在植物工厂中生产；更多个人、企业、财团投入到植物工厂中来、形成资金聚集、人才集中、技术集成、建设更多更大的植物工厂；更多新能源、新材料、新装备在植物工厂中使用，使植物工厂成本更低、品质更好、效益更高；植物工厂将更加集约化、产业化、智能化、网络化、多功能化。我国植物工厂将迎来最佳发展机遇期，必将推动我国农业现代化早日实现！