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植物工廠,困在成本里?

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植物工廠,困在成本里?

未來(lái)農(nóng)業(yè)在沙漠、遠(yuǎn)洋艦輪、宇宙飛船上種菜,植物工廠還有什么可能?

文|35斗

50多年后的2075年,太陽(yáng)即將覆滅,世界冰天雪地,人類不得不開(kāi)啟“流浪地球”計(jì)劃。

——這是科幻電影《流浪地球》里的故事,棲息于地下的人類只能以蚯蚓為食,日復(fù)一日,年復(fù)一年。

如果,那時(shí)候有一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,能夠脫離氣候和環(huán)境的控制,無(wú)論是在冰川、沙漠,在地震、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害席卷之下,還是面對(duì)太陽(yáng)毀滅這種終極拷問(wèn),依然巋然不動(dòng),7×24小時(shí)不間斷提供蔬菜瓜果,人類將得以延續(xù)。

眼下,人工光植物工廠就是這樣一種存在,正成為設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最受關(guān)注的“爆款”議題。一個(gè)直接體現(xiàn)是不少公司接連斬獲大額融資:美國(guó)室內(nèi)種植公司Gotham Green近期宣布獲得3.1億美元的E輪融資;今年1月,Plenty在E輪融資中融得4億美元;Bowery Farming在2021年5月融得3億美元C輪融資。

理想照進(jìn)現(xiàn)實(shí),卻也面臨諸多挑戰(zhàn)。創(chuàng)新解決方案背后是高昂的建造成本和運(yùn)營(yíng)成本,以及可能產(chǎn)生的環(huán)境恢復(fù)成本。

當(dāng)一項(xiàng)可以稱之為全球戰(zhàn)略需求的現(xiàn)代黑科技擺在眼前,成本會(huì)是企業(yè)選擇退縮的理由嗎?

答案是否定的。如今,這些“終極農(nóng)業(yè)形態(tài)”的夢(mèng)想家們,仍然在降本增效和場(chǎng)景應(yīng)用的無(wú)窮探索上,不斷奔跑。

一種終極農(nóng)業(yè)形態(tài)?

縱觀世界農(nóng)業(yè)發(fā)展,從傳統(tǒng)大田農(nóng)業(yè)到溫室大棚,再到科技含量更高的植物工廠。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展史,就是一部環(huán)境控制史。

未來(lái)智農(nóng)創(chuàng)始人白寶鎖對(duì)35斗分析,“5000年的農(nóng)耕文化解決的就是環(huán)境問(wèn)題,通過(guò)環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)栽培的工業(yè)化,做到產(chǎn)出最大化。”

當(dāng)下植物工廠利用計(jì)算機(jī)和電子傳感器,對(duì)作物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照、二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)液等進(jìn)行統(tǒng)一高精度自動(dòng)控制,使得設(shè)施內(nèi)的作物生長(zhǎng)不受或少受自然條件制約,是最有效的調(diào)節(jié)控制作物生長(zhǎng)環(huán)境的栽培方式。

Plenty室內(nèi)植物工廠,圖片來(lái)源:Plenty官網(wǎng)

目前,植物工廠主要分為太陽(yáng)光植物工廠和人工光植物工廠。兩字之差,內(nèi)涵大有不同。

所謂太陽(yáng)光植物工廠,顧名思義,就是在半封閉的溫室環(huán)境下,主要利用太陽(yáng)光或短期人工補(bǔ)光以及營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù),進(jìn)行植物周年生產(chǎn)的現(xiàn)代化植物種植園。

而人工光植物工廠則是在完全密閉可控的環(huán)境下,采用人工光源與營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù),幾乎不受外界氣候條件影響,進(jìn)行植物周年生產(chǎn)。

在業(yè)內(nèi)的潛意識(shí)中,植物工廠就是指人工光植物工廠。在中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員李紹華看來(lái),植物工廠必須具有以下三個(gè)特征:一是在房子里種莊稼,溫室不算;二是人工光源,自然光不算;三是垂直農(nóng)業(yè),多層栽培,生產(chǎn)環(huán)境和條件都由人工控制。

中科三安副總經(jīng)理李鵬向35斗表示:人工光植物工廠與所謂的太陽(yáng)光植物工廠,是“完全不同的兩個(gè)工藝”,一個(gè)工業(yè)化程度很高,一個(gè)重度依賴自然環(huán)境。

首先,自然光水平種植,人工光植物工廠采用垂直種植模式,空間利用率高。據(jù)京東方后稷科技(北京)有限公司研發(fā)總監(jiān)孫朝華博士向35斗提供的數(shù)據(jù),“垂直種植有的可高達(dá)10—14層,同等占地面積下,實(shí)際有效面積可提升4.2倍,每平方米占地面積產(chǎn)能是自然光植物工廠的5倍左右?!?/p>

其次,在種植效率上,人工光植物工廠采用LED光源解決了植物生長(zhǎng)所需要的全部光,在相同的時(shí)間里面,植物光的需求最充足,生長(zhǎng)速度要遠(yuǎn)快于太陽(yáng)光植物工廠、玻璃溫室等。

最后,人工光植物工廠幾乎不受外界環(huán)境氣候條件的影響,可以全年無(wú)休生產(chǎn)。生長(zhǎng)速度和層數(shù)加持,加上生長(zhǎng)周期的差異,占地面積相同的人工光植物工廠能夠做到溫室的10倍,甚至更高。

如果借用聯(lián)合國(guó)《世界人口趨勢(shì)報(bào)告》的預(yù)測(cè),到2050年,全球人口將達(dá)到98億。這也意味著要跟上人口增長(zhǎng)速度,全球糧食總產(chǎn)量必須增加一倍以上。然而在過(guò)去50年里,農(nóng)業(yè)用地面積一直保持穩(wěn)定,可以肯定的是在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),這一數(shù)字不會(huì)發(fā)生顯著提升。

在此背景下,植物工廠的存在更具戰(zhàn)略意義。一如孫朝華所言,“我們需要積累不依賴自然環(huán)境的種植技術(shù)和方法,植物工廠正是我們對(duì)于未來(lái)的技術(shù)和種植經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。”

拋開(kāi)產(chǎn)出談成本,毫無(wú)意義

最早提出垂直農(nóng)場(chǎng)概念的美國(guó)科學(xué)家迪克森·德波爾教授曾表示,最應(yīng)該推行垂直農(nóng)場(chǎng)的國(guó)家之一是中國(guó),解決城市規(guī)劃中頭疼的城中村改造問(wèn)題,為城市居民提供新鮮的農(nóng)副產(chǎn)品,改善城市生態(tài)環(huán)境。

現(xiàn)在,中國(guó)已經(jīng)成為全球植物工廠發(fā)展最快的國(guó)家之一。國(guó)家智慧植物工廠聯(lián)盟主席、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院智能植物工廠首席科學(xué)家楊其長(zhǎng)曾向媒體透露:截至2020年底中國(guó)各類規(guī)模的植物工廠超過(guò)220座。

但不可忽視的是,人工光植物工廠還很小眾,普及率并不高。原因在于,推廣植物工廠,難的不是技術(shù),而是如何降低建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本?!八悴贿^(guò)來(lái)賬”,是很多從業(yè)者對(duì)植物工廠的直接認(rèn)識(shí)。

植物工廠需要在封閉環(huán)境下進(jìn)行作物生產(chǎn),因此需要構(gòu)建包括外維護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源裝置、多層栽培架、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)與控制系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)在內(nèi)的相關(guān)工程與配套裝備。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析發(fā)現(xiàn),建設(shè)一個(gè)1000平方米以下的植物工廠(包括內(nèi)部裝修、設(shè)備、設(shè)施),每平方米成本在15000—20000元之間;建設(shè)5000—10000平方米的植物工廠,每平方米成本在8000—10000元;建設(shè)10000平方米以上的大型植物工廠,建設(shè)成本會(huì)下降至8000元每平米。

《植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐》一書介紹說(shuō):在人工光植物工廠中,人工光照明設(shè)備在所有設(shè)備成本中占比例最大,尤其完全采用LED光源的植物工廠,LED費(fèi)用往往占到設(shè)備總成本的一半左右。

這還只是前期高昂的建造成本,后期維護(hù)及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本同樣不容小覷。

目前,生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本主要包括電費(fèi)、各種材料(營(yíng)養(yǎng)液、種子、CO2氣肥)費(fèi)、工人勞務(wù)費(fèi)、物資運(yùn)輸費(fèi)、人員管理費(fèi)等。

據(jù)李鵬透露,現(xiàn)在電費(fèi)成本占植物工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本的25%左右,“一個(gè)一萬(wàn)平方米、四五米高的工業(yè)廠房,改造成人工光植物工廠,一年耗電在 1300 萬(wàn)度以上。”高耗能已經(jīng)被視為影響植物工廠發(fā)展的主要瓶頸之一。

另一方面,拋開(kāi)產(chǎn)出談成本無(wú)意義。外界認(rèn)為,植物工廠造價(jià)高、運(yùn)營(yíng)成本高,是相對(duì)于植物工廠種植的作物價(jià)值而言。

以常見(jiàn)的生菜為例,楊其長(zhǎng)曾對(duì)北京一家種植生菜的植物工廠進(jìn)行測(cè)算,每生產(chǎn)1千克生菜需要消耗10度電,相當(dāng)于6元。結(jié)合產(chǎn)量分析計(jì)算,每千克生菜的生產(chǎn)成本高達(dá)21.19元。而市場(chǎng)上生菜價(jià)格普遍在4到6元/斤。不過(guò)一些精品商超里個(gè)別生菜品類價(jià)格較高,比如在盒馬鮮生,200克羅馬生菜售價(jià)為12.9元,200克紅葉生菜售價(jià)7.9元。

這也意味著,如果要覆蓋成本,植物工廠的一大發(fā)展方向是,生產(chǎn)高品質(zhì)蔬菜,對(duì)接精品商超。

事情也并非人們表面看到的樣子,種菜、賣菜只是植物工廠價(jià)值的冰山一角。按照用途來(lái)看,植物工廠類型包含生產(chǎn)型、科研型和展示型。其中,科研型和展示型的價(jià)值遠(yuǎn)不是用商業(yè)模式可以計(jì)量的。

環(huán)保與效率,魚(yú)和熊掌不可兼得

相信人們對(duì)剛剛過(guò)去的8月,61年來(lái)不遇的高溫天氣還心存余悸。整個(gè)長(zhǎng)江流域,沒(méi)有人躲得過(guò)這場(chǎng)從六月下旬就已開(kāi)始的熱浪的洗禮。曠日持久的高溫和干旱導(dǎo)致四川、重慶、湖北、湖南、江西、安徽等多個(gè)省(市)嚴(yán)重受災(zāi),重慶的江津、大足、銅梁、巴南、北碚,多個(gè)區(qū)縣山火不斷,損失巨大。

伴隨著的是電力供應(yīng)極其緊張。多個(gè)省市無(wú)奈之下做出寫字樓限電、商場(chǎng)停運(yùn)、工廠拉閘的措施。

我國(guó)75%的電力來(lái)自煤炭發(fā)電,煤炭生產(chǎn)過(guò)程會(huì)帶來(lái)污染,因此不能忽視植物工廠耗費(fèi)電能所產(chǎn)生的環(huán)境恢復(fù)成本。加之全球能源緊缺,耗費(fèi)大量地球稀缺的能源,為未來(lái)不確定環(huán)境下的保障供給做技術(shù)儲(chǔ)備,孰輕孰重?

對(duì)此,未來(lái)智農(nóng)創(chuàng)始人白寶鎖提出了一種衡量方式:不要只把目光鎖定在植物工廠上,需要綜合考慮大田農(nóng)業(yè)和植物工廠,從產(chǎn)地到餐桌的綜合能耗。

同樣有此思路的還有水木九天的創(chuàng)始人王曉慶,他在8年前剛進(jìn)入農(nóng)業(yè)的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)很難看明白農(nóng)業(yè)到底哪個(gè)模式好,于是做了一個(gè)核定標(biāo)準(zhǔn),即按照品質(zhì)、成本、產(chǎn)量、可持物發(fā)展(指標(biāo)包括碳指標(biāo)、水、肥、農(nóng)藥等)方面進(jìn)行綜合考量。

孫朝華博士認(rèn)為植物工廠本身的生產(chǎn)方式,對(duì)環(huán)境幾乎是無(wú)污染的,她從四個(gè)維度作出說(shuō)明:

營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)利用,按需供給,很少涉及到排放問(wèn)題;

基質(zhì)或者海綿均可降解;

密閉環(huán)境照射不涉及光污染;

結(jié)構(gòu)件為鋁合金及不銹鋼,無(wú)塑料降解污染風(fēng)險(xiǎn)。

大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)沒(méi)有天然污染物,其污染主要來(lái)自種植過(guò)程中大量化肥和農(nóng)藥的使用,這對(duì)土壤環(huán)境造成了極大的破壞,尤其是我國(guó)化肥總產(chǎn)量和總用量長(zhǎng)期位居世界首位,約占全球三分之一。因此就有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,“中國(guó)農(nóng)業(yè)造成的面源和點(diǎn)源污染都高于工業(yè)?!?/p>

植物工廠的節(jié)水能力表現(xiàn)尤為突出。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織報(bào)告《2020年糧食及農(nóng)業(yè)狀況》顯示,農(nóng)業(yè)用水占全球水資源消耗的70%。植物工廠可以循環(huán)利用水資源,避免浪費(fèi)。孫朝華博士曾做過(guò)相關(guān)測(cè)算:1顆生菜一個(gè)生長(zhǎng)期消耗的水量為2L,露地栽培是222L,植物工廠的節(jié)水率可達(dá)90%。

以新加坡為例。新加坡四面環(huán)海,淡水資源極度匱乏,大部分需要從鄰國(guó)馬來(lái)西亞進(jìn)口。但新加坡卻依靠樓群里的垂直農(nóng)場(chǎng),成為了綠地覆蓋面積為50%的“花園城市”,每5平方米一年就能產(chǎn)出38000顆蔬菜的農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。這也充分說(shuō)明,現(xiàn)代化的室內(nèi)種植方式節(jié)水能力超乎想象。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的蔬菜從田間到餐桌,避免不了長(zhǎng)途運(yùn)輸帶來(lái)的損耗和貨車尾氣污染,運(yùn)輸、清洗制作過(guò)程均有損耗,“一斤菜最后能上餐桌的部分大約在30%到60%”,而植物工廠選址自由,可盤活城市化進(jìn)程中大量閑置的廢棄廠房、晚上大量閑置的能源,做到“就地產(chǎn)、就地銷”。白寶鎖更是提出,植物工廠生產(chǎn)的蔬菜沒(méi)有廚余垃圾,除了根系都可使用,利用率高達(dá)95%以上。

總體來(lái)看,植物工廠主要是耗費(fèi)電能,但是它在減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)、水肥循環(huán)利用等方面,卻降低了能耗。

如何減少能耗,降低成本?

綜合考慮各方因素,植物工廠的能耗問(wèn)題或許能夠得到一些理論意義上的緩解。植物工廠的相關(guān)研究正從減少能耗、降低成本入手,讓其更能為市場(chǎng)所接受,這也是植物工廠發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵一步。

35斗結(jié)合業(yè)內(nèi)各方觀點(diǎn),解決高能耗問(wèn)題,有以下幾個(gè)方向:

一是,提高光電轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)優(yōu)化燈源、光譜、環(huán)境的設(shè)計(jì)等,優(yōu)化光源的利用。李鵬談到,“簡(jiǎn)單理解,電通進(jìn)去之后有多少可以變成光,現(xiàn)在可以達(dá)到百分之五六十,而以前只有百分之十幾。”

二是,利用低谷電。電價(jià)跟生活消耗水平相關(guān),工業(yè)用電晚上比白天更便宜。植物工廠打破了作物的生長(zhǎng)節(jié)律,可以利用晚上的低谷電,為作物生長(zhǎng)補(bǔ)充、調(diào)節(jié)光源。這不僅降低了植物工廠的用電成本,還對(duì)整個(gè)電力能源應(yīng)用起到削峰填谷的作用,提高能源利用效率。

三是,一些節(jié)約用電的措施也是必要的。孫朝華博士分析,不同作物需要的光環(huán)境不一樣,不一定光周期越長(zhǎng)生長(zhǎng)品質(zhì)就越好、生長(zhǎng)速度越快,植物工廠可尋找到最佳的光和植物生長(zhǎng)的平衡點(diǎn),找到用電能耗的最優(yōu)模式。

四是,積極探索清潔能源的利用。如應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能、水力或生物質(zhì)能源等比較環(huán)保的發(fā)電方式,已成為植物工廠研究的熱點(diǎn)。

比如,平湖農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和國(guó)網(wǎng)平湖市供電公司合作,供電公司為園區(qū)企業(yè)東郁果業(yè)量身打造了一套氫光儲(chǔ)充一體化新型能源系統(tǒng),降低植物工廠碳排放和企業(yè)用電成本。據(jù)了解,工程里包括增加氫能發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能站建設(shè),植物工廠白天完全使用氫能或光伏發(fā)電的電量,晚上使用儲(chǔ)能站的儲(chǔ)存電量,實(shí)現(xiàn)了用電零排放。

對(duì)于高昂的造價(jià)問(wèn)題,則是盡可能選用普通民用材料和裝備。其實(shí)現(xiàn)在的造價(jià)成本,相比以往已經(jīng)大幅降低。

李鵬說(shuō)道,“現(xiàn)在造價(jià)可能只有以前的百分之一,其中生產(chǎn)芯片的材料已經(jīng)下降到了以前的幾百分之一。”白寶鎖同樣表示,設(shè)備不斷改進(jìn),成本會(huì)以每年10%—20%的速度不斷降低。

需要注意的是,在植物工廠的運(yùn)營(yíng)成本中,人工成本是高于電力成本的存在,普遍占到總成本的30%—40%。目前,已有不少植物工廠通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)方式減少人力投入。

就在剛剛結(jié)束的第二十九屆中國(guó)楊凌農(nóng)高會(huì)上,植物工廠參展商采用的就是全自動(dòng)化垂直農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),整條種植產(chǎn)線上沒(méi)有人工,機(jī)器人、穿梭小車、升降機(jī)等設(shè)備接收計(jì)算機(jī)的智能運(yùn)算指令,代替人工實(shí)現(xiàn)播種、分栽、管理等工序,真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化管理。

與之相比較,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)人力成本投入并不算少,還存在人員工作效率低、資源浪費(fèi)率高等問(wèn)題,且很難通過(guò)智能化手段提高生產(chǎn)效率。

中科三安總經(jīng)理占卓曾在媒體采訪中表示,“我們樂(lè)觀地認(rèn)為2025年很有可能是植物工廠的元年。這其中包含兩個(gè)主要因素:第一點(diǎn)是LED技術(shù)的發(fā)光效率正以每年5%—8%的速度進(jìn)步;第二點(diǎn)是近些年隨著整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)的提升,植物工廠的成本得到了大規(guī)模下降。反之,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在勞動(dòng)力成本、用地成本、運(yùn)輸和環(huán)境成本等方面都在逐步攀升。預(yù)計(jì)這兩種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本將在2025年接近彌合狀態(tài)。”

時(shí)間節(jié)省一半,更具盈利空間

除了降本節(jié)能,探索植物工廠的應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)模式,同樣具有可持續(xù)發(fā)展意義。

在作物品類上,生產(chǎn)型植物工廠種植的作物品類不局限于普通蔬菜,而是瞄準(zhǔn)高端市場(chǎng),生產(chǎn)高附加值的經(jīng)濟(jì)作物、功能性產(chǎn)品。

現(xiàn)在不少植物工廠已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了包括藍(lán)莓、果樹(shù)、甜椒、黃瓜、番茄、花卉、茶葉及特殊名貴藥材等高附加值作物品種的室內(nèi)栽培技術(shù)及設(shè)施裝備。種植的作物品類從蔬菜拓展到了石斛、金線蓮、食用花卉、果樹(shù)、茶葉等。

李鵬強(qiáng)調(diào),植物工廠更大的應(yīng)用場(chǎng)景,是利用植物工廠的工業(yè)化生產(chǎn)方式,提升栽培的整齊度、產(chǎn)量和生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)中藥材等經(jīng)濟(jì)作物、種苗的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

一方面,植物工廠可縮短中藥材生產(chǎn)時(shí)間,“在戶外需要十幾個(gè)月甚至是二三十個(gè)月的生產(chǎn),在植物工廠里至少能夠縮短一半的時(shí)間。”另一方面,植物工廠在提升中藥材藥效成分含量上有非常明顯的這樣效果,“通過(guò)環(huán)境、技術(shù)調(diào)控,讓中草藥里本身的一些有效的成分越來(lái)越越高,定向精準(zhǔn)的生產(chǎn)中草藥?!?/p>

育苗,圖片來(lái)源:光明母港

在育種領(lǐng)域,植物工廠在縮短作物育種周期方面具有巨大潛力。育種卡脖子技術(shù)關(guān)鍵原因在于周期長(zhǎng),培育一個(gè)優(yōu)良性狀的品種通常需要七八年甚至十幾年,而植物工廠通過(guò)智能化設(shè)備模擬不同地域的自然特性,增強(qiáng)種子與環(huán)境的匹配度和適應(yīng)度,可將周期縮短至兩到三年。

在植物工廠內(nèi)生長(zhǎng)的水稻周期也會(huì)大幅縮短。比如,中國(guó)農(nóng)科院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國(guó)水稻研究所錢前院士團(tuán)隊(duì)合作,成功實(shí)現(xiàn)植物工廠水稻種植60天左右收獲的重要突破,比大田環(huán)境下120天左右的水稻生長(zhǎng)周期縮短了一半。

不少植物工廠企業(yè)還在商業(yè)模式上積極創(chuàng)新,探索更多的可能性。

未來(lái)智農(nóng)瞄準(zhǔn)植物工廠產(chǎn)業(yè)閉環(huán),前期可做植物工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、提供一整套設(shè)備解決方案等工作;建造完成后有植物工廠的運(yùn)營(yíng)管理、遠(yuǎn)程栽培技術(shù)的咨詢服務(wù)等,甚至還建立了生鮮事業(yè)部,幫忙對(duì)接銷售平臺(tái);白寶鎖稱,公司未來(lái)也會(huì)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),目前已經(jīng)在選址階段。中科三安延伸出來(lái)的商業(yè)模式則包含品牌建立、渠道拓展、與新零售新業(yè)態(tài)結(jié)合、與文旅結(jié)合等。

那么,市場(chǎng)上有植物工廠盈利嗎,多久能夠收回成本?有報(bào)道顯示,日本實(shí)現(xiàn)盈利的植物工廠占25%,收支平衡的占32.9%。李鵬認(rèn)為,“3000平方米以上的植物工廠,在比較好的市場(chǎng)里面,大概需要3年到4年時(shí)間覆蓋成本。”

因何而產(chǎn)生便因何而存在

農(nóng)業(yè)需要跟工業(yè)一樣走向工廠化生產(chǎn)。我國(guó)糧食作物已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)大部分機(jī)械化和自動(dòng)化,下一步就是利用植物工廠,實(shí)現(xiàn)蔬菜的工廠化、機(jī)械化、自動(dòng)化乃至信息化。

水木九天創(chuàng)始人王曉慶提出:農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育是社會(huì)的三個(gè)底線,不可以用純商業(yè)來(lái)評(píng)價(jià),而應(yīng)該綜合考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

當(dāng)然還有更多緊迫的問(wèn)題擺在眼前:人口急劇增加、人們對(duì)食品安全需求急劇提升、土地急劇減少、從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力持續(xù)減少……人類需要用新的方式生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品,植物工廠正是有效途徑之一。

“它因何而產(chǎn)生,就因何而存在?!比?span>李鵬所說(shuō),植物工廠會(huì)成為未來(lái)農(nóng)業(yè)的重要組成部分。

或許地球流浪、星際移民離我們非常遙遠(yuǎn),但在全球糧食危機(jī)、疫情疊加的背景下,人工光植物工廠不單單是一種新型的城市保供方案,更代表了未來(lái)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式。它存在的更大的意義在于,可以作為拯救人類免于滅亡的重要工程之一。

因此,即便是在陽(yáng)光依然明媚、海闊天空的今天,我們已然看到有瘋狂的夢(mèng)想家,將人工光植物工廠設(shè)計(jì)成了可以承受地震、暴風(fēng)雪、極端干旱等自然災(zāi)害的生命方艙。

它可以不限地點(diǎn)、全年無(wú)休生產(chǎn)。這也為解決2050年全球98億人的吃飯問(wèn)題,提供了全新的想象空間。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系原著作權(quán)人。

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植物工廠,困在成本里?

未來(lái)農(nóng)業(yè)在沙漠、遠(yuǎn)洋艦輪、宇宙飛船上種菜,植物工廠還有什么可能?

文|35斗

50多年后的2075年,太陽(yáng)即將覆滅,世界冰天雪地,人類不得不開(kāi)啟“流浪地球”計(jì)劃。

——這是科幻電影《流浪地球》里的故事,棲息于地下的人類只能以蚯蚓為食,日復(fù)一日,年復(fù)一年。

如果,那時(shí)候有一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,能夠脫離氣候和環(huán)境的控制,無(wú)論是在冰川、沙漠,在地震、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害席卷之下,還是面對(duì)太陽(yáng)毀滅這種終極拷問(wèn),依然巋然不動(dòng),7×24小時(shí)不間斷提供蔬菜瓜果,人類將得以延續(xù)。

眼下,人工光植物工廠就是這樣一種存在,正成為設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最受關(guān)注的“爆款”議題。一個(gè)直接體現(xiàn)是不少公司接連斬獲大額融資:美國(guó)室內(nèi)種植公司Gotham Green近期宣布獲得3.1億美元的E輪融資;今年1月,Plenty在E輪融資中融得4億美元;Bowery Farming在2021年5月融得3億美元C輪融資。

理想照進(jìn)現(xiàn)實(shí),卻也面臨諸多挑戰(zhàn)。創(chuàng)新解決方案背后是高昂的建造成本和運(yùn)營(yíng)成本,以及可能產(chǎn)生的環(huán)境恢復(fù)成本。

當(dāng)一項(xiàng)可以稱之為全球戰(zhàn)略需求的現(xiàn)代黑科技擺在眼前,成本會(huì)是企業(yè)選擇退縮的理由嗎?

答案是否定的。如今,這些“終極農(nóng)業(yè)形態(tài)”的夢(mèng)想家們,仍然在降本增效和場(chǎng)景應(yīng)用的無(wú)窮探索上,不斷奔跑。

一種終極農(nóng)業(yè)形態(tài)?

縱觀世界農(nóng)業(yè)發(fā)展,從傳統(tǒng)大田農(nóng)業(yè)到溫室大棚,再到科技含量更高的植物工廠。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展史,就是一部環(huán)境控制史。

未來(lái)智農(nóng)創(chuàng)始人白寶鎖對(duì)35斗分析,“5000年的農(nóng)耕文化解決的就是環(huán)境問(wèn)題,通過(guò)環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)栽培的工業(yè)化,做到產(chǎn)出最大化?!?/p>

當(dāng)下植物工廠利用計(jì)算機(jī)和電子傳感器,對(duì)作物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照、二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)液等進(jìn)行統(tǒng)一高精度自動(dòng)控制,使得設(shè)施內(nèi)的作物生長(zhǎng)不受或少受自然條件制約,是最有效的調(diào)節(jié)控制作物生長(zhǎng)環(huán)境的栽培方式。

Plenty室內(nèi)植物工廠,圖片來(lái)源:Plenty官網(wǎng)

目前,植物工廠主要分為太陽(yáng)光植物工廠和人工光植物工廠。兩字之差,內(nèi)涵大有不同。

所謂太陽(yáng)光植物工廠,顧名思義,就是在半封閉的溫室環(huán)境下,主要利用太陽(yáng)光或短期人工補(bǔ)光以及營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù),進(jìn)行植物周年生產(chǎn)的現(xiàn)代化植物種植園。

而人工光植物工廠則是在完全密閉可控的環(huán)境下,采用人工光源與營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù),幾乎不受外界氣候條件影響,進(jìn)行植物周年生產(chǎn)。

在業(yè)內(nèi)的潛意識(shí)中,植物工廠就是指人工光植物工廠。在中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員李紹華看來(lái),植物工廠必須具有以下三個(gè)特征:一是在房子里種莊稼,溫室不算;二是人工光源,自然光不算;三是垂直農(nóng)業(yè),多層栽培,生產(chǎn)環(huán)境和條件都由人工控制。

中科三安副總經(jīng)理李鵬向35斗表示:人工光植物工廠與所謂的太陽(yáng)光植物工廠,是“完全不同的兩個(gè)工藝”,一個(gè)工業(yè)化程度很高,一個(gè)重度依賴自然環(huán)境。

首先,自然光水平種植,人工光植物工廠采用垂直種植模式,空間利用率高。據(jù)京東方后稷科技(北京)有限公司研發(fā)總監(jiān)孫朝華博士向35斗提供的數(shù)據(jù),“垂直種植有的可高達(dá)10—14層,同等占地面積下,實(shí)際有效面積可提升4.2倍,每平方米占地面積產(chǎn)能是自然光植物工廠的5倍左右。”

其次,在種植效率上,人工光植物工廠采用LED光源解決了植物生長(zhǎng)所需要的全部光,在相同的時(shí)間里面,植物光的需求最充足,生長(zhǎng)速度要遠(yuǎn)快于太陽(yáng)光植物工廠、玻璃溫室等。

最后,人工光植物工廠幾乎不受外界環(huán)境氣候條件的影響,可以全年無(wú)休生產(chǎn)。生長(zhǎng)速度和層數(shù)加持,加上生長(zhǎng)周期的差異,占地面積相同的人工光植物工廠能夠做到溫室的10倍,甚至更高。

如果借用聯(lián)合國(guó)《世界人口趨勢(shì)報(bào)告》的預(yù)測(cè),到2050年,全球人口將達(dá)到98億。這也意味著要跟上人口增長(zhǎng)速度,全球糧食總產(chǎn)量必須增加一倍以上。然而在過(guò)去50年里,農(nóng)業(yè)用地面積一直保持穩(wěn)定,可以肯定的是在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),這一數(shù)字不會(huì)發(fā)生顯著提升。

在此背景下,植物工廠的存在更具戰(zhàn)略意義。一如孫朝華所言,“我們需要積累不依賴自然環(huán)境的種植技術(shù)和方法,植物工廠正是我們對(duì)于未來(lái)的技術(shù)和種植經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備?!?/p>

拋開(kāi)產(chǎn)出談成本,毫無(wú)意義

最早提出垂直農(nóng)場(chǎng)概念的美國(guó)科學(xué)家迪克森·德波爾教授曾表示,最應(yīng)該推行垂直農(nóng)場(chǎng)的國(guó)家之一是中國(guó),解決城市規(guī)劃中頭疼的城中村改造問(wèn)題,為城市居民提供新鮮的農(nóng)副產(chǎn)品,改善城市生態(tài)環(huán)境。

現(xiàn)在,中國(guó)已經(jīng)成為全球植物工廠發(fā)展最快的國(guó)家之一。國(guó)家智慧植物工廠聯(lián)盟主席、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院智能植物工廠首席科學(xué)家楊其長(zhǎng)曾向媒體透露:截至2020年底中國(guó)各類規(guī)模的植物工廠超過(guò)220座。

但不可忽視的是,人工光植物工廠還很小眾,普及率并不高。原因在于,推廣植物工廠,難的不是技術(shù),而是如何降低建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本。“算不過(guò)來(lái)賬”,是很多從業(yè)者對(duì)植物工廠的直接認(rèn)識(shí)。

植物工廠需要在封閉環(huán)境下進(jìn)行作物生產(chǎn),因此需要構(gòu)建包括外維護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源裝置、多層栽培架、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)與控制系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)在內(nèi)的相關(guān)工程與配套裝備。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析發(fā)現(xiàn),建設(shè)一個(gè)1000平方米以下的植物工廠(包括內(nèi)部裝修、設(shè)備、設(shè)施),每平方米成本在15000—20000元之間;建設(shè)5000—10000平方米的植物工廠,每平方米成本在8000—10000元;建設(shè)10000平方米以上的大型植物工廠,建設(shè)成本會(huì)下降至8000元每平米。

《植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐》一書介紹說(shuō):在人工光植物工廠中,人工光照明設(shè)備在所有設(shè)備成本中占比例最大,尤其完全采用LED光源的植物工廠,LED費(fèi)用往往占到設(shè)備總成本的一半左右。

這還只是前期高昂的建造成本,后期維護(hù)及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本同樣不容小覷。

目前,生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本主要包括電費(fèi)、各種材料(營(yíng)養(yǎng)液、種子、CO2氣肥)費(fèi)、工人勞務(wù)費(fèi)、物資運(yùn)輸費(fèi)、人員管理費(fèi)等。

據(jù)李鵬透露,現(xiàn)在電費(fèi)成本占植物工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本的25%左右,“一個(gè)一萬(wàn)平方米、四五米高的工業(yè)廠房,改造成人工光植物工廠,一年耗電在 1300 萬(wàn)度以上。”高耗能已經(jīng)被視為影響植物工廠發(fā)展的主要瓶頸之一。

另一方面,拋開(kāi)產(chǎn)出談成本無(wú)意義。外界認(rèn)為,植物工廠造價(jià)高、運(yùn)營(yíng)成本高,是相對(duì)于植物工廠種植的作物價(jià)值而言。

以常見(jiàn)的生菜為例,楊其長(zhǎng)曾對(duì)北京一家種植生菜的植物工廠進(jìn)行測(cè)算,每生產(chǎn)1千克生菜需要消耗10度電,相當(dāng)于6元。結(jié)合產(chǎn)量分析計(jì)算,每千克生菜的生產(chǎn)成本高達(dá)21.19元。而市場(chǎng)上生菜價(jià)格普遍在4到6元/斤。不過(guò)一些精品商超里個(gè)別生菜品類價(jià)格較高,比如在盒馬鮮生,200克羅馬生菜售價(jià)為12.9元,200克紅葉生菜售價(jià)7.9元。

這也意味著,如果要覆蓋成本,植物工廠的一大發(fā)展方向是,生產(chǎn)高品質(zhì)蔬菜,對(duì)接精品商超。

事情也并非人們表面看到的樣子,種菜、賣菜只是植物工廠價(jià)值的冰山一角。按照用途來(lái)看,植物工廠類型包含生產(chǎn)型、科研型和展示型。其中,科研型和展示型的價(jià)值遠(yuǎn)不是用商業(yè)模式可以計(jì)量的。

環(huán)保與效率,魚(yú)和熊掌不可兼得

相信人們對(duì)剛剛過(guò)去的8月,61年來(lái)不遇的高溫天氣還心存余悸。整個(gè)長(zhǎng)江流域,沒(méi)有人躲得過(guò)這場(chǎng)從六月下旬就已開(kāi)始的熱浪的洗禮。曠日持久的高溫和干旱導(dǎo)致四川、重慶、湖北、湖南、江西、安徽等多個(gè)省(市)嚴(yán)重受災(zāi),重慶的江津、大足、銅梁、巴南、北碚,多個(gè)區(qū)縣山火不斷,損失巨大。

伴隨著的是電力供應(yīng)極其緊張。多個(gè)省市無(wú)奈之下做出寫字樓限電、商場(chǎng)停運(yùn)、工廠拉閘的措施。

我國(guó)75%的電力來(lái)自煤炭發(fā)電,煤炭生產(chǎn)過(guò)程會(huì)帶來(lái)污染,因此不能忽視植物工廠耗費(fèi)電能所產(chǎn)生的環(huán)境恢復(fù)成本。加之全球能源緊缺,耗費(fèi)大量地球稀缺的能源,為未來(lái)不確定環(huán)境下的保障供給做技術(shù)儲(chǔ)備,孰輕孰重?

對(duì)此,未來(lái)智農(nóng)創(chuàng)始人白寶鎖提出了一種衡量方式:不要只把目光鎖定在植物工廠上,需要綜合考慮大田農(nóng)業(yè)和植物工廠,從產(chǎn)地到餐桌的綜合能耗。

同樣有此思路的還有水木九天的創(chuàng)始人王曉慶,他在8年前剛進(jìn)入農(nóng)業(yè)的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)很難看明白農(nóng)業(yè)到底哪個(gè)模式好,于是做了一個(gè)核定標(biāo)準(zhǔn),即按照品質(zhì)、成本、產(chǎn)量、可持物發(fā)展(指標(biāo)包括碳指標(biāo)、水、肥、農(nóng)藥等)方面進(jìn)行綜合考量。

孫朝華博士認(rèn)為植物工廠本身的生產(chǎn)方式,對(duì)環(huán)境幾乎是無(wú)污染的,她從四個(gè)維度作出說(shuō)明:

營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)利用,按需供給,很少涉及到排放問(wèn)題;

基質(zhì)或者海綿均可降解;

密閉環(huán)境照射不涉及光污染;

結(jié)構(gòu)件為鋁合金及不銹鋼,無(wú)塑料降解污染風(fēng)險(xiǎn)。

大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)沒(méi)有天然污染物,其污染主要來(lái)自種植過(guò)程中大量化肥和農(nóng)藥的使用,這對(duì)土壤環(huán)境造成了極大的破壞,尤其是我國(guó)化肥總產(chǎn)量和總用量長(zhǎng)期位居世界首位,約占全球三分之一。因此就有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,“中國(guó)農(nóng)業(yè)造成的面源和點(diǎn)源污染都高于工業(yè)?!?/p>

植物工廠的節(jié)水能力表現(xiàn)尤為突出。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織報(bào)告《2020年糧食及農(nóng)業(yè)狀況》顯示,農(nóng)業(yè)用水占全球水資源消耗的70%。植物工廠可以循環(huán)利用水資源,避免浪費(fèi)。孫朝華博士曾做過(guò)相關(guān)測(cè)算:1顆生菜一個(gè)生長(zhǎng)期消耗的水量為2L,露地栽培是222L,植物工廠的節(jié)水率可達(dá)90%。

以新加坡為例。新加坡四面環(huán)海,淡水資源極度匱乏,大部分需要從鄰國(guó)馬來(lái)西亞進(jìn)口。但新加坡卻依靠樓群里的垂直農(nóng)場(chǎng),成為了綠地覆蓋面積為50%的“花園城市”,每5平方米一年就能產(chǎn)出38000顆蔬菜的農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。這也充分說(shuō)明,現(xiàn)代化的室內(nèi)種植方式節(jié)水能力超乎想象。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的蔬菜從田間到餐桌,避免不了長(zhǎng)途運(yùn)輸帶來(lái)的損耗和貨車尾氣污染,運(yùn)輸、清洗制作過(guò)程均有損耗,“一斤菜最后能上餐桌的部分大約在30%到60%”,而植物工廠選址自由,可盤活城市化進(jìn)程中大量閑置的廢棄廠房、晚上大量閑置的能源,做到“就地產(chǎn)、就地銷”。白寶鎖更是提出,植物工廠生產(chǎn)的蔬菜沒(méi)有廚余垃圾,除了根系都可使用,利用率高達(dá)95%以上。

總體來(lái)看,植物工廠主要是耗費(fèi)電能,但是它在減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)、水肥循環(huán)利用等方面,卻降低了能耗。

如何減少能耗,降低成本?

綜合考慮各方因素,植物工廠的能耗問(wèn)題或許能夠得到一些理論意義上的緩解。植物工廠的相關(guān)研究正從減少能耗、降低成本入手,讓其更能為市場(chǎng)所接受,這也是植物工廠發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵一步。

35斗結(jié)合業(yè)內(nèi)各方觀點(diǎn),解決高能耗問(wèn)題,有以下幾個(gè)方向:

一是,提高光電轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)優(yōu)化燈源、光譜、環(huán)境的設(shè)計(jì)等,優(yōu)化光源的利用。李鵬談到,“簡(jiǎn)單理解,電通進(jìn)去之后有多少可以變成光,現(xiàn)在可以達(dá)到百分之五六十,而以前只有百分之十幾?!?/p>

二是,利用低谷電。電價(jià)跟生活消耗水平相關(guān),工業(yè)用電晚上比白天更便宜。植物工廠打破了作物的生長(zhǎng)節(jié)律,可以利用晚上的低谷電,為作物生長(zhǎng)補(bǔ)充、調(diào)節(jié)光源。這不僅降低了植物工廠的用電成本,還對(duì)整個(gè)電力能源應(yīng)用起到削峰填谷的作用,提高能源利用效率。

三是,一些節(jié)約用電的措施也是必要的。孫朝華博士分析,不同作物需要的光環(huán)境不一樣,不一定光周期越長(zhǎng)生長(zhǎng)品質(zhì)就越好、生長(zhǎng)速度越快,植物工廠可尋找到最佳的光和植物生長(zhǎng)的平衡點(diǎn),找到用電能耗的最優(yōu)模式。

四是,積極探索清潔能源的利用。如應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能、水力或生物質(zhì)能源等比較環(huán)保的發(fā)電方式,已成為植物工廠研究的熱點(diǎn)。

比如,平湖農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和國(guó)網(wǎng)平湖市供電公司合作,供電公司為園區(qū)企業(yè)東郁果業(yè)量身打造了一套氫光儲(chǔ)充一體化新型能源系統(tǒng),降低植物工廠碳排放和企業(yè)用電成本。據(jù)了解,工程里包括增加氫能發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能站建設(shè),植物工廠白天完全使用氫能或光伏發(fā)電的電量,晚上使用儲(chǔ)能站的儲(chǔ)存電量,實(shí)現(xiàn)了用電零排放。

對(duì)于高昂的造價(jià)問(wèn)題,則是盡可能選用普通民用材料和裝備。其實(shí)現(xiàn)在的造價(jià)成本,相比以往已經(jīng)大幅降低。

李鵬說(shuō)道,“現(xiàn)在造價(jià)可能只有以前的百分之一,其中生產(chǎn)芯片的材料已經(jīng)下降到了以前的幾百分之一。”白寶鎖同樣表示,設(shè)備不斷改進(jìn),成本會(huì)以每年10%—20%的速度不斷降低。

需要注意的是,在植物工廠的運(yùn)營(yíng)成本中,人工成本是高于電力成本的存在,普遍占到總成本的30%—40%。目前,已有不少植物工廠通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)方式減少人力投入。

就在剛剛結(jié)束的第二十九屆中國(guó)楊凌農(nóng)高會(huì)上,植物工廠參展商采用的就是全自動(dòng)化垂直農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),整條種植產(chǎn)線上沒(méi)有人工,機(jī)器人、穿梭小車、升降機(jī)等設(shè)備接收計(jì)算機(jī)的智能運(yùn)算指令,代替人工實(shí)現(xiàn)播種、分栽、管理等工序,真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化管理。

與之相比較,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)人力成本投入并不算少,還存在人員工作效率低、資源浪費(fèi)率高等問(wèn)題,且很難通過(guò)智能化手段提高生產(chǎn)效率。

中科三安總經(jīng)理占卓曾在媒體采訪中表示,“我們樂(lè)觀地認(rèn)為2025年很有可能是植物工廠的元年。這其中包含兩個(gè)主要因素:第一點(diǎn)是LED技術(shù)的發(fā)光效率正以每年5%—8%的速度進(jìn)步;第二點(diǎn)是近些年隨著整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)的提升,植物工廠的成本得到了大規(guī)模下降。反之,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在勞動(dòng)力成本、用地成本、運(yùn)輸和環(huán)境成本等方面都在逐步攀升。預(yù)計(jì)這兩種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本將在2025年接近彌合狀態(tài)?!?/p>

時(shí)間節(jié)省一半,更具盈利空間

除了降本節(jié)能,探索植物工廠的應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)模式,同樣具有可持續(xù)發(fā)展意義。

在作物品類上,生產(chǎn)型植物工廠種植的作物品類不局限于普通蔬菜,而是瞄準(zhǔn)高端市場(chǎng),生產(chǎn)高附加值的經(jīng)濟(jì)作物、功能性產(chǎn)品。

現(xiàn)在不少植物工廠已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了包括藍(lán)莓、果樹(shù)、甜椒、黃瓜、番茄、花卉、茶葉及特殊名貴藥材等高附加值作物品種的室內(nèi)栽培技術(shù)及設(shè)施裝備。種植的作物品類從蔬菜拓展到了石斛、金線蓮、食用花卉、果樹(shù)、茶葉等。

李鵬強(qiáng)調(diào),植物工廠更大的應(yīng)用場(chǎng)景,是利用植物工廠的工業(yè)化生產(chǎn)方式,提升栽培的整齊度、產(chǎn)量和生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)中藥材等經(jīng)濟(jì)作物、種苗的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

一方面,植物工廠可縮短中藥材生產(chǎn)時(shí)間,“在戶外需要十幾個(gè)月甚至是二三十個(gè)月的生產(chǎn),在植物工廠里至少能夠縮短一半的時(shí)間。”另一方面,植物工廠在提升中藥材藥效成分含量上有非常明顯的這樣效果,“通過(guò)環(huán)境、技術(shù)調(diào)控,讓中草藥里本身的一些有效的成分越來(lái)越越高,定向精準(zhǔn)的生產(chǎn)中草藥?!?/p>

育苗,圖片來(lái)源:光明母港

在育種領(lǐng)域,植物工廠在縮短作物育種周期方面具有巨大潛力。育種卡脖子技術(shù)關(guān)鍵原因在于周期長(zhǎng),培育一個(gè)優(yōu)良性狀的品種通常需要七八年甚至十幾年,而植物工廠通過(guò)智能化設(shè)備模擬不同地域的自然特性,增強(qiáng)種子與環(huán)境的匹配度和適應(yīng)度,可將周期縮短至兩到三年。

在植物工廠內(nèi)生長(zhǎng)的水稻周期也會(huì)大幅縮短。比如,中國(guó)農(nóng)科院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國(guó)水稻研究所錢前院士團(tuán)隊(duì)合作,成功實(shí)現(xiàn)植物工廠水稻種植60天左右收獲的重要突破,比大田環(huán)境下120天左右的水稻生長(zhǎng)周期縮短了一半。

不少植物工廠企業(yè)還在商業(yè)模式上積極創(chuàng)新,探索更多的可能性。

未來(lái)智農(nóng)瞄準(zhǔn)植物工廠產(chǎn)業(yè)閉環(huán),前期可做植物工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、提供一整套設(shè)備解決方案等工作;建造完成后有植物工廠的運(yùn)營(yíng)管理、遠(yuǎn)程栽培技術(shù)的咨詢服務(wù)等,甚至還建立了生鮮事業(yè)部,幫忙對(duì)接銷售平臺(tái);白寶鎖稱,公司未來(lái)也會(huì)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),目前已經(jīng)在選址階段。中科三安延伸出來(lái)的商業(yè)模式則包含品牌建立、渠道拓展、與新零售新業(yè)態(tài)結(jié)合、與文旅結(jié)合等。

那么,市場(chǎng)上有植物工廠盈利嗎,多久能夠收回成本?有報(bào)道顯示,日本實(shí)現(xiàn)盈利的植物工廠占25%,收支平衡的占32.9%。李鵬認(rèn)為,“3000平方米以上的植物工廠,在比較好的市場(chǎng)里面,大概需要3年到4年時(shí)間覆蓋成本。”

因何而產(chǎn)生便因何而存在

農(nóng)業(yè)需要跟工業(yè)一樣走向工廠化生產(chǎn)。我國(guó)糧食作物已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)大部分機(jī)械化和自動(dòng)化,下一步就是利用植物工廠,實(shí)現(xiàn)蔬菜的工廠化、機(jī)械化、自動(dòng)化乃至信息化。

水木九天創(chuàng)始人王曉慶提出:農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育是社會(huì)的三個(gè)底線,不可以用純商業(yè)來(lái)評(píng)價(jià),而應(yīng)該綜合考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

當(dāng)然還有更多緊迫的問(wèn)題擺在眼前:人口急劇增加、人們對(duì)食品安全需求急劇提升、土地急劇減少、從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力持續(xù)減少……人類需要用新的方式生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品,植物工廠正是有效途徑之一。

“它因何而產(chǎn)生,就因何而存在?!比?span>李鵬所說(shuō),植物工廠會(huì)成為未來(lái)農(nóng)業(yè)的重要組成部分。

或許地球流浪、星際移民離我們非常遙遠(yuǎn),但在全球糧食危機(jī)、疫情疊加的背景下,人工光植物工廠不單單是一種新型的城市保供方案,更代表了未來(lái)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式。它存在的更大的意義在于,可以作為拯救人類免于滅亡的重要工程之一。

因此,即便是在陽(yáng)光依然明媚、海闊天空的今天,我們已然看到有瘋狂的夢(mèng)想家,將人工光植物工廠設(shè)計(jì)成了可以承受地震、暴風(fēng)雪、極端干旱等自然災(zāi)害的生命方艙。

它可以不限地點(diǎn)、全年無(wú)休生產(chǎn)。這也為解決2050年全球98億人的吃飯問(wèn)題,提供了全新的想象空間。

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