植物工厂进入爆发前夜，临门一脚靠什么
完全颠覆传统农业的种植方式，又正在或即将改变我们的餐桌，具有智能、绿色、周期生产等特点的植物工厂使农业向上延伸，也注定是未来农业的一个发展方向。
植物工厂，从广义上讲涵盖了从利用自然光到人工光和混合光源的所有设施园艺，从狭义上讲则是专指利用环境自动控制、电子技术、生物技术、机器人和新材料等进行植物周年连续生产的系统，也就是利用计算机对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度和营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长不受自然气候制约的省力型生产。
图源：爱勒康
从发展历程看技术攻关
作为设施农业中的后起之秀，植物工厂的发展大致经历了三个阶段：早期实验探索阶段是20世纪40年代至70年代初，当时“营养液栽培技术”和“人工模拟与控制环境技术”的突破为植物工厂的出现奠定了技术基础。20世纪70年代至90年代末，植物工厂进入了示范应用阶段。水培和人工光源技术的突破成了这一时期的显著标志。21世纪初开始，植物工厂进入快速发展阶段，光源能耗进一步降低，智能化管控成为了可能。
从植物工厂的发展历程来看，植物工厂能取得跨越式发展的基础就是技术突破，而技术突破主要围绕光源创新、栽培技术和智能化控制三项关键技术展开。
植物工厂的生产核心在于满足植物快速生长的需求，而光是环境信号和光合作用能量的唯一来源。为了达到植物栽培的理想光环境要求，LED光质生物学及其植物工厂应用LED半导体光源逐渐发展了起来。
立体多层无土栽培技术装备是人工光植物工厂必要的本质装备，也是太阳光植物工厂需要迫切发展的技术装备。立体多层无土栽培技术装备主要包括营养液储存供给系统，如营养液池、泵动系统、供液回液管路、定植床、控制系统等。
高效环保的环境调控技术也是植物工厂技术研发的重点。在环境控制要素中，最重要的是养分和光照，其智能控制难度较大，控制策略具有时间和空间要求，也需要和其他环境要素耦合统筹控制，这是当下及今后很长一段时间研究开发的关键。
植物工厂最大的技术难题在于如何降低能耗，能耗直接关系着植物工厂包括光源和配套设施在内的运行成本。未来植物工厂企业的技术攻关需要以降低能耗为导向，以最低的投入获得最大的产出。
依市场需求探商业模式
植物工厂是用高科技打造的现代农业可持续生产系统，无需占用大面积的土地，不受环境条件限制，且在严格管控条件下不需要使用化肥农药，种植优势明显，市场前景可观。
不同种植方式的对比数据 图源：中科三安
但中国农业科学院都市农业研究所副所长杨其长也曾提到，植物工厂的市场需要一个培育的过程，如果民众了解并且认可植物工厂的模式，那其产品自然就会得到认可。不过，植物工厂产出的菜也不会是普通消费者的首选，“只能是小部分人群的消费品”。
如果仅仅是卖农产品，植物工厂的发展难免受限。所以除了植物工厂培育的蔬菜上市销售之外，很多植物工厂也开发了新型商业模式，例如：教育培训、休闲观光、采摘体验等。既能从多模式挖掘用户对植物工厂的不同需求，又可以提升植物工厂的附加值。
中国科学院都市农业研究所植物光生物学创新中心骨干专家郑胤建博士也表示，就未来商业模式拓展来说，植物工厂除了生产功能之外，在家庭园艺、社区农业、科普教育、设施装备输出等方面也有比较大的需求，比如现在小菜园工程在深圳、广州等地就有一定的发挥空间。
此外，植物工厂本身是一个多技术的集成体，可以做单一技术的辐射化应用。以植物工厂中可调控的环境这套程序和系统为例，它调控精度比较高，可以辐射应用到比它技术门槛低的场景中，如温室大棚。还包括灌溉系统、施肥系统、光源系统等也是如此，每个单项技术都可以实现价值延伸。
由产值目标定发展方向
近年来，植物工厂、植物照明已成了LED企业投资的热点，业界预计2021年全球LED植物照明系统市场规模将超过20亿美元。得益于人工光源不断创新，植物工厂的能耗有所下降。但是，在整个能耗结构中，照明依旧占着80%的比重，并且能耗占比植物工厂总成本结构的25%。植物工厂降本增效仍任重道远。
目前国内真正投入运营的植物工厂规模大小各异，其盈利情况与生产内容直接挂钩。如果是生产单品类蔬菜，那么极大可能入不敷出；做高端国航头等舱主工厂的订单量可观，但国内较少；还有核心不在于生产，而是以装备生产和产品输出为主，或者依托单项技术辐射应用，如龙头企业设置的植物照明事业部等面向植物照明领域布局，具有很大的发展空间。
未来植物工厂建设应首先明确产品输出的定位。到底是生产面向中高端客户的高品质的纯粹农产品，还是生产如大麻、烟草、中草药等高经济价值的作物，或者生产比较小众但在农产品消费中十分重要的可食用花卉、香料作物等，又或者是用来进行集约化育苗。不同定位所瞄准的产品的产值和价值不同，找准目标是相关企业发展的第一要务。
以未来视野理企业清单
植物工厂相较传统农业而言，是一场翻天覆地的生产方式变革。技术的高度集成与应用是其显著特征，因此植物工厂又被认为是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志，其对一国农业进步甚至是国家整体发展的重要性不言而喻。
我国植物工厂开始得晚，但发展速度不算慢，行业内研究者和创新企业日积月累的技术创新成果令人惊叹。但也不得不承认，我国植物工厂的普及和推广还需要下大功夫，在未来很长一段时间内如何突破技术瓶颈，降低能耗，构建植物工厂生产的标准技术体系，提高植物工厂农产品的市场竞争能力等极为关键。
目前，国内有不少创新企业和高成长企业在布局植物工厂或其上下游赛道，以下企业清单（按公司成立时间排序）中所提及的是我们认为值得长期关注的30家重点企业。
今年12月，在IFAE 2021峰会上，35斗将邀请一众植物工厂领域的企业参会，并将推出一张重要榜单。35斗长期关注、链接行业上下游，为植物工厂的未来发展助力，也期待从事植物工厂研究和创新企业联系我们，共赴这场行业盛会，携手助力品牌和行业发展。
关于IFAE 2021
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