有營養的LED燈 植物生長周期縮短一半
2014-10-10 16:55:38 閱讀：5834
摘要糧食需求不斷膨脹，城市耕地卻日益萎縮，如何解決這個問題呢?日本，這個土地面積非常有限的國家，給出了一個解決方案——植物工廠。
糧食需求不斷膨脹，城市耕地卻日益萎縮，如何解決這個問題呢?日本，這個土地面積非常有限的國家，給出了一個解決方案——植物工廠。這個植物工廠可以建設在郊區或者閒置的廠房裡，在層層疊疊的栽培架上，蔬菜們「不見天日」地成長，但卻出落得水靈健康。這不是想像或假設，而是日本株式會社未來(Mirai)已經商業化並正在全球推行的新型農業生產方式。
有營養的LED燈植物必須進行光合作用才可能生長，那麼在全封閉的植物工廠，植物如何獲取生長的能量呢?答案是，LED燈。植物工廠完全以LED燈和日光燈取代自然光，有針對性地為蔬菜提供它們所需的營養光，對溫度、溼度、光照、二氧化碳、營養成分等植物生長所需的環境進行嚴格控制。
光照是植物工廠的核心。過往，類似的植物工廠多數使用金屬燈、節能燈作為光源，但由於耗電量大，只能用作補光手段，不能用作主要照明。而LED燈則是非常理想的替代品：LED燈的晶片發光單一，可配比調節出對植物更有針對性的營養光，而且能實現人為調節亮度、光質和光節奏;此外，它還有著光質純、光效高、低發熱和節能環保等優勢。
太陽輻射不能精準匹配植物需求，但人工光可以。根據上述研究結果，植物工廠栽培架上的照明被分成了白色、紅色、白色三個區域，並採用了通用的照明技術，既能均勻分散高指向性LED 光線，又能根據植物的生長階段照射不同波長光線的技術。比如，在蔬菜播種到育苗的初期階段，會照射白色和紅色LED 光源混合在一起的偏白光線來促進光合作用。然後，再照射由配備紅藍色LED 光源發出的偏紅光線來促進葉子和根莖的生長。臨近收穫期時，會再次照射偏白的光線來促進光合作用。採用這種方法之後，與只使用螢光燈時相比，不僅耗電量減少了40%，相同面積的收穫量也提高了50%。
由於植物工廠的栽培架是層疊的，栽培架間隔為35釐米左右，總高可從6層到15層不等(視實際環境而定，可調節)，佔地更少，生長周期則縮短了一半左右。目前，植物工廠總共可栽培40～50種蔬菜，以生菜，香草類葉菜居多。株式會社未來社長嶋村茂治告訴記者，選擇以生菜為主的原因是其生命力強，生產周期、植株高度適宜，「生菜的傳統生產周期為70天左右，而在植物工廠，生產周期僅需33~35天。」
走出日本早在上世紀60年代，日本就有機構著手研究人工蔬菜種植。株式會社未來創辦於2004年，在2009年前，他們一直以小規模生產為主，2009年獲得政府補貼並與日本國立千葉大學進行科研合作，建立了規模約為3000株的試驗廠房。試驗獲得成功後，便開始大規模的商業化生產。
用人工光代替自然光種菜，這或許會引起了一些消費者的顧慮：這樣生產出來的生菜足夠安全營養嗎?對此，嶋村茂治告訴記者，在封閉的用水培植的栽培方式下，蔬菜可以避免土壤汙染、農藥汙染。植物工廠配有調節溫度、溼度等設備，每個生產環節都可以實現人為把關。而封閉的另外一個好處是避免了天氣幹擾，菜價和產量可以長年保持穩定。
不過，如此精心培育的蔬菜，價格自然比較「傲嬌」。在日本，植物工廠的生菜多以單棵獨立包裝銷售，每80~100克生菜售價為200日元(約等於10~12元人民幣），比起普通生菜100~130日元的售價高出了不少。嶋村茂治認為貴有貴的道理，「這樣的蔬菜口感更加清甜，很多挑食的小孩都願意吃」。
目前，單個日產為10000株的植物工廠在日本的年銷售額約為3億日元。據介紹，單個日產量10000株的植物工廠可同時容納35萬個種子，除了培植的前35天之外，全年每一天都可以獲得收成。這也是植物工廠效率高的原因之一。2009年時，日本已經約有50家植物工廠，到今年2月份為止，數量已經上升至168家，年增長率約為20%，今年7月，株式會社未來在日本宮城縣多賀市建成了全球規模最大的植物工廠。
在日本本土站穩了腳跟，植物工廠的目光開始瞄向海外市場，比如那些耕地少的大城市或氣候惡劣的地區。蒙古之後，中國和俄羅斯是植物工廠的下一站。據悉，目前香港工廠已在建設中。俄羅斯工廠將於明年春天竣工，而香港工廠預計今年年底就能投入正常運營了。「香港是個人口密集、寸土寸金的城市，對進口食物依賴度很高，穩定而龐大的食材需求符合植物工廠的目標市場，同時這也是一個驗證都市農業商業模式案例的機會。」嶋村茂治向記者解釋道。
與此同時，株式會社未來也已準備進入中國內地市場，2013年成立了未來大田(北京)貿易有限公司(下稱未來大田)，他們認為，只要把握好機遇，中國市場有望達到日本10倍以上的規模。「中國市場已存在廣泛意義上的植物工廠，國內大概有20~30家所謂的植物工廠，但還沒有一家能真正實現大規模的商業化生產。」未來大田副總經理白寶鎖告訴記者。
但植物工廠推進也面臨著難題，最大的挑戰便是投資成本。事實上，定價的「高冷」也主要受到成本的制約，不賣這麼貴，難以保證運營回報。從投資回報的角度出發，白寶鎖認為，佔地面積在1500平方米、日產量為10000株的工廠規模最為理想。以日本為例，一間10000株生菜生產規模的植物工廠，前期整體投入約10億日元(約5700萬元人民幣)，大約需要30~35位工作人員。其中，人工費佔總成本約30%，電費和水費則佔25～30%，消耗品費用佔5～10%，剩餘部分為折舊費和其他費用。
目前，未來大田正在跟進華北和東北地區的一些合作項目，也與中國國家蔬菜工程技術研究中心籤訂了關於植物工廠領域的合作框架性協議。進入中國市場後，未來大田打算前期先以銷售設備(目前的所有地區項目的設備都為日本進口)、指導栽培技術為主，不打算直接銷售蔬菜。
不過，植物工廠的前期投入較高，投資回收周期有多長?白寶鎖認為，高端商超、高端餐飲與酒店以及高收入家庭是植物工廠的主要銷售對象。白寶鎖與團隊也在北京和上海進行過市場調查，目前高端超市等終端的蔬菜價格區間為每100克10到12元人民幣，因此未來中國本土的植物工廠的生菜售價與之持平或更低。
從電力行業轉投農業科技的白寶鎖，對農業科技的前景充滿了信心，他預計植物工廠可以在6~7年後收回投資，「農業投資一般都是長期投資，這在農業投資中算是非常短的了，但每所工廠的投資回報周期也會因所在地和栽培品種的不同而有些差異。」