人工光型植物工廠在中國產業(yè)化發(fā)展的新動向

在未來，人工光型植物工廠必將走向專業(yè)化、規(guī)?；藴驶募夹g趨勢，其銷售也需與電商提出的新零售相結合，形成為特定消費者提供高端優(yōu)質蔬菜的新型商業(yè)模式。

近年來，伴隨著中國農業(yè)供給側結構性改革，巨大的產業(yè)資本、金融資本和工商資本進入現代農業(yè)，為植物工廠的產業(yè)化發(fā)展帶來了新的驅動力。為此，農業(yè)產業(yè)投資尤其是對具高科技含量的人工光型植物工廠和大規(guī)模的環(huán)控型溫室的投資建設已經不再是國家農業(yè)科技示范園的概念性宣傳，而是初步形成了具有一定產業(yè)發(fā)展特征的新型商業(yè)模式。

所謂“植物工廠”，是利用計算機對植物生育的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件進行自動控制，在很短周期和很小空間內就可實現植物大批量生產，實現農作物連續(xù)生產的高效農業(yè)系統(tǒng)?！爸参锕S”概念最早出現在北歐，卻在日本得到第一次大規(guī)模應用。目前全世界大約有400多座人工型植物工廠，其中一半在日本。

日本式植物工廠

人工光型植物工廠與蔬菜、花卉、藥用植物等利用溫室或大田進行的園藝生產相比，植物工廠產業(yè)化生產的產品產量更高、品質更好，尤其是其周年穩(wěn)定清潔供應和優(yōu)質高產高效的技術特征，更適合未來社會的市場需求與消費升級。然而，即使是在植物工廠產業(yè)化發(fā)展已經基本成型的日本，由于技術水平和經濟核算的制約，植物工廠技術依然存在建設成本高、生產成本高、產量和品質未達到預期水平等問題，能夠實現盈利或持平的企業(yè)也就60%—70%，不少企業(yè)依然處于虧損狀態(tài)。

實現高附加值植物生產、低成本化、自動化依然是植物工廠技術研發(fā)的主攻方向，也是產業(yè)化發(fā)展中未能突破的關鍵技術。富士通公司曾經生產低鉀葉用萵苣（生菜），以供應臟器移植人群的特殊需求，從而實現了高附加值植物的工廠化生產，但該生產模式并未能以公司獨特技術保持其技術領先性，目前幾乎所有的企業(yè)都能生產低鉀生菜。木村屋商店的GreenLand植物工廠，由于解決了計劃生產和穩(wěn)定銷售的問題，從運行開始就處于穩(wěn)定經營和持續(xù)盈利狀態(tài)。因此，基于生產和銷售匹配的日本式植物工廠的商業(yè)模式在中國具有一定的產業(yè)化發(fā)展前景。不少日本企業(yè)也非?？粗刂参锕S在中國產業(yè)化發(fā)展的市場前景，多年前就開始了產業(yè)布局。

日本松下利用和整合了中國松下幾家子公司的資源優(yōu)勢、地域優(yōu)勢、技術優(yōu)勢，更快捷地開展了自建與自營植物工廠、蔬菜銷售、承建植物工廠等業(yè)務。中國松下從2014年開始組建植物工廠研發(fā)團隊，2017年分別在大連和蘇州自建和自營一座占地面積1000平方米以上的植物工廠進行技術示范，期待成為植物工廠承建商和解決方案提供商，進行產業(yè)轉型。中國松下涉及植物工廠業(yè)務的有4個子公司，大連華錄和蘇州松下涉及植物工廠建設與運營，北京松下照明涉及植物工廠用LED燈具生產，在北京還成立了一家銷售公司，負責自營植物工廠的蔬菜銷售和植物工廠資材與工程建設的市場營銷。

中國式植物工廠

國內很多跨界投資人越來越看好蔬菜快消品市場的未來發(fā)展?jié)摿?。近兩三年來，我國對大型玻璃溫室、水培蔬菜設施乃至人工光型葉菜植物工廠的投資建設需求旺盛，從南到北已有多個投產和在建的大型設施項目頻繁被媒體報道。2015年以來逐漸形成了具備產業(yè)雛形的幾種不同商業(yè)模式，盡管這些商業(yè)模式不能代表人工光型植物工廠技術的未來產業(yè)發(fā)展方向，但可在近期內為科研、產業(yè)、投資等涉業(yè)人員提供參考。

2.1 中科三安植物工廠

中科三安植物工廠的模組化栽培架與植物栽培效果。

2015年12月，作為中國LED芯片大廠的福建三安集團與中國科學院植物研究所合作，共同發(fā)起成立了福建省中科生物股份有限公司，建設中科三安植物工廠，從光電產業(yè)跨界到“光生物”產業(yè)，成為中國LED生產企業(yè)產業(yè)化投資建設植物工廠的先例。中科三安植物工廠的定位為集科研、生產、示范、孵化等多功能于一體的新興光生物產業(yè)投資，注冊資金為1億元，預計到2020年總投資將達到70億元。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1萬平方米的中科三安植物工廠建成投產，到2017年5月日產規(guī)模為1500公斤葉菜，折合日產1.5萬株生菜。中科三安植物工廠生產的蔬菜在廈門、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公斤。

2017年7月，占地面積5000平方米的金線蓮植物工廠建成投產，同期在美國拉斯維加斯投資建設的占地面積1萬平方米的葉菜植物工廠將在2018年5月初投產。2017年1月曾為海外供貨1000套植物工廠用模組化栽培架，之后開始在各大展會出展宣傳。據稱，該公司在植物工廠產業(yè)化關鍵設備開發(fā)方面已取得重要成果，開發(fā)的植物光照產品包含科研生產應用的6大系列產品已取得美國UL認證。該公司期待在光生物、植物光照、成套設備及規(guī)?；?jié)能型植物工廠系統(tǒng)的研發(fā)、集成和示范領域成為國際領先的科技公司和系統(tǒng)解決方案供應商。

“全球LED產業(yè)發(fā)展看中國，中國LED產業(yè)發(fā)展看廣東”。全球LED芯片市場規(guī)模在2017年度達到510億元，中國占其產能的54%，市場規(guī)模為189億元。地方政府從LED產業(yè)發(fā)展的角度對植物工廠產業(yè)應用給予了高度重視，尤其是廣東和江西。人工光型植物工廠的產業(yè)化發(fā)展首先依托于高端蔬菜消費的市場需求，同時也是當地蔬菜生產方式進行轉型升級的農業(yè)產業(yè)需求。單從LED產業(yè)基地建設而衍生的LED植物工廠產業(yè)化發(fā)展的內在驅動力明顯不足，但卻可能成為地方產業(yè)推動的政府抓手與技術優(yōu)勢。到2018年底，在深圳、廣州、珠海將完成建設并投產，達到日產5000株生菜以上的大型人工光型植物工廠有5個以上?？梢耘袛啵鳛長ED產業(yè)基地的深圳將成為人工光型植物工廠在中國產業(yè)化發(fā)展的風向標。

2.2 深圳喜萃植物工廠

成立于2015年7月的華星環(huán)球（深圳）農業(yè)有限公司以室內垂直農場為主營業(yè)務，在2016年底建成占地面積為3000平方米，預定生產規(guī)模為日產1萬株生菜的喜萃植物工廠，日產量折合為2000—2500株生菜。喜萃植物工廠取得了瑞士GAP認證和中國GAP認證，也獲得了蔬菜供港資質認證。對外參觀開放的一個蔬菜生產車間內有6列12層立體栽培架，長度在15米以上，使用1.5米長的紅藍組合LED燈具，光照強度約為200μ mol/㎡/s，采用椰糠基質進行穴盤漂浮育苗。育苗結束后將蔬菜種苗從穴盤高密度轉移到低密度進行定植，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”的方式進行銷售，消費者在打開包裝后切除根系即可免洗食用。

深圳喜萃植物工廠賣場產品。

喜萃植物工廠的投資商包括華大基因和松禾資本，這也從側面證明了產業(yè)界和金融界對LED植物工廠的產業(yè)化投資將先從深圳開始，深圳成為我國植物工廠產業(yè)發(fā)展風向標的判斷是基本正確的。

2.3 中糧智慧農場

中糧智慧農場位于中糧生態(tài)谷項目的核心區(qū)域，占地面積約78.5平方百米，固定投資3.8億元，內設“一心六園”?！耙恍摹奔?棟智能環(huán)控溫室，“六園”即六大室外主題園區(qū)。該項目室內溫室的主題分別為：智慧農業(yè)體驗館、垂直農業(yè)技術綜合館、都市園藝館、蘑菇工廠、中糧自然學校、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高效的高科技印象。

2.4 陜西旭田人工光型植物工廠

陜西旭田光電農業(yè)科技有限公司在2013年3月成立于陜西省楊凌農業(yè)高新示范區(qū)，之后以I—Farmer的植物工廠產品和“王琦菜”商標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。陜西旭田建設運營的植物工廠項目包括：陜西旭田秦北植物工廠、江蘇淮安旭田植物工廠、內蒙古德盛禾旭田植物工廠、重慶潼南旭田植物工廠等。這些設施規(guī)模有小于100平方米的，有100—500平方米的，也有大于1000平方米的，大部分設置在農業(yè)高新技術示范園區(qū)內，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，很難達到產業(yè)化所要求的高產高效，未來也難以成為產業(yè)化發(fā)展的主流形式。

2.5 長春關東文化園植物工廠

長春關東文化園坐落于吉林省長春市西部綠園區(qū)內，是集溫泉、餐飲、文化博覽、會議接待為一體的4A級旅游風景區(qū)。投資該園區(qū)的長春關東文化園休閑度假有限公司董事長是一位農民企業(yè)家，在政府高新技術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，一層設計為封閉式菌菇生產，二層建設人工光型植物工廠，三層為透光玻璃圍護的溫室有機果菜生產，產品主要用于園區(qū)內餐飲消費及入園客戶的采摘銷售。2018年1月底，在還未完成建筑內裝的情況下，三樓的溫室有機果菜生產已經開始，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，栽培槽為有機玻璃焊接而成，蔬菜為裸盤式混合基質培，底面灌水的人工管理。長約20米、寬1.2米、高4米的7層大型立體栽培架最少排列了60個，栽培面積合計達到1萬平方米以上。整個三層建筑除常規(guī)玻璃窗戶采光和通風外，未曾見到空調、通風換氣或其他環(huán)境控制設備。該人工光型植物工廠使用1.2米長的管狀LED燈，交流220V供電，LED燈具簽約量在10萬支以上，其熱負荷初步估測為1800千瓦以上，單純依靠內外通風實現環(huán)境控制是有風險的。

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，在數千平方米的建筑廠房內已經安裝了立體光照栽培架，全部使用LED燈具。試想，如此大規(guī)模的室內種植選用何種LED燈具、如何進行環(huán)境控制、育苗和栽培工藝流程如何設計、自動化管理和勞動力分配如何實現幾乎都是未知數，這樣的設施投資建設如何能夠取得良好的經濟效益？

人工光型植物工廠技術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用于環(huán)境控制和生產管理，從而實現高產高效和清潔環(huán)保的植物穩(wěn)定生產。無法穩(wěn)定生產也就難以實現盈利性運營，也就更難走向可持續(xù)發(fā)展的產業(yè)化道路。

從電商式農業(yè)投資導向看植物工廠發(fā)展方向

得益于中國消費者對農產品“無污染、健康安全”觀念的加強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鏈資源整合的加強以及淘寶、天貓等電商平臺對自營業(yè)務的開拓，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站。據調查，京東商城的生鮮使用率高達70%以上，100元—200元是生鮮網購頻率最高的消費水平，其中客戶對食品安全的關注度最高。京東和阿里巴巴近年來擴展了線上、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。

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30家盒馬鮮生體驗店，占地面積均在4000平方米以上，商品種類在3000種以上。盒馬鮮生的目標用戶是有一定經濟基礎的、25—35歲、圍繞家庭的高端互聯(lián)網用戶，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“三公里范圍、半小時送達”，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，在有限的空間內創(chuàng)造了更大的銷售額。從盒馬鮮生在北京亦莊門店擺設的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方式。但是，盒馬鮮生目前銷售的葉菜數量較少，基本上是溫室生產的水培葉菜或果菜，完全人工光型植物工廠生產的葉菜還未曾見到。

陜西旭田人工光型植物工廠。

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2家。劉強東宣稱將于未來3—5年在全國鋪設超過1000家門店，探索無界零售新模式。7FRESH店鋪在提供農產品銷售服務外，還提供食材料理和餐飲區(qū)服務，同時提供“三公里內最快半小時送達”的免費快遞服務。2017年，京東與日本三菱化學在北京簽約合作溫室葉菜水培生產，未來是否會采用人工光型植物工廠作為高端葉菜生產模式還需拭目以待。

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，房地產企業(yè)也先后開啟農業(yè)投資，尤其是碧桂園的2018農業(yè)計劃引起了設施農業(yè)產業(yè)界的關注。中國的新零售無論從蔬菜消費市場還是設施產業(yè)發(fā)展的角度來看，已經不可避免地涉及到了農業(yè)生產方式的變革，而作為農業(yè)高科技的人工光型植物工廠將如何發(fā)展確實難以預料。

人工光型植物工廠產業(yè)化發(fā)展瓶頸與技術趨勢

人工光型植物工廠首當其沖面對的是中國的蔬菜供應市場。針對我國蔬菜種植面積大、種類多、價格低的現狀，人工光型植物工廠產業(yè)化發(fā)展注定是不會一帆風順的。從上述幾種具備產業(yè)雛形的典型企業(yè)投資建設行為來看，人工光型植物工廠在中國的產業(yè)化發(fā)展瓶頸主要受限于未能實現持續(xù)穩(wěn)定生產與銷售的無縫鏈接，主要體現在：

一是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；二是未能形成較為成熟的植物工廠規(guī)劃設計與資材供應服務；三是環(huán)境控制技術軟硬件難以對應植物工廠的高效生產，其有效性還有待提高；四是針對特定植物（品種）的生產工藝標準與規(guī)模化生產技術（生產自動化）還不成熟；五是未能培育出穩(wěn)定而持續(xù)的客戶群體（生產與銷售的對接不順暢）。國內現有的占地面積在1000平方米以上的人工光型植物工廠都是虧損的，若能通過各種技術途徑改進使得植物工廠的蔬菜產量提高30%、生產成本降低30%，才有可能走向盈利。

人工光型植物工廠的蔬菜生產將是對設施蔬菜生產方式的革新式改進，也會影響消費者的蔬菜消費方式。隨著蔬菜消費市場對質量更加安全、更加高品質的、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可以針對特定人群進行指向型品種生產與質量調控，必將成為未來社會為高品質生產和高收入人群提供個性化蔬菜的新型生產方式。為了應對未來社會的市場需求與消費升級，植物工廠領域的人才培養(yǎng)將成為促進產業(yè)發(fā)展的迫在眉睫的重要工作。

目前的人工智能和大數據等技術為人工光型植物工廠的生產改進與銷售對接提供了強有力的工具與平臺，務實而有效的產學研相結合必將為我國人工光型植物工廠的產業(yè)化發(fā)展提供技術支撐。因此，人工光型植物工廠在中國的產業(yè)化發(fā)展方向可以概括為如下幾點：

第一，人工光型植物工廠的產業(yè)化發(fā)展一定會先從經濟高度發(fā)達、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、就近消費的清潔生產與新鮮消費的技術優(yōu)勢，為特定高收入人群提供高品質的、完全解決農產品安全問題的新鮮葉菜供應服務。

第二，人工光型植物工廠的產業(yè)化發(fā)展一定會從具備一定規(guī)模的、單一化葉菜的標準化生產開始，如生菜生產規(guī)模為日產3000株以上，而并非是多樣化蔬菜生產模式，多種類的生產車間或單一化蔬菜實現規(guī)?；a將成為未來的主流生產方式，否則難以稱其為植物工廠。

第三，無論是B2C、B2B，還是O2O，植物工廠化生產都必將利用某電商平臺或多家合作形成新型商業(yè)模式，而投資建設植物工廠的企業(yè)將蔬菜生產、流通、銷售等全產業(yè)鏈實施一體化服務和追求多樣性蔬菜供應的時代基本終結，只有能夠實現高產高效的、專注于規(guī)?；c標準化蔬菜生產的企業(yè)才可能在中國這種復雜而激烈競爭的蔬菜市場生存。

第四，人工光型植物工廠的未來產業(yè)競爭優(yōu)勢在于特定蔬菜產品的有限渠道提供，生產技術和人才優(yōu)勢必將與品種優(yōu)勢結合在一起，將來不僅講究傳統(tǒng)意義上的技術咨詢服務與問題解決，更講究衍生而來的特定品種與新型生產工藝的技術創(chuàng)新服務。

第五，人工光型植物工廠能否走向可持續(xù)發(fā)展不在于技術，而在于人才的選擇和競爭，這是由于目前能夠掌握技術并具備一定技術創(chuàng)新力的人才尤其是年輕人奇缺，未來產業(yè)發(fā)展需要對應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)展的關鍵因素。