1 、从电商式农业投资导向看植物工厂发展方向
得益于中国消费者对农产品“无污染、健康安全”观念的加强，以及居民消费能力的提升，类似京东等渠道大平台对上游供应链资源整合的加强，以及淘宝、天猫等电商平台对自营业务的开拓，京东、天猫、淘宝等电商平台成为蔬菜生鲜线上购买率较高的网站。据调查，京东商城的生鲜使用率高达70% 以上，100～200 元是生鲜网购频率最高的消费水平，其中客户对食品安全的关注度最高。京东和阿里巴巴近年来扩展了线上、线下资源整合的新零售业态，阿里巴巴从2016 年以盒马鲜生门店开启了生鲜新零售，而京东则在2017 年初利用7FRESH 和无界零售开启了生鲜零售（图1）。
图1 新零售代表的盒马鲜生与7FRESH 门店
阿里巴巴从2016 年开始，在北京、上海、宁波、杭州、深圳、成都等地共开设30 家盒马鲜生体验店，占地面积均在4 000 ㎡ 以上，商品种类在3 000 种以上。盒马鲜生的目标用户是有一定经济基础的、25～35 岁、围绕家庭的高端互联网用户，集中在女性。客户无论在门店购买、还是在APP线上下单，都能实现“三公里范围、半小时送达”，这是对其他企业生鲜销售模式的重大颠覆，打破了传统实体店面积的局限，在有限的空间内创造了更大的销售额。从盒马鲜生在北京亦庄门店摆设的LED 植物生长箱可以看出，人工光型植物工厂是阿里巴巴看重的解决蔬菜安全问题的清洁生产方式。但是，盒马鲜生目前销售的叶菜数量较少，基本上是温室生产的水培叶菜或果菜，完全人工光型植物工厂生产的叶菜还未曾见到。
京东的7FRESH 于2018 年初在北京亦庄大族广场以及海淀华润五彩城新设2 家。刘强东宣称将于未来3～5 年在全国铺设超过1 000 家门店，探索无界零售新模式。7FRESH 店铺在提供农产品销售服务外，还提供食材料理和餐饮区服务，同时提供三公里内最快半小时送达的免费快递服务。2017年京东与日本三菱化学在北京签约合作温室叶菜水培生产，未来是否会采用人工光型植物工厂作为高端叶菜生产模式还需拭目以待。
我国的蔬菜生鲜市场份额在万亿元以上，开启快消品市场投资的不仅有阿里巴巴和京东等电商，房地产企业也先后开启农业投资，尤其是碧桂园的2018 农业计划引起了设施农业产业界的关注。中国的新零售无论从蔬菜消费市场还是设施产业发展的角度来看，已经不可避免地涉及到了农业生产方式的变革，而作为农业高科技的人工光型植物工厂将如何发展确实难以预料。
2 跨界融合式植物工厂产业发展模式
国内先后有不少化妆品业界和生物医药提取界涉足人工光型植物工厂，以期待利用植物工厂的高效生产达到靶向型物质生产的目的。美国东北州立大学王跃驹教授回国创业的项目就是将人工光型植物工厂和生物反应器技术相结合，利用生菜和烟草来生产各种蛋白药物和青蒿素等，包括医治肿瘤的特效药——单克隆抗体PD-1、PDL-1 以及白蛋白、八因子等血液制品等（图2）。该技术组合将为生物药生产行业带来技术变革，即利用人工光型植物工厂技术的高效植物生产提高各种生物反应器的效率，从而高效地生产各种蛋白、疫苗和抗体等靶向型物质，大幅度降低一些重大疾病治疗药物的价格。据称：该技术一直属于国际垄断，日本在利用草莓生产兽用抗体领域已经实现产业化生产，而我国在该领域还未见突破。
图2 人工光型植物工厂的有用物质生产
3 人工光型植物工厂产业化发展瓶颈与技术趋势
人工光型植物工厂首当其冲面对的是中国的蔬菜供应市场。针对我国蔬菜种植面积大、种类多、价格低的现状，人工光型植物工厂产业化发展注定是不会一帆风顺的。从上述几种具备产业雏形的典型企业投资建设行为来看，人工光型植物工厂在中国的产业化发展瓶颈主要受限于未能实现持续稳定生产与销售的无缝链接，主要体现在：
①缺少适用于人工光型植物工厂的高效率、低价格的LED光源的市场提供；② 未能形成较为成熟的植物工厂规划设计与资材供应服务；③ 环境控制技术软硬件难以对应植物工厂的高效生产，其有效性还有待提高；④ 针对特定植物（品种）的生产工艺标准与规模化生产技术（生产自动化）还不成熟；⑤未能培育出稳定而持续的客户群体（生产与销售的对接不顺畅）。国内现有的占地面积在1 000 ㎡ 以上的人工光型植物工厂都是亏损的，若能通过各种技术途径改进使得植物工厂的蔬菜产量提高30%、生产成本降低30%，才有可能走向盈利。
目前的人工智能和大数据等技术也为人工光型植物工厂的生产改进与销售对接提供了强有力的工具与平台，务实而有效的产学研相结合必将为我国人工光型植物工厂的产业化发展提供技术支撑。因此，人工光型植物工厂在中国的产业化发展方向可以概括为如下几点：
① 人工光型植物工厂的产业化发展一定会先从经济高度发达、对高端叶菜有日常消费需求的一线城市开始，如深圳、上海、北京，发挥其就近生产、就近消费的清洁生产与新鲜消费的技术优势，为特定高收入人群提供高品质的、完全解决农产品安全问题的新鲜叶菜供应服务。
② 人工光型植物工厂的产业化发展一定会从具备一定规模的、单一化叶菜的标准化生产开始，如生菜生产规模为日产3 000 株以上，而并非是多样化蔬菜生产模式，多种类的生产车间或单一化蔬菜实现规模化生产将成为未来的主流生产方式，否则难以称其为植物工厂。
③ 无论是B2C、B2B，还是O2O，植物工厂化生产都必将利用某电商平台或多家合作形成新型商业模式，而投资建设植物工厂的企业将蔬菜生产、流通、销售等全产业链实施一体化服务和追求多样性蔬菜供应的时代基本终结，只有能够实现高产高效的、专注于规模化与标准化蔬菜生产的企业才可能在中国这种复杂而激烈竞争的蔬菜市场生存。
④ 人工光型植物工厂的未来产业竞争优势在于特定蔬菜产品的有限渠道提供，生产技术和人才优势必将与品种优势结合在一起，将来不仅讲究传统意义上的技术咨询服务与问题解决，更讲究衍生而来的特定品种与新型生产工艺的技术创新服务。
⑤ 人工光型植物工厂能否走向可持续发展不在于技术，而在于人才的选择和竞争，这是由于目前能够掌握技术并具备一定技术创新力的人才尤其是年轻人奇缺，未来产业发展需要对应未来社会市场需求与消费升级，人才的争夺将是决定企业能否可持续发展的关键因素。
人工光型植物工厂的蔬菜生产将是对设施蔬菜生产方式的革新式改进，也会影响消费者的蔬菜消费方式。随着蔬菜消费市场对更加质量安全、更加高品质的、更加新鲜而健康的、更加入手快捷的蔬菜个性化需求的发展，人工光型植物工厂技术可以针对特定人群进行指向型品种生产与质量调控，必将成为未来社会为高品质生产和高收入人群提供个性化蔬菜的新型生产方式。为了应对未来社会的市场需求与消费升级，植物工厂领域的人才培养将成为促进产业发展的迫在眉睫的重要工作。
人工光型植物工厂是在可控环境下利用无土栽培技术实现具有高产高效、节能环保、清洁健康、生态智能特征的周年稳定的植物清洁生产模式。 与蔬菜、花卉、药用植物等利用温室或大田进行的园艺生产相比，植物工厂产业化生产的产品产量更高、品质更好，尤其是其周年稳定清洁供应和优质高产高效的技术特征，更适合未来社会的市场需求消费升级。
一、日本式植物工厂
1 、大连华录植物工厂（CHPAVC 植物工厂）
占地面积为2430平方米，其中1440平方米为水培叶菜生产空间，其他则为配套设施与小型基质培实验室。水培叶菜工厂的实际栽培面积共计3110平方米，有9层立体栽培架16个，立体栽培架的长度约为18米，宽度为1.2米，层高约为0.4米，主要生产生菜、小松菜、羽衣甘蓝等，日产量为500千克，折合日产5000株生菜（每株生菜的地上部分达到100克鲜质量），项目总投资额为1850万元。
由于在原有电子厂房内搭建，植物工厂的围护结构使用双层充气薄膜以降低建设成本；人工光源使用红蓝LED条状灯具，栽培层光照强度为180～200μmol·m-2·s-1。该植物工厂设计的白灰组合式聚苯泡沫栽培板不仅有效地防止了绿藻、隔离了灯具发热对液温的影响，还适于自动化采收。该植物工厂的环境要素和营养液循环都得到自动控制，投产以来生产基本稳定，但由于蔬菜销售问题未能实现满负荷生产。
2、苏州松下植物工厂（PFSS 植物工厂）
占地面积约为1000平方米。利用泥炭土的营养钵培和LED 光照技术立体生产叶菜和根菜，以Panasonic 品牌蔬菜于2017 年2 月在苏州泉屋超市上市。2017 年9 月15 日，该公司举行了新植物工厂竣工暨“品蔬生活”品牌产品的出货仪式，以线上和线下相结合的新零售方式在上海、苏州、无锡全面开启了植物工厂蔬菜销售业务。
线下销售除莆田网、新鲜馆、全洲等商超外，还包括松下电器生活馆和上海的CLUXTA 松下·智美体验馆。蔬菜产品以5 种叶菜+1 根菜组合带沙拉酱的形式销售，每包鲜质量50～120克，售价为16.8～28.8 元，折合200 元/千克以上。蔬菜生产利用泥炭土的营养液底面灌水与LED光源，日产规模折合为2600株生菜。
二、中国式植物工厂
1、中科三安植物工厂
2015年12月，作为中国LED芯片大厂的福建三安集团与中国科学院植物研究所合作，共同发起成立了“福建省中科生物股份有限公司”，建设中科三安植物工厂。2016年6月，占地面积为3000平方米的3层式建筑、栽培面积超过10000 平方米的中科三安植物工厂建成投产，到2017年5月日产规模为1500千克叶菜，折合日产15000株生菜。中科三安植物工厂生产的蔬菜在厦门、福州和泉州等地的超市销售，曾为2017厦门金砖五国第九次会晤供菜3000千克。
2、深圳喜萃植物工厂
喜萃植物工厂取得了瑞士GAP认证和中国GAP认证，也获得了蔬菜供港资质认证。对外参观开放的一个蔬菜生产车间内有6列12层立体栽培架，长度在15米以上，使用1.5米长的红蓝组合LED灯具，光照强度约为200μmol·m-2·s-1，采用椰糠基质进行穴盘漂浮育苗。育苗结束后将蔬菜种苗从穴盘高密度转移到低密度进行定植，栽培14天后采收，栽培期间采用底面灌水。
叶菜采收和包装时带根，利用“活体菜”的方式进行销售，消费者在打开包装后切除根系即可免洗食用。
3、中粮智慧农场
中粮智慧农场位于中粮生态谷项目的核心区域，占地面积约78.5公顷，固定投资3.8 亿元，内设“一心六园”，一心即7栋智能环控温室，六园即六大室外主题园区。该项目由北京中环易达设施园艺科技有限公司承建，于2016年10月23日开园，门票80元。该项目室内温室的主题分别为：智慧农业体验馆、垂直农业技术综合馆、都市园艺馆、蘑菇工厂、中粮自然学校、花卉工厂、番茄工厂。其中：涉及到人工光型植物工厂的叶菜与药用植物栽培室和自然光型植物工厂的番茄工厂难以给人留下高产高效的高科技印象。
4、陕西旭田人工光型植物工厂
陕西旭田光电农业科技有限公司在2013年3 月成立于陕西省杨凌农业高新示范区，之后以I-Farmer 的植物工厂产品和王琦菜商标在全国开展人工光型叶菜工厂的自建自营和承建代营业务。
运营的植物工厂项目设施规模不等，有小于100 平方米的，有100～500平方米的，也有大于1 000平方米的，大部分设置在农业高新技术示范园区内，主要用于科普示范和休闲观光。这些科普类植物工厂由于其功能性限制，很难达到产业化所要求的高产高效，未来也难以成为产业化发展的主流形式。
5、长春关东文化园植物工厂
长春关东文化园坐落于吉林省长春市西部绿园区内，是集温泉、餐饮、文化博览、会议接待为一体的4A级旅游风景区。投资该园区的长春关东文化园休闲度假有限公司董事长是一位农民企业家，在政府高新技术示范重点项目资助的前提下，2017年新建了一栋占地面积为3000平方米的三层建筑，一层设计为封闭式菌菇生产，二层建设人工光型植物工厂，三层为透光玻璃围护的温室有机果菜生产，产品主要用于园区内餐饮消费及入园客户的采摘销售。
2018年1月底，在还未完成建筑内装的情况下，三楼的温室有机果菜生产已经开始，二楼的人工光型植物工厂正在紧锣密鼓地安装7 层立体栽培架，栽培架的材料基本上为建筑用脚手架的废弃钢管和木条等，栽培槽为有机玻璃焊接而成，蔬菜为裸盘式混合基质培，底面灌水的人工管理。长约20米、宽1.2米、高4.0米的7 层大型立体栽培架最少排列了60 个，栽培面积合计，达到10000平方米以上。
整个三层建筑除常规玻璃窗户采光和通风外，未曾见到空调、通风换气、或其他环境控制设备。该人工光型植物工厂使用1.2米长的管状LED 灯，交流220 V 供电，LED 灯具签约量在10万支以上，其热负荷初步估测为1 800 kW 以上，单纯依靠内外通风实现环境控制是有风险的。
但是，类似的人工光型植物工厂在建项目还有不少，河北沧州一家企业在还未确定种植植物种类的情况下，在数千平米的建筑厂房内已经安装了立体光照栽培架，全部使用LED 灯具。试想，如此大规模的室内种植选用何种LED 灯具、如何进行环境控制、育苗和栽培工艺流程如何设计、自动化管理和劳动力分配如何实现几乎都是未知数。
6、北京农众物联植物芯工厂
2015年2月在北京市平谷区马坊桥投资建成的农众物联植物芯工厂，三层建筑厂房的占地面积为12000平方米，每层使用面积为7000平方米，一层进行封闭式菌菇生产，二层是人工光型植物工厂，三层为环控型温室果菜生产，建成以来一直未能实现高产高效式稳定生产。2015、2016 年获得投资相继进行两次升级改造，目标是成为全国都市现代农业龙头企业。
人工光型植物工厂技术不仅仅需要采集各种环境信息和植物信息，更需要将获取的这些信息反馈应用于环境控制和生产管理，从而实现高产高效和清洁环保的植物稳定生产。无法稳定生产也就难以实现盈利性运营，也就更难走向可持续发展的产业化道路。
三、发展瓶颈
从上述几种具备产业雏形的典型企业投资建设行为来看，人工光型植物工厂在中国的产业化发展瓶颈主要受限于未能实现持续稳定生产与销售的无缝链接，主要体现在：
① 缺少适用于人工光型植物工厂的高效率、低价格的LED光源的市场提供；
② 未能形成较为成熟的植物工厂规划设计与资材供应服务；
③ 环境控制技术软硬件难以对应植物工厂的高效生产，其有效性还有待提高；④ 针对特定植物（品种）的生产工艺标准与规模化生产技术（生产自动化）还不成熟；
④未能培育出稳定而持续的客户群体（生产与销售的对接不顺畅）。国内现有的占地面积在1000平方米 以上的人工光型植物工厂都是亏损的，若能通过各种技术途径改进使得植物工厂的蔬菜产量提高30%、生产成本降低30%，才有可能走向盈利。
然而，即使是在植物工厂产业化发展已经基本成型的日本，由于技术水平和经济核算的制约，植物工厂技术依然存在建设成本高、生产成本高、产量和品质未达到预期水平等问题，能够实现盈利或持平的企业也就60%～70%，不少企业依然处于亏损状态。实现高附加值植物生产、低成本化、自动化依然是植物工厂技术研发的主攻方向，也是产业化发展中未能突破的关键技术。本文期待从具有植物工厂产业雏形的几个典型企业介绍入手，尤其是针对掌握了人工智能、大数据、大资本的电商投资导向分析人工光型植物工厂在中国的产业化发展方向。作者：贺冬仙（中国农业大学水利与土木工程学院）
文章来源：
https://m.toutiaocdn.com/i6750024445525492228/?app=news_article×tamp=1571745674&req_id=2019102220011401001404707324274AB5&group_id=6750024445525492228&wxshare_count=1&tt_from=weixin&utm_source=weixin&utm_medium=toutiao_android&utm_campaign=client_share&from=singlemessage&isappinstalled=0
