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“三年后，我们国家的植物工厂将如雨后春笋般涌现。商业植物工厂会更多，可以生产的植物品种会大大增加，价格也会更便宜。”

现在，植物工厂的发展印证了李少华三年前的预言：宛平工厂如雨后春笋，蔬菜水果琳琅满目，药用植物批量生产，植物工厂设备和技术走出国门，“中国名片”已经打出，植物工厂的辉煌时期即将到来.

李少华，中国科学院植物研究所(以下简称中科院植物所)研究员，福建中科生物股份有限公司(以下简称中科生物)光生物产业研究所所长。近日，在接受《中国科学报》采访时，他再次强调：“植物工厂颠覆传统农业生产，是现代农业发展的最高阶段，对解决人口资源矛盾、保障国家粮食安全和国防战略需求具有重要意义。”

颠覆传统农业的“革命”

从靠天吃饭到以塑料大棚为代表的传统设施农业，虽然农业有了很大的发展，但仍然面临着病虫害严重、农药使用过量、土地单位面积产量低、机械化自动化水平有限等问题。

此外，劳动力成本上升，自然灾害频发，人口资源矛盾日益尖锐……一场颠覆传统农业的“革命”势在必行。

“在10万级净化车间，通过对光照、温度、湿度、CO2、营养液的智能控制，进行高效、优质、安全的蔬菜生产，实现全年稳定、持续的蔬菜供应。”中科院植物所副研究员、植物工厂R&D中心主任李阳告诉《中国科学报》，“中科生物的植物工厂集成了一系列自主研发的栽培模块设备、专业的植物光源系统、营养液配方及控制系统、智能环境控制系统，实现了整个生产过程的可控性。”

他进一步表示，基于高效的LED光谱技术和营养液调控技术，以及可控的洁净环境，植物工厂的生产效率是传统农业的几十倍甚至上百倍：每年可以生产20多种作物，蔬菜的产量和品质完全可控，营养更加均衡。在福建省安溪县湖头镇建立的第一个国际万平方米蔬菜工厂，可生产几十种蔬菜。目前种植的主要品种有8个，从播种到收获只需35天，日产蔬菜1.8~2.0吨。

“植物工厂绿色无污染，蔬菜生产过程不使用任何农药，解决了传统蔬菜生产过程中的重金属污染、农药残留等食品安全问题。”李少华说，该植物工厂的蔬菜还完成了2017年金砖国家领导人会晤的宴会保障。

目前植物工厂生产的植物种类集中在叶菜类(生菜、白菜、冰菜、芽菜等。)、水果蔬菜(西红柿、甜椒、黄瓜等。)、食用花卉和药用植物，其中药用植物主要是金线莲、薇甘菊等高附加值药用植物。

“与三年前相比，植物工厂的产品种类大幅增加，价格保持稳定；集装箱化的植物工厂，在海拔4300米的无人区实现蔬菜生产，为国家战略需求提供了保障。”李少华说。

“造光”没那么简单。

什么将取代阳光？这就不得不提植物工厂的关键技术之一，——植物光配方调控技术。把生物学和LED照明技术结合起来，做出合适的植物照明灯，并不是那么简单。

不同的植物需要不同的光配方，植物不同的发育阶段对光的要求也不同。“以生菜为例。在幼苗阶段，需要更多的蓝光使幼苗强壮，在后期，需要更多的红光

首先要用半年到一年的时间彻底调查植物的本性和外界环境对光的需求，然后再研究几十种单色光在植物生长发育过程中的作用。同时，还要用半年时间研究单色光组合对植物生长发育的影响。

基础研究完成，接下来是光质公式(光谱)的研究。为了成功替代太阳光，需要保证不同植物在不同发育周期得到合适的光质配方，包括单色光选择、能量分布、应用效果等。另外，在光质公式的基础上考虑用电成本和产出效益，需要研究光照时间、光照强度和方式对植物的影响，进而得出合适的光照公式。

接下来在光质配方的技术上，使用不同类型的LED灯，模拟得到的光谱，结合LED的发光效率和灯具的开发成本，开发出高效节能的植物照明灯具。

光配方和灯具的生产应用是检验技术成熟与否的最好方法。李阳回忆，在金线莲制作的前期，金线莲的叶子变成了绿色，不符合金线清晰、叶背红色的优质金线莲的制作要求。栽培技术和生产条件都没变，只有灯具是新做的，出问题的可能性最大。但当时专用的金线莲生长灯已经定型，大面积布置，更换成本太大，压力就来了。

在厦门实验室的李阳赶回湖头中试基地，在厂房蹲了两个小时。他仔细打量着金线莲的景象和工厂的每一个角落。从金线莲在不同光照下的表现，到温度、湿度、通风等环境条件，以及金线莲栽培基质等栽培容器，他发现栽培架上层的金线莲叶片比下层的红，远离空调风口的比风口处的红。

“问题大概是温度吧！”带着“蹲着”的思维，李阳写了一份两页纸的分析报告，详细分析了每一个可能的影响因素。经过反复实验，结果证实了他的猜测。通过不断的反馈和调试，他们最终解决了金线莲的生产难题，成就了世界上第一个药用植物(金线莲)的商业植物工厂，生产出高品质的金线莲产品。与其他生产方式相比，金线莲有效成分含量提高了48.52%以上。

联手深化市场

好的技术，吸引好的企业；好产品赢得好市场。

一天，中科院植物所迎来了一群特殊的客人，国内光电产业龙头企业福建三安集团。在一次三安集团和NASA关于植物照明灯的合作中，我们发现了LED技术在植物工厂市场的巨大潜力，于是找到中科院植物所，希望合作建立植物工厂。

事实上，美国、荷兰、日本、韩国等国家前期已经建设了很多植物工厂，一些发达国家也开始在中国布局植物工厂，目标是示范推广。自然条件有限的城市、寒冷和干旱地区将以独特的潜力争夺市场。当务之急是抓住机遇。

以成为国际植物工厂的“领军者”为愿景，中科院植物所与三安集团共同组建了福建中科生物有限公司，下设中科生物总部基地、植物工厂研究院和产业化基地。“公司在R&D的同时进行产业化示范，紧密结合植物工厂产业化关键设备和技术的开发应用。”李少华说。

为了更好的激励科研人员，中科生物还制定了《中国科学报》。在保护知识产权的同时，它鼓励发明和创造，提高产品质量

在中科院“弘光专项”的支持下，中科生物投资建立了多个直营植物工厂，并在福建安溪县湖头建立了总面积达8万m2的标准化厂房。产品销往200多家超市、酒店和餐馆。

此外，中科生物将加快设备的研发和出口，以技术入股的形式入股，组建新的合资公司，实现全球范围内的快速扩张。中科还与新加坡企业合作建设了20000的植物工厂，为新加坡提供了先进的室内植物工厂设备和种植技术。

展望未来，李少华说，“目前，植物工厂的主要成本在于劳动力和电力消耗。随着劳动力成本的增加，国际蔬菜价格可能会继续上涨。我们将提高机械化和智能化水平，以进一步降低成本。”

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