4月底的一个下午，影响着视线的雾霾尚未散去，但位于北京城外东南30公里处的一座巨大玻璃房里，工作人员并不担心屋内一排排番茄树会缺少阳光。
在数百平方米的空间里，列着数十排番茄树，它们的顶上对应着玫红色的LED灯泡矩阵。这些灯看上去并不亮，但走到它们下方，会感觉到明显的温度。
这是飞利浦与北京京鹏合作的植物工厂试验项目，灯光是这里与普通现代农业大棚最显见的区别。除了屋顶用于弥补阳光不足的大功率LED灯以外，每排番茄树之间也悬挂着一排排尺寸较小的LED灯组。
这些被飞利浦称为GreenPower LED植株间照明模组的白色长条上，红色和蓝色的LED灯泡以4比1的比例交替排列。这些灯能确保接近3米高的番茄树最有效地获取生长所需的光线，它们散发的热量代替了温室供暖。
“番茄树只有最顶上1米能获得日光，而这些灯可以照射被顶部枝叶遮挡的部分。”飞利浦农业照明应用技术人员埃丝特·艾查德(Esther Hogeveen-van Echtelt)在现场告诉《第一财经周刊》。
农业照明并非新生事物，飞利浦和通用电器推出相关产品已经有超过半个世纪的历史。现代农业大棚大多配有高压钠灯，在天气不好的时候，能够确保植物获得光合作用所需的光照。
但高压纳灯在应用中有许多问题。一方面它自身发热过高，有时候甚至会烤焦作物顶部枝叶。另一方面它的寿命有限，表现优异的也只有1000小时，相比之下，LED灯可以在起到同样补光效果的情况下工作2.5万小时，并且更省电。
LED还有新的优势—根据植物开出不同的“配方”。植物进行光合作用时，不同光谱频率会刺激不同植物的营养物质以不同速度进行光合作用的反应，LED灯红蓝光谱的波长调节范围更大，且可人工控制，可以针对不同种类植物调节成合适的光谱波长，这样植物就能根据LED设定的光源进行生长。
“不同植物对光有不同的需求，我们将设备提供给大学和种植者，根据种植效果选择最适合特定植物的灯光配置。我们将它称做‘光配方’(Light Recipe)。”飞利浦农业照明业务总经理乌多·范·斯洛滕(Udo van Slooten)告诉《第一财经周刊》。斯洛滕原本在飞利浦的电视机业务部门工作，随着大功率LED灯泡走向实用，斯洛滕在2004年转入照明部门，开始尝试将大功率LED用于作物生长。
目前50人规模的飞利浦农业照明团队中，一半是飞利浦传统的电子学背景，另一半则是农学、植物学和园艺学出身。负责与种植者协调的艾查德就是很典型的例子，2006年读完植物生物学硕士以后，她便来到飞利浦的农业照明团队，去农场和试验基地研究不同灯光配置对作物生长的影响，制作“光配方”。
现场试验会发现很多预期以外的结果。艾查德举例说：“一般认为植物果实不需要光，只有枝叶需要。但试验结果是，直接照射番茄能够增加它的维生素C含量。”
更富有营养的番茄可以卖出更好的价钱，传统认为控制温度和二氧化碳供给可以影响植物的营养成分，但试验发现调整光线的效率更高。
“相比5年前，LED照明技术更成熟了，特别是LED灯释放的光源强度变得稳定了。选择灯的位置、强度、颜色、控制比原先更为容易。”飞利浦农业照明科学家Eugen Onac告诉《第一财经周刊》。
但“光配方”的制作并不容易。飞利浦从2007年开始利用LED改进番茄种植，但直到2012年才取得显着效果并在1年后被荷兰种植公司Jami VOF首次用于商用。
较长的试验周期是他们遇到的一个挑战。“换作医疗设备公司，随时可以寻找医院进行测试，而农业技术的测试往往有更长的周期，因为有季节的束缚。有时可能在春天测试新技术，拿到测试结果之后，甚至要等到下一年春天才能进行下一步测试。”以色列农业技术创业孵化器Trendlines Group联合创始人史蒂夫·罗兹(Steve Rhodes)对《第一财经周刊》解释了农业技术的难度。
除了番茄，草莓也是LED农业照明适用的对象之一。在传统温室里，草莓需要通过白炽灯照明，飞利浦根据试验结果，设计了一种能够同时提供深红、白和远红外光线的LED灯“光配方”。目前已经有比利时草莓种植者在占地上万平方米的草莓园里使用这种产品，能耗比此前使用白炽灯降低了8成以上。
更为理想的状态是在一个完全封闭的环境中，像工业生产一样去种植作物，荷兰Wageningen大学园艺学教授贾斯珀·百斯顿(Jasper den Besten)认为通过可控的光线优化温室种植只是第一步。
传统农业种植受到越来越多的挑战，包括有限的可耕种土地。联合国去年的一份研究报告预计，到2025年，全球人口将增加10亿，而目前80%的可耕种土地已经处在使用中。
并且已经在使用中的土地也不安全，中国环境保护部和国土资源部4月公布的数据显示，全国土壤污染比例达到16.1%。
百斯顿教授设想的工厂化作物生产有望缓解食物生产的挑战—在一个封闭的环境中，有效地控制影响作物生长的土壤、光线、气候以及营养这几个因素。
在这个密闭的环境中，水培技术将取代土壤，循环系统将内含氮、磷、钾等养分的营养液顺着水管一滴一滴滴在作物的根部。水培系统已经相当成熟，芝加哥奥黑尔(O'Hare)机场在2011年引入垂直水培技术，种植生菜和西红柿并提供给餐厅，直接在机场内部完成循环。水培花卉也因不招蚊虫、不需要换土等优点受到观赏环境的青睐。
用LED照明替代阳光。“季节和天气变化都影响着日照，作物往往在有些日子里被暴晒，在有些日子却没法获得足够的阳光。但封闭环境下，作物可以一年365天，每天维持20小时的光合作用。”百斯顿对《第一财经周刊》说道。
控制一切以往不可控的因素。“工厂”内的温度、湿度和二氧化碳浓度将完全通过计算机控制，确保每一种作物都能获得最适宜的生长环境。此外，这样的封闭空间也能最大限度避免虫害和水土污染的影响。
植物工厂还能够高度利用空间，让矮小的作物叠在一起成长，特别是萝卜、罗勒、莴苣、豆芽等绿叶菜以及菌类。
已经有创业公司将飞利浦的LED照明用于自己的植物工厂。在波士顿，技术创业公司Freight Farms将长途货运常用的40英尺(11.8×2.13×2.18米)集装箱改装为一个个独立的植物工厂，并试图将这些货柜塞进楼顶、校园和楼宇间的空地里，组成一个高效率并且对环境友好的城市农业系统。
集装箱内无法自然采光，作物生长所需的光线来自一条条飞利浦LED灯带。根据Freight Farms提供的数据，一个集装箱每年用于照明的电费只需要大约2600美元，而同等规模温室的照明开支则要高出几倍。
Freight Farms集装箱内部的温度和湿度控制依靠集装箱自带的气候系统。每一台集装箱都内置了恒温器、空调、二氧化碳气阀和风扇，能够带来作物生长所需的环境。此外还有一个除湿器，会在湿度过高的时候将空气中的水分吸入蓄水池循环利用，减少水分消耗。根据公司联合创始人乔纳森·弗里德曼(Jonathan Friedman) 在TEDx大会上提供的数据，集装箱农场每年的用水量只有传统农业耕种的1/10。
现在Freight Farms已经把这套系统销售给了若干名用户，包括万怡酒店和多家农产品分销商，并在去年12月拿到120万美元的A轮风险投资。
“万怡酒店将通过自己购买的集装箱农场为酒店内的会务中心提供食物。包括一些绿叶菜、生菜和奶油莴苣。它们的主厨很喜欢自己种菜的点子。”Freight Farms告诉《第一财经周刊》。
百斯顿试验了在类似的封闭环境下种植小红萝卜，发现成熟时间仅需16天，而传统户外种植需要两个月。用他的话说：“我们从自然界取用最好的元素。”
