植物工厂、植物照明已成了LED企业投资的热点，业界预计2021年全球LED植物照明系统市场规模将超过20亿美元。国星光电（002449.SZ）上周宣布已形成LED植物照明系统的解决方案。而福建省中科生物股份有限公司（简称中科三安）的无人化垂直农业生产系统也即将完成中试、进入推广与应用阶段。
中国科学院植物研究所研究员、中科三安光生物产业研究院院长李绍华向第一财经记者表示，无人化智能植物工厂生产的时代正在到来，潜力很大，同时也存在很大的挑战。
植物照明“按下快进键”
几年前，第一财经记者曾在欧司朗的德国幕尼黑总部参观其智慧植物照明解决方案。而当2020年11月13日走入福建省泉州市安溪县湖头光电产业园的中科三安植物工厂时，第一财经记者发现，中国本土植物照明、植物工厂近年迅速发展，规模和产业化进程已经不亚于外资企业。
中科三安由中国科学院植物研究所与福建三安集团于2015年合资成立，是三安集团继光电子、光通讯之后在光生物产业的布局，项目设计投资70亿元，包括计划建设占地200亩的植物工厂研究院和已建成占地300亩的植物工厂产业化基地，基地设在福建泉州、安徽六安和美国拉斯维加斯。
目前国内植物工厂种植的植物种类，已经大大超出之前外界印象中仅有的叶菜。在中科三安的基地里，按生产植物的类别划分，有叶菜植物工厂、药用植物工厂、茄果类蔬菜植物工厂、果树植物工厂、育苗植物工厂、组培植物工厂和生物反应器植物工厂等。
据李绍华介绍，中科三安泉州基地已建成了几栋一万平方米的植物工厂，每层3000多平方米，有三层。他还指着路旁一个里面装着灯、种着花的集装箱说，“这是集装箱改造的植物工厂，我们只采花，一般两毛钱一朵，供给餐厅做菜上装饰，是可以食用的三色堇，一天要采很多，采了又长。”
第一财经记者了解到，中科三安植物工厂的袋装蔬菜已经在福建厦门等地上市销售，品种有小白菜、舞裙生菜、绿蝶生菜、冰菜、三色堇等，一般一包150克、售价近十元。其植物工厂里还种植了金线莲、石斛等经济价值更高的药材，由于采用了特殊的光配方，种植时间更短、药效更佳。
在李绍华的眼里，植物工厂必须具有以下几个特征，一是在房子里种庄稼，温室不算；二是人工光源，自然光不算；三是垂直农业，多层栽培，生产环境和条件都是人工控制的。“这两三年我们做了十几万平方米的植物工厂，小的项目就直接卖设备，大的项目可进行技术入股。”
而国星光电在植物照明领域也投入多年，今年1月推出高光效植物光照LED系列，包含覆盖380-760纳米不同波长的单色光系列LED、由荧光粉激发的非连续光谱及连续光谱的全光谱系列和阳光型全光谱系列LED产品，满足植物不同光谱需求，可根据客户光谱需求定制。
事实上，2020年在疫情之下，中国的农业植物照明市场增长迅速，因为人工照明培养出来的菜没有农药和病虫害，而且能相对减少物流对蔬菜供应的影响。第一财经记者去年10月在广州国际照明展获悉，昕诺飞在四川、武汉和上海已设有试点项目，欧司朗去年在中国的植物照明业务起码翻三四倍。
疫情也让日本植物工厂的销量大幅提升，因为国外蔬菜进口一度陷入停滞、外国劳工也无法进入日本，许多农户在收获作物时遭遇困难。富士经济调查公司称，日本市场对生菜年均需求量为55万吨，2019年植物工厂出货量为1.7万吨，只占需求的3%左右。估计到2030年左右，植物工厂的生菜出货量将达到6.2万吨，占需求量的10%以上。
如何形成真正的盈利模式
不过，目前植物工厂仍面临投资较大、所产植物售价较高等难题，如何形成真正的盈利模式还需要产业链上下游共同努力。
据李绍华介绍，如果建一个1000平方米的植物工厂，投入成本不计建筑成本，大约需投入700~800万元，主要是设备投资及洁净装修。能否实现盈利，除了看植物产量，还要看后端运营能力。
他还举例说，植物工厂一公斤青菜的成本约20元，卖出去要30元，零售价要60~70元，北京、上海、深圳等大城市有这样的消费能力，但对一些西南偏远地区来说有点偏贵。
植物工厂什么时候可以把成本降下来呢？李绍华认为，目前国内蔬菜价格明显低于肉类的食品价格，一定程度上尚未充分体现农民的劳动价值，未来农村劳动力红利会迅速减少，种菜的人工成本必然会大幅提升。另一方面，植物工厂不用除草、生产效率高，且菜没有农药、无重金属，售价自然要比传统温室植物高，而在发达的国家，如日本，植物工厂的生菜也仅比温室生菜高20%。
“现在日本有40%的植物工厂是赚钱的，规模大、做得好的是能赚钱的。”李绍华说，因为消费者愿意为品质更好的农作物支付更高的价钱。随着人们生活水平提高，相信植物工厂未来会快速发展，成为高效农业系统的重要组成部分。
中科三安还正在研制无人化垂直农业生产系统。第一财经记者在几百平方米的中试车间里看到，有四排高达十层的植物工厂支架，自动播种、采摘的机器在四排高高的支架之间自由进出，看起来有点像智能立体仓库。李绍华说，这是国际上首个从播种至采收的生产过程及装备清洗全自动化的垂直农业生产系统。
这个系统将在今年投放市场。现在正在海南做小规模的展示建设，为4月的博鳌论坛提供可参观展示的蔬菜全自动化生产植物工厂。李绍华透露，未来无人化垂直农业生产系统最大可以做到5000平方米，可以做得更高、达到20层，研制成功后将主要面向西欧、美国、日本等发达国家的市场做推广，也会在国内大城市里进行推广应用，因为这些地方的劳动力成本非常高。
植物工厂产品成本主要由折旧、劳动力成本和电费三部分组成，降低生产过程电能消耗将是未来植物工厂生产系统的重要发展方向之一。中科三安开发的高光效植物自动化生产系统也正处于中试阶段，该系统在生产过程中能根据植株大小进行自动位移，从而实现光能的高效利用。
国家智慧植物工厂联盟主席、中国农业科学院智能植物工厂首席科学家杨其长去年7月在央视《开讲啦》节目上曾说，生菜的生长一般要70天，植物工厂仅需21-25天、种植时间为天然的三分之一，植物工厂可以建十层以上，相同土地面积的产能是露地的40-100倍以上。他透露，中国已研制出从育苗、栽培到采摘全智能化、高达20层的植物工厂生产系统，未来可在一带一路等海外国家市场推广。
杨其长向第一财经记者表示，目前中国已经成为世界植物工厂发展最快的国家，截至2020年底各种规模的植物工厂已达220座以上，植物工厂的产品正逐渐走向城市居民的消费端，一大批小型LED植物生产装置也在不断进入居民家庭，植物工厂已经成为都市农业的重要组成部分。随着人类新的低成本再生能源的开发，水稻、玉米等粮食作物和任何其他作物的植物工厂都将不会是梦想。未来，植物工厂将会在现代农业发展中无所不在，既可以成为都市食物供给与休闲体验的重要手段，也可以为岛礁、高原等特殊场所及时供应蔬果，还将为太空之旅以及星月探索提供食物保障，推动工业、农业、服务业的融合。
