构建农业新业态、新场景——植物工厂（华宏农堂）

植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用智能计算机和电子传感系统对植物生长的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物的生长发育不受或很少受然条件制约的省力型生产方式。

植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来.按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向植物工厂在发展过程中，还遇到哪些问题及发展前景、发展趋势？让我们一起来深度了解一下。

一、植物工厂概述

植物工厂通过模拟自然光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素，为植物提供最适宜的生长条件，从而实现高效、可持续的农业生产。根据植物工厂的不同类型和技术，它们可以分为以下几类：（1）垂直植物工厂：采用多层建筑，通过垂直空间最大限度地利用有限的土地面积，实现大规模植物种植。（2）水培植物工厂：将植物的根部悬浮在水中，并在供水中加入适量的营养液，为植物提供必要的营养。（3）LED光源植物工厂：通过使用LED光源代替传统的自然照明，可以根据植物的需要调整光谱和光强，提高光合作用效率。（4）环境控制植物工厂：通过精确控制温度、湿度和二氧化碳浓度等环境因素，为植物提供最合适的生长环境。同时，植物工厂还有以下几个特点：（1）土地利用效率高：植物工厂可以在有限的土地面积上实现大规模的植物种植，特别适合城市等土地资源有限地区的农业生产。（2）节约水资源：水培植物工厂通过循环用水和添加适量营养液，可以最大限度地减少用水，实现节水种植。（3）无季节限制：植物工厂可以实现全年不间断的农业生产，不受季节和气候条件的影响。（4）高产高质：植物工厂通过精确控制生长环境，可以提供最合适的生长条件，从而实现高产优质的农产品。植物工厂的发展历史可以追溯到20世纪60年代，当时日本开始研究和应用植物工厂技术。随着技术的进步和农业可持续发展的需求，植物工厂逐渐受到全球的关注和推广。目前，植物工厂已在全球多个国家广泛使用，包括日本、美国、荷兰等。

那么，植物工厂的优势主要体现在以下几个方面：（1）提高农产品的生产产量和质量：通过精确控制生长环境，植物工厂可以提供最合适的生长条件，从而实现高产量优质量的农产品生产。（2）资源土地节约：植物工厂可以最大限度地减少土地、水和肥料的使用，以实现资源的高效利用和节约。（3）无污染和农药残留：由于植物工厂在封闭环境中种植，可以有效控制病虫害的发生，从而减少农药的使用，生产无农药残留的农产品。（4）没有季节限制：植物工厂可以实现全年不间断的农业生产，不受季节和气候条件的影响，以便满足市场需求。（5）发展城市农业：植物工厂可以在城市、工厂等土地资源有限的地区进行农业的生产和发展，为城市农业提供新的农业发展新业态、新模式、新思路。总而言之，植物工厂利用先进技术控制植物生长环境，通过提供最适宜的生长条件，实现农产品高质、高效、可持续的农业发展生产。植物工厂的发展优势包括了提高农产品质量和产量、节约土地资源、无污染和无农药残留、不受季节限制以及促进城市农业发展等方面。

二、植物工厂：都市农业新出路

随着城市化进程的不断加快，城市人口不断增加，城市绿地面积也在减少，城市居民越来越难以获得新鲜健康的食物。工厂的出现为城市居民提供了一个新的选择。

从概念上讲，植物工厂是一个高度自动化的农业生产系统，基于无土种植和室内生态的结合。这种方法可以在小占地面积内实现高精度、高产的农业生产，并借助先进的技术手段，实现无农药、无污染的农业生产方式。植物工厂的最大优势是其高效节能的特点。使用LED灯作为光源，不仅控制植物生长的速度和质量，而且在不同的生长阶段提供不同波长的光。同时，它还可以延长夜间的光照时间，提高植物的光合效率。工厂还可以实现水的循环利用，避免浪费大量的水。自动化肥料输送系统和自动化病虫害监测系统也可用于进一步提高生产效率和质量。植物工厂生产的食品不仅营养品质更高，而且可以实现全年自然无污染生产，符合现代人类健康理念。此外，植物工厂的种植方式还可以更好地保护土地资源，避免大规模种植对自然生态环境的破坏，减少化肥、农药等有害物质的使用。

三、植物工厂存在的问题

植物工厂利用先进的设备和技术，在封闭的环境中利用新型农业生产模式让植物进行生长。植物工厂的发展在近年来取得了显著的进展，但也面临着一些问题。首先，工厂的发展状况是积极的。随着人们对食品安全和环境保护的日益重视，植物工厂作为一种可持续的农业模式受到了广泛关注。许多国家和地区都在积极推动工厂的发展，投入大量资金进行研发和建设。工厂规模不断扩大，技术水平不断提高，生产效率逐步显现。一些工厂已经实现了商业化运营，为当地市场提供了大量优质农产品。然而，植物工厂的发展也面临着一些问题：（1）成本问题。工厂的建设和运营成本相对较高，主要包括设备投资、能源消耗和劳动力成本。这使得植物工厂的产品价格更高，难以与传统农产品竞争。（2）技术问题。植物工厂需要掌握复杂的技术，包括光照控制、温湿度控制、营养液管理等（3）环境控制。植物工厂的环境控制也面临着一定的挑战，例如如何保持适当的温度和湿度，以及预防病虫害等问题。（4）可持续性发展。植物工厂的可持续性也是一个问题。虽然植物工厂可以实现无土栽培和水循环利用，减少对水土资源的依赖，但其能耗仍然较高。植物工厂需要大量的电力和照明设备来提供照明和温度控制，对能源的需求很高。如何提高工厂的能源效率，减少对传统能源的依赖，是一个亟待解决的问题。（5）规模和产能。植物工厂的规模和生产能力也是一个挑战。目前，植物工厂规模较小，生产能力有限。尽管可以实现全年生产，但它们的生产仍然无法满足大规模的市场需求。如何提高其生产能力并实现大规模生产是一个需要解决的问题。综上所述，植物工厂作为一种新型的农业生产方式，具有广阔的发展前景。然而，植物工厂的发展仍然面临着一些问题，如成本问题、技术问题、可持续性问题和规模问题。只有克服这些问题，进一步提高植物工厂的效率和可持续性，才能实现植物工厂的可持续发展。

四、发展前景

首先，植物工厂可以解决城市农业面临的土地和水资源短缺问题。由于城市化进程的加快，城市周边的农田被开发为工业用地和居住区，导致耕地面积减少，土地资源紧缺。城市中可以建立植物工厂，利用垂直种植、梯级种植等技术，最大限度地利用有限的空间，提高土地利用效率。此外，植物工厂采用循环水系统，减少了水的浪费，解决了都市农业面临的缺水问题。

其次，植物工厂可以提供安全健康的农产品。在传统的农业生产中，农作物容易受到气候、病虫害等自然因素的影响，农药和化肥的使用也会对农产品的质量安全产生负面影响。植物工厂种植在封闭的环境中，可以有效防止病虫害的入侵，减少农药和化肥的使用。同时，植物工厂还可以通过控制光照、温度等因素，调节作物的生长速度和品质，提供优质、无公害的农产品，满足人们对安全、健康食品的需求。

再次，植物工厂具有高产量、高效率的特点。植物工厂采用先进的自动化设备和智能控制系统，可以实现对植物生长环境的精确控制和监测，提高作物的生长速度和产量。同时，植物工厂还可以实现全年生产，不受季节和气候的限制，提供稳定的农产品供应。这对满足农产品需求很重要，特别是在农产品供不应求的情况下。

最后，植物工厂还可以促进农业产业的升级和转型。在传统农业生产中，劳动力成本高，效率低，农民收入普遍较低。工厂采用自动化设备和智能控制系统，减少了人工操作的需要，提高了生产效率，降低了人工成本。同时，植物工厂也需要专业的技术人员进行管理和维护，为农业产业提供了新的就业机会。因此，植物工厂可以促进农业产业的升级转型，促进农业现代化的发展。

植物工厂作为一种可持续的农业模式，具有广阔的发展前景。它可以解决都市农业面临的土地和水资源短缺问题，提供安全健康的农产品，实现农业高产高效生产，促进农业产业升级转型。随着技术的不断进步和应用的推广，相信植物工厂将在未来农业的发展中发挥越来越重要的作用。

五、未来趋势

随着人口的增长和城市化进程的加快，传统农业面临着土地资源有限、气候变化、水资源短缺等问题。植物工厂作为一种可持续发展的农业模式，具有很大的发展潜力。在未来，植物工厂将呈现以下趋势。第一，植物工厂将更加智能化。随着人工智能和物联网技术的不断发展，植物工厂将实现更高程度的自动化和智能化。通过传感器和监控系统，植物工厂可以实时监测和控制温度、湿度、光线等环境因素，提供最合适的生长条件。同时，通过数据分析和预测，植物工厂可以实现精准的农业生产管理，提高产量和质量。第二，植物工厂将更加节能环保。在传统的农业生产中，大量消耗土地、水资源、化肥、农药，农业废弃物的处理也面临困难。植物工厂采用封闭的环境，可以最大限度地节约土地和水资源，减少化肥和农药的使用。植物工厂还可以通过废弃物的回收利用和生物能源的利用，实现废弃物资源化利用，减少环境污染。第三，植物工厂将更加多元化。目前，植物工厂主要以蔬菜、草莓等高价值农产品为主，但随着技术的进步和成本的降低，植物工厂将逐渐涉足更多的农产品。例如，水果、花卉、药材等农产品的生产也可以在植物工厂中实现。这将为消费者提供更多样化的选择，同时也为农业生产开辟了更多的可能性。第四，植物工厂将变得更加普遍。目前，植物工厂的建设和运营成本较高，限制了其规模和普及。但随着技术的进步和经验的积累，植物工厂的成本会逐渐降低，规模也会逐渐扩大。在未来，植物工厂将变得更加普及，并成为农业生产的重要组成部分。这将为城市居民提供更安全、更健康的农产品，同时也为农村地区提供就业机会和经济发展动力。总之，植物工厂作为一种创新的农业生产方式，具有很大的发展潜力。未来，植物工厂将更加智能化、节能环保、多样化、大众化，给农业生产和城市发展带来新的机遇和挑战。