近年來，以“健康化、現(xiàn)代化”標榜的植物工廠在東亞、歐美等國家和地區(qū)發(fā)展迅速，一些國際知名企業(yè)(如飛利浦、GE、三菱等)也紛紛介入植物工廠的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)推廣，全球植物工廠呈現(xiàn)極為活躍的發(fā)展勢頭。
植物工廠的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)“面朝黃土背朝天”的農(nóng)作模式，而LED照明作為植物工廠的重要一環(huán)，與它的結(jié)合，則將植物工廠推向了更廣闊的市場。
目前，全球照明巨頭都在加速布局植物照明領(lǐng)域，一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭正悄然進行。無論是飛利浦照明、歐司朗、GE照明等國際巨頭，還是三菱化學、昭和電工等實力雄厚的企業(yè)，均在紛紛布局LED植物照明，LED植物照明已躍升成為細分市場的一片新藍海。
LED植物工廠現(xiàn)狀
近年來，全球植物工廠發(fā)展極為活躍。從各大企業(yè)的紛紛涌入到示范工程的不斷崛起，LED植物工廠已成為全球各國布局和關(guān)注的焦點。
從植物工廠發(fā)展的進程來看，LED光源的介入無疑是當前植物工廠最顯著的特征。上世紀九十年代，藍光LED的出現(xiàn)與紅藍LED組合光源的研制成功，以及基于網(wǎng)絡(luò)的智能控制技術(shù)的應(yīng)用為植物工廠打下了堅實的基礎(chǔ)。隨著LED光源在植物工廠的大規(guī)模應(yīng)用，植物工廠人工光源能耗顯著降低，栽培層間距進一步縮短，能效比大幅度提升;同時，傳感器、智能控制器以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為植物工廠智能化管控提供了可能。
當前，各國在LED植物工廠方面的研發(fā)力度與產(chǎn)業(yè)化步伐也在不斷加快。由于受到土地和資源的限制，日本早在2009年就提出大力發(fā)展植物工廠、振興現(xiàn)代農(nóng)業(yè)計劃。由農(nóng)林水產(chǎn)省和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省拿出500億日元用于支援植物工廠的建設(shè)與研發(fā)。受此影響，一批大型企業(yè)如三菱、豐田、日立等紛紛介入，并計劃輸出植物工廠產(chǎn)品到中國、中東、歐美等國家或地區(qū)。2015年日本人工光植物工廠數(shù)量已達185座。
韓國自2009年開始，政府支持科研機構(gòu)與企業(yè)共同進行人工光植物工廠的研發(fā)，數(shù)年時間內(nèi)就推出了10多個型號的植物工廠。
美國一方面通過植物工廠的研究希望為空間站和星球探索提供食物保障;另一方面提出了“摩天大樓農(nóng)業(yè)”的構(gòu)想，希望從空間上突破資源瓶頸，先后出現(xiàn)了芝加哥大廈農(nóng)場、新澤西州“垂直農(nóng)場”等設(shè)計模式。
而我國從上世紀90年代開始植物工廠研發(fā)工作，2002年成功研發(fā)自然光植物工廠，2005年研制出LED植物工廠實驗系統(tǒng)，并在2010年上海世博會首次展出家庭LED植物工廠。2013年國家正式將“智能化植物工廠生產(chǎn)技術(shù)研究”項目列入“863”計劃，由15家科教單位與企業(yè)聯(lián)合進行技術(shù)研發(fā)。目前，我國擁有不同規(guī)模的人工光植物工廠約100座。
照明巨頭紛紛布局
在巨大市場前景和各國激勵政策的刺激下，全球各大企業(yè)，尤其是照明企業(yè)紛紛進入植物照明領(lǐng)域，以此開拓新的細分市場。
在日本，為擺脫土地對發(fā)展的限制，早在2009年日本政府就開始投入重金布局不依賴土地的生產(chǎn)方式，而日立和三菱等重工企業(yè)都是在政策的大力刺激下開始研發(fā)LED植物工廠。
在今年初，松下就宣布向日本西部燃氣公司旗下企業(yè)SGGreenhouse交付了“人造光型植物工廠系統(tǒng)”。據(jù)悉，此次交付的人造光型植物工廠系統(tǒng)及栽培技術(shù)融合了松下的多項技術(shù)，包括利用節(jié)能、分析及光學技術(shù)的植物培育控制技術(shù)，照明、空調(diào)等環(huán)境控制技術(shù)等。該植物工廠系統(tǒng)將在減少耗電的同時提供均質(zhì)的栽培環(huán)境，提高栽培成品率，為農(nóng)業(yè)工業(yè)化做出貢獻。
在美國，飛利浦與位于美國芝加哥的Green Sense Farms合作建立LED光源室內(nèi)農(nóng)場，是全球最大的室內(nèi)農(nóng)場之一。該農(nóng)場采用飛利浦LED“光配方”來優(yōu)化產(chǎn)量后，這種創(chuàng)新的農(nóng)場模式讓GSF一年中能夠有20至25次采收，并節(jié)省了85%的能源。
而GE則在2014年宣布，與專門從事蔬菜栽培的風險公司在宮城縣多賀城市合作，開發(fā)出使用LED照明的完全人工光型植物工廠。據(jù)了解，該植物工廠不受天氣變化影響，每天都能收獲1萬棵品質(zhì)穩(wěn)定的生菜。
在今年6月，科銳也宣布推出針對植物照明優(yōu)化的XQ-E Photo Red LED。XQ-EPhotoRedLED擴展了針對植物照明優(yōu)化的小尺寸LED器件系列，能夠幫助照明生產(chǎn)商減小燈具尺寸，降低系統(tǒng)成本，能夠提供更高的光合光子通量(PPF，Photosynthetic Photon Flux)、效率和可靠性。
在歐洲，歐司朗曾推出Brilliant Mix解決方案，全力搶攻臺灣農(nóng)業(yè)市場，將旗下LED聚焦在植物燈的應(yīng)用層面，積極置入GoldenDragonPlus與OslonSSL80LED。此外，當時丹麥的花農(nóng)場配置超過5萬顆歐司朗Golden Dragon Plus。
，2008年就已經(jīng)與國際大廠合作，為符合客戶與市場的需求，晶電的植物照明相關(guān)LED產(chǎn)品性能每年穩(wěn)定提升，且營收成長穩(wěn)定。晶電表示，植物照明用的高壓鈉燈可以被高功率LED替代，而熒光燈可以被中小功率LED取代，甚至還將導(dǎo)入UV LED在植物照明的應(yīng)用。
而在中國大陸，LED植物照明也吸引了眾多企業(yè)的跟進。此前，勤上光電跨界布局，推出了具有植物照明功能的智能新品“耀耀”。今年1月，由中國科學院植物研究所與福建三安集團有限公司合作共建的植物工廠項目就已經(jīng)落戶湖頭縣。植物工廠項目中的中科生物產(chǎn)業(yè)化基地B1一期項目也于五月底投產(chǎn)。
中國LED植物工廠發(fā)展迅速
當前，日本是全球發(fā)展LED植物工廠走在前列的國家之一，而我國則表現(xiàn)出起步晚、發(fā)展快的態(tài)勢。日本千葉大學原校長、日本乃至世界植物工廠技術(shù)裝備及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的奠基人和倡導(dǎo)者——古在豐樹教授在談及中日在植物工廠發(fā)展上的差異時認為，可以用“日本技術(shù)高，中國速度快”來概括。日本人工光型植物工廠技術(shù)全球領(lǐng)先，裝備先進，技術(shù)配套，智能化、自動化程度高，但我國植物工廠建設(shè)發(fā)展速度卻是前所未有、其他國家無可比擬的，在這個過程中我國采取“走出去、引進來”的發(fā)展策略，加強技術(shù)交流，對植物工廠相關(guān)技術(shù)經(jīng)過了吸收、消化、創(chuàng)新再創(chuàng)新的過程。
目前，我國在北京、德州、無錫、寧波、昆明等地已經(jīng)有了不同規(guī)模的植物工廠示范工程。2015年，我國首個自主研發(fā)的，立體式標準化植物工廠——農(nóng)眾物聯(lián)植物工廠在北京市平谷區(qū)建成并投入運營。
在北京市平谷馬坊工業(yè)園區(qū)，單體總面積2.6萬平方米的農(nóng)眾物聯(lián)植物工廠共分三層，一層栽培高端食用菌，二層種植山野菜，三層主要種植茄果類蔬菜，同時兼有物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)應(yīng)用成果展示，預(yù)計年產(chǎn)蔬菜瓜果約700萬公斤。據(jù)悉，該植物工廠全部采用LED光源進行照射。
據(jù)不完全統(tǒng)計，中國植物工廠每年增長規(guī)模30-40家。截至目前，我國已建植物工廠達120多家。據(jù)日本株式會社專家預(yù)計，中國植物工廠未來有望達到日本植物工廠10倍以上的規(guī)模。而LED作為植物照明光源可以廣泛應(yīng)用于植物工廠，具有促進植物生長、調(diào)節(jié)植物形態(tài)以及節(jié)能環(huán)保等多方面優(yōu)勢。是當前植物工廠普遍采用的照明光源，因此，植物照明也將成為LED照明產(chǎn)業(yè)未來極具前景的一大細分市場。
當前，我國植物工廠發(fā)展時間尚短，還處于科研、試驗、示范階段。但植物工廠作為一種新興農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，已經(jīng)開始在花卉、蔬菜等品種的栽培中使用并被越來越多人接受。未來隨著中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)環(huán)境的變化、城市人口的增加以及植物工廠應(yīng)用成本進一步降低，LED光源將助力植物工廠迎來發(fā)展的黃金期。
