證券時報記者 余勝良

　　今年，黃崎連續(xù)好幾個月待在新疆，幫助當(dāng)?shù)鼗I建一個植物工廠，種植牧草，生產(chǎn)多肽蛋白生物飼料。

　　工廠位于南疆喀什的偏遠(yuǎn)地區(qū)。黃崎在這里看到了植物工廠產(chǎn)業(yè)化的希望：豐富的清潔能源、水資源缺乏、冷季長，還有對飼草料迫切的需求。

　　黃崎是湖南省國際稻都農(nóng)業(yè)技術(shù)研究院院長，他曾經(jīng)是袁隆平院士的助理。

　　如何在不同環(huán)境下栽種水稻，讓喜溫作物育種科研不再追著太陽跑，是袁隆平心心念念的愿望。如今，這些科技成果和實踐經(jīng)驗，將會在“智慧牧草工廠”中展現(xiàn)。

　　植物工廠

　　植物工廠是一個比較新的概念，2020年被稱為其產(chǎn)業(yè)化元年，中國、美國、歐洲、日韓幾乎同時起步。

　　西北地區(qū)畜牧業(yè)規(guī)模大，需要持續(xù)的飼草料供應(yīng)，但是冬季頗為漫長，在自然條件下牧草畝產(chǎn)100公斤。中國牧草種子引進(jìn)自澳大利亞，澳大利亞氣候比較穩(wěn)定，沒有極端氣溫，在中國牧草過不了冬天。優(yōu)質(zhì)牧草種子非常貴，1斤需要2000元，還要培養(yǎng)幾個世代性狀穩(wěn)定后才能推廣，西北缺水的自然環(huán)境也不利于牧草成長。

　　這次建設(shè)的智慧牧草工廠項目，占地面積約1萬平方米，需要投資5000萬元，其中裝備需要2500萬~3000萬元，廠房需要2000萬元，每畝地投入333萬元。牧草可以種植5層，理論上可以做到20層，但6層以上屬于高空作業(yè)，且太高了空間環(huán)境氣候控制成本會大大增加。

　　黃崎對證券時報·e公司記者表示，目前工廠化牧草產(chǎn)能年畝產(chǎn)可以達(dá)到200~300噸。除了產(chǎn)量高，人力也非常節(jié)省，1萬平米的工廠只需要15個人左右。

　　黃崎稱，他們真正找到植物工廠產(chǎn)業(yè)化場景，是因為當(dāng)?shù)仉娏Τ杀据^便宜，當(dāng)?shù)毓夥l(fā)電比較多，可以按出售給國家電網(wǎng)一樣的價格給智慧牧草工廠供電，而到了南方每度電需要1元錢。

　　理論上、技術(shù)上植物工廠已經(jīng)可以覆蓋全部的農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)，但生產(chǎn)成本上尚沒有明顯優(yōu)勢，主要是耗電較大，占到了運營成本的50%以上。找到便宜的電力，是植物工廠成功的關(guān)鍵因素之一。

　　中國每年需要大量進(jìn)口美國牧草，而牧草進(jìn)入新疆的運輸成本太高。

　　經(jīng)測算，智慧牧草工廠的年投入回報為17%左右。

　　黃崎表示，“按袁老的愿望，我們嘗試了各種方式，水稻傳統(tǒng)育種方面，袁老已經(jīng)做到天花板了，我們用植物工廠技術(shù)設(shè)計試驗方案，比如辣椒、水稻等都做了嘗試，辣椒可以周年生長、水稻60天左右可以生產(chǎn)一茬，但是成本過高，主要是耗電太大，目前還沒有找到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的路徑”。

　　但植物工廠技術(shù)可以應(yīng)用在科研方面。

　　今年3月份，有投資者詢問隆平高科，國內(nèi)某公司已批量出貨支持西北地區(qū)秋冬季牧草生產(chǎn)，公司是否有這方面研究？隆平高科董秘回應(yīng)，植物工廠種植水稻處于研究階段，還未能開展大面積產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。通過植物工廠理念應(yīng)用于水稻育種，縮短水稻生育周期能加快新品種培育效率，公司一直在探索研究應(yīng)用中。

　　技術(shù)

　　黃崎表示，生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)、智能裝備與農(nóng)業(yè)的跨界深度融合，是植物工廠能夠產(chǎn)業(yè)化成功的關(guān)鍵所在。

　　傳統(tǒng)的植物作物生長離不開陽光、溫度、水分、營養(yǎng)、空氣等自然條件。在植物工廠中，植物的根區(qū)與冠層的生態(tài)都會做到精準(zhǔn)控制，光照強(qiáng)度、溫度、濕度、二氧化碳濃度、微生物菌群等得到精確控制后，植物工廠會構(gòu)建一個全新的植物生長環(huán)境，實現(xiàn)一個最佳生長生態(tài)系統(tǒng)。

　　植物工廠關(guān)鍵是要控制生產(chǎn)要素，有光、水、肥等幾十項環(huán)境要素，比如氮、磷、鉀、鐵等二十多種元素的匹配，環(huán)境溫度、濕度、潔凈度等，要把這些要素綜合考慮，使用海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，找到一種算法，建立最佳生態(tài)模型。

　　以土壤為例，植物工廠為了減少不確定性，幾乎不再使用。

　　北京水木九天科技有限公司董事長王曉慶告訴證券時報·e公司記者，土壤的變量特別多，無土栽培比土壤栽培要簡單。現(xiàn)在植物工廠主要使用椰子殼，椰子殼是有機(jī)物，不屬于化學(xué)合成，同時表現(xiàn)很穩(wěn)定，不會有病蟲害。使用椰子殼主要是為了保水、固定根部以及保持根部呼吸作用。

　　王曉慶2014年創(chuàng)立的水木九天， 是由北京清華工業(yè)開發(fā)研究院及海淀區(qū)東升科技園聯(lián)合投資孵化的國家級高新技術(shù)企業(yè)，是一家專注于利用自然光的植物工廠。

　　為了滿足植物工廠要求，未來可能要研發(fā)專門適合植物工廠的植物種子，可以更高產(chǎn)，在成熟期更短的同時具有更強(qiáng)的耐力和抗病害特性。一些在天然條件下要求較高的性狀，在封閉條件下的要求就降低了。

　　目前植物工廠中韭菜可以7天收割一次、生菜15天收獲一次、牧草可以20天收割一次。

　　另外，植物工廠可以節(jié)省大量水資源，比如我國南方生產(chǎn)每斤水稻要消耗400~800斤水，以色列要消耗200斤水，而植物工廠中可以實現(xiàn)循環(huán)再利用，節(jié)省95%以上水分。

　　除了植物生產(chǎn)方面，因為植株位置固定，種植、收割等方面均可按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。

　　黃崎告訴證券時報·e公司記者，智慧牧草工廠已實現(xiàn)了機(jī)器人收割牧草，機(jī)器人不用休息，周而復(fù)始，效率也很高。

　　工廠建好后，中央控制室實現(xiàn)控制，里面是大數(shù)據(jù)屏幕。黃崎說：“我小時候看過一個關(guān)于未來世界的故事，一個城市農(nóng)產(chǎn)品的供給，就是幾棟摩天大樓農(nóng)場全部搞定，看來這不是一個夢！”

　　封閉環(huán)境除了提高產(chǎn)量，提高土地利用，減少資源消耗外，還有不少其他好處，比如封閉后害蟲無法進(jìn)入，可以不用噴灑農(nóng)藥，讓食物更健康，做到更環(huán)保，符合ESG(環(huán)境、社會和公司治理)評價標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　供給也發(fā)生了很大變化。水木九天董事長王曉慶表示，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)條件下，北京一年四季的西紅柿供應(yīng)可能來自北京周邊省市或者云貴川，物流距離遠(yuǎn)，價格變化比較大，如果在北京郊區(qū)建垂直工廠，就能穩(wěn)定供應(yīng)，價格波動也會比較小。

　　今年1月份，植物工廠公司Infarm宣布獲得一筆2億美元的D輪融資。Infarm總?cè)谫Y額超6億美元，估值達(dá)10億美元，是歐洲垂直農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的首家獨角獸公司。

　　Infarm為門店和配送中心部署了1200多個農(nóng)場，節(jié)約了至少4000萬公升的水和5萬平方米的土地。因為靠近賣場，節(jié)省了90%的運輸里程。

　　成本

　　一些邊防哨所、海島等自然條件不允許的地方，可以用植物工廠解決蔬菜供應(yīng)，這些區(qū)域不用太考慮成本問題。

　　而更多時候，要考慮經(jīng)濟(jì)價值。

　　據(jù)了解，日本和中國多年前就有人嘗試植物工廠，但失敗的很多。多數(shù)原因不是生產(chǎn)不出來，而是沒辦法降低成本。記者嘗試聯(lián)系前些年頗紅火的一家植物工廠公司，但該公司已經(jīng)失聯(lián)，業(yè)內(nèi)人士稱模式?jīng)]有走通。

　　水木九天使用自然光，在河南輝縣市孟莊鎮(zhèn)的實驗性項目，將水木番茄蔬菜工廠搬進(jìn)了當(dāng)?shù)氐碾姀S中，利用發(fā)電廠的余熱以及二氧化碳，使得農(nóng)業(yè)的能源成本近乎為零，同時補(bǔ)碳可以讓番茄產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好。去年10月15日開工建設(shè)，今年4月中旬開始第一茬銷售，9月份進(jìn)入正式運行階段。

　　農(nóng)作物都有一個生長溫度，以西紅柿為例，溫度低于15度高于30度，就不會開花生長。今年河南氣溫高達(dá)45度時，溫室頂部達(dá)到70度，水木九天河南項目通過高壓噴霧以及蒸汽轉(zhuǎn)換為制冷來綜合降溫，這在自然條件下是無法實現(xiàn)的。

　　合理化栽培之后，西紅柿種植密度提高，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)1平方米種植1.2棵，現(xiàn)在可以做到平均3.52棵。1平方米產(chǎn)量可以達(dá)到65公斤。自然條件下生產(chǎn)每公斤西紅柿需要160升水，水木九天只需要8升水。

　　王曉慶計算，西紅柿從種子到成果需要3個月時間，光照強(qiáng)度要求很高，如果用人工補(bǔ)光的方案每平方米需要100W的燈照，每天要照一天14~16小時，每天15度電按照0.8元電價計算，一個月折算下來1平方米需要360元錢。

　　王曉慶表示，除了能源成本之外，必須要考慮勞動力成本問題。隨著人口老齡化問題以及低生育率出現(xiàn)，人均勞動工資也已經(jīng)很高了，未來人均工資會突破200元/天，這樣高耗勞動力的農(nóng)業(yè)就沒市場?！拔冶M可能讓一個工廠種一個品種，50畝就相當(dāng)于5000畝的產(chǎn)量，傳統(tǒng)種植5000畝蔬菜需要1200人，我們只需要12個人。”

　　在產(chǎn)品選擇上，水木九天種植非耐儲存的蔬菜，洋蔥、蘿卜、土豆等屬于耐儲運的蔬菜就不種植。其定位是城市應(yīng)急非耐儲蔬菜供應(yīng)商，就近生產(chǎn)就近供應(yīng)。

　　王曉慶算過賬，如果是用燈光，1公斤大葉菜需要耗費46度電，僅僅電費就達(dá)到36元，成本很高。

　　王曉慶和電廠合作，雙方各取所需。通過燃煤熱力電廠所產(chǎn)生的余熱和二氧化碳與蔬菜工廠結(jié)合，使得蔬菜工廠的能耗成本趨于零，而二氧化碳的介入使得產(chǎn)量得到60%的提升，“固碳+減排”量最高可達(dá)3萬噸，相當(dāng)于3萬畝原始落葉林，甚至相當(dāng)于4億度綠電，8000畝光伏發(fā)電的減碳能力。每50畝西紅柿每年可固碳1640噸，1畝可以頂20多畝南方原始森林。50畝西紅柿還可以減少碳排放2.2萬噸。

　　現(xiàn)在王曉慶的西紅柿可以按照5元的價格出售，如果碳指標(biāo)的價格和歐洲一致，西紅柿成本可以降低到-2元。

　　王曉慶認(rèn)為，現(xiàn)在燈照下的植物工廠，如果跟傳統(tǒng)市場進(jìn)行比較，還不具備產(chǎn)業(yè)化條件。

　　價值

　　著名農(nóng)業(yè)專家劉石表示，他多年前就已在關(guān)注植物工廠，從科研價值看可以作為技術(shù)儲備，從商業(yè)化上看沒有經(jīng)濟(jì)效益，成本比較高，但是如果遇到一些特殊情況，有了這項技術(shù)就可以從容應(yīng)對，不至于手足無措。

　　他認(rèn)為，目前技術(shù)條件下不具備大規(guī)模商業(yè)化推廣價值，現(xiàn)在能源價格過高，目前在建的要么需要政策支持，要么是為了減碳之類。不過，不代表個別產(chǎn)業(yè)不能走通。全世界做成熟的有兩個產(chǎn)品，分別是西紅柿和生菜，高品質(zhì)的西紅柿經(jīng)濟(jì)價值比較高，生菜在西方消費多，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率比較高。

　　另外，植物工廠不適合大田作物，整體效率無法達(dá)到大田作物的水平，比如種小麥、水稻、玉米、棉花、大豆等就不劃算。如果未來核聚變能實現(xiàn)，能源成本可以忽略不算，植物工廠可以使用足夠便宜的能源，有可能成規(guī)模推廣。否則就只能局限在高端小型農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物等領(lǐng)域。

　　他認(rèn)為，植物工廠可能比較環(huán)保，但不一定代表質(zhì)量好，自然的瓜果會更香甜，溫室生產(chǎn)會比較一致，品質(zhì)上很難達(dá)到優(yōu)秀。立體農(nóng)業(yè)追求生長期短，品質(zhì)肯定會受影響。“元素本身不缺乏，風(fēng)味可能會有差異，這跟光熱等自然條件是有關(guān)聯(lián)的?！?/p>

　　黃崎和王曉慶都認(rèn)為，植物生長需要的各種元素都可以補(bǔ)充，自然界成長的品質(zhì)和植物工廠中的完全可以一致，相反由于相關(guān)變量的可控性，植物工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品安全度更高，一致性更好，指標(biāo)更可控。

　　投資

　　成本高，技術(shù)也還有待解之處，但是在資本投入和研發(fā)攻關(guān)下，有望一點點克服，就跟光伏發(fā)電和新能源汽車一樣，在某些關(guān)鍵領(lǐng)域有突破性進(jìn)展，迎來產(chǎn)業(yè)化機(jī)會。

　　今年3月，騰訊領(lǐng)投了農(nóng)業(yè)初創(chuàng)公司Future Crops，這是騰訊首次披露對植物工廠初創(chuàng)公司的投資。2016年成立的Future Crops是歐洲乃至世界最大的垂直農(nóng)場之一，在荷蘭Westland建立了全自動室內(nèi)垂直農(nóng)場。

　　騰訊首席歐洲代表Ling Ge在一份聲明中表示，垂直農(nóng)場是科技與農(nóng)業(yè)食品系統(tǒng)的結(jié)合，有利于可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，符合騰訊“科技向善”投資理念。

　　海外不少植物工廠獲得青睞，估值不菲。比如去年3月，Aero Farms宣布與特殊目的收購公司合并，計劃合并上市，估值達(dá)到12億美元，不過最后取消。而總部位于美國舊金山的Plenty，在今年1月25日宣布完成4億美元E輪融資，創(chuàng)造了迄今為止室內(nèi)植物工廠的最高單筆融資紀(jì)錄。美國Gotham Green獲得3.1億美元的E輪融資。Bowery Farming在2021年5月融得3億美元C輪融資。

　　在國內(nèi)，截至2022年10月，水木九天已經(jīng)過社會融資4輪，企業(yè)總估值達(dá)到了50億元。

　　目前活躍在國內(nèi)的植物工廠主要有三類，一類是裝備銷售商，一類是研發(fā)機(jī)構(gòu)，還有一類是LED開發(fā)者。國內(nèi)LED公司很活躍，植物工廠將會極大地刺激LED設(shè)備銷量。

　　去年國星光電宣布已形成LED植物照明系統(tǒng)的解決方案。 國星光電在植物照明領(lǐng)域投入多年。中科三安由中國科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)于2015年合資成立，也在致力于研發(fā)LED設(shè)備用于植物工廠。

　　農(nóng)林牧漁是國內(nèi)上市公司中一個相對薄弱的板塊，和農(nóng)業(yè)相關(guān)的上市公司大多從事后續(xù)加工等環(huán)節(jié)，有土地的也基本上只對外出租。種植是一個利潤薄弱、風(fēng)險又高的環(huán)節(jié)，在中國多由小農(nóng)戶承擔(dān)，在發(fā)達(dá)國家由農(nóng)場主承擔(dān)。

　　黃崎認(rèn)為，農(nóng)業(yè)要贏得資本的青睞，必須擺脫對氣候、土地、勞動力、水等自然資源依賴的“看天吃飯”的傳統(tǒng)模式，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在可設(shè)計、可感知、可量化、可調(diào)控的過程中完成。

　　在植物工廠出現(xiàn)后，越來越多資本在介入這個環(huán)節(jié)，說明這個領(lǐng)域在解決諸多不確定性因素后，有可能產(chǎn)生可觀的投資回報，誕生比較大的公司。