证券时报记者 余胜良
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今年，黄崎连续好几个月待在新疆，帮助当地筹建一个植物工厂，种植牧草，生产多肽蛋白生物饲料。
工厂位于南疆喀什的偏远地区。黄崎在这里看到了植物工厂产业化的希望：丰富的清洁能源、水资源缺乏、冷季长，还有对饲草料迫切的需求。
黄崎是湖南省国际稻都农业技术研究院院长，他曾经是袁隆平院士的助理。
如何在不同环境下栽种水稻，让喜温作物育种科研不再追着太阳跑，是袁隆平心心念念的愿望。如今，这些科技成果和实践经验，将会在“智慧牧草工厂”中展现。
植物工厂
植物工厂是一个比较新的概念，2020年被称为其产业化元年，中国、美国、欧洲、日韩几乎同时起步。
西北地区畜牧业规模大，需要持续的饲草料供应，但是冬季颇为漫长，在自然条件下牧草亩产100公斤。中国牧草种子引进自澳大利亚，澳大利亚气候比较稳定，没有极端气温，在中国牧草过不了冬天。优质牧草种子非常贵，1斤需要2000元，还要培养几个世代性状稳定后才能推广，西北缺水的自然环境也不利于牧草成长。
这次建设的智慧牧草工厂项目，占地面积约1万平方米，需要投资5000万元，其中装备需要2500万~3000万元，厂房需要2000万元，每亩地投入333万元。牧草可以种植5层，理论上可以做到20层，但6层以上属于高空作业，且太高了空间环境气候控制成本会大大增加。
黄崎对证券时报·e公司记者表示，目前工厂化牧草产能年亩产可以达到200~300吨。除了产量高，人力也非常节省，1万平米的工厂只需要15个人左右。
黄崎称，他们真正找到植物工厂产业化场景，是因为当地电力成本较便宜，当地光伏发电比较多，可以按出售给国家电网一样的价格给智慧牧草工厂供电，而到了南方每度电需要1元钱。
理论上、技术上植物工厂已经可以覆盖全部的农产品的生产，但生产成本上尚没有明显优势，主要是耗电较大，占到了运营成本的50%以上。找到便宜的电力，是植物工厂成功的关键因素之一。
中国每年需要大量进口美国牧草，而牧草进入新疆的运输成本太高。
经测算，智慧牧草工厂的年投入回报为17%左右。
黄崎表示，“按袁老的愿望，我们尝试了各种方式，水稻传统育种方面，袁老已经做到天花板了，我们用植物工厂技术设计试验方案，比如辣椒、水稻等都做了尝试，辣椒可以周年生长、水稻60天左右可以生产一茬，但是成本过高，主要是耗电太大，目前还没有找到大规模产业化的路径”。
但植物工厂技术可以应用在科研方面。
今年3月份，有投资者询问隆平高科，国内某公司已批量出货支持西北地区秋冬季牧草生产，公司是否有这方面研究？隆平高科董秘回应，植物工厂种植水稻处于研究阶段，还未能开展大面积产业化生产应用。通过植物工厂理念应用于水稻育种，缩短水稻生育周期能加快新品种培育效率，公司一直在探索研究应用中。
技术
黄崎表示，生物技术、信息技术、工程技术、智能装备与农业的跨界深度融合，是植物工厂能够产业化成功的关键所在。
传统的植物作物生长离不开阳光、温度、水分、营养、空气等自然条件。在植物工厂中，植物的根区与冠层的生态都会做到精准控制，光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、微生物菌群等得到精确控制后，植物工厂会构建一个全新的植物生长环境，实现一个最佳生长生态系统。
植物工厂关键是要控制生产要素，有光、水、肥等几十项环境要素，比如氮、磷、钾、铁等二十多种元素的匹配，环境温度、湿度、洁净度等，要把这些要素综合考虑，使用海量数据统计、分析，找到一种算法，建立最佳生态模型。
以土壤为例，植物工厂为了减少不确定性，几乎不再使用。
北京水木九天科技有限公司董事长王晓庆告诉证券时报·e公司记者，土壤的变量特别多，无土栽培比土壤栽培要简单。现在植物工厂主要使用椰子壳，椰子壳是有机物，不属于化学合成，同时表现很稳定，不会有病虫害。使用椰子壳主要是为了保水、固定根部以及保持根部呼吸作用。
王晓庆2014年创立的水木九天， 是由北京清华工业开发研究院及海淀区东升科技园联合投资孵化的国家级高新技术企业，是一家专注于利用自然光的植物工厂。
为了满足植物工厂要求，未来可能要研发专门适合植物工厂的植物种子，可以更高产，在成熟期更短的同时具有更强的耐力和抗病害特性。一些在天然条件下要求较高的性状，在封闭条件下的要求就降低了。
目前植物工厂中韭菜可以7天收割一次、生菜15天收获一次、牧草可以20天收割一次。
另外，植物工厂可以节省大量水资源，比如我国南方生产每斤水稻要消耗400~800斤水，以色列要消耗200斤水，而植物工厂中可以实现循环再利用，节省95%以上水分。
除了植物生产方面，因为植株位置固定，种植、收割等方面均可按照规范标准化。
黄崎告诉证券时报·e公司记者，智慧牧草工厂已实现了机器人收割牧草，机器人不用休息，周而复始，效率也很高。
工厂建好后，中央控制室实现控制，里面是大数据屏幕。黄崎说：“我小时候看过一个关于未来世界的故事，一个城市农产品的供给，就是几栋摩天大楼农场全部搞定，看来这不是一个梦！”
封闭环境除了提高产量，提高土地利用，减少资源消耗外，还有不少其他好处，比如封闭后害虫无法进入，可以不用喷洒农药，让食物更健康，做到更环保，符合ESG(环境、社会和公司治理)评价标准要求。
供给也发生了很大变化。水木九天董事长王晓庆表示，传统农业条件下，北京一年四季的西红柿供应可能来自北京周边省市或者云贵川，物流距离远，价格变化比较大，如果在北京郊区建垂直工厂，就能稳定供应，价格波动也会比较小。
今年1月份，植物工厂公司Infarm宣布获得一笔2亿美元的D轮融资。Infarm总融资额超6亿美元，估值达10亿美元，是欧洲垂直农业领域的首家独角兽公司。
Infarm为门店和配送中心部署了1200多个农场，节约了至少4000万公升的水和5万平方米的土地。因为靠近卖场，节省了90%的运输里程。
成本
一些边防哨所、海岛等自然条件不允许的地方，可以用植物工厂解决蔬菜供应，这些区域不用太考虑成本问题。
而更多时候，要考虑经济价值。
据了解，日本和中国多年前就有人尝试植物工厂，但失败的很多。多数原因不是生产不出来，而是没办法降低成本。记者尝试联系前些年颇红火的一家植物工厂公司，但该公司已经失联，业内人士称模式没有走通。
水木九天使用自然光，在河南辉县市孟庄镇的实验性项目，将水木番茄蔬菜工厂搬进了当地的电厂中，利用发电厂的余热以及二氧化碳，使得农业的能源成本近乎为零，同时补碳可以让番茄产量更高、品质更好。去年10月15日开工建设，今年4月中旬开始第一茬销售，9月份进入正式运行阶段。
农作物都有一个生长温度，以西红柿为例，温度低于15度高于30度，就不会开花生长。今年河南气温高达45度时，温室顶部达到70度，水木九天河南项目通过高压喷雾以及蒸汽转换为制冷来综合降温，这在自然条件下是无法实现的。
合理化栽培之后，西红柿种植密度提高，传统农业1平方米种植1.2棵，现在可以做到平均3.52棵。1平方米产量可以达到65公斤。自然条件下生产每公斤西红柿需要160升水，水木九天只需要8升水。
王晓庆计算，西红柿从种子到成果需要3个月时间，光照强度要求很高，如果用人工补光的方案每平方米需要100W的灯照，每天要照一天14~16小时，每天15度电按照0.8元电价计算，一个月折算下来1平方米需要360元钱。
王晓庆表示，除了能源成本之外，必须要考虑劳动力成本问题。随着人口老龄化问题以及低生育率出现，人均劳动工资也已经很高了，未来人均工资会突破200元/天，这样高耗劳动力的农业就没市场。“我尽可能让一个工厂种一个品种，50亩就相当于5000亩的产量，传统种植5000亩蔬菜需要1200人，我们只需要12个人。”
在产品选择上，水木九天种植非耐储存的蔬菜，洋葱、萝卜、土豆等属于耐储运的蔬菜就不种植。其定位是城市应急非耐储蔬菜供应商，就近生产就近供应。
王晓庆算过账，如果是用灯光，1公斤大叶菜需要耗费46度电，仅仅电费就达到36元，成本很高。
王晓庆和电厂合作，双方各取所需。通过燃煤热力电厂所产生的余热和二氧化碳与蔬菜工厂结合，使得蔬菜工厂的能耗成本趋于零，而二氧化碳的介入使得产量得到60%的提升，“固碳+减排”量最高可达3万吨，相当于3万亩原始落叶林，甚至相当于4亿度绿电，8000亩光伏发电的减碳能力。每50亩西红柿每年可固碳1640吨，1亩可以顶20多亩南方原始森林。50亩西红柿还可以减少碳排放2.2万吨。
现在王晓庆的西红柿可以按照5元的价格出售，如果碳指标的价格和欧洲一致，西红柿成本可以降低到-2元。
王晓庆认为，现在灯照下的植物工厂，如果跟传统市场进行比较，还不具备产业化条件。
价值
著名农业专家刘石表示，他多年前就已在关注植物工厂，从科研价值看可以作为技术储备，从商业化上看没有经济效益，成本比较高，但是如果遇到一些特殊情况，有了这项技术就可以从容应对，不至于手足无措。
他认为，目前技术条件下不具备大规模商业化推广价值，现在能源价格过高，目前在建的要么需要政策支持，要么是为了减碳之类。不过，不代表个别产业不能走通。全世界做成熟的有两个产品，分别是西红柿和生菜，高品质的西红柿经济价值比较高，生菜在西方消费多，生产周期短，生产效率比较高。
另外，植物工厂不适合大田作物，整体效率无法达到大田作物的水平，比如种小麦、水稻、玉米、棉花、大豆等就不划算。如果未来核聚变能实现，能源成本可以忽略不算，植物工厂可以使用足够便宜的能源，有可能成规模推广。否则就只能局限在高端小型农业、经济作物等领域。
他认为，植物工厂可能比较环保，但不一定代表质量好，自然的瓜果会更香甜，温室生产会比较一致，品质上很难达到优秀。立体农业追求生长期短，品质肯定会受影响。“元素本身不缺乏，风味可能会有差异，这跟光热等自然条件是有关联的。”
黄崎和王晓庆都认为，植物生长需要的各种元素都可以补充，自然界成长的品质和植物工厂中的完全可以一致，相反由于相关变量的可控性，植物工厂所生产的产品安全度更高，一致性更好，指标更可控。
投资
成本高，技术也还有待解之处，但是在资本投入和研发攻关下，有望一点点克服，就跟光伏发电和新能源汽车一样，在某些关键领域有突破性进展，迎来产业化机会。
今年3月，腾讯领投了农业初创公司Future Crops，这是腾讯首次披露对植物工厂初创公司的投资。2016年成立的Future Crops是欧洲乃至世界最大的垂直农场之一，在荷兰Westland建立了全自动室内垂直农场。
腾讯首席欧洲代表Ling Ge在一份声明中表示，垂直农场是科技与农业食品系统的结合，有利于可持续农业的发展，符合腾讯“科技向善”投资理念。
海外不少植物工厂获得青睐，估值不菲。比如去年3月，Aero Farms宣布与特殊目的收购公司合并，计划合并上市，估值达到12亿美元，不过最后取消。而总部位于美国旧金山的Plenty，在今年1月25日宣布完成4亿美元E轮融资，创造了迄今为止室内植物工厂的最高单笔融资纪录。美国Gotham Green获得3.1亿美元的E轮融资。Bowery Farming在2021年5月融得3亿美元C轮融资。
在国内，截至2022年10月，水木九天已经过社会融资4轮，企业总估值达到了50亿元。
目前活跃在国内的植物工厂主要有三类，一类是装备销售商，一类是研发机构，还有一类是LED开发者。国内LED公司很活跃，植物工厂将会极大地刺激LED设备销量。
去年国星光电宣布已形成LED植物照明系统的解决方案。 国星光电在植物照明领域投入多年。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，也在致力于研发LED设备用于植物工厂。
农林牧渔是国内上市公司中一个相对薄弱的板块，和农业相关的上市公司大多从事后续加工等环节，有土地的也基本上只对外出租。种植是一个利润薄弱、风险又高的环节，在中国多由小农户承担，在发达国家由农场主承担。
黄崎认为，农业要赢得资本的青睐，必须摆脱对气候、土地、劳动力、水等自然资源依赖的“看天吃饭”的传统模式，让农业生产在可设计、可感知、可量化、可调控的过程中完成。
在植物工厂出现后，越来越多资本在介入这个环节，说明这个领域在解决诸多不确定性因素后，有可能产生可观的投资回报，诞生比较大的公司。
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