植物工廠是用高科技打造的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。在這個生產(chǎn)系統(tǒng)中，采用立體栽培技術(shù)進行周年生產(chǎn)，植物產(chǎn)量是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的幾十倍甚至上百倍，產(chǎn)出的植物品質(zhì)達到綠色甚至有機品質(zhì)。目前世界上僅有日本、美國和荷蘭等少數(shù)發(fā)達國家掌握這項技術(shù)，其中日本科技企業(yè)建設(shè)有大量植物工廠。

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，植物工廠有望迎來發(fā)展的黃金期。

植物工廠是一種新興農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，可廣泛用于花卉、蔬菜、藥材和食用菌種植栽培，目前這種技術(shù)主要被荷蘭、日本、美國等發(fā)達國家掌握，其特點是在高科技支撐下，作物栽培可以不受或者很少受外界自然條件制約。
據(jù)了解，植物工廠可以大幅提高單位土地利用率、產(chǎn)出率和經(jīng)濟效益。由于自動化程度高，所以其還具有生產(chǎn)計劃性，使農(nóng)產(chǎn)品安全無污染，生產(chǎn)操作省力。植物工廠可以在極端惡劣的環(huán)境條件進行生產(chǎn)，有利于農(nóng)業(yè)擺脫資源與環(huán)境的限制，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，植物工廠被認為是21 世紀解決世界資源人口和環(huán)境問題的重要途徑，也是未來高科技工程（如航天工程、海洋探索過程）中實現(xiàn)食物自給的重要途徑。

在日本，由于人口老齡化日趨嚴重，植物工廠在日本獲得了廣泛應(yīng)用。近年來，日本科技界建設(shè)了大量的植物工廠，東芝、富士通、松下、夏普等電子行業(yè)巨頭紛紛將閑置的工廠改裝為高科技溫室大棚，種植無菌蔬菜，很多電子工程師也隨之搖身一變，成為新時代“農(nóng)夫”。

日本國民自古有吃生菜的習慣，而生菜等葉菜又特別適合在植物工廠內(nèi)種植，一些有實力的公司便紛紛介入開發(fā)（比如三菱、松下等），每年都有新技術(shù)推出。

以橫須賀東芝無塵室農(nóng)場為例，該農(nóng)場位于神奈川縣橫須賀市，由原來的軟盤工廠內(nèi)的四層建筑改建而成，占地面積近2000平方米。該植物工廠從播種到栽培，工人會根據(jù)菜苗的成長階段，細心地為每株菜苗更換栽培棚。在播種階段，工人會將種子種在小盒子的海綿上，然后放在托盤的孔中。而在栽培階段，隨著植物的生長，小盒子會被換到孔間隔更大的托盤上。根據(jù)植物大小而改變栽培密度并更換到高度不同的栽培棚的方式可以更有效地利用空間。

另外，富士電機、松下、富士通等電子廠還努力將先進的傳感技術(shù)、制造技術(shù)運用在植物工廠，大幅降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。運用節(jié)能技術(shù)也成了中小企業(yè)進軍植物工廠的推動力，并計劃推展至新興國家，幫助其先進農(nóng)業(yè)發(fā)展。比如富士通同Aeon子公司AeonAgriCreate 和日本國際合作機構(gòu)(JICA)，自2016年1月起在越南推動實驗植物農(nóng)場，由富士通建構(gòu)測量系統(tǒng)，設(shè)置數(shù)十個傳感器，實時測量天氣、土壤和成長狀況。從中分析數(shù)據(jù)，透過網(wǎng)絡(luò)從日本遠程指導(dǎo)越南農(nóng)民。

松下則在新加坡啟動了該國政府批準的首座室內(nèi)蔬菜工廠。生產(chǎn)品種為紅葉生菜等10種蔬菜，年產(chǎn)量為3.6噸。該公司將與日本餐飲連鎖店“大戶屋”合作，向新加坡的店鋪供應(yīng)該工廠生產(chǎn)的蔬菜。

夏普在迪拜建設(shè)了栽培草莓的植物工廠實驗樓，并已開始進行實驗。如今在發(fā)達國家，植物工廠已進入產(chǎn)業(yè)化階段，相關(guān)市場形成了制造和供應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，企業(yè)可以方便地從零售渠道獲得種子、營養(yǎng)液、栽培用具和各種耗材進行種植。
全世界對“安全放心食品”的關(guān)注度越來越高，日本等很多高科技公司還打算將植物工廠培育成新的出口產(chǎn)業(yè)，并在海外新建大型植物工廠，同時銷售植物工廠使用的設(shè)備及系統(tǒng)。植物工廠對于日本制造業(yè)來也成為近年來新的經(jīng)濟增長點。

不需土壤，無需陽光，蔬菜照樣生長，而且質(zhì)量和產(chǎn)量都更好，因此植物工廠被稱為設(shè)施農(nóng)業(yè)的最高級階段。在我國，植物工廠的興起和發(fā)展時間還比較短，大多數(shù)植物工廠還處于科研、試驗、示范階段。
據(jù)悉，植物工廠一般分為5級，它們按照發(fā)展流程如下：芽菜植物工廠→菌菇、藥用菌植物工廠→葉菜植物工廠→漿果、花卉植物工廠→中藥植物工廠。而我國的植物工廠一般處于第三級和第四級。
目前，在我國的北京、山東、江蘇、福建等地都有“植物工廠”在進行生產(chǎn)研發(fā)，種植品種包括生菜、西紅柿、油菜、葡萄、黃秋葵、辣椒等品種，以及一些高檔花卉種苗。

由北京市農(nóng)業(yè)機械研究所和北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司建立的京鵬植物工廠是我國第一座規(guī)模化的植物工廠。該植物工廠占地近1300平方米，內(nèi)部分為四大區(qū)域：組培播種區(qū)、育（煉）苗區(qū)、生產(chǎn)收獲區(qū)和包裝貯藏區(qū)，配有人工光利用型、太陽光利用型、太陽光和人工光并用型等三種不同模式的植物工廠生產(chǎn)車間。京鵬植物工廠的檔次與水平目前已經(jīng)處于國際先進水平，其技術(shù)的原創(chuàng)性和集成性特別高，如精準育苗生產(chǎn)線、移栽機器人、組培技術(shù)、采摘收獲機器人等。

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。
德州市首個植物工廠在齊河縣美東農(nóng)業(yè)科技公司建成運營。該植物工廠采用水肥一體化設(shè)施，蔬菜生長在立體式栽培架上或塑料泡沫板里，完全浸泡在營養(yǎng)液中，植物生長期可縮短為30%~40%。
在寧波市杭州灣跨海大橋南翼，由寧波供銷集團投資千萬元打造的“植物夢工廠”正式建成投產(chǎn)，該植物工廠引進日本先進的太陽光利用型植物工廠系統(tǒng)，一年可以收割15~18次蔬菜，畝產(chǎn)量1.6萬公斤，按照目前40元/公斤的價格，每畝產(chǎn)值可達64萬元。

昆明立深新園生物科技有限公司建設(shè)了“云上蔬”植物工廠。目前，云上蔬植物工廠已經(jīng)完成了66個品種篩選，每個月在以十幾個品種的速度在增長，從種源上保證蔬菜的口感。目前，植物工廠引進的品種包括生菜、芥菜、小松菜、京水菜、芝麻菜、菠菜、冰菜等，當?shù)氐钠贩N包括豌豆尖、茼蒿、本地芹菜、薺菜、莧菜、紅油香椿等，此外還將開發(fā)益母草、板藍根、葉用三七、蒲公英、萊菔（葉用蘿卜）等藥用蔬菜。
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。

植物工廠是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。植物工廠技術(shù)的突破將會解決人類發(fā)展面臨的諸多瓶頸，甚至可以實現(xiàn)在荒漠、戈壁、海島、水面等非可耕地，以及在城市的摩天大樓里進行正常生產(chǎn)，被認為是21世紀解決糧食安全、人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑，也是未來航天工程、月球和其他星球探索過程中實現(xiàn)食物自給的重要手段。
植物的生長離不開光照、水分、養(yǎng)料、適宜的溫度等。作為植物生長的車間，植物工廠本質(zhì)上是對這些要素的集成控制。國外植物工廠發(fā)展相對成熟一些，但由于國外消費水平較高，所以其高投入也可以通過高消費來快速收回成本。但就國內(nèi)的植物工廠來說，很多企業(yè)都反映植物工廠目前的投入成本太高，不利于推廣。

植物工廠成本比較大的原因主要包括兩個方面：

投入成本比較高：

植物工廠是設(shè)施農(nóng)業(yè)，需要通過人工光源、營養(yǎng)液設(shè)備和智能監(jiān)控系統(tǒng)等外在硬件，以及對溫度、濕度和光照等環(huán)境的智能調(diào)控管理，而這些設(shè)施成本比較高。

維護成本同樣較高：

一個一般規(guī)模的植物工廠建成需要幾十萬元甚至上百萬元的投入，維護成本每個月需要幾萬元，這在一定程度上的確影響了它的推廣。比如取代“太陽”的光照系統(tǒng)的LED補光系統(tǒng)，不僅前期投入較大，后期的能源消費也不可小覷。

另外由于我國地理環(huán)境復(fù)雜，氣候條件多樣，不同作物的生長所需要的光照、溫度、濕度和營養(yǎng)液等都不相同，同種作物在不同時期不同環(huán)境下的生長需求也不相同。所以在成果轉(zhuǎn)化與示范驗證層面，我國還需要建立典型氣候區(qū)植物工廠示范工程。

雖然北京、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，但這些還遠遠不夠。我國亟需建立規(guī)模尺度差異性植物工廠示范工程，以及建立多種植物種類的植物工廠示范工程。示范工程的建立以及通過一年或者是幾年的運行，可以得到運行參數(shù)以便為我國植物工廠的標準化、推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

此外，要進一步實現(xiàn)植物工廠的產(chǎn)業(yè)化，無論是從技術(shù)突破、標準檢測、降低成本，還是市場推廣等層面考慮，都迫切需要搭建協(xié)同創(chuàng)新的公共性服務(wù)平臺。

廣東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心聯(lián)合開展核心技術(shù)攻關(guān)，籌建了廣東現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（植物工廠）應(yīng)用示范基地，致力于推動LED植物照明產(chǎn)品和設(shè)備的研發(fā)和示范推廣。此外中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所也建立了植物工廠技術(shù)推廣平臺。隨著各種技術(shù)應(yīng)用成本的進一步降低，可以預(yù)見在不久的未來，植物工廠必將迎來發(fā)展黃金期。