今天是2019年8月20日 星期二,欢迎光临本站

 

服务热线:13855578918

首页 > 新闻动态 > 行业动态

新闻动态

行业动态

植物工厂发展沿革与台湾推动现况

文字:[大][中][小] 2013-7-7  浏览次数:2715

 

十八世纪思想家卢梭(Jean-Jacques Rousseau, 1712~1778) 说「在所有技术中为第一,也最值得尊敬的就是农业」,农业提供人类生存所需的粮食,是最根本的产业。然而现今农业的发展,遭遇前所未有的挑战,依据联合国人口署的预估,2050 年的全球人数将达91.7 亿,届时粮食供应量将是极大问题。目前全球的可耕地已经用了80%,但约有15 亿公顷的可耕地,受全球暖化、气候变​​迁的影响,面临海平面上升的威胁。依据联合国环境规划署的统计,每年有600 万公顷的土地变成沙漠,约1000 万公顷的土地因沙漠化而丧失经济价值。同时乡村人口往城市移动,农村的城镇化、都市建设与环境污染等问题,造成耕地以每年500~700 万公顷的速度在减少。

提高单位面积产能是现阶段农业发展的关键任务,现阶段透过植物工厂立体化栽培可用最小的土地面积生产最大量的种苗或短期蔬菜。如此可避免受到风灾、雨灾等的影响,逐年扩大产能更可避免产销失衡,避免现地耕除的浪费,更可逐年减少对农业灾害损失的补贴,满足消费者对食物安全的最基本需求。

何谓植物工厂

植物工厂指的是在设施内透过控制植物之生长环境(光、环境、湿度、二氧化碳浓度、养分、水分等条件)进行栽培,并对植物生长环境及生育状况加以观察,配合高度环境控制及生育预测,使蔬菜等植物可进行全年性、计画性生产的栽培设施。称为「工厂」是因为此农业生产模式将不受天候影响,具备定期、定品质、定量生产农作物的特点,颇类似于工业界的量产工厂。

植物工厂可分为两种型态,一为「完全人工光源型」植物工厂,其特征为在封闭环境中不使用太阳光照射,并且控制环境进行全年计画性生产;日本为此类型植物工厂的先进国家。二为「太阳光利用型」植物工厂,特征为在温室等半封闭环境中,基本上利用太阳光进行照射,但在雨天、阴天时进行补光,并利用控制夏季高温等技术进行全年计画性生产;此外,「太阳光利用型」植物工厂中,有使用人工光源者以「太阳光与人工光源并用型」植物工厂称之,荷兰为此类型植物工厂的先进国家。

植物工厂绝对是有魅力的产业,其生产模式的最大魅力在于作物的安全性,由于在屋内采水耕培育,没有虫害问题,完全不需喷洒农药,更不需担心重金属污染。消费者即使不清洗也能直接食用。消费者可在百货公司、高级超市的蔬菜区和高级餐厅都能买到标榜「不需清洗即可食用」、「安全、安心」、「耐存放」的产品。所谓「安全、安心」的指标就是标榜二无二低的无农药、无重金属、低生菌数与低硝酸盐,这样的产品放诸目前全球的市场,绝对是使消费者安心的畅销产品。

植物工厂发展沿革

人工光源型植物工厂始于1957 年丹麦的Kristensen 农场,十字花科植物水芹(cress,荷兰传入)的嫩芽生产。在美国,1970 年代初期的General Electric 公司,1980 年代的General Foods 公司、General Mills 公司皆展开人工光源型植物工厂的运作,但此三家皆因收支不平衡而在1990 年代停止运作。

自然光型植物工厂的运作始于1960 年代初期奥地利Rusuna 公司的立体式植物工厂,荷兰的设施园艺大型化、自动化、资讯化则是自1970 年代至今稳定发展,至1990 年代之后,与「自然光型植物工厂」名称相符的植物工厂生产系统开始大规模地运作。

日本植物工厂的研究始于1974 年,由当时就读东京大学农学院的高仓直及当时隶属日立制作所中央研究所的高辻正基展开。「植物工厂」一词始于1985 年筑波科学技术万国博览会上植物工厂的实证展示中,接着1986 年成立日本植物工厂学会,2006 年此学会与日本生物环境调节学会合并成立日本生物环境工学会。

早期人工光源型植物工厂的发展主要针对隔热材、自动化设备、光源种类与效率、空调设备效能等。近年来亦针对栽培环境的控制技术(包括光环境温湿度控制,特别是二氧化碳补充技术)、养液调整技术、排水技术、培地调整技术、培地容器技术、移动技术、整列技术、播种与收获省力化技术等做更精进的研究。所有研究的重点分别针对产品品质提升、生长促进、栽培环境最适化、收获率提升、病害预防等方面。

日本近期发展植物工厂的策略

各国发展可量产短期蔬菜的植物工厂早已是趋势,尤以日本为最积极,同样位于东亚的台湾、韩国与中国紧追在后。2009 年,日本农林水产省总合粮食局长与经济产业省经济产业审议官成立的「农工商联合研究会」下设立了「植物工厂工作小组」,编列150 亿日圆预算带动近年的第三波植物工厂热潮。根据三菱综合研究所的调查,2009 年4 月时日本的人工光源型植物工厂共有34 厂,太阳光、人工光并用型植物工厂共有16 厂,生产的品目为以生菜类、香草类为主的叶菜蔬菜、花卉(玫瑰、圣诞红、长寿花)、番茄和草莓的嫁接​​苗等。到2012 年3 月止,日本植物工厂已增加至120 处。图一为位于日本福井县的Fairy Angel 厂内部,该厂为日产8000株莴苣的完全环控型植物工厂;目前日本最大者为日产14000 株的厂。

图一:Fairy Angel 厂内部的栽培区。

日本植物工厂的发展是以政府带头投资农业,连带带动工商业。为了落实在地生产、在地销售的环保理念,都会邻近郊区也有不少店面采取生产与行销一体的新商业模式,简称店产店销。在这些店铺中,面对马路为销售店面,地下室或二楼或紧邻的店铺后端为允许参观的生产区,每日量产当日可以销售的生鲜蔬菜,完全去除了运输的需求,食品里程数可以最小化;允许消费者参观的透明生产模式,更是提高消费者对产品的信心。

台湾植物工厂的发展现况

台湾的量产型植物工厂起步甚早于中韩两国,尤其具备全环控精密温室的发展条件,最具代表性的高经济价值的作物为蝴蝶兰种苗与梗苗的栽培,为成功的产业模式(图二)。近年来热门的植物工厂以研究规模的完全人工光型植物工厂为主,企业与学界合作进行的也多是此类型设施。主要栽培短期叶菜类,近期药用植物与香料作物亦颇受瞩目,小型观赏作物也是可行的选项。

图二:国内兰花催花温室的栽培现场。

台湾具备发展植物工厂的优势,台湾本身的半导体产业发达,相关产业举凡空调、无尘室、隔热资材、节能灯具、控制系统、灭菌技术、机电设备等厂商众多,这些也都是建构植物工厂需要的设备。近年有诸多业者纷纷投入完全人工光控制型植物工厂进行研究,同时亦有厂商专注于小型化,开发研究型、店铺型专用的小型植物工厂(图三),甚至将其家电化、家具化,走入社区或家庭(图四)。

图三:北部某结合植物工厂概念的餐厅,图为餐厅内作物栽培区的一角。

图四:2010 年台北国际花卉博览会展出之店铺型或研究型的小型植物栽培层架。

台湾过去在80年代推动温室水耕栽培,曾经成为风潮,但后续一间间关厂。主要原因在于夏季无法栽培、蔬菜口感不佳等问题。但这些因素都不会在植物工厂内重现。譬如夏季无法栽培的主因在于温度,尤其是因为水温提高造成溶氧量降低,植物根系无法呼吸导致容易腐败。口感不佳则是养液配方的问题,一成不变的高氮肥配方,容易造成硝酸盐与亚硝酸盐含量过高,缺乏回馈控制的灌溉与营养管理模式,当然栽培的蔬菜口感差。细菌感染问题也困扰过去的业者,但这些都已有方法解决。

某些消费者心中有着「植物工厂内无土栽培的蔬菜缺乏日月精华的滋润,是不健康蔬菜」的迷思。其实太阳光的波长范围为300~3000 奈米,但与植物生长及生育相关的波长范围为350~750 奈米,约占全太阳光能的50%,人工光源只要所发出的光在此范围内,100%的光能都对植物行光合成作用有帮助,植物若能获得充分的光量,就能健康成长。反之,露天或温室内经常发生光量太低或太高的状况,再加上湿度及空气流速也较难控制,又因其容易遭受病虫害入侵,得需施用农药,反而不一定能培植出健康的植物。而在营养成分或浓度方面,和栽培环境有很大的关连,因地、因时、因人可能造成品质极大差异。透过植物工厂稳定的栽培模式反而能保证品质,培植出营养成分高于室外栽培的植物。若营养成分浓度不高,那是由于环境控制方法不合适,或是由于比起营养成分,栽种者更加重视植物的颜色、口感、味道、香气等因子。

至于粮食作物栽培现阶段在植物工厂栽培仍有限制。通常粮食作物所需要的光量偏高,以人工光源栽培尚不符成本。例如稻米、黄豆等植株高度较高,马铃薯的产物在地下,都不适合以立体化栽培为主的植物工厂。但是用来生产水稻苗、黄豆芽、马铃薯种薯等种苗,由于体积小且生长期短,投入资源的利用效率最高,最适合优先发展。同时使用在育林、沙漠绿化、能源植物、机能性植物的种苗在各国的需求量大增,这些种苗有可能成为国际贸易商品,植物工厂的种苗生产不受地理或气候因素影响,可望确立其国际标准技术。

结论

植物工厂并非万能,考虑经济效益,只有高单价、栽培期短且体积小的植株才适合。以种苗为栽培对象,更可以与温室业者结合,依季节供应更健壮的种苗,更具国际商机。现阶段植物工厂的造价高,各国皆然,台湾的工商业界整合能力强,完全有实力开发相关产品外销。植物工厂产业的兴起对于传统农业从业人员应该更是一个机会,工商业界有多人对植物工厂抱有高度的兴趣,他们所缺的是栽培相关的关键技术,透过农工商的融合,植物工厂可以是一个新的产业,更可发展成服务业的型态,不仅可以在农村创造新的商机提供就业机会,更有机会让年轻人回到农村,投入农业的行列,让农村再生,让农业振兴,开创三农的新生机。

上一条:     下一条:视频监控正变为犯罪阻止者     [向上] 

相关文章

·视频监控正变为犯罪阻止者
·深蓝公司参加中国智能交通博览会
·深蓝公司推出远距离补光灯
·深蓝公司推出高温补光灯
·深蓝公司推出低温补光灯