植物工廠可行性報告植物工廠最早起源于日本，也稱為植物工場，它是日本80年代就已研發與運用的一個農業高新技術工程，當時在日本海洋博覽館展出了單株13000多個果實的西紅柿王，就是運用植物工廠技術及各種高新技術集成的產物。當時，這種超高巨型植物的栽培成功，就預示著人類在發揮植物潛能上將有大的突破與開展，也成為日后植物工廠的開發與推廣起到了極為重要的作用。隨后，美國、以色列、荷蘭等農業興旺國家也相繼開始了這方面的研究與推廣。為什么它有如此大的魔力，讓大家趨之假設鶩呢？肯定有它獨特之處。在植物工廠里，西紅柿單株產量可上千斤，水稻可生產5-6季，黃瓜產量可提高200倍，生菜35天可收成，這不是天方夜譚，而是被實踐證明的科學與真理。至于植物工廠在中國的實現，除了它是各種高新技術集成的產物外，以日本建造一座1400平方米的植物工廠總投資就需1億日圓，資金的投入也是門坎。而隨著中國農業科技的迅猛開展，以及人們對于農產品的無公害綠色要求，外圍環境的改善，也逐漸實現植物工廠在中國的可能性。因為，植物工廠生產的農產品是無污染及殘留的，在栽培生菜，因使用LED的補光環境，與傳統生菜相比，Vc可提高4倍，Va可提高12倍，加上植物工廠已開始開展立體式多層次栽培，空間利用上已非任何一種栽培模式所能比較，并大大降低單位栽培面積的運用本錢。這些都直接降低植物工廠的建設本錢，也將為植物工廠落實中國農業開展開辟出嶄新空間。緣起依據聯合國人口署的預估，2010與2050年的全球人數將會是68.6億與91.7億，聯合國糧農組織在2009年同時也發布了全球饑餓人口超過9.6億的報導。換言之，在2009~2010年間，糧食供給量只足夠供給59億人。到2050年要喂飽91.7億人，糧食供給量必須到達目前的1.56倍(91.7/59)。問題是目前全球的可耕地已經用了80%，如果仍然采取目前的農耕方式，剩下的20%絕對無法供給足夠糧食。加上土地沙漠化與全球暖化的威脅，光是1980到2000年的二十年間，全球平均溫度已經升高0.4℃，且持續升溫，沒有趨緩的趨勢。南北極冰原、極地冰河融化等造成海平面上升的威脅更是讓沿海肥沃的可耕地面積有急遽減少的風險。因此很明顯，提高單位面積產能是現階段農業開展的關鍵任務，現階段透過植物工廠立體式栽培可用最小的土地面積生產最大量的短期蔬菜，亦可防止受到風災、雨災等的影響，加上逐年擴大產能更可防止產銷失衡，防止現地耕除的浪費，以及逐年減少對農業災害損失的補貼，滿足消費者對食的平安的最根本需求。未來，甚至是糧食作物都有必要也可在植物工廠內量產。建造植物工廠的科研生產意義建造植物工廠除了本身經濟效益外，還具有更大的社會效益與科研價值。如，日本的植物工廠由原先地上開展成地下，東京建設的植物工廠就在銀行機構下的地下室，將農業生產從田野搬至都市，除了生產外，更重要是為都市開啟一扇認識農業、認識自然與植物的教育窗口，也是學生培養生物技術興趣的良好實踐教育基地，更是都市人在繁忙工作之余休閑參觀基地。同時，地球變暖后對農業造成的影響與恐慌，植物工廠也成為人類找到真正無公害對人體及環境沒有任何殘留與污染的農業生產模式，它的意義不亞于任何一個時期的農業革命，雖然其推廣離普及還有相當時間，但也讓人們意識到克服自然、解決蔬菜與糧食問題、解決環保綠色與污染問題，甚至，我們可以突發奇想，如在月球或在太空站建立農業生產基地，這些都需要更多的農業科研人才投入。植物工廠無疑為科研人員提出方向、開辟思路、提高水平，并在高科技領域中創立一個更廣闊的平臺。同時，這種新型的農業模式，勞動力已得到徹底解放，勞動強度降低，生產場所環境已完全優化，自然風險完全解除，在植物工廠內會讓生產過程由原來也外勞力付出行變成室內智力付出型，這種改變將加速農業產業開展，提高農業生產水平意義是深遠與巨大的。植物工廠的類型與生產運用什么是植物工廠？植物工廠是一種可在屋內耕作農作物，利用空調系統、熒光燈或LED燈等人工光源，人工控制溫度、濕度、光量與光質的農業。日本千葉大學前校長古在豐樹教授在一次訪談中即提到：「完全人工光利用型」植物工廠采用了制造業生產的光源、空調、測量控制、節電、隔熱及信息等相關技術。從這一意義上來說，植物工廠具有“工業性”。而植物培育本身又是一種生命現象，需要采用農業和農學相關的栽培技術及經驗，所以又具有“農業性”。不僅二者缺一不可，而且可以說是一種超越了工農業的新產業領域。植物工廠涉及制造業、效勞業以及包含福利及保健在內的健康產業。植物工廠是可滿足多樣性需求的產業，植物工廠是可以同時綜合解決環保問題、糧食問題、能源資源問題、高齡化及貧富差距問題的根底技術之一。即可看出植物工廠可分為溫室型半天候的植物工廠〔荷蘭為此類型的先進國家〕與封閉型全天候的植物工廠〔日本為此類型的先進國家〕。以封閉型全天候植物工廠來說，主要特點是：1.植物生長的任何環境因子都是人工精確化模擬創造，不受外界任何因素的點滴影響，植物生長為數字可控化，生產除外觀型態及質量一致，且符合標準。此外，在可控精確環境下，職務的收獲期是確定的。這種植物工廠能為農業生產如期精準供給農產品，且不受自然病蟲侵害與土壤污染，供給清潔無任何殘留的高檔農產品，并按照職務遺傳基因的性狀最大化表達，培養出超常規、超營養價值的農產品。2.植物工廠內能按照人工研究的農藝參數為生長創造仿真最正確生長模式，為農業專家的系統的研究與運用創造出最好的平臺。在植物工廠中，植物基因能比傳統模式下得到最大化最優化的表達與發揮，而且可以通過環境的人為創造，有方案或目的性地表達一些能改善質量營養的目標基因，培養出常規環境不能培育的特色產品。作為最先進的植物栽種模式，在生產上具有以下作用：(1)單位面積產量是傳統生產的幾十倍甚至上百倍，增產的局部主要是生育周期的栽培天數大大縮短與復種指數提高；(2)單株的產量，在最適的人工環境下，能比常規栽培有更大生物量，在栽培利用空間可提高7-10倍以上，生產效率發生了質的飛躍。3.植物工廠內創造的生長環境是相對穩定的數字化環境，植物發育所需可按專家系統的生長模式設定的進程精確進行，如做到何時播種至何時收獲穩定如期上市。例如植物工廠內小麥的生育期為56天，萵苣的生育期為35天，這些數據都會作為精準栽培方案生產的標準數據，都被錄入計算器的專家系統。在植物工廠內，可人為控制與啟動對人們需求的基因表達時間與速度，從而可以培育為人們提供最具營養價值與口味的高檔蔬菜或是反季節蔬菜；在植物工廠內，植物生長多采24小時全天照補光或脈沖式補光，植物同化率得最大化發揮，光照時間及光質可按人們栽培的需要進行調控，使植物光型態形成實現科學化的控制。4.植物工廠是全封閉的栽培環境，可做到無菌化、無蟲化生產，因此無須使用殺蟲化學藥劑，栽培產品是真正綠色無公害食品。5.植物工廠內環境可控性強，特別是可使栽培環境二氧化碳濃度提高，使生長的植物光合效率提高數倍，生物量的形成、營養物質的累積也是常規數倍。是以，雖然投資設施較大，但是高度集約栽培模式，不管是勞動力還是能源資源都能最經濟地利用其栽培效率與效益，曾有人做過對照實驗，在常規溫室栽培蔬菜的相同產量前提下，植物工廠雖投入更高，但產品卻有更大經濟價值。6.植物工廠雖須依賴專家系統進行植物工廠管理，但實際經營者無需掌握與了解太多專業的農業技術即可進行管理，甚至可實現無人化、傻瓜化管理。目前，植物工廠常成為觀光農業開發的主要工程，也是學校學生學習生物自然科學的實踐教材基地，更是都市城鎮居民感受自然品味的好去處。在中國，植物工廠將成為國內農業開展中不可或缺的研究課題與開展方向，也更是未來農業的一種主要模式，估計在10年后，它會像目前農用設施一樣被普及運用，對于先行投入的業者將會帶來豐厚的經濟利益與巨大的社會利益。植物工廠的國內外研究現況植物工廠的研究始于1974年，由當時就讀東京大學農學院的高倉直及當時隸屬日立制作所中央研究所的高辻正基展開。「植物工廠」一詞，始于1985年筑波科學技術萬國博覽會上植物工廠的實證展示中，接著1986年，成立了日本植物工廠學會，2006年，此學會與日本生物環境調節學會合并成立日本生物環境工學會。而人工光源型植物工廠，那么始于1957年丹麥的Kristensen農場，十字花科植物水芹(cress，荷蘭傳入)的嫩芽生產，在美國，1970年代初期的GeneralElectric公司，1980年代的GeneralFoods公司、GeneralMills公司皆展開人工光源型植物工廠的運作，但此三家皆因收支不平衡而在1990年代停止運作。自然光型植物工廠的運作始于1960年代初期奧地利Rusuna公司的立體式植物工廠，荷蘭的設施園藝大型化、自動化、信息化那么是自1970年代至今穩定開展，至1990年代之后，與「自然光型植物工廠」名稱相符的植物工廠生產系統開始大規模地運作。早期人工光源型植物工廠的開展主要針對隔熱材、自動化設備、光源種類與效率、空調設備效能等。近年來亦針對栽培環境的控制技術(包括光環境溫濕度控制，特別是二氧化碳補充技術)、養液調整技術、排水技術、培地調整技術、培地容器技術、移動技術、整列技術、播種與收獲省力化技術等做更精進的研究。所有研究的重點分別針對產品質量提升、生長促進、栽培環境最適化、收獲率提升、病害預防等方面。在日本，這些都是目前創導與推廣的高新農業工程，他們已有成熟的技術與配套設施，且都已做到專業化的程度，依日本農林水產省生產局于平成21年(2009年)之規劃，其植物工廠共分成兩大類型：1.太陽光與人工光共同使用型；2.完全控制〔人工光源〕型。據日本千葉大學古在豐樹教授(ProfessorToyokiKozai)之統計，至2009年5月日本之植物工廠數目如下：1.兩者光源并用型16家；2.

完全人工光源型34家。其中高壓鈉燈11家，熒光燈型20家，LED型3家。而使用人工光源完全密閉型植物工廠所生產作物以葉菜為主，包括萵苣，菠菜與藥草。如建在愛知縣的芽苗菜工廠一天能生產200萬盤，可供給好幾個城市芽苗菜所需。以及在廣島，鹿島集團在日本首次開發出了利用水耕栽培技術種植中藥甘草的系統。該技術在2010年年底公布之后，被報紙及電視等的爭相報導，也受到了極大的關注。此次福島地震災變后的重建工作，巖手縣陸前高田市于8月29日公布的草案中，在恢復農業生產部份即提出太陽光利用型植物工廠的方案。甚至在后續城市建設上，也提出下列圖的類似方案。至于，日本在植物工廠的近況，我們以下表做說明。植物工廠類別「完全人工光源型」「太陽光?人工光源并用型」經營者屬性所有比56%企業、32%生產法人69%農業生產法人機構、31%企業投資金額較高，經營者以企業為主由社會福利法人經營運作以農家為主營運場所使用地目除工業用地外，住宅地及混合地，農地轉為他用農地上，準工業地區〔大型企業經營〕舉例工業用地CosmoFarm巖見澤(北海道)住宅地龜岡Plant(京都府)混合地LAPLANTAY諏訪(長野縣)混合地UrbanFarm(千葉縣)農地角田濱農場(新潟縣)農地久住高原蔬菜工房(大分縣)工業用地三田溫室(兵庫縣)設置時間-199518%29%1996-200026%43%2001-200518%21%2006-38%7%設施規模〔平方米〕實際設置面積未達50048%未達50027%500-1,00037%500-1,00018%1,000-5,00015%1,000-5,00055%栽培實際面積未達50047%未達50031%500-1,00016%500-1,00015%1,000-5,00016%1,000-5,00054%5,000-10,00019%5,000-10,000－10,000-3%10,000-－員工規模10人以下65%27%11-50人36%64%51-100人－9%栽培品目生菜類色拉菜－11色拉菜－4韓國生菜－6韓國生菜－1皺葉生菜－11－散葉生菜－13散葉生菜－1幼葉－5幼葉－1綠葉生菜－6綠葉生菜－1羅馬生菜－2－LolloRossa－2－rivergreen－1－香草類61水菜類4－芝麻菜類41萵苣21〔菠菜〕1〔三葉芹〕種苗〔西紅柿〕42〔蕃茄〕2〔草莓〕4〔花卉〕人工光源高壓鈉燈39%73%日光燈48%9%日光燈及LED燈并用10%9%HEFL3%－古在豐樹教授提到植物工廠與一般園藝設施比較，也認為存在較多的問題，但同時也有較多的優點及可能性。下表為其對植物工廠的分析：植物工廠的優點和可能性分析表優點和可能性1勞動環境與露天栽培相比較舒適、以輕勞動為主2透過環境控制促進生育及提升產品質量3透過監控環境與生長情形到達方案生產及安定生產4透過環境控制增加作物營養成分與機能性成分生產技術5減少農藥、肥料及水的使用量6提升加工及大量生產時產品的可用率、減少植物殘渣7昆蟲及異物的入侵減少，可以簡化清洗及調整作業，也可減低收成后的調整本錢及風險販賣8即使遇到臺風等氣象災害也可按照原訂方案生產9人工光源型植物工廠可以在非農地及不適合栽培的地方進行生產10人工光源型植物工廠可以建在空閑的辦公室、工廠、倉庫及教室中立地條件11人工光源型植物工廠透過多層化利用可以提高空間利用效率其中，以企業合作提升植物工廠生產技術的領域有六：1人工光源2機械化3藉由熱泵、隔熱到達節省能源4知識集約化5營銷6開發多種植物工廠此外，假設能與區域需求結合開發多種植物工廠，將能促進地區活化，落實在地生產、在地銷售的環保理念。還有，植物工廠所需勞動皆屬輕量型，投入工作人員限制較低，且不受天候與地形影響，只要有水有電的地方都可量產。以日本北海道巖見澤市的CosmoPlantFactory，在大雪籠罩的冬季還可生產萵苣。位于山梨縣的大戶屋植物工廠建于2008年，本業為國際連鎖餐廳，臺灣全島有九家店面。據該業者表示，所生產的蔬菜光是供給自己的餐廳便嫌缺乏，業者告知最大的收獲在于對于本業經營的餐廳可以穩定的供給蔬菜且全年單一本錢價，不會有過去受制于人且全年價格波動大的變量。在臺灣，80年代臺南農業改進場就成立了第一座芽苗菜植物工廠，內部設施包含播種、傳送、培育、收獲、包裝等全部實現自動化及機械化，并結合電子控制與全面監控的環境控制系統，芽苗菜栽培達十余層以上，空間利用率極高。而使用自走式光源的日升公司興建蝴蝶蘭種苗植物工廠〔兩層樓建筑，各樓層設有七層的立體化栽培床架〕開展迄今都有十年以上的歷史。1993年國科會研究方案中，在評估臺灣開展精密溫室與植物工廠的可行性時，即認知臺灣已具備全環控精密溫室的開展條件，值得推廣，并以高經濟價值的作物為首選，譬如花卉作物，以蝴蝶蘭種苗與梗苗的栽培為代表。同時，并將焦點放在相關關鍵技術的開發，譬如：滅菌系統、人工光源、溫室環控、熱泵系統與養液循環水控制等；現階段已完成了「全人工光型植物工廠」的模型，其他小型系統設置及家電型與家具型設備在2010的臺北花博會也展出。圖1.日升公司使用自走燈具的蘭花種苗栽培植物工廠圖2.位于宜蘭的萵苣栽培植物工廠育苗區圖3.位于宜蘭的萵苣栽培植物工廠量產區圖4.植物工廠家電化與家具化商品韓國的植物工廠也在幾年前也進入研究收獲階段，這幾年在都市中心的餐廳旁建設小型植物工廠供給餐廳所需蔬菜也出現了，去年在首爾市的樂天超商更是出現店產店銷的植物工廠展示與銷售區，吸引了不少人的眼光。然而，這些工廠內栽培的仍然是短期葉菜類，較特殊的是在研究型植物工廠內以水耕方式栽培高麗人參。圖5.位于韓國首爾市樂天超商內的植物工廠圖6.韓國的水耕栽培人參以下為東亞開展植物工廠的比較表，其中比較產業的驅動力，除了學界努力外，在日本與中國均由政府大力推動，但日本的產業界也非常積極〔如品項最多，消費者的接受度也最高〕，中國在這一塊那么相對乏力。東亞各地開展「完全人工光控制型」植物工廠的比較表消費者對水耕蔬菜的接受度型態特色作物驅動力日本高量產、店鋪、餐廳、貨柜基轉作物政府、企業、學界中國低示范--政府、學界韓國普通量產、餐廳、超商韓國人參企業、政府、學界臺灣低量產、餐廳、家電蘭花種苗企業、學界最后，植物工廠最特別是節能化的研究，目前已形成風電到生物能的多種能源開發趨勢；還有利用科學的反光原理，使工廠內光能到達最大化利用；更有些植物工廠利用微生物發酵發電以實現農業可持續與循環開展，因為，能源與材料是植物工廠普及推廣的限制因子，耗能的最大工程即是補光。近年來，業界成功將LED燈開展成具有特定光譜，可在不影響光合效率下，實現電能轉換率的最大化。現階段職務工廠在溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度、營養液、EC液溫、溶氧等植物生長相關因子的在線檢測與反應死循環控制皆能做到，甚至可透過互聯網進行云運算之遠程監控，以及透過衛星系統進行全球控制，在視頻監控進行植物圖像的遠距離清晰化傳送的全方位監控，管理者只需敲擊鍵盤就能進行生產指揮的數字化管理。對于不同栽培植物的專家系統研發運用，管理者也能輕松調動相關植物的最正確生長模式，即能進行最優化的生產管理。甚至有先進的植物工廠還安裝植物生理傳感器，實現植物生長過程中各項生理指標的在線檢測，不管是光合效率、呼吸作用、蒸騰系數、莖流量、果實膨脹等，都能利用計算技術進行曲線記載，科研人員可隨時調出適時的在線資料進行科學研究，為科研人員提供最科學的實驗平臺。在先進國家也有植物工廠引進智能機器人，進行種苗嫁接、插苗、果實采收，以及走動式管理。在無菌環境上，那么結合先進的奈米材料技術進行物理殺菌，使整個栽培空間實現了無菌化及自潔化。營養液的供給調配及控制上，如營養液控制中心的建立代替原有復雜的人工操作，在廢液的處理與再利用上，也能進一步改進，使栽培本錢與環境排污最大化降低，實現封閉式自循環生態系統的合理建構。總之，從興旺國家看植物工廠是具有很廣的開展空間及被看好的開展趨勢，是未來農業開展的一種重要開展模式。再來，我們探討中國的植物工廠開展，中國近年來，也開始刮起"植物工廠"的熱潮。以"中國消費網訊"(中國消費者報)兩位李先生對中國農業科學院實驗室20平方公尺"植物工廠"之報導如下：中國農業科學院內實驗室型的"植物工廠"設在一個20平方米左右的房子里，分布著4個栽培架，每個栽培架有3層，每層上都種滿生菜或小白菜等蔬菜。他們有的白色的光源下生長，有的在藍色的和紅色的光源下生長。墻上的顯示屏正報告著室內的環境數據：溫度25.5℃、環境相對濕度52.1％、二氧化碳濃度1290ppm。中國"植物工廠"研究的創始人－中國農科院農業環境與可持續開展研究所楊研究員表示，農科院這個只有20平方米的"植物工廠"只是實驗型。目前規模大的是他們和長春市人民政府合作研制成功并在長春農博園區投入使用的建筑，其面積為200平方米的"植物工廠"。這是中國大陸第一例以智能控制為核心的LED"植物工廠"。另一個更大型植物工廠正在農科院東門區興建。楊研究員表示，多年來"植物工廠"一直被公認為設施農業開展的最高階段，是衡量一個國家農業高技術水平的重要標志之一。但是"植物工廠"就像航天工程、磁懸浮、大飛機等技術一樣，興旺國家不會輕易讓外人掌握。這些年來，他曾屢次訪問歐洲和日本，但在參觀"植物工廠"時，無論是研究單位還是生產廠商根本都不許拍照，對于一些核心技術更是避而不談，有時甚至有意把顯示屏上的參數遮擋起來。中國研究"植物工廠"只能依靠自主研發。近些年來，在中國農業專家的努力下，中國已經研發出了"植物工廠"中的硬件系統及其相應的控制技術。現在的"植物工廠"蔬菜還正處于研發完善階段，因此還沒有大量走向市場。不過他預言，在不久的將來，越來越多的中國人肯定能吃到"植物工廠"里培育出來的蔬菜。目前，中國首間量產型植物工廠成立于2009年5月，位于東北的長春市〔見圖〕；更早的研究示范型植物工廠〔見上文報導〕，那么在中國農業科學院農業環境與可持續開展研究所的頂樓，栽培品項以短期蔬菜為主。近期，農機研究所也在北京通州蓋起植物工廠，包括了「完全人工光型」與「太陽光利用型」。作物品項仍是以短期蔬菜作物為主。在國防科技大學、中國農科院及浙江麗水市農科所的通力合作下，大致的技術問題也都迎刃而解，但與國際技術水平相比，產品的精致上明顯缺乏。特別是產品的控制系統、建造材料以及設施局部，正是符合國內所需，也能推進國內植物工廠邁入歷史性的第一步。圖7.中國長春的植物工廠植物工廠建設的系統組成與相關設施植物工廠的建造是系統而龐大的工程，所涉及的技術與材料，都是常規傳統農業所不能比。以環境控制部份就涉及12大系統：風能光能發電系統、人工補光系統、噴水加濕系統、空氣循環流通系統、二氧化碳補充系統、營養液自動調控系統、物理殺菌系統、溫度控制系統、立體式栽培系統、視頻監控圖像傳送系統、計算器遠程控制系統、廢物的再循環利用系統等，與這些系統組成的學科那么包括生物技術、計算器環境控制技術、物理材料技術、能源綜合利用技術、規劃設計技術、農產品加工儲藏技術等〔如下表〕，進行科學設計、合理規劃及嚴格實施才能完成。因此，必須利用各個學科、各個部門的相互合作及配合的前提下，才能實施建造，同時，在建造前必須要讓工程施工者對各個系統要有充分認識，對各個設施及材料要有全面了解。以下就植物工廠建設所需的設施及材料采購，做簡單說明：根本技術生長的定量化和生長促進共通技術系統的設計水耕栽培技術

移動栽培技術

密植栽培技術

各式自動化技術

保溫斷熱資材的選定與利用完全控制型光源與照明設計最適當的空調設計太陽光利用型與綜合型最適當的控制技術熱線吸取、反射資材的開發1.風能太陽能發電裝置：植物工廠屬于電力農業范疇，所涉及的每塊運行系統都離不開電力，如環境模擬、工廠操作、人員管理都需要用電，因此，如何實現能源利用的節能化是建造植物工廠需要考慮的核心問題。加上，有些植物工廠是建立在無電力供給的地方，如何進行科學設計，更是一大挑戰。至于能源局部，以水資源利用最為廣泛，另還有火力發電〔煤或石油〕、核發電、沼氣發電等發電模式，這些發電都有其局限性；只有太陽能發電與風力發電才具有運用的普遍性。在實踐上，往往將兩者結合設計，到達能源供給的互補。2.環境閉鎖密封系統：植物工廠是在全封閉的環境下建構職務種植系統，它要求栽培環境不受任何外界氣候因子的影響，因此，須利用隔熱避光與防風的材料進行廠房建設，以最正確隔熱性能實現能量耗損最少化與節能化，并根據冷庫設計的隔熱原理，以15CM后的泡沫絕熱板做為建材，在國外，如日本那么選用工業用格熱塑料板材，相對本錢更高。在接縫時須密接良好，以免透風而影響植物工廠內的人工生態環境。在建造隔熱密封系統時，須參加承載力的考慮；同時，在隔熱板內外面都要噴涂反光層，以實現內環境補光及與外環境日照影響的最小化，一般來說，植物工廠多以溫室大棚，如在一般廠房或室內進行植物工廠，可考慮在室內墻壁套建泡沫房，到達環境因子影響最小化。近年來水墻的興起，其效果遠超過泡沫房。3.人工補光系統：植物工廠內補光系統是最重要的范疇，因為它是構成植物生長量的主要能源，沒有光照，植物光合作用就不能進行，一切代謝與活動所需的能量都僅能靠它供給。根據科學家對光照的研究顯示，植物光合作用單元的葉綠素對于特定波段的光源有嗜好性。如紅光、藍光、遠紅光外，其他光質的利用轉換率即不高。因此，一般植物工廠多項選擇擇紅藍光〔紅藍光是指一定波段范圍，絕不是將白光燈泡面裝上紅色或藍色玻璃紙〕為人工補光系統，通常的撘配比例是R/B為10-5/1，而且光周其通常采用24小時全光照補光與400US脈沖補光相結合，以實現光照光合作用的最大化。隨著LED技術開展，目前新建造植物工廠多采用LED做為補光源，除具有安裝方便、光合效率高、節能省電之優勢，且LED系冷光源，栽培時可貼近植物外表進行補光，既不發熱，也不改變環境或燒傷植物。至于LED補光燈主要有燈罩式、平板反光式及燈串式，可按栽培生產的實際需要做改變。如多層次的立體栽培架，可在架間設計反光裝置，以提高光源利用率。此外，LED補光燈也有防水防濕的作用，在高溫環境也不影響其壽命，是當前植物工廠內補光系統的最正確選擇，因此，日本又稱LED植物工廠。4.噴水加濕系統：植物工廠內環境濕度的控制與管理即是利用本系統完成，目前植物工廠的噴水加濕方法有迷霧微噴法與超音波霧化加濕法兩種。本系統主要針對植物工廠內小環境氣候的創造發揮作用，對需水量大的植物如芽苗菜等采微噴法，對需水較少的植物如蔬菜或瓜果栽培，因只需要保持一定空氣濕度，即可采用超音波霧化加濕法。此外，噴水加濕除創造適合的濕度環境外，也可除去空氣中懸浮的微小塵粒，也可追加根外追肥或殺菌技術。5.空氣循環流通系統：植物生長環境有微風吹撫葉片外表，因此植物的氣孔吸收二氧化碳的數量會明顯增多，一般以每分鐘3-4米的微風為最正確，因此，在植物工廠的空間內需均勻安裝小風扇，在走道上方、在層架之間、在隔板內外，這些通風裝置可使植物工廠內氣體分部與環境溫濕度更加均勻與一致，特別是二氧化碳具有下沉性，通過對流通風能讓植物外表均勻供氣。另外，對流通風對育苗工廠可大幅提高育苗密度，提高空間利用率，并結合物理殺菌，實現栽培空間空氣無菌化。6.二氧化碳補充系統：二氧化碳是植物的糧食，是光合作用最重要的參與者，植物工廠能有超量之生產潛能，與植物工廠內二氧化碳強制供給有關，更是本系統的技術核心。首先，二氧化碳在有限的栽培空間內消耗與遞減是非常快的，如果沒有外源氣體供給，植物工廠內生長的植物會因缺乏二氧化碳而生長不良，除了二氧化碳氣體之供給外，還要設計輸送系統，在二氧化碳的沉降性下，一般都從工廠頂端輸入為佳。在植物工廠內，一般二氧化碳的濃度需求為1000-1500PPM為最好，而濃度的精準控制那么以二氧化碳的濃度傳感器進行在線監測。二氧化碳氣源選擇，一般是以二氧化碳鋼瓶進行供氣。7.營養液自動控制與供給系統：本系統為植物生長提供適合配方與濃度的氧分輸送系統，也可分為輸送部份與調控局部，輸送局部由管道連接而成，調控局部由營養池液、母液儲存罐及各種養分探測投與自動控制組成。此局部可參照水培系統。由于職務生長的良窳，在環境氣候因子確定下，再就由營養液配方來決定，因此，調控中心需完成EC值、PH值、溶氧、液溫的調節與控制，這些都是通過計算器控制系統來完成，亦稱為營養液調控中心。此外，營養液池還需設計營養液的殺菌消毒系統，利用它回流已污染的營養液進行凈化，循環利用。是以本系統的安裝與使用相對較復雜，目前國內外，都已有成套的營養液調控設備與技術。8.物理殺菌系統：雖然植物工廠是相對封閉的環境下進行生產與操作，但難免一些生產過程或植物生長過程會導致菌類滋生與蔓延，使生產過程難以實現真正免農藥栽培，針對此問題，必須利用物理殺菌技術作為主要解決方案，以實現無公害綠色農產品生產。在分析容易攜帶進入植物工廠的細菌會有以下幾個環節：為操作人員攜帶、內外環境通風對流及生產工具三部份。因此，如進入植物工廠所有人員必須先進行換鞋更衣與殺菌消毒，殺菌室一般設于入口處緩沖間；為防止內外對流時空氣帶菌，在可通過的入氣口加上空氣殺菌裝置，或空氣過濾裝置，通常兩者結合最宜。至于室內殺菌目前最好的方法是利用電功能水，由于電功能水具有強大殺菌能力，可在1-10分鐘內把細菌、真菌及病菌殺死，以及電功能水的強氧性與強復原性，殺菌后對環境不會殘留，在日本植物工廠已普遍采用。9.溫度控制系統：一切植物生長發育都必須在一定溫度條件下進行正常生理活動與代謝；過高或過低溫度對植物生長都是不利，在植物工廠內為產生更好栽培效果，對環境溫度控制更須嚴格。目前植物工廠環境溫度是通過溫度傳感器及自動控制來實現，而加溫或冷凝那么是由空調機、加熱用熱風爐、暖氣片，有些植物工廠甚至用半導體加溫或冷凝，主要在本錢低、安裝方便及因地制宜。10.立體式栽培系統：栽培系統是由栽培床或槽及立體式栽培架所組成，是植物生長固定場所，也是營養一供給及植物生長場所，設計有平面式栽培床及立體式栽培架，有些工廠也會采用移動式栽培床，以充分利用栽培空間。11.計算器自動控制及遠程控制系統：本系統為植物工廠的大腦核心，前面的系統皆是配合及效勞本系統而設定。因為本系統為植物工廠的大腦，一切環境因子的創造及栽培因子的監測與控制，都是透過本系統進行自動控制。如溫度傳感器檢測到溫度高于設定值，計算器系統會發出降溫指令，冷凝系統即會進行降溫；當溫度下降至設定值時，計算器系統又會發出加溫指令，啟動加溫設備。至于光照及濕度控制及營養液濃度及溶氧控制，那么是透過本系統的閉鎖反應控制來執行環境因子的相對穩定性，沒有本系統，植物工廠即無