如雨后春笋 中国实验室2李绍华：五年后，植物工厂会如雨后春笋般出现

[编者按]

自20世纪40年代以来，以“矿物营养理论”为基础的营养液栽培技术的应用和推广，以及美国植物生理学家F.W .围棋教授1949年在加州帕萨迪纳建立的第一个人工气候室在“生态环境人工模拟”领域的革命性突破，为植物工厂的出现孕育了成熟的条件。世界上第一家工厂于1957年在丹麦诞生。之后日本等国家也纷纷效仿。

“植物工厂”一词最早是由日本提出的，它是指狭义的人造光型植物生产系统。

在车间模拟环境中，营养液代替土壤，为植物提供足够的养分。在植物生长过程中，温度、湿度和二氧化碳浓度也由计算机控制在可控范围内。

2016年6月，位于中国福建省泉州市安溪县虎头镇的中科三南生物厂正式投产，占地面积1万平方米。它是目前世界上最大的工厂。作为一颗冉冉升起的新星，中国在工厂方面的行动并不微不足道。

当时国内光电行业的龙头企业三安集团成立了中科院，表达了联合建厂的想法。希望结合三南光电产业的优势和中科院植物所植物科学的优势来发展这个光生物产业。中国科学院植物研究所研究员李少华当时即将退休，他认为这是一个值得尝试的挑战，符合国家的战略需要。最后，他接受了邀请，来到福建担任植物工厂研究所所长。

谈到工厂的前景，李少华会兴奋地谈论他在飞行时看到的“火星救援”的经历。他认为电影中的泰空建立粮食储备的方法，很接近植物工厂正在做的工作。他认为，工厂凭借其在产能和食品安全方面的优势，未来将比传统的田间种植更具竞争力，惠及更广泛的人民。

以下是《纽约时报》对李少华的采访。

中国科学院植物研究所研究员李少华

什么是工厂

《华尔街日报》:为什么你认为工厂是一个大的发展方向？你能谈谈建工厂的意义吗？

李少华:上个世纪，一个美国人(注:美国国际观察家莱斯特·布朗)问，谁来养活来自世界各地的中国人？为什么？中国人太多，土地面积小。从目前世界的发展趋势来看，人口增长是肯定的。目前世界人口超过70亿，20年、30年后可能会变成100亿。地球的承载能力会越来越差。这么多人怎么活下来？首先，我们必须解决一个食物问题。

目前，作为一家工厂，首要目标是解决全世界的粮食安全问题。举一个简单的例子，我们现在是植物工厂，所有的食物或蔬菜都将在室内生产。这不取决于你土地的大小。它可以在上面搭一组高大的房子，每层都种上植物。在这种情况下，同一地区可以生产的粮食可能是传统土壤生产的100倍、1000倍甚至更多。

第二，随着工业的发展，土壤环境质量越来越差，农药和化肥也很多，因此食品安全成为全世界关注的焦点。

在工厂的生产中，所有的环境条件都是可控的。特别是要严格控制病虫害，重金属不会进入生产系统。

还有一些其他重要的战略意义。你可能看过一部电影叫火星救援。人类迁徙太久空，如何才能建立起粮食自给自足的流通体系？这是我们工厂的可能目标之一。况且，在我们的边防和海岛，在一些恶劣的地方，植物工厂可以满足边防人员的粮食需求。

报纸:当你看到《火星救援》中的场景时，你是什么心情？

李少华:我看那部电影的时候碰巧在飞机上。看了一段话，印象很深。我觉得我们现在正在做的这些实验和研究可能会在未来的某个时候把科幻变成现实。

人类如果有一天要离开地球，生活在外星世界，一定会面临这样的情况。可能不像他们演的。毕竟和现在的技术结合的比较少。但想法基本是这样的:在一个地方，我们真的可以实现一切的循环，无论是水还是肥料，实现植物的生长。

这个“光”不是另一个“光”

论文:除了水，还有光，它在自然界中对植物的生产非常重要。植物工厂的光能能否完全替代自然光，或者模拟自然光？

李少华:那不是真的。从植物生长的角度来看，太阳光是全光谱的，从红外到紫外，甚至更长的波段，所以能量是分布的。对植物来说，某些波段的光是生长所必需的。并不是说我们需要把所有的阳光都放进去。

我们的光，在强度和植物的利用方面，完全可以满足这个要求，甚至比自然光还要好。比如我们做生菜，不需要纤维素含量高，但是味道比外面卖的蔬菜好。通过研究，我们得到了一个特殊的光谱。根据它的强度和所需的光波长，不同的植物使用不同的光谱来做这件事。

论文:也就是说，在植物工厂中，环境条件的控制可以控制植物的生长。这是否有助于我们培养一些对环境要求严格的植物？

李少华:在人工田间栽培的条件下，一些困难的作物可以在工厂里种植。

植物或动物为什么濒临灭绝？因为栽培环境不适合它生长。比如金线莲，传统的金线莲是野生的。大约二十年前开始人工养殖，现在很多都是人工养殖。

但是，你会发现金线莲在野外很少见到。但是在人工栽培的条件下，最大的问题是病虫害相当严重。在植物工厂的条件下，我们不仅要生产一些新的食品，而且还有一个重要的目标:我们的产品质量，尤其是药用植物的生产，将非常一致，因为这是一个人工控制下的标准生产。

过去，人们经常提到，中药现代化的最大问题之一是供应的药材稳定性差。药材的道地性是指某个地方生产的某个产品质量比其他地方生产的药材好。除了地域差异，同一地区、不同年份、同一年不同月份生产的产品也有很大差异。

工厂中所有植物生产和生长的环境条件完全一致。不同车间在不同时间生产的产品是一样的，以保证所供原料的一致性。

此外，我们将使用一些人工措施，包括灯或其他设备，以增加所需功能化合物的含量。为什么每种药材都管用？是功能化合物在起作用。通过人工措施促进有效化合物的合成和积累。提供的药材质量可能更高，优于传统的人工栽培条件。

工作人员在中科三安植物厂种菜。

技术突破:模块化综合培养体系

报纸:你们工厂现在用什么设备来控制环境？和过去的植物工厂有区别吗？

李少华:在过去，植物工厂只是一些栽培植物。最常用的栽培就是我们现在所说的铝合金。做一个栽培层，放一些水在里面，生产蔬菜或者其他东西。这里有个大问题。第一，建设成本很高。第二，灵活性很小。

为了解决这个问题，中科生物制作了一个装置，我们称之为模块化集成培养系统。它集动力系统、水分营养系统和栽培支持系统于一体。正如你可能在我们工厂看到的，它采用了工业模块化设备。您可以移除任何设备，并轻松地重新安装。建设成本比较低，实用性很广。

这种设备应该说是目前国际领先的。我们还申请了国际专利，并正在向国外出口。去年它出口到美国，今年正在与日本、新加坡和其他国家讨论。

《华尔街日报》:中国在植物工厂的研究和生产方面的国际水平如何？

李少华:近十年来，工厂发展很快。比如日本，中国的台北，美国，荷兰等欧洲国家长期做植物工厂，远远超过中国的科研生产实践。中国是一颗冉冉升起的明星。

但是其他国家最大的一个特点就是很少有人真正从事与植物工厂相关的技术研究。作为中科生物的一家公司，我们真的是从产业的角度做相关的研究。虽然我们没有发表多少文章，但通过最近三四年的研究，我们在实际应用中取得了一些成果。

比如药用植物的种植，国际上已经做了，但是没有产业化的公司。我们的金线莲将在7月底投入批量生产。这应该是世界领先水平。

此外，我们的植物生产技术，如莴苣、大白菜和冰镇蔬菜，处于世界领先水平。日本的工厂现在生产莴苣。从播种发芽到收获，35天大概需要70-80克，而我们现在是120-150克。

论文:现在植物工厂在缩短植物生长周期和提高植物产量方面的作用是显而易见的。接下来会有什么样的技术突破？

李少华:我们现在正在做一个模块，叫做高光培养模块。植物光的利用效率将是传统模块或传统栽培模式条件下光能利用效率的两倍。

无论现在还是将来，我们的研究都是紧密结合工厂工业发展的需要。此外，我们的第一个全智能培养模块将很快得到验证。

三五年后，大量的商业工厂出现了

论文:目前，与传统农业相比，植物工厂的生产成本和销售价格仍然相对较高。如何看待其未来的应用市场，如何让老百姓更加受益，如何缓解人类土地的压力？

李少华:目前，工厂的成本相对较高，但我们也能看到这些问题。

首先，在自然条件下，生产蔬菜或其他作物的时间是有限的。比如你现在去厦门生产生菜，可能是冬季，其他时间生产不了。生产出来的生菜不好吃，产量会很低。如果是工厂化生产的话，产量会比现在同等面积下的田间生产多很多，而且产量常年稳定。可能一年生产20个游戏，甚至更多。这样的话，我们在产能方面会有很多优势。

第二，关于人工成本。我是80年代去法国的，当时中国人第一件出门的事就是吃鸡腿。为什么？鸡腿很便宜。但是蔬菜在国外很贵。夏天黄瓜三四法郎。在这些国家，随着劳动力成本的增加，蔬菜等劳动密集型产业的成本会越来越贵。

随着未来农业的发展，中国的劳动力成本会越来越高。即便如此，很少有普通人愿意让自己的孩子从事农业，你也找不到你想要的人。

我们研究的设备方向之一是全自动培养模块。在这样的条件下，它只需要很少的劳动力。

我相信随着科技的进步，工厂的成本会越来越低，产品的价格也会越来越便宜。相反，在田间条件下，劳动生产率的成本会越来越高。

随着时间的推移，我们的产品与传统农业相比将越来越有竞争力。大家都吃安全的食物，但是价格不贵。这样会让越来越多的人受益。

《华尔街日报》:在你看来，工厂未来的发展趋势是什么？

李少华:目前，在三到五年内，这个国家的植物工厂将像蘑菇一样涌现。

以前很多厂房都是20平米，100平米，200平米，不能商业化，有送人的可能。50平米一年能生产多少公斤？但在未来几年内，将会出现大量几百平方米、几千平方米的工厂。真正商业化的植物工厂会越来越多。

第二，品种会大大增加。目前工厂化生产使用的种类很少，因为需要产量和成本，需要找到合适的平衡点才能生产。如你所见，我厂生产的这些蔬菜，如生菜、小白菜、大白菜等，都是比较容易获得经济效益的。但未来三五年，物种会越来越多。西红柿、辣椒和茄子都可以在工厂生产。甚至水果蔬菜。

第三，价格会越来越便宜，与传统农业的差价会越来越小。