成本高是个拦路虎。商业化植物工厂的成本分为一次性投资、设备折旧、生产管理三个方面。先不说设备折旧和生产管理,单从初始的建设投入来说,这也是一笔不容小觑的投资。
前瞻产业研究院根据我国商业化大型植物工厂(中科三安)的数据计算得出:建设1000平米以下的植物工厂(包括内部装修、设备、设施),每平米的成本在15000元-20000元之间;建设5000-10000平米的植物工厂,每平米的成本在8000元-10000元;建设10000平米以上的大型植物工厂,建设成本会下降至8000元/平米以下。而这只是高昂的前期投入,后期维护以及能耗成本问题同样明显。
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近些年来,得益于人工光源的创新,植物工厂的能耗有所下降。但是,在整个能耗结构中,照明依旧占着80%的比重,并且能耗占比植物工厂总成本结构的25%。植物工厂降本增效仍任重道远。
提到植物工厂栽培的作物,想到的往往是生菜。因此,对作物在植物工厂中生长规律的研究还不够深入,所涉及的作物种类较少,是成本之外的又一重大挑战。 不同作物生长需要不同的光照强度、温湿度和营养条件等,并且同一作物在生长期内所需的环境条件也不断发生变化。这意味着打造一套长期统一的生长模式不可行,需要根据不同的作物的生长规律和特性量身定制适宜的生长环境,而这需要大量的研究和数据支撑。当前,有关不同作物标准化、程序化、化的生长指标缺失,使得植物工厂可以栽培的作物类型有限,且类似工业化的精细生产和管理难以达成。
当然,还有一个不得不面对的挑战就是植物工厂的经济效益问题。高投入、高运行成本,即便产量大、品质好,但当产品定价远高于普通蔬菜时,又有多少消费者愿意为之买单呢?市场培育所耗费的时间成本也是十分现实的问题。
未来,如何利用技术提高植物工厂农产品的市场竞争能力,怎样开拓并推广新的商业模式等都是我们真正切实推动植物工厂发展,迈向未来农业,打造可持续生产系统必须思考并给出答案的问题。
发展原动力,创新企业
国内包括三安集团、陕西旭田、迈信智农、安徽昂科丰、农众物联、中环易达、京鹏科技、源鲜科技等等企业均有植物工厂业务布局。其中,中科院植物研究所和三安集团合资创办的中科三安的发展相对较成熟,也打造了较全面的植物工厂解决方案,我们主要以之为例。
2014年10月22日上午,中科院植物研究所和福建三安集团有限公司在植物所签署合作协议,共建植物工厂。中科院植物所所长方精云表示,与三安集团的合作是植物所落实“率先行动”计划的重要举措之一。
次年,双方合资成立了中科三安,该公司总部位于福建省安溪县,设有植物工厂研究院和植物工厂产业化基地。这也是三安集团继光电子、光通讯之后在光生物产业的布局,项目设计投资70亿元,包括计划建设占地200亩的植物工厂研究院和已建成占地300亩的植物工厂产业化基地,基地设在福建泉州、安徽六安和美国拉斯维加斯。
中科三安致力将LED光谱技术应用于生命科学领域,同中科院植物所联合成立光生物产业研究院,专注光生物学应用、室内农业人工智能技术、植物生长照明与环境控制等研究,其提出的植物工厂解决方案共有以下四种:
UPLIFT植物工厂是无人化垂直农业生产系统。基于自身数字化生产系统,UPLIFT 生产车间已实现播种、分栽、清洗、转运等重要工序无人化。人工智能令室内垂直农业焕发生机,种植面积向超高或地下空间扩展。
第二、RADIX植物工厂是模块化垂直农业生产系统。基于RADIX水培模组,配套成熟的规模化建设方案、植物照明技术、营养液调控技术、智能化环控技术等,为种植者实现300+作物稳定、持续性生产。革新了传统跑道式植物工厂模式,使其建设更加灵活、安全、便捷。
第三、GAIA植物工厂是模块化多层育苗生长系统。基于室内多层立体栽培育苗模组,整合植物照明、营养液调控、潮汐式灌溉、育苗栽培管理、智能环控等技术,开创的育苗产业升级新模式。育苗植物工厂不仅确保更快速、优质、安全育苗,种苗价格已经持平温室育苗,颠覆了传统植物工厂育苗昂贵的传统观念。采用中科三安自主研发的模块化育苗生长系统为种植单元,可以根据空间大小和种植需求,灵活定制并组建植物工厂。
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