【正文】 利用半導體二極管及激發(fā)發(fā)光技術，可以使光的效率大大提高，使電能消耗得到進一步的降低，還可以實現植物葉片表面的近距離補光；補光技術的改進發(fā)展為植物工廠的低成本運用起到了關鍵性的作用，原本植物工廠內耗能最大的就是補光而現在可以幾倍地下降，特別是有特定光譜的二極管與激光光源，可以在不影響光合效率前提下，實現電能轉換率的最大化；在計算機的控制上，目前基本實現環(huán)境模擬的自動化智能化與精確化，能夠實現諸如溫度濕度光照強度二氧化碳濃度營養(yǎng)液EC液溫溶氧等植物生長相關因子的在線檢測與反饋閉環(huán)控制，甚至還可以通過互聯(lián)網進行遠程監(jiān)控，以及通過衛(wèi)星系統(tǒng)進行全球控制，在視頻監(jiān)控上采用數字化硬盤技術實現植物圖象的遠距離清晰化傳送，做到參數與圖像的全方位監(jiān)控，實現管理者只需敲擊鍵盤就能進行生產指揮的數字化管理，另外，對于各種不同栽培植物專家系統(tǒng)的研發(fā)運用上也得以采用，管理者只需輕松地調動相關植物的最佳生長模式就可進行最優(yōu)化的生產管理，使農業(yè)生產更為傻瓜化；有些較為先進的植物工廠還安裝上植物生理傳感器，實現植物生長過程中各項生理指標的在線檢測，以實現環(huán)境因子的最科學化控制，也就是可以按發(fā)育生理所需來命令控制各項環(huán)境因子，如光合效率、呼吸作用、蒸騰系數、莖流量、果實膨脹等，并且能利用計算機技術進行曲線記載，科研者可隨時調出實時的在線資料而進行科學研究，為科研者的研究提供了最科學的試驗平臺；目前，隨著智能機器人技術的發(fā)展，也在植物工廠中被采納運用，如種苗的嫁接插苗與果實的采收與走動式的管理等，都開始利用機器人來完成，取代了原來繁雜的人工操作；在無菌環(huán)境的創(chuàng)造上，也結合了當前較為先進的納米材料技術物理殺菌技術，使整個植物栽培空間實現無菌化自潔化；營養(yǎng)液的供應調配及控制上，也能了很大的提高，如營養(yǎng)液控制中心的建立代替了原來復雜的人工操作，各種植物所需元素上的在線檢測及調控也被運用，做到了植物所需元素及栽培液酸堿度的精確化控制，在廢液的處理與再利用上也有了進一步的改進與提高；使栽培成本與環(huán)境排污最大大的降低，真正實現了封閉式自循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的合理構建。目前，植物工廠作為最前沿的栽培模式，常作為觀光農業(yè)開發(fā)的一個主要項目，也常作為學校學生學習與掌握生物自然科學的一個最好基地與實踐教材，更是城鎮(zhèn)居民尋找自然感受自然品味自然的最好去處。其次，植物工廠內創(chuàng)造的生長環(huán)境是相對穩(wěn)定的數字化環(huán)境，植物發(fā)育所需的諸如積溫可以精確地計算，讓植物按專家系統(tǒng)的生長模式設定的進程精準地進行，能做到從播種至收獲的穩(wěn)定如期上市，使最精確的生產計劃得以實現；如在植物工廠內小麥的生育期只需56天，萵苣的生育期只需35天，這些都可作為精準栽培計劃生產的標準數據被錄入計算機的專家系統(tǒng)。這種植物工廠能為農業(yè)生產定茬如期準確地供應農產品，能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，能按照植物遺傳基因的性狀最大化在表達，培養(yǎng)出超常規(guī)超營養(yǎng)價值的農產品。而這種新型的農業(yè)模式，勞動力已得到徹底解放，勞動強度大大降低，生產場所環(huán)境已完全優(yōu)化，自然風險完全解除，在生產過程中從原來的野外勞力付出型變化室內的智力付出型，在植物工廠內會讓人體會更，人在花叢中，人在與自然的和諧中，在輕松而優(yōu)雅的環(huán)境中，做些諸如生產計劃制定，植物生長觀察、參數數據的設定切換等皆屬輕松智力型工作，大大激發(fā)了年輕人對農業(yè)的興趣與愛好，農業(yè)生產模式及觀念的改變，使年輕人能紛紛在從城鎮(zhèn)轉回到農村，投身到植物工場的現代農場建設中，改變當前農業(yè)的三八六零部隊（指婦女與60歲以上的老人）的產業(yè)現狀。植物工廠的建造，還可引領與培養(yǎng)出更多的農業(yè)科研人才投入到高科技農業(yè)研究與發(fā)展的熱潮中，也能夠在實踐中大大提高科研業(yè)務生產水平，特別是當前在傳統(tǒng)農業(yè)日益令人困惑的時期，為我國的農業(yè)科研提出了一個前贍性的方向?，F在，日本的植物工廠由原來的地上已發(fā)展到地下，在東京建設的植物工廠就是在一個原本是銀行機構的下室，把農業(yè)生產從田野搬至鬧熱的城鎮(zhèn)，它除了生產外，更重要的是為城里人開啟了一扇認識農業(yè)認識自然與植物的教育窗口，更是學生們培養(yǎng)生物技術興趣的一個姣好實踐教育基地，也是城里人在煩忙工作之余的休閑參觀基地。2013年國家正式將“智能化植物工廠生產技術研究”項目列入“863”計劃，由15家科教單位與企業(yè)聯(lián)合進行技術研發(fā)。楊其長表示“希望未來有中國的大企業(yè)能積極參與其中，只有實現植物工廠標準化、規(guī)?；a，才能在國際競爭中有地位?；诠馀浞降闹参風ED光源產品推廣到美國、日本、歐洲等，植物工廠成套產品已推廣到新加坡等。2009年，中國農科院環(huán)發(fā)所植物工廠的研發(fā)團隊與北京中環(huán)易達設施園藝科技有限公司研發(fā)出國內第一例智能型植物工廠。美國一方面通過植物工廠的研究希望為空間站和星球探索提供食物保障，另一方面提出了“摩天大樓農業(yè)”的構想，希望從空間上突破資源瓶頸，先后出現了芝加哥大廈農場、新澤西州“垂直農場”等設計模式。 快速發(fā)展階段21世紀初至今植物工廠快速發(fā)展，主要得益于藍光LED的出現與紅藍LED組合光源的研制成功，以及基于網絡的智能控制技術的應用。80年代，在日本海洋博覽館展出了單株13000多個果的番茄王，就是運用植物工廠技術及各種高新技術集成的產物，當時這種超高產巨型植株的栽培成功，就預示著人類在發(fā)揮植物潛能上將有大的突破與發(fā)展，也為日后植物工廠的開發(fā)與推廣起到了極為重要的作用。光源為高壓鈉燈，光源與空調能耗大，運行成本較高。該階段是植物工廠的概念成型與試驗探索期，其中兩項技術的突破對其發(fā)展起到了重要支撐作用，一項是“營養(yǎng)液栽培技術”，另一項為“人工模擬與控制環(huán)境技術”，以1949年美國科學家在加州帕薩迪納建立的第一座人工氣候室為標志。此外，我國人均耕地少，耕地資源稀缺。植物工廠是目前全球農業(yè)高技術研究的熱點，因其融合了現代生物技術、智能裝備與信息技術等新科技，也是彰顯一個國家農業(yè)高技術水平的重要標志。在生產模式與概念上它已完全超越了常規(guī)意義的農業(yè)生產，它是未來農業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新之路，也是人們在與自然界抗爭中，形成自已最有征服性的新型生產模式。并且，在產量及品質上都是傳統(tǒng)模式所不能比擬的，在生產方式上也是完全迥異的。相對傳統(tǒng)常規(guī)農業(yè)來說，其設施設備生產工具與栽培模式是股強大的沖擊波與挑戰(zhàn)。利用植物工廠模式可以不受任何自然界之影響，可以在地上也可以地下，可以在農村也可以在城市，可以在沙漠也可以在極地，甚至還可以在空間站與外星球，如月亮及火星上栽培。 植物工廠的優(yōu)勢與傳統(tǒng)農業(yè)生產方式不同，植物工廠有七大技術優(yōu)勢：一是作物生產計劃性強，可在不受外界環(huán)境影響的條件下，實現周年均衡生產；二是單位面積產量高，可大幅提高資源利用效率；三是機械化、自動化程度高，勞動強度低，工作環(huán)境舒適；四是不施用農藥，產品安全無污染；五是多層式、立體栽培，節(jié)省土地和能源；六是不受或很少受地理、氣候等自然條件影響；七是與現代生物技術緊密結合，可以生產出稀有、價高、富含營養(yǎng)的植物產品。因為在植物工廠內生產的農產品是毫無污染與殘留的，它是真正的免農藥與無公害，這樣的產品也會有較高的價位與市場空間，實現經濟效益的良性循環(huán)。 試驗探索階段20世紀40年代到70年代初為試驗探索階段。應用范圍也比較窄，主要局限在實驗室和示范農場。這一時期，日本植物工廠發(fā)展較快，截至上世紀末，日本擁有約20座人工光植物工廠。植物工廠是植物工廠的高科技與高投入的業(yè)態(tài)，在這個日本建造一個400平米面積的植物工廠總投資需1億日元。韓國自2009年開始，政府支持科研機構與企業(yè)共同進行人工光植物工廠的研發(fā)，數年時間內就推出了10多個型號的植物工廠產品。中國農科院環(huán)發(fā)所楊其長團隊率先提出多個植物的“光配方”，并創(chuàng)制出基于光配方的LED節(jié)能光源及其光環(huán)境調控技術裝備，在業(yè)界完成了多個首創(chuàng)性工作：首次提出“光—溫耦合節(jié)能環(huán)境調控”方法，創(chuàng)制出植物工廠節(jié)能環(huán)境調控技術裝備；率先提出“光—營養(yǎng)調控蔬菜品質”方法，創(chuàng)制出采前短期連續(xù)光照提升品質工藝及技術裝備；率先提出植物工廠光效、能效以及營養(yǎng)品質提升的智能管控方法，創(chuàng)制出基于物聯(lián)網的智能化管控系統(tǒng)。2012年至2015年我國連續(xù)舉辦4期植物工廠技術國際培訓班，20多個國家的學員接受了系統(tǒng)的植物工廠訓練。從研發(fā)力量上來看，目前參與研究的主要是科研單位、高校和中小企業(yè)。工業(yè)技術的發(fā)展與成本的降低也為植物工廠的建設提供了助力，許多公司或科研單位已嘗試進一步的研究和推廣運用。建造植物工廠除了本身的經濟效益外，還具有更大的社會效益與科研價值。解決蔬菜與糧食問題，解決環(huán)保綠色與污染問題已找到了理想的答案，更為令人鼓舞的是，它將為在另外星球上建立農業(yè)生產基地開拓了一條理想之徑，如在月球上或空間站進行植物工廠的生產已成為可能。植物工廠的建造能激發(fā)更多的年輕人投入到農業(yè)生產中，投入到現代高科技農業(yè)領域中，為他們創(chuàng)建一個更廣闊的平臺，當前全世界的農業(yè)從業(yè)者日趨老齡化與婦女化，這與傳統(tǒng)農業(yè)模式的生產方式有關，面朝黃土背朝天的靠天靠力吃飯的落后生產方式有關，大多數想創(chuàng)業(yè)的年輕人更關注的是環(huán)境與功能齊全的城市，而離開農村離開農業(yè)，這樣使農業(yè)從業(yè)者的素質每況愈下與后繼人才日漸匱乏。在可控精確環(huán)境下，植物的收獲期是確定的，植物對各種因子的需求也是穩(wěn)定的，人們生產操作模式是標準的或是無人化機器人生產方式的。作為最先進的植物栽培模式在生產上具有以下作用，首先單位面積產量是傳統(tǒng)生產的幾十倍甚至上百倍，增產的主要部份主要是由于生育期大大縮短而使栽培的茬數也就是復種指數大大地提高，另外就是單株的產量，在最適的人工環(huán)境下能比常規(guī)栽培有更大的生物量，在栽培利用空間上可以提高710倍以上，真因為植物工廠的這些優(yōu)越性才使產量超常規(guī)地提高，生產效率發(fā)生了質的飛躍。植物工廠雖然在設施上一次投入較大，但是它是種高度集約的栽培模式，不管是勞動力還是能源資源上都得以最經濟的利用，栽培效率與效益得到