1月19日，華南農業大學園藝學院教授劉厚誠在第二屆農業照明發展論壇中作了《植物工廠發展的機遇和挑戰》的演講報告。從4個方面對植物工廠發展進行了分析，同時，還特別針對臺灣明道大學陳世雄校長“反對植物工廠在臺灣推廣”的言論進行了解釋。
華南農業大學園藝學院教授劉厚誠
以下是演講實錄：
很高興借助這個機會與大家分享我對植物工廠的理解。今天我主要講講植物工廠發展的機遇和挑戰。
植物工廠的發展機遇
植物工廠的發展機遇，從食物安全和功能食物兩方面入手。根據目前我們的研究發現，植物工廠是最佳實現植物生產的方式。
圖1
圖2
圖1中，這是前不久剛剛發的一個新聞，也是中國2015年關于食品安全的解讀，總結了2015年全國食品安全里面的六大特點(圖2)，其中兩條跟植物工廠的生產有非常密切的關系，這就是我們面臨的機遇。一是微生物的污染已經成為食品安全里面非常重要的因素。我們知道在大田生產和設施農場生產，微生物污染是很難避免的，在植物工廠里面生產，微生物就可以避免。最新的統計數據，微生物的污染，在世界導致的疾病非常嚴重。國內從食品安全角度報道微生物污染問題，往往被病蟲藥殘留、重金屬的新聞掩蓋掉了。大家對微生物污染沒有關注，其實微生物致病是非常嚴重的問題。世界衛生組織把葉菜類的安全歸到生鮮食品安全的管理里面，這說明微生物污染非常嚴重。
二是我們的關注點開始由食品安全轉向對食物的營養健康評價，這也是植物工廠未來發展重要的機遇。
功能食品在世界范圍內受到越來越多的關注，功能食品的需求越來越大。我們知道，吃保健品解決不了營養問題，所以大家追求更加天然的、更具生物活性的保健功能成分，用天然的食物來解決這個問題，這給植物工廠提供了途徑。現在腎病人越來越多，針對腎病的病人，開發了低鉀食物，這在植物工廠里是可以實現的，日本已經成功實現了低鉀蔬菜的生產。
功能型食物植物工廠的生產技術
通過近些年我們做的科研工作，給大家展示一下(系列圖3)。植物工廠條件下，我們能夠實現功能食物生產。這是廣東常見葉菜芥蘭，我們種了一個月，可以看出不同光譜對維生素C的含量，可溶性蛋白的含量，糖的含量、游離氨基酸的含量均具有可調節的功能。β胡蘿卜素和花色苷也有明顯的差別，多酚也一樣。我們最關注的是自由基清除率，也有非常明顯的改變。而特別關注的，對我們人體有益的鈣、鎂、鋅，均可以通過光譜條件的改變，使它的含量發生顯著的變化。
系列圖3
同時，我們也為紅葉生菜做了實驗(系列圖4)，這些生菜在人工光條件下進行一個月的生長。通過光照時間、光強的不同照射，對生菜的保健營養成分產生了影響。維C、可溶性糖、可溶性蛋白在不同光值條件下均發生了明顯的變化。特別是鉀、鈣、鎂、鋅有非常顯著的差別。不同的處理，差異是非常顯著的，這對于我們調控蔬菜礦物質含量提供了一個非常可行的途徑。抗氧化的能力在不同光線的調控下也有非常大的差異。不同光強下，對常規的營養品質以及礦質元素含量及積累量都發生了非常顯著的影響，同時積累量差異尤為明顯。
抗氧化能力在不同的光強條件有著非常顯著的差異，這說明通過光譜的調控，通過光照強度調控，我們可以調控蔬菜里面的礦物質元素和抗氧化成分。
系列圖4
第三個實驗是通過光照與營養液濃度耦合，產生對生菜品質的影響(系列圖5)。我們采用了不同光值，不同光強，不同的光照時間的作以下實驗。從這個實驗可以看到，這個可溶性蛋白在不同光強下發生顯著的變化;硝酸鹽含量也有顯著的差別，維生素C的含量也有非常顯著的差別，可溶性糖的含量也變了，游離氨基酸也變了。對礦質元素的影響，鉀、鈣的差異非常大，鋅、鎂也有明顯的差別。花色苷的含量，通過光強的處理也有相應的作用。多酚抗氧化成分也受光強的影響。類黃酮的差異更加顯著，有一個數值特別高，抗氧化能力的數值也特別高。
系列圖5(此為部分數據。完整數據請咨詢劉厚誠教授)
不同的光照時間對蔬菜的營養成分和抗氧化能力有非常大的影響，對硝酸鹽、維生素C、可溶性糖、游離氨基酸都有很大的影響，這是對各種礦元素的影響。跟抗氧化相關的指標，不同的組合之間，也有明顯的差異。多酚、花色苷、類黃酮、自由基清除能力都有很大差別。
從簡單的實驗數據可以反映，我們對植物工廠的光環境、營養液的調控，以及溫度控制，是完全能夠定向調節和控制植物工廠蔬菜的功能及營養成分。
植物工廠應用很廣泛
植物工廠的應用很廣泛。這是臺灣彰化大葉大學分子生物科技學系生產出來的甜瓜(圖6)。也可以在特殊的場合里面發展植物工廠，這是前店后廠的生產模式(圖7);也可以在餐廳、超市直接生產蔬菜，給消費者更大的信心。臺灣、韓國、日本都有這種的先例，中國也有企業開始在做。
圖6
圖7
圖8
在醫院，一方面給病人康復提供綠色環境，另外也可以為一些特殊病人提供他們特需的蔬菜，這是植物工廠在特殊場合的發展機遇。(圖8)
植物工廠的發展挑戰
因為狹義的植物工廠，主要靠人工光，我們最大的能耗來自光源，如何有效利用光源，是我們面臨的最大挑戰。植物工廠是完全可控的生產方式，自動化程度高，意味著生產效率也高。人介入到植物工廠里面的環節越多，就意味著它可控的程度會下降，如果要做到完全可控，最好是把人排除出去，提高自動化生產是植物工廠高效生產的重要因素。綜合種植管理，生產受所有環節的影響，怎么把所有的環節有效統一，找一個高效的組合，這是我們未來面臨最重要的問題。
另外，是否能與其他生產系統資源的有效組合?能不能跟一些產生高氧化碳的產業結合?例如與食用菌結合。食用菌要放出二氧化碳，消耗氧化，我們把它結合起來，效率會不會更高?怎么用信息技術有效提升植物功能效應，這是我們將來要解決的問題。
最近在網上流傳一個消息，有人跟我求證此事，借此機會我有必要跟大家講一下。它引用的是臺灣明道大學校長的意見，《植物工廠值得推廣嗎?》(圖9所示)，校長列出一系列的問題，我針對這些問題跟大家做簡單的解讀。
圖9
圖10
如圖10所示，第1，2條不用講，因為確實要充分利用大自然給我們的優勢，但是后面幾條都是錯的。他說植物工廠沒有足夠的營養價值，剛才我們的實驗已經把這個問題回答了，植物工廠可以定向調節植物的營養價值。特別是二次代謝物，剛才說類黃酮這些都是二次代謝物，我們在植物工廠完全可以定向調節。
圖11
如圖11所示，第4條更是無知，因為現代農業是建立在植物營養的基礎上形成農業，這條把現代農業全部打掉了。按照他的說法，大家都不用吃飯了，因為你不要下化肥，下了化肥就不是自然肥，種出來的東西是不行的。如果是這樣的話，那全世界的人都要餓死了。水耕液，每個星期更換一次，做實驗是這樣做，但是在產業化的過程中并不是這樣做的，我們在有效的管理下，可以實現長期、循環、零排放、微排放的運行。
第6條，植物工廠最終還是會有病害，仍需農藥防治。做過植物工廠的人都知道，只要在有效管理控制下，基本上可以控制蟲害的發生，可以不用藥。我們種的生菜、芥蘭、小番茄，全生長期過程中一次農藥都不用。由于前面幾點不成立，他的整個結論都是錯的。
這個報道對植物工廠的影響非常大，看到此文后，很多人都向我求證此事。今天借這個機會跟大家解釋一下。接下來我也在考慮是否正式出一篇文章，找到更加科學的數據，證明這個結論的荒謬性。
此外，據悉，2016年1月5日，農業部副部長屈冬玉去了農眾物聯植物工廠參觀。植物工廠已進入農業部領導的視野，這說明，在政策方面有可能會對植物工廠起到促進作用。總體來說植物工廠的發展有機遇，也有挑戰，希望各方力量，大家通力合作，共同實現植物工廠的進步。謝謝大家!
