整合光电技术克服天灾 植物工厂前景看好

Spread预计在2017年将打造全新机器人自动化工厂盖，届时可望省去50%人力成本，让植物工厂栽种成本再次降低。Spread

受到全球温度上升影响，世界各地都接连发生严重天然灾害，不仅影响到民众居住安全，也严重冲击到农产品的供需平衡，对各国政府调节蔬菜供应能力带来极大挑战。如2016年初袭击台湾的霸王级寒流，便导致原本要在农历春节前采收农产品计划都被打断，除导致蔬果价格飙涨之外，农民赖以维生的收入也因此锐减，最终只能透过开放农产品进口解决暂时性的短缺，也让运用农业科技发展的植物工厂议题又再度受到关注。

现今全球发展植物工厂最成功的国家，便属位于中东地区的以色列。早期以色列的农业科技以解决缺水问题及改善植物生长为主，因此发明了滴水灌溉植物、顶尖的水处理科技等等。而现今在结合网际网络与移动设备等，各项资通讯整合资源后，已经进步到具有先进科技管理、集约化生产、工厂化栽培技术、永续环保特色的智能化农业，甚至有能力供应全球花卉、蔬果、种苗、农业资材、设备、农业生产技术，造就以色列在国际农业市场不可或缺的地位。

结合光电技术  植物工厂发展速度快

以农业立国的台湾，长年来在发展精致农业成果也相当丰硕，在长期投入农作物改良以减少农害之外，近几年来也积极运用LED灯具的波长可调整特性，陆续针对不同植物研发所需的LED照明灯具，如工研院中分院研发团队在2011年与农民合作，开发出适用葡萄园夜间灯照LED灯，具备可节省7成电费、3年就回本的特性，还让葡萄拥有甜度集中、大小一致的特性，有助于提高市场价值。

但LED植物灯仅是植物工厂的一部份，后续还需要搭配相关机电设施，才能够自动依照植物生长状况，给予所需照明、空气、水量等等资源，让有限土地面积创造出最大产值，解决人口不断成长衍生的粮食不足问题。其次，植物工厂也是希望将天灾因素降到最低，同时藉由妥善控制植物品质及产期的方式，解决市场供需平衡的问题等。

SpreadCEOShinji INADA指出，传统农业是依照季节、气候变化，在特定环境中种植符合季节性的植物，只不过在水资源短缺和极端天气不断发生下，传统耕作方法已经无法解决粮食不足的问题。此外，传统植物中的农药和化学肥料残留问题，也会对民众健康造成冲击，也凸显出发展植物工厂的急迫性。

2006年即投入植物工厂领域的Spread，至今已累积长达10年室内农场栽种的经验，可透过电脑自动控制场内的温度、湿度、灯光和二氧化碳方式，针对特定植物以水耕栽培种植，不仅高达98%水会回收利用，室内也不用喷洒农药，可确保植物能够在无毒环境成长，且因生长过程中不会受到天气变化或自然灾害等影响，所以能够提供市场稳定且价格合理的农产品。

为降低生产成本，Spread正在研发完全由电脑监管的种植流程，预计在2017 年将打造全新机器人自动化工厂盖，届时可望省去50%人力成本，让植物工厂栽种成本再次降低，也能够帮助日本解决农业人口高龄化的问题。

杜绝农药、土地污染  锁定高价值蔬果

尽管目前尚未以任何组织为植物工厂下注解，不过台湾植物工厂产业发展协会副秘书长林意雀认为，完全人工光型植物工厂是指在一个封闭的设施内，施予适合植物生长的温度、光源及光量、空气、养分条件，甚至透过自动化设备控制前述条件的给予方式，进而让植物可以维持稳定品质的生长系统。但是在考量成本回收下，目前适合在植物工厂中生产的植物，主要以经济价值较高的叶菜类为主，藉由降低台风、寒害、日照过多或不足等因素，培育出高品质的农作物。

林意雀表示，植物生长需要一定时间，也得有良好生长环境配合，一旦采收前有任何天然灾害发生，如旱灾、大雨、寒害等等，便会影响到生长时间与采收时间，最终自然会发生农产品价格上扬的状况。当然，也可能发生因天候环境良好盛产，反而发生所有农产品采收时间相似，以致于价格暴跌的状况。虽然目前植物工厂可以大量栽种的品种尚且不多，但确有助于调节部分叶菜类植物的市场价格，非常值得政府单位与民间企业推广。

此外，台湾因长期致力发展工业，适合栽种的土地越来越少，甚至有部分农地因有重金属污染，以致于出现休耕或是无法耕种的问题。换句话说，只要极端气候发生持续发生，可食用蔬菜价格将会愈来愈贵，而植物工厂则能够在不需要占用太多土地资源的状况下，提供稳定且安全无虞的蔬菜。

台湾投入技术研发有成  解决方案众多且完整

全球投入植物工厂已经多年，台湾亦有富士康、英业达、亿光、新世纪等科技业者，先后规划或在厂区改装植物工厂，试种莴苣、兰花种苗等高经济作物，只是受限于投入成本不低，若要真正达到经济量产规模，成为稳定获利来源，除非仿照前述日本Spread公司进行大规模栽种，否则很难从贩售农产品模式回收成本。所以多数业者都仅是从掌握关键角色出发，冀望借此将建置植物工厂的技术输出至海外。

以预计在2016年底在阿拉伯联合酋长国建立草莓工厂展示基地的夏普为例，早在2009年就开始与大阪府立大学共同合作，研究以日本科技业的现有技术及设施，发展不受自然天候及病菌影响的植物工厂。根据夏普目前公布的数据显示，该公司在在堺工厂的实验基地有3个货柜，待未来商品化上市后将规划1组至少有8个货柜，才能达到有最低经济规模，预计每年采收期将可以长达10个月，非常适合在中东市场推广。

台湾发展植物工厂也有相当不错成绩，如台湾大学自2007年开始便与亿光公司、丰艺电子、国内砂轮、光茵生物科技等公司合作，透过专案方式在校园内的完全人工光植物工厂进行研究。多年来已累积相当丰硕的技术成果，除顺利协助业者将技术商品化之外，台湾大学更自2012年起建立试量产平台，不仅能提供植物工厂研究团队的研究之外，也结合校内福利社进行每日定量供货销售的小型商业化销售。

而位于花莲高农生物产业机电科则在教育农园植物工厂计划补助下，已于2014年完成植物工厂初步建置工作，推动农业生产无毒化、发挥有机资源循环原理，达成减少病虫害、提高作物之免疫能力，再造校园农业教育目标，同时藉由办理植物工厂教学研习，让社区农民及师生了解新型态农业生产方式。

花莲高农生物产业机电科主任黄俊霖指出：「台湾政府推动的农业4.0，主要是诉求透过自动化方式提高生产力，而结合机械电机、电子技术而成的植物工厂，正好能够让传统农业朝精致化发展，有助于吸引年轻人投入农业之路，解决农村人口老化的问题。」

突破光电业营运困境  植物工厂成新方向

尽管发展植物工厂已是全球趋势，不过国发会认为从农业发展角度来看，该技术仍然有许多先天上的限制，植物工厂大多采取多层式栽培，以提高单位面积之产量，因此栽培的作物以短期即可收获、个体高度有限之叶菜为主，因此种植前必须有完整市场调查，才能建立供需平衡的产销制度。其次，建置植物工厂的成本极高。因此目前多半为大企业利用闲置电子厂房进行投资，长久下来难保不会与现有农民之收益造成冲突，两者之间如何取得平衡，将考验各国农业主管单位的智能。

不过，对台湾光电产业而言，若能以目前研究成果抢进农业生产条件欠佳的非洲或中东市场，或取将是突破目前营运困境的绝佳解决之道。