还蛮意外推文会推到爆
还蛮多人对现代农业的一些技术有兴趣
既然有兴趣的人这么多 有空就早点跟大家分享一下相关知识
(毕业后 身边对这类议题有兴趣的人越来越少...)
先从听起来比较有趣 奇幻的植物工厂谈起
(立体型 非高度自动化的平面温室)
1.植物工厂最大的障碍 - 照明
植物工厂的概念当初有很多看似不错的想法
像是复层种植可大幅节约土地所需面积
与户外系统隔绝的生产系统能避免病源进入
降低气候变化的不确定性
也能循环水资源 创造比传统灌溉更省水的耕作方式
更方便的机械操作 自动化管理与收成
还可以就近在都市种植生产 降低食物运输里程
但为何植物工厂的普及性没预期的快?
真正投入下去会发现有一件根本的事 很多人低估它的难度
那就是植物需要的光照成本
在田间栽培或是温室栽培 多数作物是平面种植
少数作物会在投影面上重叠种植 但大多也就重叠一次
再多下方光线不足 多数作物都会生长不好
(除了少数极耐阴的作物 另外蕈类不是植物 所以菇菇工厂可以空间重叠生产)
但植物工厂单位面积上 希望能靠堆叠大量的生产平面 来减少土地使用面积
重叠的作物之间就得靠人工光源补光
蔬菜对光线强度的需求其实比一般人想像中高
户外光线的强度也比一般人估计的高
(因为人有瞳孔调节 所以凭感觉不是很准)
明亮的室内照明照度 通常1000 lux就很亮了 精密制图或操作也只要1500lux
但冬季的中午晴天光照可达6~8万lux 夏天可以到12万lux
作物有一个指标叫作光饱和点
是指其他条件不变下 当照度到达这个值时 光合作用产量达到最高
即使照度再增加 光合作用效率也不会增加 (过高甚至有可能会降低)
即使是弱需光型的蔬菜 光饱和点也在2.5万~4万lux
想要蔬菜长的好 提高光照达到光合作用饱和点附近会很有帮助
光照不足 甚至可能光合作用产出低于呼吸的消耗 植物无法成长
在户外或温室 太阳不用钱
一但进入植物工厂 就得靠人工照明了
虽然在工厂 照明离植物很近 能增加照度
现在LED相对省电 而且也有新的照明光源能将光谱控制在叶绿素吸收峰值附近
但实际运作起来 电费还是十分惊人.........
另外多数国家并没有像冰岛或北欧有丰富的地热或水力能产生多余的绿能发电
增加植物工厂的耗电 等于增加碳排放
由其火力发电比重越高的国家 越是如此
这跟当初想像的环保植物工厂似乎有严重牴触
虽然植物工厂可以设置在都会区 减少运输的碳排
但真的精算后会发现 现代运输的碳排其实不高
反而为了将农地重叠 增加架设的架子 承重的结构等基础设施会产生不小碳排
更不要说如果人造光源的电源是大幅采用非再生能源或核能的情况
除非有更便宜低碳排的电源供给方案
不然光照能源就是目前植物工厂最大的罩门
(人工光源再怎么进步 就算达到100%能源转换 也只是省电 终究是要耗电的)
2.那植物工厂的商业模式怎么能成功?
这有好几种方式
其中一种是结合多种目标 创造不只是单独生产蔬菜贩售的效益
像是日本人力派遣公司砸重金在公司内部创造办公室农场
创造了媒体曝光量 成为很多人讨论的话题 公司在海外也因此提升形象和名气
也因为媒体曝光量 形象 名气对人力派遣公司的业务有极大的帮助
所以这些蔬果 稻米生产成本反而变成是件划算的事
较小型的植物工厂 也有跟餐饮或观光结合 产生附加效益
但这些都是特例 如果不是创始留名的
新奇感带来的效益会随着加入者增加而快速降低
最后还是得回到作物生产面来看 (大概就崩盘了)
另外一种是走休闲 趣味型的
生展小型模组和套件 让有兴趣室内种菜的人可以购买
当种菜是一种娱乐 趣味 愿意负担的成本自然就可以比单纯买菜来的高
(就像自己做木工 可能还是没有买现成的家具便宜 但趣味和成就感比省的钱更值得)
最后不太健康的模式 是把这样的技术过度夸大 好听叫吸引创投
恶意就是不当吸金了........
3.即使耗电 植物工厂的技术并非完全没用
因为能源的关系 如果只是为了食用生产而大规模发展植物工厂
在能源来源未有更好解决方案的情况下 可能会对环境产生大规模负面影响
但在某些特殊环境
户外真的难以生产蔬菜 又有充足资金或能源的地区
植物工厂可能可以提供当地部分不易运输的蔬果生产需求 (中东 北欧 太空?)
另外在科学研究上
植物工厂可以达到理想无干扰的作物研究环境 (可以控制田间无法控制的变因)
又能透过自动化方式采集数据 集中管理 不需大面积实验田
科学发现的产出价值也较容易高于耗能和设备成本
小规模在家或办公室的生产 如果能当作一种兴趣 一些实验 生活话题
其实也不用那么计较耗能 只要缴的出电费就好~