作為植物生長的人工光源，LED植物照明的發(fā)展與植物工廠的商業(yè)化息息相關(guān)。近年來，得益于植物工廠商業(yè)化加速，國內(nèi)LED植物照明快速發(fā)展。在今年的光亞展和雙創(chuàng)周上都出現(xiàn)了“植物工廠+”的概念產(chǎn)品，并得到了廣大參展商的關(guān)注。
即便如此，國內(nèi)植物照明發(fā)展還是相對緩慢，僅鴻利、勤上、廣明源等幾家稍有名氣，成規(guī)模者更是寥寥可數(shù)。當(dāng)下，植物照明商業(yè)化的痛點(diǎn)在哪里？有哪些機(jī)遇，又將面臨哪些市場挑戰(zhàn)？或許LED植物照明最大的應(yīng)用端——植物工廠的發(fā)展能給出答案。
植物工廠主攻大城市
如今，植物照明廣泛應(yīng)用于植物工廠、植物景觀以及育種照明三個(gè)領(lǐng)域，而目前最主要的市場是植物工廠。在植物工廠中，萬物生長靠燈光，只需要弄清楚一些植物對水、光、肥的需要，就可以定制生長條件，打破它的地域性、季節(jié)性限制。
當(dāng)前，植物工廠主要用來種植兩類作物：一是葉菜的大量量產(chǎn)，如茼蒿、香菜、小白菜、生菜等植物；二是種植難度系數(shù)高的鐵皮石斛、人參、牛樟芝、金線蓮等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的中藥材，透過特定的LED頻譜和管控系統(tǒng)，就能培育生長條件較苛的季節(jié)性作物。
燈光介入能迅速加快植物增長的速度，將生菜從種植到采收的30天周期縮短到18天，且品質(zhì)不輸自然生長。正是利用植物工廠高產(chǎn)的優(yōu)越性，美國科學(xué)家規(guī)劃建造植物工廠摩天大樓，這種植物工廠大樓只要建5座，就可以滿足數(shù)百萬人口的食用蔬菜量。
理論上，作為一種新型的農(nóng)業(yè)模式，植物工廠能為大部分地方供應(yīng)蔬菜，但高成本導(dǎo)致其只能重點(diǎn)進(jìn)攻國內(nèi)人口密集的大城市。一方面，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，導(dǎo)致大城市人口劇增，蔬菜供應(yīng)增大，而可耕種土地資源卻不斷減少，供需不斷失衡；另一方面，隨著城市污染日益加劇，城市居民的食品安全意識更加強(qiáng)，越來越傾向于購買有機(jī)食品，植物工廠的出現(xiàn)能很好地滿足城市居民為健康食材買單的需求。
因?yàn)槌烁弋a(chǎn)外，植物工廠還具備安全生產(chǎn)的優(yōu)勢。植物工廠是利用高科技打造的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。在這個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)植物的多層無土栽培，切斷了植物與室外空氣和土壤中重金屬的接觸；使用抗微生物材料的種植設(shè)備，采用經(jīng)過消毒處理的植物種子，通過光質(zhì)與光量的調(diào)整，改善蔬菜的營養(yǎng)與口感；采用物理農(nóng)業(yè)技術(shù)代替農(nóng)業(yè)殺蟲滅菌，使植物品質(zhì)達(dá)到有機(jī)品質(zhì)甚至更高標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)，園藝面積的大幅增加也加大了對植物工廠的需求。2015年設(shè)施園藝面積達(dá)410.9萬公頃，產(chǎn)值達(dá)到9800億元；植物組培面積2000萬平方米，并且呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前我國已建植物工廠達(dá)80多家，每年增長規(guī)模30-40家。
此外，隨著植物工廠技術(shù)不斷完善和提高，微型、迷你型植物工廠已應(yīng)用于人們生活的各種環(huán)境，如：高級餐廳、咖啡館、五星級酒店等場所，實(shí)現(xiàn)了蔬菜從生產(chǎn)到加工一體化。
積極探索盈利模式
作為植物照明最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一，植物工廠的市場化程度直接決定了植物照明的發(fā)展速度。然而，在國內(nèi)甚至全球植物工廠的發(fā)展并不如人意，因?yàn)樗度氘a(chǎn)出不成比例已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了其發(fā)展步伐。
一直以來，植物工廠都是依托大的LED企業(yè)或集團(tuán)建立的，其前期設(shè)備投入費(fèi)用極大。首先，植物工廠初裝成本較日光溫室、連棟溫室高出很多，一般在6 000元/㎡以上，一個(gè)100㎡的人工光植物工廠，初裝成本在60萬元以上。其次，植物工廠生產(chǎn)成本高。以生菜為例，人工光植物工廠生產(chǎn)生菜成本在10～30元。然后，植物工廠運(yùn)行成本、能耗和人工成本高。一方面植物工廠光源、環(huán)境控制系統(tǒng)運(yùn)行（空調(diào)、氣流、營養(yǎng)液供給等）都需要消耗電能，能耗偏高；另一方面，自動(dòng)化程度低，移栽定植、育苗、收獲勞動(dòng)力成本高。
對成本高企的植物工廠而言，其收益卻微乎其微。以目前普遍種植的生菜為例，植物工廠生產(chǎn)出來的單棵售價(jià)高達(dá)40元，是普通生菜平均每千克4.8元的售價(jià)的15倍。如此高價(jià)的菜對普通消費(fèi)者來說并不容易被接受，只能占據(jù)極小部分市場。
由于投入產(chǎn)出的嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，現(xiàn)階段植物工廠基本上是虧本運(yùn)營，即便是在植物工廠發(fā)展最迅速的日本也不例外。據(jù)《福布斯》雜志曾報(bào)道，在今年在東京舉行的溫室園藝與植物工廠展上，松下公司市場營銷和業(yè)務(wù)規(guī)劃部經(jīng)理松葉正樹(音譯)說，目前日本的植物工廠有大約70%無法實(shí)現(xiàn)盈利，他個(gè)人甚至認(rèn)為，這一數(shù)字應(yīng)該接近90%。
松葉的說法得到了其他參展商的認(rèn)同。如果不是靠政府補(bǔ)貼，很多植物工廠的經(jīng)營者恐怕早已被淘汰出局。鑒于日本被認(rèn)為是植物工廠技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，可想而知，在世界其他地區(qū)的植物工廠也是在政府的幫助下才得以生存的。
而國內(nèi)對植物工廠的扶持力度還不是很大，這也導(dǎo)致我國植物工廠規(guī)模普遍偏小，生產(chǎn)以葉菜為單一主植物，環(huán)控技術(shù)裝備水平參差不齊，而且以示范展示性和研究性植物工廠居多，商業(yè)化運(yùn)行的植物工廠較少。
現(xiàn)在，以日本、中國臺灣為代表的植物照明廠商都在積極地探尋新的商業(yè)模式，尋找新的贏利點(diǎn)。如今，植物工廠的市場機(jī)會可分為兩大類：一是植物工廠設(shè)備銷售與建置，另一個(gè)是植物工廠重點(diǎn)培育高附加值的產(chǎn)品。前者主要是針對追求食品安全的小眾消費(fèi)群體，像給家庭、特色餐廳等場所提供小、微型植物生產(chǎn)設(shè)備；而后者則是針對特殊人群，通過調(diào)控光譜及營養(yǎng)脅迫等方法，開發(fā)功能性蔬菜，以滿足不同人群的營養(yǎng)攝入需求，或者種植藥草、香料等作物。
中華環(huán)?；饡膭⒂烙”硎?，若要實(shí)現(xiàn)商業(yè)模式上可持續(xù)盈利的植物工廠，有幾個(gè)角度的問題需要思考，一是不要單純地種植蔬菜，可以與有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的如三七、鐵皮石斛等藥植打通，進(jìn)行產(chǎn)品的組合；二是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，可以采用生態(tài)式、可移動(dòng)式、小規(guī)?；闹参锕S，可鏈接式，如此供應(yīng)鏈可以做的更全一點(diǎn)；三是人群定位，要有精準(zhǔn)用戶，保證利潤。
技術(shù)不成熟 需跨界合作推動(dòng)
當(dāng)前LED植物工廠存在的主要技術(shù)難題為，每一種植物對光的要求是不一樣的，很多公司沒有能力根據(jù)植物來應(yīng)對調(diào)節(jié)光的波長，也不知道具體植物所需要的光的波長。這主要是由國內(nèi)LED植物照明綜合型人才缺乏、專利缺失等問題導(dǎo)致。
第一，LED照明與植物研究分離。由于LED植物照明需要結(jié)合LED照明技術(shù)和植物生長學(xué)，往往需要以植物為主體，從植物栽培原理的總體性光需求來綜合考量。但目前，國內(nèi)LED植物照明的開發(fā)和研究，與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究領(lǐng)域是分離的，很難為植物生長提供最合適的光源解決方案。
第二，核心專利缺乏。目前，我國專業(yè)生產(chǎn)植物生長光照燈具的廠家規(guī)模小、數(shù)量少，且絕大部分分散在制造功能性照明領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)主要需要的峰值660納米紅光芯片無法形成規(guī)模，國內(nèi)芯片外延片廠家也不愿投入人力、物力開發(fā)農(nóng)用紅光芯片。國內(nèi)半導(dǎo)體芯片外延片行業(yè)起步較晚，積累經(jīng)驗(yàn)少，在芯片外延方面的專利實(shí)力相對較為薄弱，大量的核心專利掌握在日本日亞、美國科銳等早期領(lǐng)跑企業(yè)手中，極大阻礙國內(nèi)芯片企業(yè)的發(fā)展。
如今，我國LED植物照明市場化發(fā)展相對緩慢，要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要LED植物照明制造廠商、植物工廠以及植物研究所跨界合作，根據(jù)植物特性安排匹配的照明光源，促進(jìn)植物的光合作用；共同推進(jìn)植物工廠的商業(yè)化，加速LED植物照明的發(fā)展進(jìn)程。