世界农业 | 日本植物工厂

日本是个岛国，四面环海，资源比较匮乏，山地和丘陵约占国土总面积的80%。同时日本又是世界上人口密度较大的国家之一，属于典型的人多地少国家。

日本土贫瘠，主要为黑土（火山灰），泥炭土、以及泛碱土。2020年日本耕地面积约为7035万亩，位列世界第51，人均耕地面积0.58亩。对比我国18亿亩耕地，人均耕地不足1.3亩，日本人均耕地面积还不及中国的一半。根据日本农林水产省的统计，日本农民约 260万人，不到日本人口的 3%，但是不足 3%人口的农民却支撑着日本的大半数粮食供给。资源匮乏，土地贫瘠破碎，迫使日本农业走向了专业化集约经营模式，也由此衍生出了许多独特农业技术装备。

与荷兰、以色列发展设施农业主要是为了应对不利的自然条件不同，日本发展设施农业更多是为缓解农业劳动人口数量减少及日趋老龄化的冲击，开发与大都市空间相适应的新鲜农产品供应体系。以上两个方面决定了日本设施农业总体量不大但特色鲜明：一是更注重研发节省人力的小型温室机械，发展立体化种植；二是更重视运用高附加值、紧凑型、全程精细控制的植物工厂技术。

从1960年到1980年，日本设施农业迅速发展：

这个阶段推动日本设施农业区域扩展的有利因素包括：物流改善、新型覆盖材料、加热燃油、温室耕种技术进步以及对过季产品的需求增长。20世纪80年代以后，大型温室、连栋大棚、植物工厂等新一代设施农业技术，在日本得到更多重视和推广。这个阶段日本设施农业发展更注重建设环境综合调控系统，实现管理自动化和智能化，应用包括无土栽培、水耕等技术，利用全新调控系统对植物生长的水、肥、光、热、气等进行全面控制，最大限度挖掘生产精细控制的优势。

日本千叶县草本植物工厂（二）

2013年初的数据显示，日本共有211家植物工厂。

这些植物工厂建立了一个农作物周年连续生产系统，利用计算机对植物生长发育的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液等环境条件进行自动控制，使植物生长不受或很少受自然条件制约。日本植物工厂单位面积产量高达露天生产的90倍；由于蔬菜外观更齐整、营养元素更均衡，植物工厂单位面积销售价值可达露天种植的117倍。除了高产高效、节水节肥，植物工厂另一个突出优点是生产不依赖外界环境和土壤肥力，因而可便利地放置在绝大多数建筑中，在大都市健康安全蔬菜地产地销方面扮演了很重要的角色。

日本千叶县草本植物工厂（三）

植物工厂，这种脑洞大开的想法最早出现于丹麦，而真正发扬光大的是日本人。日本是拥有全世界最多植物工厂的国家，也是全世界植物工厂发展程度最高的国家之一。日本耕地稀缺、人口密度很高，因此日本政府对农业科技、生物技术，以及发展高科技农业、生态农业、有机农业等领域十分重视。东芝、富士通、松下、夏普等日本科技巨头扎堆建设植物工厂，希望在农业产业链升级过程中分羹。

东芝建于福岛县的蔬菜工厂

起源自上世纪50年代，如今已在各国快速发展：

1957年世界上第一家植物工厂 诞生在丹麦，1974年日本等国也逐步发展起来。

美国犹他州立大学试验用植物工厂种植小麦，全生育期不到2月，一年可收获4-5次。20世纪60年代初次进行植物工厂的试验，并开始推广。

2021年 丹麦新建的1000吨垂直蔬菜农场

1964年奥地利开始试验一种塔式植物工厂(高30米、面积5000平方米)。该国鲁斯纳植物工厂公司的塔式植物工厂已在北欧、俄罗斯、中东国家采用。奥地利的一家番茄工厂，工作人员仅30人，平均日产番茄 13.7吨，生产 1公斤番茄耗电 9-10kw.h，成本只有露地的60%。1971年丹麦也建成了绿叶菜工厂，快速生产独行菜、鸭儿芹、莴苣等。

1974年日本建成一座电子计算机调控的花卉蔬菜工厂，该厂由1栋2层的楼房(830平方米)和两栋栽培温室(每栋800平方米)构成，一年内生产一至两茬蔬果花卉，实现了周年生产。至1998年，日本已有用于研究展示、生产的植物工厂近四十个，其中生产用植物工厂17个。

加利福尼亚州康普顿的垂直草莓工厂

2004年，中国农业大学开发了利用嵌入式网络式环境控制的人工光型密闭式植物工厂。

2016年，福建省中科生物股份有限公司（中科三安）建成国际单体面积最大的全人工光植物工厂，实现植物工厂的产业化运营。

2017年中科三安又成功实现了我国首例中药材的全人工光型植物工厂生产，建筑面积仅5000m的金线莲生产车间，其年产量与福建省金线莲年产最高的南靖县产量相当。

2023年2月13日，上海崇明的光明母港垂直农业研究中心，第三届多多农研科技大赛的生菜种植决赛正式打响。“赛博农人”队（CyberFarmer）、上海农科院队、生菜快长队（Lettus Grow）、上海交大“生生不息”队四支决赛队伍，将在未来的90天内完成三茬“翠恬”生菜的种植。这次比赛，选手们将向1千克生菜10度电的行业较高水平发起最强挑战。探索现代设施农业如何高度集约化生产，用更少资源种出更多优质粮食，答案会在三个月后揭晓。

此次比赛使用的集装箱垂直农场及内部基础配套设施

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