李绍华：五年后，植物工厂会如雨后春笋般出现

[编者按]

自20世纪40年代以来，以“矿物营养”理论为基础的营养液栽培技术的应用和推广，以及美国植物生理学家和园艺学家温德教授1949年在加利福尼亚州帕萨迪纳建立的第一个人工气候室引发的“生态环境人工模拟”领域的革命性突破，为植物工厂的出现创造了成熟的条件。1957年，丹麦诞生了世界上第一家工厂。此后，日本和其他国家紧随其后。

“植物工厂”一词最早是由日本提出的，它在狭义上是指人工轻型植物生产系统。

在车间的模拟环境中，营养液取代了土壤，为植物提供了充足的养分。在植物生长过程中，温度、湿度和二氧化碳浓度也由计算机控制在可控范围内。

2016年6月，位于中国福建省泉州市安溪县虎头镇的中科三安生物工厂正式投产，占地面积10，000平方米。它是目前世界上最大的工厂。作为后起之秀，中国在工厂工厂的行动并不小。

当时，国内光电行业的龙头企业三安集团成立了中国科学院，并表示有意联合建厂。希望结合三安光电产业和中国科学院植物研究所植物科学的优势，发展这一光生物产业。中国科学院植物研究所的研究员李少华当时就要退休了，他认为这是一个值得尝试的挑战，符合中国的战略需求。他终于接受了邀请，来到福建担任植物研究所所长。

谈到工厂的前景，李少华会兴奋地谈论他在飞行中看到的“火星救援”的经历。他认为电影中在太空建立粮食储备的方法和工厂的做法很接近。他认为，在劳动力成本持续上升的情况下，工厂凭借其在生产率和食品安全方面的优势，将变得更具竞争力，并在更广的范围内惠及更多的人。

以下是澎湃新闻对李少华的采访。

中国科学院植物研究所研究员李少华

什么是工厂

澎湃新闻:为什么你认为工厂工厂是一个大的发展方向？你能谈谈建立工厂的意义吗？

李少华:在上个世纪，一个美国人(注:美国国际观察家莱斯特·布朗)问世界人民，谁来养活中国人？为什么？中国人太多了，土地面积很小。从目前世界的发展趋势来看，人口的增长是肯定的。目前，世界上有70多亿人口，再过20或30年可能会变成100亿。地球的承载能力会越来越差。这么多人是如何生存的？首先，我们必须解决粮食问题。

从现在开始，成为一个工厂，首要目标是解决世界粮食安全问题。举个简单的例子，我们现在正在做一个工厂，所有的食物或蔬菜都将在室内生产。它不取决于你的土地面积。它可以在上面建一组高层建筑，并在每层上种植植物。在这些条件下，谷物产量可能是传统土壤产量的100倍、1000倍甚至更多。

第二，随着工业的发展，土壤环境质量越来越差，并且有许多农药和化肥。食品安全已经成为全世界关注的焦点。在工厂的生产中，所有的环境条件都是可控的。特别是，我们将严格控制病虫害，没有重金属将进入生产系统。

还有其他一些重要的战略意义。你可能看过一部名为《火星救援》的电影。人类向太空迁移后，如何建立自给自足的食物循环系统？这也是我们工厂的可能目标之一。此外，我们的边防和岛屿，在一些非常恶劣的条件下，工厂可以满足国防人员对边境食品的需求。

澎湃新闻:当你看到火星救援的场景时，你有什么感觉？

李少华:我在飞机上看电影的时候。读了一段后，我印象非常深刻。我觉得我们现在正在做的这些实验和研究可能会在将来的某个时候把现在的科幻变成现实。

如果有一天人类离开地球去一个外星星球生活，他们肯定会面临这样的情况。这可能不像他们所做的，毕竟，这与当前的技术没有什么关系。但是这个想法基本上是这样的:在一个地方，所有的东西都可以被真正的回收，不管是水还是肥料，来实现植物的生长。

这个“光”不是另一个“光”

澎湃新闻:除了水，自然界还有非常重要的光来生产植物。工厂的光能是完全取代自然光，还是模拟自然光？

李少华:不是这样。从植物生长的角度来看，阳光是全光谱的，从红外线到紫外线，甚至更长的波段。能量以这种方式分配。对植物来说，某些波长的光是生长所必需的。这并不意味着我们需要把所有的阳光都放进去。

我们的光，就植物的强度和利用率而言，完全可以满足这一要求，甚至比自然光更好。例如，当我们做生菜时，我们不需要那么高的纤维素含量，但是它的味道比外面卖的蔬菜好。我们通过研究获得了一种特殊的光谱。根据其强度和所需的光波长，不同的植物使用不同的光谱来做这件事。

澎湃新闻:换句话说，在工厂里，环境条件的控制可以控制植物的生长状况。这对我们培养一些对环境要求高的植物有帮助吗？

李少华:在人工种植的情况下，一些困难的作物可以由植物工厂种植。

为什么植物或动物濒临灭绝？因为栽培环境不适合它生长。例如，金线莲，传统的金线莲是野生的。人工栽培始于20多年前，现在许多都是人工栽培的。

然而，你会发现金线莲很少在野外发现。然而，在人工栽培条件下，最大的问题是病虫害相当严重。在植物工厂的条件下，我们不仅需要生产一些新的食品，而且还有一个重要的目标:我们生产的产品的质量，尤其是药用植物的生产，将保证非常一致，因为这是人工控制条件下的标准生产。

过去，人们经常提到中药现代化的最大问题之一是药材的稳定性较差。药材的道地性意味着在一个地方生产的产品比在其他地方生产的药材质量更好。除了地区差异之外，同一地区、不同年份和同一年不同月份生产的产品也大不相同。

工厂中所有植物生产和生长的环境条件是相同的。不同时间、不同车间生产的产品相对相同，保证了所提供原料的一致性。

此外，我们将通过一些手动措施增加所需功能化合物的含量，包括灯或其他设备。为什么每种药都有效？起作用的是功能性化合物。通过人工措施，促进有效化合物的合成和积累。所提供的药品质量可能比传统人工栽培条件下的质量更高、更好。

工作人员在中科三安植物厂分别种植蔬菜。

技术突破:模块化集成培养系统

爆炸性新闻:你们工厂用什么设备来控制环境？它和过去的工厂有什么不同吗？

李少华:过去，植物工厂只是一些栽培植物。最常见的栽培方法是制作一个栽培层，如铝合金，并在其中放一些水来生产蔬菜或其他东西。这里有一个大问题。首先，建设成本非常高。其次，灵活性非常小。

现在，为了应对这样的问题，中国生物学制造了一种装置，我们称之为模块化综合培养系统。它集成了动力系统、水营养系统和栽培支持系统。正如你在我们工厂看到的，它采用了一种工业模块化设备。您可以移除任何设备并重新安装。这很容易。建设成本也相对较低，实用性很广。

这种设备应该说是目前国际领先的。我们还申请了国际专利，并向国外出口。去年对美国的出口以及今年与日本、新加坡和其他国家的谈判正在进行中。

澎湃新闻:关于工厂的科研和生产，中国的国际水平如何？

李少华:在过去的十年左右，工厂的发展非常快。例如，日本、中国台北、美国、荷兰和其他欧洲国家在工厂里有长期的研究和生产实践，远远超过中国。中国是一颗冉冉升起的明星。

然而，其他国家有一个最大的特点，那就是对工厂相关技术的研究很少。作为中国科学生物学公司，我们从行业的角度进行相关研究。虽然我们没有发表太多的文章，但在过去的三四年里，通过我们的研究，我们在实际应用中取得了一些成果。

例如，药用植物的种植目前正在国际上进行，但没有工业化的公司。我们的金线莲将在7月底投入大规模生产。这应该是世界领先水平。

此外，我们现在在植物生产方面处于世界领先地位，如莴苣、大白菜和冷冻蔬菜。日本的植物工厂现在生产70到80克的莴苣，从播种、发芽到收获，持续35天。我们现在有120到150克。

爆炸性新闻:现在植物工厂在缩短植物生长周期和提高植物产量方面的作用已经很明显了。接下来会有什么技术突破？

李少华:我们现在正在制作一个模块，叫做高广利栽培模块。植物光的利用效率将是传统模块或传统栽培模式的两倍。

无论现在还是将来，我们的研究都是紧密结合工厂工业发展的需要。此外，我们即将生产的第一个全智能培养模块将很快得到验证。

三到五年后，大量的商业工厂出现了。

澎湃新闻:目前，与传统农业相比，植物工厂的生产成本和销售价格仍然相对较高。你如何看待其未来的应用市场，如何让普通人受益更多，如何缓解人类土地的压力？

李少华:现在工厂的成本相对较高，但是我们也可以看到这些问题。

首先，在自然条件下，生产蔬菜或其他作物的时间是有限的。例如，如果你现在去厦门生产莴苣，现在可能是冬季，其他时间不能生产。生产的莴苣不好吃，产量会很低。如果在工厂进行生产，在相同的区域条件下，除上述情况外，产量将远远超过目前的现场产量，并且产量将全年相对稳定。它一年可能制作20或更多游戏。这样，我们在生产能力方面将有许多优势。

第二，劳动力成本。当我在20世纪80年代到达法国时，中国人出去吃的第一件事就是鸡腿。为什么？鸡腿非常便宜。但是蔬菜在国外很贵。夏天的黄瓜是三四法郎。在这些国家，劳动力成本增加后，蔬菜等劳动密集型产业的成本将变得越来越昂贵。

随着未来农业的发展，中国的劳动力成本将会越来越高。即便如此，很少有普通人愿意让他们的孩子去务农，而且你也找不到任何人。

我们设备的研究方向之一是全自动培养模块。在这种情况下，它需要很少的劳动力。

我相信随着科技的进步，工厂的成本会越来越低，产品的价格也会越来越便宜。相反，在田间条件下，劳动生产率的成本会越来越高。

随着时间的推移，与传统农业相比，我们的产品将变得越来越有竞争力。每个人都在吃非常安全的食物，但是价格不贵。这样，它将使越来越多的人受益。

在你看来，工厂未来发展的可能趋势是什么？

李少华:目前，三到五年后，国家植物工厂会像雨后春笋般出现。

过去，许多工厂有20平方米、100平方米和大规模的200平方米，这些工厂不能商业化，也可以赠送一些东西。一个50平方米的工厂一年能生产多少公斤？但是在接下来的几年里，肯定会有大量几百平方米和几千平方米的工厂。将会有越来越多真正的商业工厂。

第二，品种将大大增加。目前，用于工厂生产的工厂种类很少，因为它需要有产量和成本，并且它需要找到合适的平衡点来生产。如你所见，我们工厂生产的蔬菜，如莴苣、白菜和大白菜，相对容易获得经济效益。但是在接下来的三到五年里，种类会越来越多。西红柿、辣椒和茄子都可以在工厂生产。甚至水果和蔬菜。

第三，价格肯定会变得更便宜，与传统农业的价格差距会越来越小。