摘要：近些年，隨著(zhù)現代農業(yè)科技的不斷探索，智能化植物工廠(chǎng)產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展，在材料、裝置和技術(shù)方面都取得了快速進(jìn)步。中國是植物工廠(chǎng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化最活躍的國家，通過(guò)引進(jìn)消化、自主研發(fā)創(chuàng )新、應用推廣三個(gè)階段，各類(lèi)型植物工廠(chǎng)正在快速、均衡發(fā)展。2021年我國新增48座植物工廠(chǎng)，新增面積21.54萬(wàn)平方米。目前，我國人工光植物工廠(chǎng)總數已超過(guò)250座，成為數量?jì)H次于日本的植物工廠(chǎng)發(fā)展大國。

一、定義及分類(lèi)

植物工廠(chǎng)是通過(guò)設施內高精度環(huán)境控制實(shí)現農作物周年連續生產(chǎn)的高效農業(yè)系統，是利用智能計算機和電子傳感系統對植物生長(cháng)的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營(yíng)養液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，使設施內植物的生長(cháng)發(fā)育不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)方式。按照不同的劃分方式，植物工廠(chǎng)可分為以下幾類(lèi)：

二、行業(yè)政策

1、主管部門(mén)和監管體制

植物工廠(chǎng)行業(yè)主管部門(mén)主要是指農業(yè)農村部，其主要負責擬訂種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、農機機械化、鄉鎮企業(yè)、農墾等農業(yè)各產(chǎn)業(yè)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)農業(yè)）和農村經(jīng)濟發(fā)展政策、發(fā)展戰略、中長(cháng)期發(fā)展規劃并指導實(shí)施，參與涉農的財稅、價(jià)格、金融保險、進(jìn)出口等政策制定，組織起草農業(yè)和農村經(jīng)濟的法律法規草案，推進(jìn)農業(yè)依法行政。負責農村改革試驗區相關(guān)工作等。

中國植物學(xué)會(huì )智能植物工廠(chǎng)分會(huì )是行業(yè)自律性組織，通過(guò)不斷吸納科研工作者，充分發(fā)揮多學(xué)科多技術(shù)整合優(yōu)勢，推動(dòng)植物工廠(chǎng)從基礎研究、應用基礎研究到應用的全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng )新發(fā)展，為保障國家大糧食安全提供科技支撐。

2、行業(yè)相關(guān)政策

近年來(lái)，植物工廠(chǎng)作為現代農業(yè)的產(chǎn)業(yè)方向，為推動(dòng)植物工廠(chǎng)發(fā)展國家制定了系列政策。如2023年6月，農業(yè)農村部等部門(mén)發(fā)布《全國現代設施農業(yè)建設規劃(2023—2030年)》，其中提出以全國超大、特大和大中城市郊區及其周邊區域為重點(diǎn)，突出發(fā)展現代都市型智慧設施農業(yè)，建設一批全年生產(chǎn)、立體種植、智能調控的連棟溫室和植物工廠(chǎng)等高端生產(chǎn)設施，形成一批布局合理、高產(chǎn)高效的現代設施農業(yè)標準化園區。此外，各地方政府也積極發(fā)布相關(guān)政策，2023年12月，云南省農業(yè)農村廳、云南省發(fā)展和改革委員會(huì )等四部門(mén)發(fā)布《云南省設施農業(yè)現代化三年行動(dòng)方案（2023—2025年）》，其中提出選準特色產(chǎn)業(yè)。以蔬菜、花卉、小漿果等為重點(diǎn)，新建和提升改造一批全年生產(chǎn)、立體種植、智能調控的連棟溫室和植物工廠(chǎng)等高端生產(chǎn)設施，形成一批布局合理、高產(chǎn)高效的現代設施農業(yè)標準化園區。

三、發(fā)展歷程

從發(fā)展歷程來(lái)看，我國從2002年才開(kāi)始植物工廠(chǎng)的研發(fā)工作；2005年研制出LED植物工廠(chǎng)實(shí)驗系統；2009年推出LED植物工廠(chǎng)商業(yè)化應用；2010年上海世博會(huì )首次展出“低碳、智能”家庭LED植物工廠(chǎng)；2013年中國正式將“智能化植物工廠(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)研究”項目列入863計劃，由15家科教單位與企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)研發(fā)；2021年至今，中國已成為世界上植物工廠(chǎng)發(fā)展最快的國家。目前，我國人工光植物工廠(chǎng)總數已超過(guò)250座，成為數量?jì)H次于日本的植物工廠(chǎng)發(fā)展大國。

四、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

植物工廠(chǎng)的生產(chǎn)涉及眾多復雜的技術(shù)領(lǐng)域，包括植物生理學(xué)、環(huán)境控制、LED光譜技術(shù)、營(yíng)養液配置等。這些技術(shù)領(lǐng)域的深入研究和應用，是確保植物工廠(chǎng)高效、穩定運行的關(guān)鍵。行業(yè)內企業(yè)需要不斷地進(jìn)行研發(fā)投入和技術(shù)升級，儲備更多的發(fā)明專(zhuān)利。然而，這些技術(shù)的研發(fā)和應用需要大量的專(zhuān)業(yè)知識和經(jīng)驗積累，行業(yè)新進(jìn)入者通常很難在較短時(shí)間內形成有競爭力的技術(shù)實(shí)力。

2、資金壁壘

植物工廠(chǎng)的建設和運營(yíng)需要投入大量的資金。從場(chǎng)地租賃或購買(mǎi)、設備購置和維護，到種植技術(shù)研發(fā)和能源供應等，每個(gè)環(huán)節都需要大量的資金投入。特別是設備和技術(shù)支持，如LED燈、氣候控制系統、水肥一體化系統等，這些設備和技術(shù)的投入成本較高。這就導致規模較小的企業(yè)難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，在一定程度上限制植物工廠(chǎng)的盈利能力和發(fā)展空間。因此，對于新進(jìn)入者來(lái)說(shuō)，行業(yè)具有較高的資金壁壘。

3、渠道壁壘

渠道壁壘是植物工廠(chǎng)行業(yè)壁壘之一，植物工廠(chǎng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售渠道相對有限，主要包括直銷(xiāo)、代理商、電商平臺等。而這些渠道往往被行業(yè)內的大型企業(yè)或已有品牌占據，新進(jìn)入者很難獲取優(yōu)質(zhì)渠道資源。此外，行業(yè)內企業(yè)之間的競爭加劇，也導致了渠道資源的緊張。新進(jìn)入者需要付出更多的努力來(lái)與渠道商建立合作關(guān)系，這也增加了其市場(chǎng)進(jìn)入的難度。

五、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

從植物工廠(chǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，上游主要包括種子、農藥等農資供應商以及LED植物照明設備、環(huán)境控制設備等生產(chǎn)設備供應商；中游是指植物工廠(chǎng)運營(yíng)商，主要負責植物工廠(chǎng)的建設、管理和運營(yíng)；下游是指農產(chǎn)品加工商和銷(xiāo)售商，其中農產(chǎn)品加工商可將植物工廠(chǎng)生產(chǎn)的農產(chǎn)品進(jìn)行深加工，制作出更加多樣化的產(chǎn)品；銷(xiāo)售商則負責將產(chǎn)品銷(xiāo)售給終端消費者。

植物工廠(chǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

種子

黑龍江北方種業(yè)有限公司

黑龍江華冠科技股份有限公司

安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司

廣東天禾農資股份有限公司

合肥豐樂(lè )種業(yè)股份有限公司

農藥

江蘇揚農化工股份有限公司

山東濰坊潤豐化工股份有限公司

利爾化學(xué)股份有限公司

深圳諾普信作物科學(xué)股份有限公司

LED植物照明設備

佛山電器照明股份有限公司

三安光電股份有限公司

佛山市國星光電股份有限公司

華燦光電股份有限公司

廈門(mén)乾照光電股份有限公司

環(huán)境控制設備

北京四方新域環(huán)境控制有限公司

浙江托普云農科技股份有限公司

中山萬(wàn)從科技有限公司

河南賽諾優(yōu)農科技有限公司

上游

四維生態(tài)科技（杭州）有限公司

京東方科技集團股份有限公司

三安光電股份有限公司

北京京東世紀貿易有限公司

中游

農產(chǎn)品加工商

農產(chǎn)品銷(xiāo)售商

下游

消費者

終端

2、行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）京東方科技集團股份有限公司

京東方科技集團股份有限公司創(chuàng )立于1993年4月，是一家為信息交互和人類(lèi)健康提供智慧端口產(chǎn)品和專(zhuān)業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)公司。核心事業(yè)包括端口器件、智慧物聯(lián)和智慧醫工三大領(lǐng)域，端口器件事業(yè)包括顯示與傳感器件、傳感器及解決方案。作為全球半導體顯示產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，京東方近年來(lái)還利用LED照明和無(wú)土栽培，建設“植物工廠(chǎng)”，幫助偏遠地區解決蔬菜需求。目前，公司植物工廠(chǎng)種植多達30余種葉菜類(lèi)蔬菜，主栽生菜及菜心兩種葉菜，以直供的方式將蔬菜輸送到各大餐飲門(mén)店中，相關(guān)餐飲企業(yè)有將太無(wú)二、海底撈、院落私房菜等知名餐飲企業(yè)。從企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jì)來(lái)看，2023年公司營(yíng)業(yè)收入和歸母凈利潤雙降，營(yíng)業(yè)收入為1745.43億元，同比下降2.17%；實(shí)現歸母凈利潤25.47億元，同比下降66.22%。

（2）三安光電股份有限公司

三安光電股份有限公司主要從事全色系超高亮度LED外延片、芯片、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料、微波通訊集成電路與功率器件、光通訊元器件等的研發(fā)。2015年中科院植物所與福建三安集團共同發(fā)起合資企業(yè)福建省中科生物股份有限公司（中科三安），利用中科院植物所在植物科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)成果，結合三安集團旗下核心企業(yè)三安光電領(lǐng)先的LED光源技術(shù)，進(jìn)行光生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉化，應用于現代設施農業(yè)及生物制藥領(lǐng)域。中科三安憑借自主研發(fā)的LED照明設備、植物營(yíng)養液及環(huán)控系統，實(shí)現人工光立體農業(yè)。目前，其自主研發(fā)的植物光譜技術(shù)已經(jīng)在萬(wàn)米植物工廠(chǎng)內廣泛應用，推出30個(gè)可量產(chǎn)植物品種，實(shí)現了人工光環(huán)境下2種珍稀藥材資源的室內種植。從企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jì)來(lái)看，三安光電實(shí)現營(yíng)業(yè)收入101.56億元，同比增長(cháng)1.43%；歸母凈利潤1.73億元，同比下降82.51%。

六、行業(yè)現狀

近些年，隨著(zhù)現代農業(yè)科技的不斷探索，智能化植物工廠(chǎng)產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展，在材料、裝置和技術(shù)方面都取得了快速進(jìn)步。中國是植物工廠(chǎng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化最活躍的國家，通過(guò)引進(jìn)消化、自主研發(fā)創(chuàng )新、應用推廣三個(gè)階段，各類(lèi)型植物工廠(chǎng)正在快速、均衡發(fā)展。2021年，我國新增48座植物工廠(chǎng)，新增面積21.54萬(wàn)平方米。目前，我國人工光植物工廠(chǎng)總數已超過(guò)250座，成為數量?jì)H次于日本的植物工廠(chǎng)發(fā)展大國。

七、發(fā)展因素

1、機遇

（1）國家政策的大力支持

近年來(lái)，隨著(zhù)世界環(huán)境、資源等問(wèn)題日漸突出，植物工廠(chǎng)的發(fā)展優(yōu)勢逐漸顯現。為推動(dòng)植物工廠(chǎng)發(fā)展，中央及地方制定并出臺了一系列法律法規和政策支持。如2023年12月，云南省農業(yè)農村廳、云南省發(fā)展和改革委員會(huì )等四部門(mén)發(fā)布的《云南省設施農業(yè)現代化三年行動(dòng)方案（2023—2025年）》中，提出以蔬菜、花卉、小漿果等為重點(diǎn)，新建和提升改造一批全年生產(chǎn)、立體種植、智能調控的連棟溫室和植物工廠(chǎng)等高端生產(chǎn)設施，形成一批布局合理、高產(chǎn)高效的現代設施農業(yè)標準化園區。

（2）對高品質(zhì)蔬菜需求增加

近年來(lái)，隨著(zhù)人們生活水平的提高和健康意識的增強，消費者對高品質(zhì)蔬菜的需求也在不斷增加。植物工廠(chǎng)作為一種在密閉環(huán)境下進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)的高效農業(yè)方式，能夠有效阻止病蟲(chóng)害的侵入，并采取清潔安全的方式進(jìn)行生產(chǎn)，從而保證了蔬菜的品質(zhì)，正好迎合了這一市場(chǎng)需求。未來(lái)，隨著(zhù)消費者對植物工廠(chǎng)蔬菜的認知度和接受度的提高，植物工廠(chǎng)的市場(chǎng)規模有望進(jìn)一步擴大。

（3）技術(shù)進(jìn)步支撐行業(yè)發(fā)展

近年來(lái)，光照、溫度、濕度等控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及人工智能、大數據等技術(shù)的應用，使得植物工廠(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境得到了更加精準和高效的模擬和控制，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這些技術(shù)的不斷創(chuàng )新和應用，使得植物工廠(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境更加可控、可預測和可優(yōu)化，為植物工廠(chǎng)的發(fā)展提供了更多的可能性。未來(lái)，隨著(zhù)這些技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和融合，植物工廠(chǎng)有望在農業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人類(lèi)提供更加安全、健康、高品質(zhì)的蔬菜產(chǎn)品。

2、挑戰

（1）行業(yè)成本較高

當前，植物工廠(chǎng)造價(jià)高，最低造價(jià)每平方米也在千元以上，最高可達幾萬(wàn)元，高昂的成本嚴重地限制了技術(shù)的推廣。成本較高的原因主要包括兩個(gè)方面：一是前期投入成本較高。植物工廠(chǎng)是設施農業(yè)，需要通過(guò)人工光源或補光系統、營(yíng)養液設備和智能監控系統等外在硬件設備，以及對溫、光、水、氣、肥等環(huán)境的智能調控管理，而這些設施成本較高。二是植物工廠(chǎng)耗電量巨大，有的耗電成本投入甚至大于產(chǎn)出價(jià)值，這在家庭植物工廠(chǎng)中表現尤其明顯。而且后期對植物工廠(chǎng)的維護與管理還要有一筆開(kāi)支。因此，如何降低成本是解決制約植物工廠(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展與推廣的最主要“瓶頸”問(wèn)題。

（2）生產(chǎn)作物研究的種類(lèi)較少

目前對作物在植物工廠(chǎng)中生長(cháng)規模的研究不夠深入，所涉及的作物種類(lèi)較少。眾所周知，不同作物的生長(cháng)所需要的光照、溫度、濕度和營(yíng)養液等都不相同，同種作物在不同時(shí)期不同環(huán)境下的生長(cháng)需求也不相同。但是到目前為止，僅有部分作物具有相對標準化的生產(chǎn)指標，還存在很多未開(kāi)發(fā)作物在實(shí)際生產(chǎn)中缺乏生產(chǎn)指導和數據支持。這一問(wèn)題會(huì )使未開(kāi)發(fā)作物在植物工廠(chǎng)中的生長(cháng)效果不佳，生產(chǎn)效率低下。

（3）智能化程度較低

近年來(lái)，植物工廠(chǎng)的智能化研究不斷發(fā)展，但家庭植物工廠(chǎng)高成本、低產(chǎn)出使其產(chǎn)業(yè)化程度低，導致家庭植物工廠(chǎng)的智能化研究很少，基本還停留在環(huán)境控制方面。由于人類(lèi)的生活節奏不斷加快，生活品質(zhì)不斷提高，促進(jìn)植物工廠(chǎng)的家庭化與智能化成為當前的研究課題?；ヂ?lián)網(wǎng)以及手機網(wǎng)絡(luò )成為人們生活中不可缺少的物品，如何將互聯(lián)網(wǎng)、手機網(wǎng)絡(luò )和智能控制結合起來(lái)，成為植物工廠(chǎng)下一步研究的課題。

八、競爭格局

植物工廠(chǎng)行業(yè)是一個(gè)相對新興的行業(yè)，目前還沒(méi)有明確的市場(chǎng)領(lǐng)導者。進(jìn)入植物工廠(chǎng)行業(yè)的主要競爭者包括大型農業(yè)公司、科技公司、物流公司以及創(chuàng )新企業(yè)，如京東、京東方、三安光電、四維生態(tài)等。這些競爭者各有不同的優(yōu)勢和劣勢。大型農業(yè)公司和物流公司具有豐富的農業(yè)和物流經(jīng)驗，能夠提供全方位的服務(wù)，包括種子選購、種植指導、植物育種、農產(chǎn)品銷(xiāo)售和物流運輸等。但是，這些公司在植物工廠(chǎng)方面的技術(shù)和設備可能不夠先進(jìn)，無(wú)法滿(mǎn)足現代植物工廠(chǎng)的高效運作需求?？萍脊竞蛣?chuàng )新企業(yè)在植物工廠(chǎng)技術(shù)方面具有很強的實(shí)力和優(yōu)勢，能夠提供先進(jìn)的植物育種技術(shù)、智能化設備和精準農業(yè)方案等。同時(shí)這些企業(yè)也具有較強的研發(fā)能力，能夠持續改進(jìn)和創(chuàng )新產(chǎn)品，提高植物工廠(chǎng)的效率和產(chǎn)量。但是，這些公司在農業(yè)和物流方面的經(jīng)驗相對較少，可能無(wú)法提供全方位的服務(wù)。

九、發(fā)展趨勢

隨著(zhù)現代農業(yè)技術(shù)提高，植物工廠(chǎng)是現代農業(yè)的首選發(fā)展模式。目前，植物工廠(chǎng)管理多由人工完成，管理難度大、成本高、效率低，同時(shí)也容易帶來(lái)病菌污染。實(shí)現信息技術(shù)與設施裝備的深度融合，提升設施裝備的自動(dòng)化、智能化水平，有助于解決設施農業(yè)走向產(chǎn)業(yè)化和規?；a(chǎn)存在的問(wèn)題。植物工廠(chǎng)發(fā)展至今，結合光電技術(shù)與生物學(xué)技術(shù)興起智能植物工廠(chǎng)，代表著(zhù)未來(lái)農業(yè)的發(fā)展方向，集高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出于一體，更加集成化、產(chǎn)業(yè)化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、多功能化，是解決當下食品安全、環(huán)境污染、土地資源緊張、勞動(dòng)力成本上升的有效途徑。