The Plant Factory

題：台灣農業的未來「植物工廠」

含抗生素、瘦肉精的肉類，及基因改造作物，對人體健康帶來空前威脅，食物安全問題舉世矚目；此外，更不容忽視的還有因天候異常造成農產品欠收，加以人口的激增，缺糧將成常態。針對上述棘手的問題，全球農業專家紛紛提出對策，咸認結合農業、工業和商業的「植物工廠」，將會是最可行、最根本的解決之道。國內的農業專家亦認為，台灣同時擁有工業、農業和天候的優勢，若能全力發展植物工廠，未來潛力應不遜於高科技產業。

文／楊順發 圖／陳招宗

環境的破壞加上天候的丕變，食物的污染和產量不足，邁入二十一世紀之際，此一問題越顯嚴峻。儘管學者專家欲藉基因改造大幅提升農作物的產量，並同時降低生產成本，但安全性卻倍受質疑。經歷一番熱烈的討論之後，有學者專家力倡仿照工業化大量生產模式的植物工廠，將可大幅提高糧食產量及嚴控品質，可同時解決糧食短缺和食物污染的雙重問題。

植物工廠被視為終極技術的「第四農業」

植物工廠是繼露地栽培、設施園藝、水耕栽培等依序發展之後的終極技術，也因此被稱之為「第四農業」。施設園藝和水耕栽培均為環境控制與生物科學的人工技術，水耕栽培使作物生長離開土壤，避免地力損失、連作障礙等弊病。另外的好處是方便自動化，且養液可循環使用更可方便隨時監控。

環境控制則旨在將最佳生長條件定量化後創造作物生長之最適當環境，與生物科學結合則主要是有關基因的改變或篩選的技術。生物生長是與基因和環境息息相關的，基因和環境就像先天與後天，通常攸關著生命發展的成敗。所以，植物工廠需與水耕栽培、環境控制與生物技術相結合。

植物工廠依使用光源的不同可分成「太陽光利用型(簡稱太型)」 與 「完全控制型 (簡稱完型)」與綜合型三種。完型不僅使用人工光源，連溫度、濕度、二氧化碳濃度、培養液等，凡對植物生長有影響的主要環境條件，都以人工來控制，可以說是最理想的植物工廠，但在實現上卻面臨能源成本(Energy Cost) 的問題，必須設法降低成本。太型是水耕栽培法的延伸，在夏季如何降低設施內與養液的溫度是最大的重點課題。

太型及完型雖然同是植物工廠，但在基本精神上仍有很大的差異。太型會受到不確定要因－太陽光的決定性影響，此點與傳統上的農業生產一樣，即對天候與收穫量不能夠有正確的預測與控制且栽培者的直覺與經驗通常對生產結果的好壞有很大的影響。反之，完型可以根據定量測定過的栽培技術知識 (know-how) 做計畫生產。

太陽光利用型植物工廠，即為高精密環境控制溫室的延伸，可是既然說是植物工廠，首先便必須能克服夏天的酷熱，這在乾燥地帶較可簡單地達成。在乾燥地區可以使用風機水霧法 (Mist and Fan) ， 或風機濕簾法 (Pad and Fan) 等冷卻成本低廉的蒸發冷卻設備，但在高溫高濕的台灣，多種降溫方法的併用為必需的手段。選擇耐熱品種通常是第一步，遮蔭次之，再輔以前述的各種蒸發冷卻方法，仍可達到全年生產的目標。由於高溫時的溼度多半在50%左右，蒸發冷卻方法仍然有發揮功效的空間。

太型植物工廠的次要問題是環境控制需做到甚麼程度。控制的環境因子愈多，諸如包括了加溫、降溫、補光、二氧化碳濃度、施肥等，增加越多越接近完全控制，但成本問題又不能不考慮。控制要因增加越多、成本越高，然而是否可得相對的產量的增加呢? 所以需對照生產成本來考慮究竟要控制到何種程度方稱合理；此點通常需要以實驗來確定。整體而言，只增加有效的控制要因才是上策。綜合型為前述兩型之折衷。

台灣擁有發展植物工廠的條件優勢

台灣以溫室營造微氣候的權威─台中農試所施昭彰博士，十分推崇「塞恩特大地」的成功模式，他說，日本試行植物工廠之所以遭遇挫折的主要原因在於未考量能源耗損因素，植物工廠誠然可以大幅提升作物的產量和品質，但硬體設備帶來的資源高耗損，如果沒有加以克服，作物的售價勢必會很貴，以日本為例，植物工廠生產的作物售價約為一般蔬果的六倍；且其產能也不到荷蘭植物工廠的三分之一。

「塞恩特大地」整個設計完全採資源循環使用的環保概念，室內產生的二氧化碳經收集後，可以重複利用，甚至有足夠多餘的二氧化碳可以用來發電，提供自身的用電，還可以賣給電力公司，賺取業外收入。「塞恩特大地」還利用太陽能發電減少對外界電力的依賴，也符合節能減碳的環保要求。該公司並將栽種作物的營養液過濾後不斷循環再利用，達到資源再利用的目的，也因而大幅降低了栽種的成本。

施昭彰博士指出，費斯客集團藉「塞恩特大地」證明植物工廠的可行性毋庸置疑。施博士並指出，「塞恩特大地」這套模式若搬到台灣，成效一定更高。施昭彰博士指出，台灣擁有厚實機械、資通等高科技產業基礎，各種自動化設備技術世界一流；台灣同時擁有足夠的農業人才。再加上台灣四季如春，雨季又不長，平均日照很長，不似歐美日地區冬天會降雪，氣溫偏低，相信在設施成本上一定會比歐美日地區更低，生產效能和品質則會更高。

台大農學院教授方煒表示，植物工廠需要培養液及足夠的光源，其中替代光源的光電成本占大部分，被認為能減少耗電的發光二極體（LED）照明設施，成為導入工廠的重要設施，但目前需克服成本過高問題。

不過，對於植物工廠的光源，台中農試所施昭彰博士認為LED燈並非理想的照明，因為LED燈散熱問題目前還沒有獲得完善的解決之道，且LED燈也非適合作物生長的光源，日本的植物工廠遭遇的難題，即在於試圖要以LED燈取代自然光源，但並未獲致令人滿意的成效，這也是為何在一向強調節能減碳的歐洲，「塞恩特大地」仍選擇使用氖燈的原因。

植物工廠究竟是工廠？還是農場？

工研院對於植物工廠也展現濃厚的興趣，特別邀集晶元光電、台肥及台灣大學等產、學、研等團體，共組「台灣植物工廠產業發展協會」，建置跨領域合作平台，期能為國內植物工廠產業發展奠定基礎。

工研院表示，近年氣候變遷，農作物收穫量不穩定，帶來糧食危機的警訊，加上食物安全問題；植物工廠因可以穩定量產方式生產農作物，兼具低能耗、高生產效率、減省人力等特點，勢必成為全球積極投入的新興產業。植物工廠概念最早緣自於歐美設施栽培農業，目前已有日本、美國、荷蘭等國開始發展，預估2012年新建與維修市場將可達720億美元產值。

台灣擁有優良的農業發展基礎，兼具資通、半導體等科技產業實力，透過產業群聚力量成立「植物工廠產業發展協會」，將台灣的農業與科技能量加乘，將可發揮1加1大於2的效益。

植物工廠究竟是工廠？還是農場？施昭彰博士指出，過去的傳統觀念，農業和工業分軌，有時工業還會排擠農業。植物工廠則讓工業和農業合軌，它必須統合工業、農業之外，還必須結合商業。工業方面提供植物工廠的硬體設備，農業方面則提供栽種技術，商業方面則渉及市場行銷；三者缺一不可。

那農業、工業和商業何者為主？何者為賓？施博士指出，既然是作物生產，當然是農業為主體，換言之，就是工業為農業服務，畢竟作物是活體，不是硬梆梆的工業產品，無法全部依賴機械。農業人才需根據每一種作物的生長習性，指導工業人才設計出最適用的設施，以營造該作物最佳的生長環境。

施博士甚至直指，政府若有睿智全力發展植物工廠，其產值絕對超過光電產業，更何況台灣的光電產業在韓國的追擊下，優勢逐漸流失，植物工廠將為企業者找到另一條生路。

然而，施博士強調，儘管植物工廠初始和營運成本高，國內有財力投資植物工廠的企業者不在少數，但並不是有資金就能投入植物工廠，植物工廠化生產的基礎生理知識─尤其是植物、動物與微生物間的生態與發生，複雜的生理綜合知識，台灣知道的人還太少，這方面的人才缺口亟需補強。

台灣發展植物工廠若干迷思待釐清

除此之外，台灣若要成功發展植物工廠，必須先打破幾項迷思：

一、 完全封閉型的植物工廠投資成本和營運費用太高，適合種植的作物太少。在台灣發展的植物工廠設施結構系統要「硬中帶軟」、作物生產系統要「軟中帶硬」；也就是設施要達到「實有若無、要有便有」境界，亦即要和大自然環境有一定程度的互動性才行。

二、植物工廠生產的作物雖然有相當的潔淨度和品質，但若和露地作物相比，還是少了一點季節韻律帶來的風味，像草莓就有很明顯的差別，但蕃茄、青椒等作物的落差就不甚明顯。因此，植物工廠必須選擇風味落差較不明顯的作物。

三、台灣冬季天候涼爽，是蔬果主要產季，因作物病蟲害較少，產量和品質都較佳，蔬菜價格通常會相對便宜，植物工廠生產的蔬果恐怕會在價格上吃很大的虧；但反觀夏季多颱風雨水，蔬果生產不易，又頻傳災情，蔬果價格偏高，卻無蔬果可賣，植物工廠此時便占了市場的絕對優勢。

施昭彰博士並認為，台灣的天候和土壤條件，原本就很適合種植蔬菜類，植物工廠拿來種一般蔬菜有點大材小用，經濟效益恐怕不如預期的高，但若用來種植高經濟價值的果樹，情況就會有很大的不同。台灣是水果的天堂，種類繁多，甜度和含水度又高，很多外國人來到台灣，吃到台灣的水果，無不感驚訝。

只可惜，水果有固定的產季，豐收或欠收，也很容易受到天候的影響，植物工廠種水果，不僅可以避開天候的侵擾，確保水果的產量和品質，更可以透過微氣候的控制，調整產期，比其他生產國更早採收，便能搶先攻占市場，價格也會因市場競爭小而提高許多。施博士認為台灣在國際間最具競爭力水果包括水梨、枇杷等溫帶水果。

植物工廠將為未來的農業帶來一番新的景象，台灣經濟研究院生物科技產業研究中心助理研究員李秉璋指出，植物工廠在土地狹窄、地力貧瘠或氣候條件較差的地區來說，具有特殊的意義，對本省的農業亦然，因為台灣的小農結構很難像美國那樣在廣大地面用機械化來提高勞動生產力，植物工廠將可大幅提高小農的生產效益。

加拿大、蘇聯、北歐等寒冷地或寒冷期，中、近東及非洲的沙漠地帶，如用一般的栽培方法是不可能或很難的。寒冷地的溫室栽培須費很大的能源(燃油)成本，沙漠地則受自然環境的限制就是有充分的水也難栽培。只要電力成本夠便宜的話，完全控制型植物工廠便能發揮效用；尤其要解決森林被濫伐、土壤沙漠化，時常在旱魃為虐，而政府卻束手無策的非洲窮國的飢餓問題，也許只能靠植物工廠了。植物工廠讓寒冷地、不毛地、地下、海底，甚至太空中都有可能發展農業。

農業本是冒著寒冷褥暑的重勞動，時下年輕人無不卻步，寧願當上班族待在有冷暖氣機、中央空調的辦公室中快適地工作。植物工廠作業環境良好、又省力化，將可望吸引年輕人回歸農業。

題：新疆尉犁農民種植溫室蘑菇走上致富路

隨著農村產業結構的調整，種植瓜果蔬菜已經不是什麼稀罕事了，但是如果把它當成一個產業來做，就需要有足夠的勇氣才敢行動。2013年以來，在新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣團結鄉黨委、政府的引導下，村民黃菊英通過規模化種植蘑菇成了遠近聞名的富裕戶。

在黃菊英的蘑菇種植基地，只見12個標準化的蘑菇種植依次排開，蔚為壯觀。走進內立刻令人感受到了久違的生機，一排排蘑菇長勢喜人，有的星星點點剛冒出了頭，有的已經到成熟採摘期，一叢叢一簇簇猶如盛開的鮮花，煞是好看。正在採摘蘑菇的黃菊英樂呵呵地給記者算了一筆賬：“我們一個棚佔地300平米，每個棚能放七千個菌袋，能出十噸左右的蘑菇，按照市場批發價6元/公斤計算，毛收入六萬到七萬元，除去成本，純收入也在四萬；12個棚算下來，也有50萬元的利潤，比種棉花不知強了多少倍。”

黃菊英的祖籍四川，上世紀90年代初與丈夫來到了尉犁縣，2009年開始建溫室種植蘑菇，家門前375平方米的蘑菇溫室就是一家人的全部收入。黃菊英婦夫一直琢磨著如何擴大模，可是因為沒有地、沒有資金，致富的夢想只能停留在心中。2013年在尉犁縣農業產結構調整轉型升促增收的惠農政策鼓舞下，有著多年種植蘑菇經驗的黃菊英夫婦，不僅得到了政府統一規劃的8畝建棚用地，而且還得了政府發放的36萬元建棚資金，使得她順利地把原來的一個棚擴大到12個棚。

臨近春節，黃菊英婦夫第天都像照顧小孩一樣精心照料蘑菇，給它們加溫、翻料、打水；為的就是能夠讓蘑菇在春節前後集中上市，再好好的掙上一把。種植蘑菇從小到多，逐步走上規模化，這讓黃菊英感到最興奮的是：“蘑菇營養價值高，深受人們喜受，過去是上街擺灘賣蘑菇，而如今座在家裏，庫爾勒等各地的客商源源不斷來這裏批發，打消了她銷售難的顧慮。”目前，黃菊英正在千方百計地尋找場地，2014年再建一個蘑菇加工廠，帶動更多的農戶種植蘑菇走上致富路。

http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=featurearticles&id=1281

科學人雜誌 - 不犁田的寧靜革命 農地退化。現在，有些農夫已放棄整地的做法，希望能讓農業更永續。

http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=featurearticles&id=1103

科學人雜誌 - 你吃的食物安全嗎？ 食物從產地到家裡的餐桌上，經過層層步驟，誰能保證每一步都安全無虞？

垂直農場：因應環境變遷都市居民的另類選擇
作者：李永展(台灣環境資訊協會候補理事、中華民國社區營造學會理事)

根據「聯合國人口基金」的統計，全球已超過50%的人居住在都市地區，這個比例在2050年前將接近80%（人口約增加30億人）；如果採用傳統的農業生產方式來生產這些新增人口所需的糧食，大約需要109公頃（大約1.2倍巴西國土面積）的新生土地！

但是聯合國也指出，全球適合生產糧食的土地大約有80%已被使用，其中約15%未被妥善利用。反觀台灣在2007年時便有高達79.6%的人居住在都市計畫地區，而國土利用也早已透過「地盡其用」理念開發殆盡。因此，台灣更需面對人口／土地／糧食環環相扣的議題，我們要問的是：該採取什麼對策來因應這個大挑戰？

由於都市聚集了眾多人口，往往衍生各種環境問題，除了傳統三廢（空氣污染、水污染、垃圾）外，更製造了許多新議題（如溫室效應及生物多樣性問題）；可以說，如果能將都市衍生的環境問題妥善處理，將可解決全球泰半環境問題；易言之，地球能否永續的主戰場將取決於都市地區能否永續。

有鑑於此，各種因應環境變遷的空間規劃構想及作法相繼出現，包括與水患共存（Living with Flood）、為水留下空間（Make Space for Water）、跨域治理、綠色大眾運輸導向發展（Green-TOD）、生態城市規劃及生態街廓營造等。而在高樓林立的都市地區則有「垂直農場」（vertical farm）構想的出現，這種新的垂直農業生產方式如果能實現，或許能提供人類足夠的糧食、使土地回歸自然，並使選擇居住在都市的人更健康、永續。

垂直農場是一種將大規模農業生產建置在摩天樓上的作法，有人甚至將這種技術稱為「農場摩天樓」（farmscraper）。垂直農場使用再生資源及溫室技術（如水栽法），可全年生產水果、蔬菜、香菇及藻類；而經由轉化傳統戶外農場的自然環境，同時減少運送食物的能源成本，垂直農場可減輕大量二氧化碳排放所造成的氣候變遷現象。

由於具可控制的環境，垂直農場的生產力較不受氣候的影響，因此也較不受極端氣候事件的影響，後者在氣候變遷將增加極端氣候事件的頻率下更形重要。如果處理得宜，垂直農場允許現有農地回歸自然，並減少森林消失、沙漠化及其它因農業生產而破壞生物群落的情況；而生產區位較接近消費者，更能進一步減少運輸及冷凍所消耗的化石燃料。

研究指出，超過70%的地表水用在傳統農業生產上，而傳統農業往往使用大量的殺蟲劑、除草劑及肥料，透過水體的流通，這些藥劑或肥料便成為污染水體的元兇之一。透過可控制且再生循環的環境下生產作物可減少殺蟲劑、除草劑及肥料的使用，使垂直農場減少水體污染，至於在垂直農場生產有機作物不僅可能，也是一種非常可行的生產及行銷策略。

由於水循環在可控制的農業環境中更可行且更具經濟可行性，垂直農場比傳統農場使用更少的水，而透過土壤水分蒸發蒸騰損失總量，垂直農場可將黑水或灰水轉化成可使用的水。垂直農場不只使用較少的水，更能加以循環使用，因而彌補了植物蒸發的水分，更重要的是，這些回收的水是純淨的，並且可用在農作或飲用上。

另一方面，使人類活動遠離大面積土地或許是減緩進而終止以人為中心思維所造成地表動物大量滅絕的現象，因為大多數人類佔用的土地是用作農業生產，因此，垂直農場的倡議將是讓足夠土地在維持人類生存前提下回復為動物棲地以免滅絕的可能出路。

在一個愈來愈擠、愈來愈熱的地球上，台灣雖然不是聯合國會員國，但不應也不能漠視全球環境變遷議題，不同部門、不同組織應有相對應的策略及行動，從宏觀的國土規劃、區域治理，到微觀的永續社區、生態街廓。而在都市人口將近80%的台灣，如何讓都市居民在面對人口／土地／糧食的挑戰下作出對地球更友善的作法，垂直農場或許是值得各界深入探討的另類選擇。

科學人雜誌 - 垂直農場 開心種菜 在城市的摩天大樓裡種植作物，要比在戶外農場栽種還要省水、省燃料， 也能消除農業降雨逕流、提供城市居民更新鮮的食物。

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前進日本 掌握植物工廠成功方程式 黃書瑋／台北日本政府投入植物工廠研究與發展已有30多年，擁有首屈世界的技術，併發展出一套成功的獲利模式，台灣也將仿效日本積極推動科技農業，搭上這一波綠能浪潮，成功轉型農業結構。植物工廠為目前綠能科技新興產業，是一種利用高科技化的栽培輔助設施，建構出高產能、安全環保與無季節性限制的植物生產體系，在日本已累積30多年經驗，擁有眾多專利並形成各式學派，迄今已經有超過100家的規模。日本的植物工廠也成為許多國家與台灣業者取經效法的對象。三建產業情報將在12月，舉辦為期5天4夜的日本植物工廠參訪活動，實地造訪日本當地植物工廠，學習及交流其成

沒補助 業者嘆：不如陸日韓 | 植物工廠投資熱 | 國內要聞 | 聯合新聞網 植物工廠成為全球新經濟活動，日本政府率先在二○○九年提出補助政策，帶動ＬＥＤ照明應用市場需求，台廠近年也積極跨入植物工廠領域，但談到政府補助，業者大嘆我國不如大陸、日、韓。

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