摘要：近些年，隨著現(xiàn)代農業(yè)科技的不斷探索，智能化植物工廠產業(yè)取得快速發(fā)展，在材料、裝置和技術方面都取得了快速進步。中國是植物工廠研發(fā)與產業(yè)化最活躍的國家，通過引進消化、自主研發(fā)創(chuàng)新、應用推廣三個階段，各類型植物工廠正在快速、均衡發(fā)展。2021年我國新增48座植物工廠，新增面積21.54萬平方米。目前，我國人工光植物工廠總數(shù)已超過250座，成為數(shù)量僅次于日本的植物工廠發(fā)展大國。

一、定義及分類

植物工廠是通過設施內高精度環(huán)境控制實現(xiàn)農作物周年連續(xù)生產的高效農業(yè)系統(tǒng)，是利用智能計算機和電子傳感系統(tǒng)對植物生長的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件進行自動控制，使設施內植物的生長發(fā)育不受或很少受自然條件制約的省力型生產方式。按照不同的劃分方式，植物工廠可分為以下幾類：

二、行業(yè)政策

1、主管部門和監(jiān)管體制

植物工廠行業(yè)主管部門主要是指農業(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(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農墾等農業(yè)各產業(yè)（以下簡稱農業(yè)）和農村經濟發(fā)展政策、發(fā)展戰(zhàn)略、中長期發(fā)展規(guī)劃并指導實施，參與涉農的財稅、價格、金融保險、進出口等政策制定，組織起草農業(yè)和農村經濟的法律法規(guī)草案，推進農業(yè)依法行政。負責農村改革試驗區(qū)相關工作等。

中國植物學會智能植物工廠分會是行業(yè)自律性組織，通過不斷吸納科研工作者，充分發(fā)揮多學科多技術整合優(yōu)勢，推動植物工廠從基礎研究、應用基礎研究到應用的全產業(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)相關政策

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

三、發(fā)展歷程

從發(fā)展歷程來看，我國從2002年才開始植物工廠的研發(fā)工作；2005年研制出LED植物工廠實驗系統(tǒng)；2009年推出LED植物工廠商業(yè)化應用；2010年上海世博會首次展出“低碳、智能”家庭LED植物工廠；2013年中國正式將“智能化植物工廠生產技術研究”項目列入863計劃，由15家科教單位與企業(yè)聯(lián)合進行技術研發(fā)；2021年至今，中國已成為世界上植物工廠發(fā)展最快的國家。目前，我國人工光植物工廠總數(shù)已超過250座，成為數(shù)量僅次于日本的植物工廠發(fā)展大國。

四、行業(yè)壁壘

1、技術壁壘

植物工廠的生產涉及眾多復雜的技術領域，包括植物生理學、環(huán)境控制、LED光譜技術、營養(yǎng)液配置等。這些技術領域的深入研究和應用，是確保植物工廠高效、穩(wěn)定運行的關鍵。行業(yè)內企業(yè)需要不斷地進行研發(fā)投入和技術升級，儲備更多的發(fā)明專利。然而，這些技術的研發(fā)和應用需要大量的專業(yè)知識和經驗積累，行業(yè)新進入者通常很難在較短時間內形成有競爭力的技術實力。

2、資金壁壘

植物工廠的建設和運營需要投入大量的資金。從場地租賃或購買、設備購置和維護，到種植技術研發(fā)和能源供應等，每個環(huán)節(jié)都需要大量的資金投入。特別是設備和技術支持，如LED燈、氣候控制系統(tǒng)、水肥一體化系統(tǒng)等，這些設備和技術的投入成本較高。這就導致規(guī)模較小的企業(yè)難以滿足市場需求，在一定程度上限制植物工廠的盈利能力和發(fā)展空間。因此，對于新進入者來說，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行業(yè)壁壘之一，植物工廠產品的銷售渠道相對有限，主要包括直銷、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(jù)，新進入者很難獲取優(yōu)質渠道資源。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。新進入者需要付出更多的努力來與渠道商建立合作關系，這也增加了其市場進入的難度。

五、產業(yè)鏈

1、行業(yè)產業(yè)鏈分析

從植物工廠行業(yè)產業(yè)鏈來看，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)境控制設備等生產設備供應商；中游是指植物工廠運營商，主要負責植物工廠的建設、管理和運營；下游是指農產品加工商和銷售商，其中農產品加工商可將植物工廠生產的農產品進行深加工，制作出更加多樣化的產品；銷售商則負責將產品銷售給終端消費者。

植物工廠行業(yè)產業(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

利爾化學股份有限公司

深圳諾普信作物科學股份有限公司

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

農產品加工商

農產品銷售商

下游

消費者

終端

2、行業(yè)領先企業(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健康提供智慧端口產品和專業(yè)服務的物聯(lián)網公司。核心事業(yè)包括端口器件、智慧物聯(lián)和智慧醫(yī)工三大領域，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業(yè)龍頭企業(yè)，京東方近年來還利用LED照明和無土栽培，建設“植物工廠”，幫助偏遠地區(qū)解決蔬菜需求。目前，公司植物工廠種植多達30余種葉菜類蔬菜，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店中，相關餐飲企業(yè)有將太無二、海底撈、院落私房菜等知名餐飲企業(yè)。從企業(yè)經營業(yè)績來看，2023年公司營業(yè)收入和歸母凈利潤雙降，營業(yè)收入為1745.43億元，同比下降2.17%；實現(xiàn)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領域的研發(fā)成果，結合三安集團旗下核心企業(yè)三安光電領先的LED光源技術，進行光生物技術產業(yè)轉化，應用于現(xiàn)代設施農業(yè)及生物制藥領域。中科三安憑借自主研發(fā)的LED照明設備、植物營養(yǎng)液及環(huán)控系統(tǒng)，實現(xiàn)人工光立體農業(yè)。目前，其自主研發(fā)的植物光譜技術已經在萬米植物工廠內廣泛應用，推出30個可量產植物品種，實現(xiàn)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)經營業(yè)績來看，三安光電實現(xiàn)營業(yè)收入101.56億元，同比增長1.43%；歸母凈利潤1.73億元，同比下降82.51%。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

近些年，隨著現(xiàn)代農業(yè)科技的不斷探索，智能化植物工廠產業(yè)取得快速發(fā)展，在材料、裝置和技術方面都取得了快速進步。中國是植物工廠研發(fā)與產業(yè)化最活躍的國家，通過引進消化、自主研發(fā)創(chuàng)新、應用推廣三個階段，各類型植物工廠正在快速、均衡發(fā)展。2021年，我國新增48座植物工廠，新增面積21.54萬平方米。目前，我國人工光植物工廠總數(shù)已超過250座，成為數(shù)量僅次于日本的植物工廠發(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，隨著世界環(huán)境、資源等問題日漸突出，植物工廠的發(fā)展優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。為推動植物工廠發(fā)展，中央及地方制定并出臺了一系列法律法規(guī)和政策支持。如2023年12月，云南省農業(yè)農村廳、云南省發(fā)展和改革委員會等四部門發(fā)布的《云南省設施農業(yè)現(xiàn)代化三年行動方案（2023—2025年）》中，提出以蔬菜、花卉、小漿果等為重點，新建和提升改造一批全年生產、立體種植、智能調控的連棟溫室和植物工廠等高端生產設施，形成一批布局合理、高產高效的現(xiàn)代設施農業(yè)標準化園區(qū)。

（2）對高品質蔬菜需求增加

近年來，隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強，消費者對高品質蔬菜的需求也在不斷增加。植物工廠作為一種在密閉環(huán)境下進行蔬菜生產的高效農業(yè)方式，能夠有效阻止病蟲害的侵入，并采取清潔安全的方式進行生產，從而保證了蔬菜的品質，正好迎合了這一市場需求。未來，隨著消費者對植物工廠蔬菜的認知度和接受度的提高，植物工廠的市場規(guī)模有望進一步擴大。

（3）技術進步支撐行業(yè)發(fā)展

近年來，光照、溫度、濕度等控制技術的不斷進步，以及人工智能、大數(shù)據(jù)等技術的應用，使得植物工廠的生產環(huán)境得到了更加精準和高效的模擬和控制，提高了生產效率和產品質量。這些技術的不斷創(chuàng)新和應用，使得植物工廠的生產環(huán)境更加可控、可預測和可優(yōu)化，為植物工廠的發(fā)展提供了更多的可能性。未來，隨著這些技術的進一步發(fā)展和融合，植物工廠有望在農業(yè)生產領域發(fā)揮更加重要的作用，為人類提供更加安全、健康、高品質的蔬菜產品。

2、挑戰(zhàn)

（1）行業(yè)成本較高

當前，植物工廠造價高，最低造價每平方米也在千元以上，最高可達幾萬元，高昂的成本嚴重地限制了技術的推廣。成本較高的原因主要包括兩個方面：一是前期投入成本較高。植物工廠是設施農業(yè)，需要通過人工光源或補光系統(tǒng)、營養(yǎng)液設備和智能監(jiān)控系統(tǒng)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。二是植物工廠耗電量巨大，有的耗電成本投入甚至大于產出價值，這在家庭植物工廠中表現(xiàn)尤其明顯。而且后期對植物工廠的維護與管理還要有一筆開支。因此，如何降低成本是解決制約植物工廠進一步發(fā)展與推廣的最主要“瓶頸”問題。

（2）生產作物研究的種類較少

目前對作物在植物工廠中生長規(guī)模的研究不夠深入，所涉及的作物種類較少。眾所周知，不同作物的生長所需要的光照、溫度、濕度和營養(yǎng)液等都不相同，同種作物在不同時期不同環(huán)境下的生長需求也不相同。但是到目前為止，僅有部分作物具有相對標準化的生產指標，還存在很多未開發(fā)作物在實際生產中缺乏生產指導和數(shù)據(jù)支持。這一問題會使未開發(fā)作物在植物工廠中的生長效果不佳，生產效率低下。

（3）智能化程度較低

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

八、競爭格局

植物工廠行業(yè)是一個相對新興的行業(yè)，目前還沒有明確的市場領導者。進入植物工廠行業(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)和物流經驗，能夠提供全方位的服務，包括種子選購、種植指導、植物育種、農產品銷售和物流運輸?shù)?。但是，這些公司在植物工廠方面的技術和設備可能不夠先進，無法滿足現(xiàn)代植物工廠的高效運作需求?？萍脊竞蛣?chuàng)新企業(yè)在植物工廠技術方面具有很強的實力和優(yōu)勢，能夠提供先進的植物育種技術、智能化設備和精準農業(yè)方案等。同時這些企業(yè)也具有較強的研發(fā)能力，能夠持續(xù)改進和創(chuàng)新產品，提高植物工廠的效率和產量。但是，這些公司在農業(yè)和物流方面的經驗相對較少，可能無法提供全方位的服務。

九、發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代農業(yè)技術提高，植物工廠是現(xiàn)代農業(yè)的首選發(fā)展模式。目前，植物工廠管理多由人工完成，管理難度大、成本高、效率低，同時也容易帶來病菌污染。實現(xiàn)信息技術與設施裝備的深度融合，提升設施裝備的自動化、智能化水平，有助于解決設施農業(yè)走向產業(yè)化和規(guī)模化生產存在的問題。植物工廠發(fā)展至今，結合光電技術與生物學技術興起智能植物工廠，代表著未來農業(yè)的發(fā)展方向，集高技術、高投入、高產出于一體，更加集成化、產業(yè)化、智能化、網絡化、多功能化，是解決當下食品安全、環(huán)境污染、土地資源緊張、勞動力成本上升的有效途徑。