最早的农业文明出现在新石器时期，换句话说，一万多年前的人类已经掌握如何通过观察天气指导种地了。从冰河融化到农耕诞生，人类文明的进步与农业发展息息相关。

进入现代农业时代，农业生产进入了高速、高效、高产的快车道，但仍然受到气候、土地等因素的影响。农业科技在提高农业生产力方面发挥了重要作用，帮助农业生产者摆脱“靠天吃饭”的自然制约。

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智慧农业的探索

在2000多年前的秦始皇时期，古人就已经利用温泉种出甜瓜，这是历史记载早期的设施农业应用实践。到了现代，随着科技的发展，人们逐步掌握如何利用科技手段控制温度、湿度，为农作物的生长创造更加适宜的环境。

现代设施农业的典型形态包括温室大棚、农业生态园、智能农田等，设施蔬菜、设施果树、设施花卉、设施药材、设施菌等。通过温度、湿度传感器，控制农作物的生长环境，提高作物的生产效率。

经过30多年的发展和探索，我国已成为设施农业第一大国。目前，我国设施农业总产值超4.47万亿元，2022年设施种植面积达4270万亩，占世界设施农业总面积的80%以上。有效延长了不耐贮运的樱桃、草莓、桃、李、杏、葡萄等瓜果的市场供应。

设施农业的进阶就是植物工厂，那么，植物工厂是什么？

植物工厂是一种先进的农业生产方式，通过对环境参数进行高精度控制，实现作物的全年生产。它的特点是智能化和立体化，能够为作物提供恒定的温度、湿度、光照和CO2气体环境。

在植物工厂中，作物生长在密闭的环境中，不受季节和天气的限制。通过智能化自动化控制系统，可以精确调控温度、湿度、光照和CO2浓度等环境因子，以满足作物不同生长阶段的需求。例如，在蔬菜生产中，可以模拟春季的光照和温度条件，促进生长和产量的提高。

植物工厂是一种智能化、立体化的农业系统，通过精确控制环境参数，打造出一套满足植物生长所需全部营养要素的系统环境，实现作物的全年生产。它具有高效、环保和优质的特点，对于提高农产品产量和质量，解决粮食安全等问题具有重要意义。

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植物工厂的优势

与大田农业相比，植物工厂能够突破气候因素局限、空间要素局限以及病虫害局限等，实现产量几何倍增长，收成茬次大幅增长，与露地种植相比，植物工厂单位面积的产量可以达到露地种植的40倍以上，并且实现全过程零农药零残留的有机生产。

大田农业在种植过程中不可避免地使用化肥和农药，对土壤环境造成一定的破坏，化肥农药的生产往往也产生大量碳排放、有毒有害废弃物等。

而植物工厂对环境几乎是无污染的，植物工厂的结构件为铝合金及不锈钢，无塑料降解污染风险。其次，密闭环境照射不涉及光污染，而且基质或者海绵均可降解。最后，为植物供给营养的营养液循环利用，按需供给，很少涉及到排放问题。

不仅如此，植物工厂还可以突破传统农业对水资源和耕地的高度依赖。以生菜为例：一颗生菜在一个生长期消耗的水量为2L，露地栽培是222L，植物工厂节水率可达90%。另外，植物工厂可以在滩涂、盐碱地、荒漠、空间站等不适合大田作物生长的非耕地发展，一定程度上保障粮食安全与稳定供应。

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植物工厂的未来趋势

与欧美等国家相比，我国植物工厂相比起步较晚，但我国在关键技术研发与产业化推广方面取得了快速发展，截至2021年底，我国各类规模的植物工厂达到约272座，是名副其实的植物工厂大国。

植物工厂在农业种植中仍有天然的局限，较高的成本是制约植物工厂的进一步发展与大规模推广。

目前国际上的普遍水平是一公斤生菜消耗10度电以上，算上种子、营养液、人工成本，植物工厂的生菜价格是普通生菜价格的10倍。成本过高，难以与传统农业竞争。

主要解决思路是通过技术攻关降低系统能耗。在技术水平和节能环保方面不断提升，力争更高的效益和竞争力，实现规模化、商业化发展。结合可再生能源、应用新能源技术，提高能源利用效率。

种植经济附加值更高的品种，也可以解决一部分企业的成本问题。选择高附加值的水果、鲜花、药材等，用精致的包装、品牌溢价等方式为产品找到盈利模式。

植物工厂作为未来农业的一种重要形式，具有广阔的发展前景。未来，植物工厂将与其他农业生产方式结合，构建多元化的农业生产方式，它将为解决全球粮食安全问题、提高农业生产效率、推动城市农业发展、实现资源节约和环境可持续发展等方面做出重要贡献。