全球氣候變遷及極端氣候造成糧食減產(chǎn)，加上都市化和污染問(wèn)題，糧食安全亮紅燈。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)編制的“糧食價(jià)格指數(shù)”(Food Price Index)在1993年到2012年的20年間，總指數(shù)成長(zhǎng)了102%，其中，谷類價(jià)格更暴增142%。

 日本311地震造成福島核災(zāi)，不少農(nóng)地一夕間廢耕，日本“食”不安心。在此情勢(shì)下，能夠提供穩(wěn)定產(chǎn)出且安全的LED植物工廠，帶來(lái)新一波商機(jī)，甚至可望成為維持人類生存的保護(hù)傘。

 量產(chǎn)植物需幾個(gè)條件：第一是生長(zhǎng)環(huán)境可控制，第二是減少植物生長(zhǎng)的逆境。如在溫室中的光量控制需要以遮蔭網(wǎng)遮掩過(guò)多的陽(yáng)光，也需以人工補(bǔ)光補(bǔ)陽(yáng)光的不足；當(dāng)然更需溫、濕度的調(diào)控。像這種允許全年穩(wěn)態(tài)量產(chǎn)的設(shè)施即稱之為“植物工廠”。

 植物工廠是指完全利用人工光源，在嚴(yán)格控制濕度、溫度、氣體濃度，幾乎密閉的環(huán)境下進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)。為了照顧這些“嬌客”，植物工廠須設(shè)置特定光譜，使用有植物燈之稱的LED光源，并常年維持適合植物生長(zhǎng)的溫度。為減少電費(fèi)支出，部分工廠會(huì)結(jié)合太陽(yáng)能發(fā)電裝置，自產(chǎn)能源。

 植物工廠透過(guò)模擬大自然，企圖“騙”植物，讓植物配合人類需求成長(zhǎng)。臺(tái)灣工研院產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心資深研究員林意雀說(shuō)，“在最理想的狀況下，植物工廠的植物可完全不依季節(jié)變化成長(zhǎng)。”換言之，冬天產(chǎn)西瓜、夏天生產(chǎn)草莓都能成為常態(tài)。

 日本科技大廠夏普(SHARP)將開發(fā)新業(yè)務(wù)，已經(jīng)于迪拜自家公司廠區(qū)用地中建造栽種日本草莓的植物工廠實(shí)驗(yàn)室，目前已經(jīng)開始運(yùn)作。夏普現(xiàn)階段投資草莓植物工廠實(shí)驗(yàn)室10萬(wàn)美元，利用LED照明、中央空調(diào)與感應(yīng)器調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室光線、溫度與濕度，先藉此累積栽種的經(jīng)驗(yàn)，初估初期月產(chǎn)量將達(dá)3000顆，長(zhǎng)期的目標(biāo)是要全年都可以收獲草莓。

 近年來(lái)臺(tái)灣地區(qū)已有多家科技業(yè)者投入植物工廠生產(chǎn)，億光、新世紀(jì)、晶電、璨圓等已投入LED光源運(yùn)用于植物栽培。不過(guò)，臺(tái)灣地區(qū)市場(chǎng)小，加上植物工廠的生產(chǎn)成本居高，使得經(jīng)濟(jì)效益仍難以顯現(xiàn)。

 以日本來(lái)看，在三、四十年前就開始發(fā)展植物工廠相關(guān)技術(shù)，已有業(yè)者研發(fā)出能夠生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物的工廠，用來(lái)作為蛋白質(zhì)藥品原料。此外，也能種植出超低鉀含量的萵苣，可以提供給腎病患者食用，附加價(jià)值明顯提高。

 完全人工光源的LED植物工廠采水耕栽培，不用土壤，植物生長(zhǎng)所須營(yíng)養(yǎng)來(lái)自人工養(yǎng)液。這樣高度人工的環(huán)境，不少消費(fèi)者質(zhì)疑產(chǎn)品安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。專家指出，植物工廠在良好管控下，產(chǎn)品安全和質(zhì)量可不輸一般農(nóng)業(yè)。

 消費(fèi)者聽(tīng)到LED植物工廠，最常問(wèn)的問(wèn)題包括：“不自然環(huán)境下生產(chǎn)出來(lái)的植物能吃嗎?”、“植物是有機(jī)的嗎?”、“缺乏土壤的下，植物營(yíng)養(yǎng)素夠嗎?”臺(tái)大生物產(chǎn)業(yè)機(jī)電工程系主任方煒表示，植物工廠不是有機(jī)種植，但在適當(dāng)管控下安全無(wú)虞。民眾有時(shí)會(huì)把農(nóng)藥和肥料當(dāng)成洪水猛獸，但真正關(guān)鍵在于用量，而非完全不用。

 對(duì)于植物工廠沒(méi)有日照，外界懷疑是否造成植物體中因施肥殘留的硝酸鹽過(guò)高，影響人體健康。一LED植物工廠方先生說(shuō)，植物中硝酸鹽殘留與光照有關(guān)，目前植物工廠生產(chǎn)的蔬菜透過(guò)LED光源，能將硝酸鹽控制在2,000ppm的濃度以下，田間栽培時(shí)若未注意，硝酸鹽含量反而可達(dá)5,000ppm以上，不一定比較安全。另一方面，人體本來(lái)就能自然代謝硝酸鹽，只要在一定濃度以下，對(duì)健康都不成問(wèn)題。

 對(duì)有人質(zhì)疑水耕蔬菜缺乏微量元素或營(yíng)養(yǎng)成分，方先生指出，采水耕的植物工廠都以逆滲透或純水種植，養(yǎng)分需要用人工或自動(dòng)化方式加入水中，如果植物缺了什么元素，不是水耕的錯(cuò)，而是人為因素，這些都可以避免。

 植物工廠依使用光源的不同可分3種類型：“太陽(yáng)光利用型的植物工廠，如同傳統(tǒng)的精密溫室，臺(tái)灣種蝴蝶蘭的蘭花溫室即屬此種。再來(lái)是“太陽(yáng)光與人工光源併用型”的植物工廠，這較像荷蘭的溫室於利用陽(yáng)光外還採(cǎi)用高壓鈉燈進(jìn)行人工補(bǔ)光，第3種為“完全人工光源型”的植物工廠，早期亦使用高壓鈉燈，由於高壓鈉燈很熱，需冷氣散熱花費(fèi)大量電費(fèi)，使得這一型的植物工廠造成業(yè)者卻步，但現(xiàn)在因光源可用高效能的人工光源如T5燈管與LED燈管，燈具方面相對(duì)節(jié)能。種種科技進(jìn)步，使植物工廠由過(guò)去的“技術(shù)上可行”，進(jìn)展成今日的“經(jīng)濟(jì)上可行”，而又日漸受到重視。