近日，在福建省廈門市的一些大型超市、酒店里開始出現一種綠色安全且口感非常好的特殊蔬菜，并且深受大眾喜愛。這種蔬菜之所以特殊，是因為它們生長在無須陽光和土壤的植物工廠里，不會受到環境的影響和污染。
 
　　11月底，記者實地探訪了位于福建省安溪縣湖頭光電園區的全球最大植物工廠，一排排架子上整整齊齊地生長著綠色蔬菜，有生菜、小白菜、水晶冰菜等，在節能LED燈的映照下光彩熠熠、精神抖擻，隨意摘一片葉子品嘗，感覺十分爽口。
 
　　近年來，中國科學院植物研究所(以下簡稱植物所)和福建三安集團共同發起成立的福建省中科生物股份有限公司(以下簡稱中科三安)，采用光生物學的技術和理念，進行植物工廠的技術研發和產業化應用。11月28日，雙方共同發起的福建省中科生物股份有限公司院士專家工作站正式成立。同期，由福建省科技廳主辦、中科三安承辦的以“光生物技術應用與植物工廠產業化”為主題的第二十四次鼓嶺科學會議舉行。
 
　　“院士專家工作站的成立，非常合適也非常重要，真正做到了強強聯合。植物所扎實的光生物學科研基礎與中科三安雄厚的光電技術相碰撞，打造一個戰略新興產業，今后在國內外會有很強的競爭力。”中國科學院院士、植物所研究員匡廷云在接受記者采訪時如是說。
 
　　強強聯合探路千億級產業
 
　　隨著環境污染的加劇、水資源和土地資源的緊缺，農業生產面臨越來越大的壓力。科學家們開始探尋一種全新的顛覆性的生產模式——全智能化植物工廠。
 
　　“植物工廠是光電產業與生物學產業結合的新興產業形式，不受自然環境制約，具有全天候高效的生產方式，能大幅提高土地利用率、降低勞動成本，代表著未來農業的發展方向。”匡廷云說，目前僅有美、日、歐等少數發達國家掌握這項技術并形成成熟產業。根據相關產業預測，到2020年全球用于植物生長的LED光源產值將達到數百億美元，植物育成產值可達到數千億美元。
 
　　福建三安集團也看到了植物工廠未來廣闊的發展前景。隨著成本大幅降低，照明滲透率逐步提高，LED成為高效節能的新一代綠色照明光源。到2020年，半導體照明產業整體產值要達到萬億元規模，LED的研發和應用，將達到一個前所未有的黃金期。LED照明產業的發展也正契合了植物工廠產業化和井噴爆發期的需求。
 
　　要想從光電產業跨界到“光生物”產業，如何讓兩個領域擦出全新的火花，如何發揮自身優勢將產業做大做強，福建三安集團意識到需要科技的支撐，于是他們積極尋求植物所的幫助。2015年，雙方共同發起成立了中科三安，合力開展植物工廠的有關工作，以期共同推動光生物產業的快速發展。
 
　　“雙方的合作可以充分發揮各自在植物學領域與光電技術領域的特長，真正實現優勢互補。”中科三安總經理占卓在接受《中國科學報》記者采訪時表示。
 
　　協同創新誕生最大植物工廠
 
　　匡廷云介紹，我國植物工廠起步雖然較晚，但發展速度非常快，科研與產業界近年來開展相關領域的一系列研究，并取得了較大突破與實際成果。
 
　　在植物所與福建三安集團共同努力下，產業基地首年完成投資超11億元，建成標準化廠房6萬平方米，成為全球最大的植物工廠。首個1萬平方米的植物工廠已于2016年6月順利投產，通過了食品安全管理體系ISO22000認證和質量管理體系ISO9001認證，日產綠色無污染、高質量蔬菜1.8噸，成為國內商業化人工光型植物工廠的杰出代表。
 
　　為了更有效地促進產學研有機結合和協同發展，“植物工廠研發中心”及技術指導委員會應運而生，由匡廷云院士、方精云院士擔任技術指導委員會主任。植物所先后優選了近20名博士長期派駐福建三安集團開展技術研發并提供技術支撐。
 
　　經過雙方努力，中科三安植物工廠項目被列入中科院“十三五”重點培育方向，同時得到了中科院科發局STS項目支持，與此同時，植物工廠項目也列入了福建省重點支持項目之一。
 
　　為了促進科研與實體產業更加緊密地結合，雙方合作組建了“植物工廠研究院”。植物所推薦李紹華研究員擔任院長，十多位國內外知名科學家擔任科研顧問。研究院設立以植物照明、生物制藥、裝備研究、資源開發、檢測檢驗為目標的研究方向，有機結合光生物學、園藝學、營養學、植物學、植物化學等學科開展工作。
 
　　李紹華向記者透露，研究院將利用企業自身在技術、資金、人才方面的優勢，率先在國內主要特大型城市建設規模以上示范基地，為消費者提供綠色無污染、高品質的蔬菜、瓜果和保健食品，并在國外熱點地區建立示范基地，推廣具有我國自主知識產權的系統裝備和相關技術。
 
　　“植物工廠憑借其在產能、食品安全上的優勢，相比傳統的大田栽培，會越來越有競爭力，更大范圍地惠及百姓。”李紹華說。
 
　　軟硬結合打造健康食材
 
　　“植物工廠的打造需要同時具備軟件和硬件，軟件就是首先要考慮培養什么樣的植物，比如蔬菜、水果、花卉等。而硬件就是要具備高新技術，每種植物都需要了解具體的光配方、營養組合等等，根據植物的需要智能化調節環境，通過合成生物學、基因工程等高新技術來‘改造’，使植物能滿足我們對品質的要求。”匡廷云表示。
 
　　實際上，植物工廠給每個植物都進行了科學的“光配方”。“光配方”是一項根據不同植物品種在不同發育階段所需要的光照進行的長期復雜性研究，是開發的重點，“‘光配方’意味著更快的生長速度、更高的產量和更優秀的品質。”李紹華介紹。
 
　　植物工廠以節能LED植物生長燈為光源，采用制冷—加熱雙向調溫控濕、光照—二氧化碳耦聯光合與氣肥調控、營養液在線檢測與控制等相互關聯的控制子系統，可實時對植物工廠的溫度、濕度、光照、氣流、二氧化碳濃度以及營養液等環境要素進行自動監控，實現智能化管理。
 
　　經過創新研發和科技攻關，中科三安科研團隊在兩年多的時間里取得多項技術突破，包括植物光配方的研發以及植物照明產品的研制、高效均衡植物營養液的開發及其循環利用方式的創新、蔬菜品種的選擇及其栽培方式的優化、智能化栽培設施的研制等等。
 
　　目前，中科三安植物工廠的蔬菜產品已在福建廈門、福州和泉州等地100多家大型商超、星級酒店和高檔餐廳陸續上市，得到了消費者的高度好評。
 
　　“他們只要用了我們的產品就離不開了，因為這種生產方式有很多特點是傳統農業沒有的，比如周年沒有季節變化、品質變化、價格變化，不再靠天吃飯，這種‘穩定’正是商業經濟需要的。”占卓表示，他們還在對蔬菜品質進行提升，讓口感、風味等進一步優化。
 
　　今年9月，中科三安植物工廠的產品作為金磚國家領導人會晤宴餐的指定產品，擺上了國宴餐桌，并得到各國賓客的青睞，這更讓科研人員增加了研發的動力。
 
　　除了在國內吃香，中科三安植物工廠以及配套技術同樣走出了國門。該公司已在美國內華達州拉斯維加斯投資建成了2萬平方米的生產基地，首個5千平方米的植物工廠將在今年年底投產，產品全部供應拉斯維加斯的米高梅MGM酒店等星級酒店。
 
　　占卓介紹，公司已獲授權84項專利，發明專利占65%以上，公司關鍵性技術設備的PCT國際專利已覆蓋歐美等國家和地區，并出口美國、歐洲、日本、新加坡等國，代表了我國先進室內設施農業的頂尖水平，已具備向發達國家輸出的能力。
 
　　新藥研發助力大健康產業
 
　　關于植物工廠的應用領域，中科三安還有一個重要的計劃就是對創新藥物的研發，這也是他們未來的主攻方向之一。
 
　　“我們要選一些在野外環境里難以生存、難以復制、難以獲得，同時在工廠可以解決，而傳統生產方式或者培育方式不能培育的材料，通過工廠化技術調節讓材料里面的植物化合物和代謝產物富集起來，這就為我們做生物醫藥材料開辟了新的途徑，獲得有效成分的成本和來源更穩定。”占卓說。
 
　　不僅如此，在匡廷云看來，植物工廠在促進中醫藥產業發展方面也會發揮很大的作用。傳統中藥材種植，常常受到農藥污染或者重金屬污染的影響，而且有效成分含量并不穩定，這會大大影響配方治療效果。如果用植物工廠來生產名貴中藥材，其產量、品質以及有效成分都可以得到保證。
 
　　位于湖頭基地的植物工廠，不僅生產高品質的安全蔬菜，更有保健品、特種藥用植物生產及抗腫瘤等重大疾病醫藥中間體材料等。
 
　　今年7月開始，公司正式開始藥用植物在植物工廠的生產，首條金線蓮生產線已投產，并取得有機轉換認證證書。記者在中科三安植物工廠的生產車間里看到了健康生長的金線蓮、石斛等多種名貴中草藥材。
 
　　“創新藥物的研發，將來可以為人類大健康產業作出貢獻。不過，研究起步較晚，一切才剛剛開始，未來還有很長的路要走。”李紹華說。
 
　　占卓認為，植物工廠的發展前景不可限量。該公司生產的太陽能一體化集裝箱植物工廠已經發往邊疆，將首次在5千米海拔高度的無人區實現蔬菜生產，為保障邊防戰士的生活補給作出貢獻。
 
　　“植物工廠是設施農業的最高級發展階段，能大幅提高土地利用率，解決日益突出的食品安全問題；不僅在都市農業，還將在國防裝備、遠洋艦船、沙漠荒島、航空航天等特殊環境領域，具有重要的戰略意義和廣闊的應用空間。”占卓對植物工廠的未來充滿了信心。