都市農業【植物工廠】,會是食物短缺的救贖?或是農村文化消失的元凶?

把蔬菜種在室內、甚至是無菌室裡,是很多人難以想像的。沒有泥土、沒有陽光、有限的空間、…,要如何種植蔬果?但讀者更在意的可能是,「植物工廠」(Plant Factory)所種植出來的蔬菜是否健康?營養價值是否和種植在土地上的一樣?

植物工廠中層架上的各種蔬菜
植物工廠(Plant Factory)中,層架上的各種養殖蔬菜。

然而有心人士更在意的,植物工廠能否解決全球糧食危機?或是,如果全面種植,農村文化是否就此消失?其實,這些植物工廠都做不到,至少在最近的未來都無法達成,因為即使植物工廠有很多優點,但缺點也不少。理想很豐滿,現實很骨感。

未來食物。什麼是「植物工廠」?

植物工廠,用白話文說,就是「工業化的精緻農業」,利用高科技養殖蔬菜,完全消除傳統農業對氣候、土壤的依賴。

檢查生長環境
檢查植物工廠中生菜的生長環境。

把蔬菜種植在垂直、堆疊的封閉空間裡,透過電腦、電子感測系統與農業設施,自動控制水(營養液)、光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度、…等,給予植物最適當的生長條件,讓植物不受環境因素影響,可以一年四季量產蔬菜。

植物工廠大致分為2種型態。

「陽光利用型」植物工廠

與溫室相同的「半封閉環境」中,基本上利用陽光進行照射,在雨天、陰天時進行人工補光,但也控制溫度、濕度、營養液等技術,進行全年計畫生產。

「完全人工光源控制型」植物工廠

「全面封閉、無菌」的環境中,完全利用人工光源、不利用陽光、且全面控制蔬菜生長環境,進行全年計畫生產蔬菜。

光線照明是關鍵,而自動化是植物工廠的重要組成,它們控制著植物的生長條件,兩種植物工廠極為類似,但我們今天的討論內容將集中在控制比較複雜、嚴謹、無菌室的植物工廠所種植出來的蔬菜。

「植物工廠」生產蔬菜的優點與缺點

成長中的生菜
在植物工廠中持續生長的生菜。

適當波長與強度的光、全面營養液供給的水耕、無菌環境等栽培模式,這類植物工廠,從根本上就擺脫傳統農業對陽光、土壤、施肥的依賴。

植物工廠的優點

相對於溫室與傳統田作的生產方式,植物工廠出產的蔬菜有許多好處:

1、對消費者的好處

  • 封閉式環境,無蟲害,因此不必使用農藥
  • 配方營養液的供給與再回收,無硝酸鹽沉積;也無土地種植可能發生的重金屬汙染
  • 滿足不同植物生長所需要的養分與光線(波長與強度),每顆植株都頭好壯壯,營養滿分:不同蔬菜該有的營養成分、味道、顏色、口感,只會更多更豐富,不會更少。所以,不必再對水耕蔬菜抱持懷疑態度。
  • 於無塵、無菌環境中成長,蔬菜不必清洗即可食用
  • 植株上無菌(生菌數極少)、無水珠,購買後有較長的保存期限
  • 生長於工廠內,不受風災、水災、颱風天氣的影響,品質、價格穩定
  • 採摘下的植株,100%可以食用,不必挑菜,浪費金錢。
  • 無季節限制,比照工業生產模式規格化,隨時都能採買植物工廠所提供的蔬菜。

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採收蔬菜
採收植物工廠所生產的蔬菜。

2、對環境友善

植物工廠的用電量是最大的直接成本,也造成環境負擔,但植物工廠也對環境友善,或許可以將功贖罪:

  • 沒有汙染:傳統農作不會造成汙染,但農藥會。植物工廠不需要使用農藥。
  • 水的利用:傳統農業需要大量的水灌溉,植物工廠用水少,可以節省97%以上的水,且水資源可回收再利用。
  • 離餐桌近:在地生產,方便運輸,減少碳足跡,至少遠遠勝過空運進口的蔬菜。
  • 廢棄物少:傳統農業在採收時,有大半以上的植株會被丟棄,只留下可食用部分,而植物工廠的植株,採收時除了去除根部,幾乎沒有枯葉,90%以上都能食用。

餐桌上的蔬菜 不必洗菜直接上桌
植物工廠生產的蔬菜,可直接上桌,不必洗菜,只須洗手。

植物工廠的缺點

植物工廠生產的蔬菜最大的缺點就是「貴」、「貴」、「貴」,因為建造植物工廠所需的硬體與軟體,成本紮紮實實就擺在那兒了。雖然植物工廠是結合農業與工業科技,最終仍需商業化:銷售

1、蔬菜為何這麼貴?

硬體設備:貴的原因之一

隔熱、無菌室、燈管、層架、營養液調配與輸送管線、…,一開始的硬體投資金額就很可觀。

極為耗電:貴的原因之二

絕大多數的設備,光源、空調、營養液輸送、自動監控、…等,都是由電力驅動,電費通常占植物工廠生產成本30%以上。

2、消費者能選擇的蔬菜種類不多:只有「高經濟作物」

  • 需生長期短,最多在1~1個半月就能採收、回種率高的蔬菜。生長期太長,例如,水稻、玉米、黃豆、馬鈴薯,不符成本效益,沒有植物工廠種植糧食作物。
  • 需光量不能太強的作物,需光量強電力成本高。
  • 植株不能太大隻,株高30公分以下,才能在層層的架上種植最多的蔬菜。
  • 是水耕,只適合淺根型蔬菜。

由於時間、空間、用電量等等的限制,植物工廠可以種植的蔬菜種類相對有限,消費者能夠選購的品項自然不多。一般植物工廠會種植綠葉生菜、長葉生菜、褶邊生菜、萵苣類、芝麻葉、羅勒、特殊作物或藥用植物。

植物工廠的種種缺點,若希望利用植物工廠拯救糧食危機、或擔心農村文化遭受改變,在技術上是可行的,但在經濟上,就投資者而言,基本上不可行。

個人的食用與購買心得

植物工廠是精緻農業,即使民眾在觀念可以接受,在購買時卻需要考慮經濟狀況,自然無法全面普及,就像精品包,大家都懂,卻不一定會購買、或常態性購買。

我自己把植物工廠所生產的蔬菜定位為「精品級蔬菜」,對我而言,價格有點高,只能偶而品嚐。不瞞大家,植物工廠所種植出來的蔬菜真的很好吃,鮮、脆、嫩,說它入口即化有點誇張,但真的完全感受不到平常蔬菜的粗纖維。

1、可以是聚餐的另一種選擇

蔬菜沙拉
植物工廠生產的生菜所做成的蔬菜沙拉。

提供植物工廠蔬菜的餐廳,會是我與朋友聚餐的選項之一,但不會刻意尋找。點餐時,可以來一盤蔬菜沙拉,也可以來一些配有生菜的三明治,大家可以分食並交流食用心得。

2、自製三明治

偶而會買些免洗生菜,在家自製三明治,只須10分鐘,不必洗菜再晾乾,美味餐食,信手拈來。材料如下:

法蘭西煙燻三明治 縮小圖
用植物工廠生產的蔬菜製作:「法蘭西煙燻三明治」。

  • 法國麵包、全麥吐司、或白土司
  • 肉類,可以是煙燻鴨胸、法式火腿、或salami
  • 配菜:酸黃瓜、牛番茄、免洗生菜
  • 不加醬料,原色原味。

3、直接沾沙拉醬食用

想吃沙拉的時候,隨手從冰箱取出,不必洗菜,直接沾、拌凱薩沙拉醬就能開吃。美味沙拉,隨手可得。

References

1、大樓裡種蔬果!科技人跨足植物工廠 種出超夯蔬菜 T觀點
2、農業推廣手冊67 話說『植物工廠』方 煒
3、植物工廠大挑戰
4、Japan Plant Factories are providing a safe, reliable food source
5、PROJECT DETAILS
6、What is A Plant Factory?
7、The Future of Food: Plant Factory Technology
8、Sustainable vertical farming offers food for thought in a changing world
9、Is this the future of food? Japanese ‘plant factory’ churn out immaculate vegetables

◆特別感謝庭茂農業生技股份有限公司提供「植物工廠」照片。