整合光電技術克服天災 植物工廠前景看好

Spread預計在2017年將打造全新機器人自動化工廠蓋，屆時可望省去50%人力成本，讓植物工廠栽種成本再次降低。Spread

受到全球溫度上升影響，世界各地都接連發生嚴重天然災害，不僅影響到民眾居住安全，也嚴重衝擊到農產品的供需平衡，對各國政府調節蔬菜供應能力帶來極大挑戰。如2016年初襲擊台灣的霸王級寒流，便導致原本要在農曆春節前採收農產品計畫都被打斷，除導致蔬果價格飆漲之外，農民賴以維生的收入也因此銳減，最終只能透過開放農產品進口解決暫時性的短缺，也讓運用農業科技發展的植物工廠議題又再度受到關注。

現今全球發展植物工廠最成功的國家，便屬位於中東地區的以色列。早期以色列的農業科技以解決缺水問題及改善植物生長為主，因此發明了滴水灌溉植物、頂尖的水處理科技等等。而現今在結合網際網路與行動裝置等，各項資通訊整合資源後，已經進步到具有先進科技管理、集約化生產、工廠化栽培技術、永續環保特色的智慧化農業，甚至有能力供應全球花卉、蔬果、種苗、農業資材、設備、農業生產技術，造就以色列在國際農業市場不可或缺的地位。

結合光電技術  植物工廠發展速度快

以農業立國的台灣，長年來在發展精緻農業成果也相當豐碩，在長期投入農作物改良以減少農害之外，近幾年來也積極運用LED燈具的波長可調整特性，陸續針對不同植物研發所需的LED照明燈具，如工研院中分院研發團隊在2011年與農民合作，開發出適用葡萄園夜間燈照LED燈，具備可節省7成電費、3年就回本的特性，還讓葡萄擁有甜度集中、大小一致的特性，有助於提高市場價值。

但LED植物燈僅是植物工廠的一部份，後續還需要搭配相關機電設施，才能夠自動依照植物生長狀況，給予所需照明、空氣、水量等等資源，讓有限土地面積創造出最大產值，解決人口不斷成長衍生的糧食不足問題。其次，植物工廠也是希望將天災因素降到最低，同時藉由妥善控制植物品質及產期的方式，解決市場供需平衡的問題等。

Spread執行長Shinji INADA指出，傳統農業是依照季節、氣候變化，在特定環境中種植符合季節性的植物，只不過在水資源短缺和極端天氣不斷發生下，傳統耕作方法已經無法解決糧食不足的問題。此外，傳統植物中的農藥和化學肥料殘留問題，也會對民眾健康造成衝擊，也凸顯出發展植物工廠的急迫性。

2006年即投入植物工廠領域的Spread，至今已累積長達10年室內農場栽種的經驗，可透過電腦自動控制場內的溫度、濕度、燈光和二氧化碳方式，針對特定植物以水耕栽培種植，不僅高達98%水會回收利用，室內也不用噴灑農藥，可確保植物能夠在無毒環境成長，且因生長過程中不會受到天氣變化或自然災害等影響，所以能夠提供市場穩定且價格合理的農產品。

為降低生產成本，Spread正在研發完全由電腦監管的種植流程，預計在2017 年將打造全新機器人自動化工廠蓋，屆時可望省去50%人力成本，讓植物工廠栽種成本再次降低，也能夠幫助日本解決農業人口高齡化的問題。

杜絕農藥、土地污染  鎖定高價值蔬果

儘管目前尚未以任何組織為植物工廠下註解，不過臺灣植物工廠產業發展協會副秘書長林意雀認為，完全人工光型植物工廠是指在一個封閉的設施內，施予適合植物生長的溫度、光源及光量、空氣、養分條件，甚至透過自動化設備控制前述條件的給予方式，進而讓植物可以維持穩定品質的生長系統。但是在考量成本回收下，目前適合在植物工廠中生產的植物，主要以經濟價值較高的葉菜類為主，藉由降低颱風、寒害、日照過多或不足等因素，培育出高品質的農作物。

林意雀表示，植物生長需要一定時間，也得有良好生長環境配合，一旦採收前有任何天然災害發生，如旱災、大雨、寒害等等，便會影響到生長時間與採收時間，最終自然會發生農產品價格上揚的狀況。當然，也可能發生因天候環境良好盛產，反而發生所有農產品採收時間相似，以致於價格暴跌的狀況。雖然目前植物工廠可以大量栽種的品種尚且不多，但確有助於調節部分葉菜類植物的市場價格，非常值得政府單位與民間企業推廣。

此外，台灣因長期致力發展工業，適合栽種的土地越來越少，甚至有部分農地因有重金屬污染，以致於出現休耕或是無法耕種的問題。換句話說，只要極端氣候發生持續發生，可食用蔬菜價格將會愈來愈貴，而植物工廠則能夠在不需要佔用太多土地資源的狀況下，提供穩定且安全無虞的蔬菜。

台灣投入技術研發有成  解決方案眾多且完整

全球投入植物工廠已經多年，台灣亦有鴻海、英業達、億光、新世紀等科技業者，先後規劃或在廠區改裝植物工廠，試種萵苣、蘭花種苗等高經濟作物，只是受限於投入成本不低，若要真正達到經濟量產規模，成為穩定獲利來源，除非仿照前述日本Spread公司進行大規模栽種，否則很難從販售農產品模式回收成本。所以多數業者都僅是從掌握關鍵角色出發，冀望藉此將建置植物工廠的技術輸出至海外。

以預計在2016年底在阿拉伯聯合大公國建立草莓工廠展示基地的夏普為例，早在2009年就開始與大阪府立大學共同合作，研究以日本科技業的現有技術及設施，發展不受自然天候及病菌影響的植物工廠。根據夏普目前公布的資料顯示，該公司在在堺工廠的實驗基地有3個貨櫃，待未來商品化上市後將規劃1組至少有8個貨櫃，才能達到有最低經濟規模，預計每年採收期將可以長達10個月，非常適合在中東市場推廣。

台灣發展植物工廠也有相當不錯成績，如台灣大學自2007年開始便與億光公司、豐藝電子、中國砂輪、光茵生物科技等公司合作，透過專案方式在校園內的完全人工光植物工廠進行研究。多年來已累積相當豐碩的技術成果，除順利協助業者將技術商品化之外，台灣大學更自2012年起建立試量產平台，不僅能提供植物工廠研究團隊的研究之外，也結合校內福利社進行每日定量供貨銷售的小型商業化銷售。

而位於花蓮高農生物產業機電科則在教育農園植物工廠計畫補助下，已於2014年完成植物工廠初步建置工作，推動農業生產無毒化、發揮有機資源循環原理，達成減少病蟲害、提高作物之免疫能力，再造校園農業教育目標，同時藉由辦理植物工廠教學研習，讓社區農民及師生瞭解新型態農業生產方式。

花蓮高農生物產業機電科主任黃俊霖指出：「台灣政府推動的農業4.0，主要是訴求透過自動化方式提高生產力，而結合機械電機、電子技術而成的植物工廠，正好能夠讓傳統農業朝精緻化發展，有助於吸引年輕人投入農業之路，解決農村人口老化的問題。」

突破光電業營運困境  植物工廠成新方向

儘管發展植物工廠已是全球趨勢，不過國發會認為從農業發展角度來看，該技術仍然有許多先天上的限制，植物工廠大多採取多層式栽培，以提高單位面積之產量，因此栽培的作物以短期即可收穫、個體高度有限之葉菜為主，因此種植前必須有完整市場調查，才能建立供需平衡的產銷制度。其次，建置植物工廠的成本極高。因此目前多半為大企業利用閒置電子廠房進行投資，長久下來難保不會與現有農民之收益造成衝突，兩者之間如何取得平衡，將考驗各國農業主管單位的智慧。

不過，對台灣光電產業而言，若能以目前研究成果搶進農業生產條件欠佳的非洲或中東市場，或取將是突破目前營運困境的絕佳解決之道。