植物工厂种植舱场景。由受访者向第一财经供图。
一个牧草种植舱一年能抵得上一万亩牧场的供草量，这不是梦想，已经变为事实。中国LED光生物技术正在改变传统牧草、育种等农牧业的生产方式，为解决饲料供应、快速育种等问题提供了新思路。
2月13日，2023年中央一号文件发布，提出全面推进乡村振兴的重点工作。其中，提到做好粮食和农产品稳产保供，建设优质节水高产稳产饲草料生产基地，加快苜蓿等草产业发展；还提到强化农业科技支撑，全面实施生物育种重大项目。
目前，牧草植物工厂在新疆已有试点，大面积推广还需要跨越技术融合、资金支持、行业合作等难关。第十九届中国国际半导体照明论坛上有专家预计，光生物技术将在牧草产业快速应用，未来天下牛羊将一年365天“天天都有高能饲料粮”吃。
北疆植物工厂的“种草”实验
LED照明企业木林森（002745.SZ）执行总经理唐国庆2月13日向第一财经记者表示，国家的强大离不开农业，目前中国还有大量牧草依靠进口。新疆、西藏、青海、内蒙古饲养牛羊需要大量牧草，但是在草原保护生态、限制过度放牧的情况下，牧草就地供应不足。所以，牧草供应问题变得突出。
两年前，木林森开始在新疆奎屯建设植物工厂的饲草方舱，拓展农业照明的业务，利用人工控制的LED光照来种植牧草。每个方舱约6米长、3米宽，种植6层，每6天收获一茬牧草。原来年产量63吨，升级智能光照系统后年产量100吨，提升产量50%，人工节约30%。
“有舱（厂）就有草。”唐国庆说，按照25亩牧场养一只羊、一万亩牧场养400只羊来算，400只羊一年需消耗100多吨鲜草。目前，一个牧草种植舱的落地面积19.6平方米、种植面积88.7平方米，用大麦种植，6天能长16-18公分高，可产出2.4吨鲜草，一年约60周能产出144吨鲜草，即一个牧草种植舱一年能抵得上一万亩牧场的供草量。另据河南科技大学王建平教授的研究，一定范围内每天奶牛多吃一公斤鲜草，就可多产0.7公斤奶。
谈及这个项目的背景，作为木林森在农业光照智能控制领域的合作伙伴，滴翠科技的董事长安浚告诉第一财经记者，奎屯处于戈壁地区、比较缺草，加上国家的环保政策要求“退牧还草”等原因，导致那边大量养殖的牛羊在入冬的时候没有草吃，要立即“转场”到内蒙古、东北等地方去，用卡车拉去的成本很高。
木林森了解情况后，决定在奎屯发展植物工厂。植物工厂最大的消耗是电能，奎屯的日照时间较长，当地光伏发电的电能比较丰富，解决了能源问题。木林森的植物工厂开始生产牧草后，当地牛羊在冬季就有草吃了，不用“转场”去内蒙古，节省了费用。当地的牧民既可以生产牧草，又可以拿牧草去喂牛羊，喂完牛羊之后又在当地宰杀，这一系列的工作解决了就业问题，产值也留在当地。
牧草植物工厂的种植舱内景。由受访者向第一财经供图。
当地工业生产和农业生产，用电有波峰波谷的规律。安浚说，白天工业用电多，晚上农业用电多，因为晚上要种植补光，白天有自然光，两者正好互补，把当地冗余的能源利用起来。此外，奎屯还有一些石油周边的工业，可以把冗余的二氧化碳过滤之后往植物工厂输送，供牧草光合作用时吸收，实现“减碳”。
在新疆奎屯试点成功后，唐国庆告诉第一财经记者，下一步，木林森计划在新疆、青海、内蒙古等更多地区大面积地推广牧草植物工厂。为了优化产业链，木林森与中国科学院分子植物科学卓越创新中心合作，共同研究适合种植舱种植的苜蓿草等牧草种子；还与中国农业科学院合作，研究牧草后期加工的技术。
“我们不是光卖‘舱’，还要提供后续的服务。”唐国庆说，木林森已成立了三家相关子公司，其中，四川中农木林森光生物科技有限公司，主要做种子快速育种；义乌木林森光生物科技有限公司，主要做种植舱；奎屯木林森光生物科技有限公司，负责新疆奎屯植物工厂项目。
“今年是推广的关键年。”唐国庆透露，木林森第一步是推广牧草种植舱，第二步将建移动式的植物工厂和“育种舱”，第三步发展可贮存的饲料。移动式的植物工厂可当日建舱，当周出草。育种方面，四川中农木林森公司从种子栽培到收割种子，水稻63天、小麦60天、大豆50天、玉米60天，可提供快速繁殖的育种舱、相关技术及光配方。储粮方面，鲜草，春夏天可让牲畜直接与干饲料拌合食用，冬天则须“后加工”——与当地产的桔杆等混合，变成半干饲料，可长期贮存，让天下牛羊一年365天“天天都有高能饲料粮”。
植物工厂种植舱场景。由受访者向第一财经供图。
“光种草”需技术融合和资本力量
安浚2021年初就开始与奎屯项目对接。他告诉第一财经记者，过去两年经历的波折除了地方遥远等因素外，在生产过程中的技术处理也遇到一些难题，包括灰霉病的易发、产量稳定性难以控制的问题。初期解决的方法是依赖专家的技术支持。后来，经过在上海市农科院、义乌实验基地及奎屯现场做大量的实验，才得以一一解决，方法是引入了IoT（物联网）系统、云端AI（人工智能）算法来综合处理。目前，植物工厂有了其它科学技术对光照技术的赋能，产量、质量都已经能够持续稳定，可以放量生产了。
“植物工厂种植牧草或其它作物，最大的困难是技术融合。”安浚说，在植物的生长过程中，除了需要生物光之外，还需要各种温度、湿度、磷钾氮、环境空气CO2含量等综合要素配合，诸多要素需根据不同作物、不同生长周期进行实时调节，以达到最适合植物生长的环境。实际上，植物工厂十几年前曾有一波应用热潮，当时没有普及是因为上述各种要素关联处理的控制完全依赖于专家判断，容易造成误差。现在，基于IoT、AI等技术的成熟，引入植物工厂后，已实现精准控制、稳定生产，并大幅降低了人工成本。
因此，除了配合木林森在北疆奎屯的植物工厂项目，滴翠科技在南疆的图木舒克也在做一个植物工厂项目。项目规划30万只羊的存栏规模，年出栏量可达120万只。其中70%饲料供给来自于植物工厂，其中一期养殖3万只羊，目前首批羔羊已经入圈。安浚透露，对应的一期牧草植物工厂每84天可产出约12000吨鲜草。整体项目因为有了植物工厂牧草的供给才得以实施，比进口草料投入产出比提高30%。波尔山羊品种最大日增肉量能达450克左右，不但大幅增加了养殖户的收入，还吸引了大批返乡创业者。
“生物光、IoT、AI等技术跨界融合，一定是中国式现代化农业的未来，将带来农业的新革命。”安浚认为，目前植物工厂普及的挑战，一是种植产品要符合市场需求，很多企业盲目生产，但产品滞销，种植高附加值又相对紧缺的作物更合适；二是植物工厂首期投入比大田或大棚的种植高，需要资本的力量介入。
牧草植物工厂的种植舱外景。由受访者向第一财经供图。
事实上，农业照明近年成为投资热点。不仅木林森，三安光电（600703.SH）、昕诺飞、欧司朗等中外LED龙头企业也都积极布局，供应各种生物光的灯和技术。在农业照明的智能控制领域，也有很多新的玩家进入。除了滴翠科技，还有杭州四维生态科技、托普云农、爱科农等。安浚说，“这些企业的融资，从2022年开始都有较大起色，像滴翠科技已经进行了4轮融资。”有关数据显示，2022年中国现代农业总投入5589亿元，其中30%用于智慧农业（约1677亿元），5%用于IoT组件投入（约279.5亿元）。
调研公司集邦咨询（Trend Force）的数据则反映了全球植物照明市场曲折向前的发展趋势。2022年，北美大麻市场需求急剧放缓，欧洲能源价格飙涨抑制种植户投资新建温室大棚项目或升级改造意愿，多重因素导致2022年LED植物照明市场规模回落至13.4亿美元，同比减少20%。展望未来，食品安全使本土化生产需求增加，气候变迁使可耕地减少，此外照明厂商提供额外附加值，如产品搭载传感器和联网服务，预估2023年LED植物照明市场为14.4亿美元，同比增长7.1%，2027年将达到24.5亿美元。
就亚太地区而言，集邦咨询的研报指出，2022年主要受累于中国区温室大棚应用市场下滑，亚太地区2022年LED植物照明市场规模同比衰退17.3%。2023年，随着中国、韩国、日本以及新加坡等加大对垂直农场的投入，亚太地区2023年LED植物照明市场规模预计将迎来同比8.7%的增长。
国际欧亚科学院院士、中国农业科学院都市农业研究所首席专家杨其长向第一财经记者表示，以LED光照辅助农业种植还没完全普及，温室补光的市场普及率0.1%都不到，未来拓展空间很大。瓶颈在于对前期投入和运行成本，后期的产出如何能覆盖。相比于10多年前，LED灯的成本已大幅下降，现在接近可以在农业领域普及的程度。从发展方向看，随着LED光照效率的提升、成本的下降，必将在人工光和补光的生产体系内得到快速推广，包括蔬菜、花卉、瓜果、育种等领域，在牧草产业也将得到快速应用。
来源：第一财经 作者：王珍 樊雪寒
