月底的一個(gè)下午，影響著視線的霧霾尚未散去，但位于北京城外東南30公里處的一座巨大玻璃房里，工作人員并不擔(dān)心屋內(nèi)一排排番茄樹會(huì)缺少陽光。
在數(shù)百平方米的空間里，列著數(shù)十排番茄樹，它們的頂上對(duì)應(yīng)著玫紅色的LED燈泡矩陣。這些燈看上去并不亮，但走到它們下方，會(huì)感覺到明顯的溫度。
這是飛利浦與北京京鵬合作的植物工廠試驗(yàn)項(xiàng)目，燈光是這里與普通現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚最顯見的區(qū)別。除了屋頂用于彌補(bǔ)陽光不足的大功率LED燈以外，每排番茄樹之間也懸掛著一排排尺寸較小的LED燈組。
這些被飛利浦稱為GreenPower LED植株間照明模組的白色長(zhǎng)條上，紅色和藍(lán)色的LED燈泡以4比1的比例交替排列。這些燈能確保接近3米高的番茄樹最有效地獲取生長(zhǎng)所需的光線，它們散發(fā)的熱量代替了溫室供暖。
“番茄樹只有最頂上1米能獲得日光，而這些燈可以照射被頂部枝葉遮擋的部分。”飛利浦農(nóng)業(yè)照明應(yīng)用技術(shù)人員埃絲特·艾查德（Esther Hogeveen-van Echtelt）在現(xiàn)場(chǎng)告訴《第一財(cái)經(jīng)周刊》。
農(nóng)業(yè)照明并非新生事物，飛利浦和通用電器推出相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)有超過半個(gè)世紀(jì)的歷史�，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚大多配有高壓鈉燈，在天氣不好的時(shí)候，能夠確保植物獲得光合作用所需的光照。
但高壓納燈在應(yīng)用中有許多問題。一方面它自身發(fā)熱過高，有時(shí)候甚至?xí)窘棺魑镯敳恐θ~。另一方面它的壽命有限，表現(xiàn)優(yōu)異的也只有1000小時(shí)，相比之下，LED燈可以在起到同樣補(bǔ)光效果的情況下工作2.5萬小時(shí)，并且更省電。
LED還有新的優(yōu)勢(shì)—根據(jù)植物開出不同的“配方”。植物進(jìn)行光合作用時(shí)，不同光譜頻率會(huì)刺激不同植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以不同速度進(jìn)行光合作用的反應(yīng)，LED燈紅藍(lán)光譜的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍更大，且可人工控制，可以針對(duì)不同種類植物調(diào)節(jié)成合適的光譜波長(zhǎng)，這樣植物就能根據(jù)LED設(shè)定的光源進(jìn)行生長(zhǎng)。
“不同植物對(duì)光有不同的需求，我們將設(shè)備提供給大學(xué)和種植者，根據(jù)種植效果選擇最適合特定植物的燈光配置。我們將它稱做‘光配方’（Light Recipe）。”飛利浦農(nóng)業(yè)照明業(yè)務(wù)總經(jīng)理烏多·范·斯洛滕（Udo van Slooten）告訴《第一財(cái)經(jīng)周刊》。斯洛滕原本在飛利浦的電視機(jī)業(yè)務(wù)部門工作，隨著大功率LED燈泡走向?qū)嵱�，斯洛滕�?004年轉(zhuǎn)入照明部門，開始嘗試將大功率LED用于作物生長(zhǎng)。
目前50人規(guī)模的飛利浦農(nóng)業(yè)照明團(tuán)隊(duì)中，一半是飛利浦傳統(tǒng)的電子學(xué)背景，另一半則是農(nóng)學(xué)、植物學(xué)和園藝學(xué)出身。負(fù)責(zé)與種植者協(xié)調(diào)的艾查德就是很典型的例子，2006年讀完植物生物學(xué)碩士以后，她便來到飛利浦的農(nóng)業(yè)照明團(tuán)隊(duì)，去農(nóng)場(chǎng)和試驗(yàn)基地研究不同燈光配置對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，制作“光配方”。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)很多預(yù)期以外的結(jié)果。艾查德舉例說：“一般認(rèn)為植物果實(shí)不需要光，只有枝葉需要。但試驗(yàn)結(jié)果是，直接照射番茄能夠增加它的維生素C含量。”
更富有營(yíng)養(yǎng)的番茄可以賣出更好的價(jià)錢，傳統(tǒng)認(rèn)為控制溫度和二氧化碳供給可以影響植物的營(yíng)養(yǎng)成分，但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)調(diào)整光線的效率更高。
“相比5年前，LED照明技術(shù)更成熟了，特別是LED燈釋放的光源強(qiáng)度變得穩(wěn)定了。選擇燈的位置、強(qiáng)度、顏色、控制比原先更為容易。”飛利浦農(nóng)業(yè)照明科學(xué)家Eugen Onac告訴《第一財(cái)經(jīng)周刊》。
但“光配方”的制作并不容易。飛利浦從2007年開始利用LED改進(jìn)番茄種植，但直到2012年才取得顯著效果并在1年后被荷蘭種植公司Jami VOF首次用于商用。
較長(zhǎng)的試驗(yàn)周期是他們遇到的一個(gè)挑戰(zhàn)。“換作醫(yī)療設(shè)備公司，隨時(shí)可以尋找醫(yī)院進(jìn)行測(cè)試，而農(nóng)業(yè)技術(shù)的測(cè)試往往有更長(zhǎng)的周期，因?yàn)橛屑竟?jié)的束縛。有時(shí)可能在春天測(cè)試新技術(shù)，拿到測(cè)試結(jié)果之后，甚至要等到下一年春天才能進(jìn)行下一步測(cè)試。”以色列農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)業(yè)孵化器Trendlines Group聯(lián)合創(chuàng)始人史蒂夫·羅茲（Steve Rhodes）對(duì)《第一財(cái)經(jīng)周刊》解釋了農(nóng)業(yè)技術(shù)的難度。
除了番茄，草莓也是LED農(nóng)業(yè)照明適用的對(duì)象之一。在傳統(tǒng)溫室里，草莓需要通過白熾燈照明，飛利浦根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)提供深紅、白和遠(yuǎn)紅外光線的LED燈“光配方”。目前已經(jīng)有比利時(shí)草莓種植者在占地上萬平方米的草莓園里使用這種產(chǎn)品，能耗比此前使用白熾燈降低了8成以上。
更為理想的狀態(tài)是在一個(gè)完全封閉的環(huán)境中，像工業(yè)生產(chǎn)一樣去種植作物，荷蘭Wageningen大學(xué)園藝學(xué)教授賈斯珀·百斯頓（Jasper den Besten）認(rèn)為通過可控的光線優(yōu)化溫室種植只是第一步。
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植受到越來越多的挑戰(zhàn)，包括有限的可耕種土地。聯(lián)合國(guó)去年的一份研究報(bào)告預(yù)計(jì)，到2025年，全球人口將增加10億，而目前80%的可耕種土地已經(jīng)處在使用中。
并且已經(jīng)在使用中的土地也不安全，中國(guó)環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部4月公布的數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)土壤污染比例達(dá)到16.1%。
百斯頓教授設(shè)想的工廠化作物生產(chǎn)有望緩解食物生產(chǎn)的挑戰(zhàn)—在一個(gè)封閉的環(huán)境中，有效地控制影響作物生長(zhǎng)的土壤、光線、氣候以及營(yíng)養(yǎng)這幾個(gè)因素。
在這個(gè)密閉的環(huán)境中，水培技術(shù)將取代土壤，循環(huán)系統(tǒng)將內(nèi)含氮、磷、鉀等養(yǎng)分的營(yíng)養(yǎng)液順著水管一滴一滴滴在作物的根部。水培系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟，芝加哥奧黑爾（O'Hare）機(jī)場(chǎng)在2011年引入垂直水培技術(shù)，種植生菜和西紅柿并提供給餐廳，直接在機(jī)場(chǎng)內(nèi)部完成循環(huán)。水培花卉也因不招蚊蟲、不需要換土等優(yōu)點(diǎn)受到觀賞環(huán)境的青睞。
用LED照明替代陽光。“季節(jié)和天氣變化都影響著日照，作物往往在有些日子里被暴曬，在有些日子卻沒法獲得足夠的陽光。但封閉環(huán)境下，作物可以一年365天，每天維持20小時(shí)的光合作用。”百斯頓對(duì)《第一財(cái)經(jīng)周刊》說道。
控制一切以往不可控的因素。“工廠”內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳濃度將完全通過計(jì)算機(jī)控制，確保每一種作物都能獲得最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。此外，這樣的封閉空間也能最大限度避免蟲害和水土污染的影響。
植物工廠還能夠高度利用空間，讓矮小的作物疊在一起成長(zhǎng)，特別是蘿卜、羅勒、萵苣、豆芽等綠葉菜以及菌類。
已經(jīng)有創(chuàng)業(yè)公司將飛利浦的LED照明用于自己的植物工廠。在波士頓，技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司Freight Farms將長(zhǎng)途貨運(yùn)常用的40英尺（11.8×2.13×2.18米）集裝箱改裝為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的植物工廠，并試圖將這些貨柜塞進(jìn)樓頂、校園和樓宇間的空地里，組成一個(gè)高效率并且對(duì)環(huán)境友好的城市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。
集裝箱內(nèi)無法自然采光，作物生長(zhǎng)所需的光線來自一條條飛利浦LED燈帶。根據(jù)Freight Farms提供的數(shù)據(jù)，一個(gè)集裝箱每年用于照明的電費(fèi)只需要大約2600美元，而同等規(guī)模溫室的照明開支則要高出幾倍。
Freight Farms集裝箱內(nèi)部的溫度和濕度控制依靠集裝箱自帶的氣候系統(tǒng)。每一臺(tái)集裝箱都內(nèi)置了恒溫器、空調(diào)、二氧化碳?xì)忾y和風(fēng)扇，能夠帶來作物生長(zhǎng)所需的環(huán)境。此外還有一個(gè)除濕器，會(huì)在濕度過高的時(shí)候?qū)⒖諝庵械乃治胄钏匮h(huán)利用，減少水分消耗。根據(jù)公司聯(lián)合創(chuàng)始人喬納森·弗里德曼（Jonathan Friedman） 在TEDx大會(huì)上提供的數(shù)據(jù)，集裝箱農(nóng)場(chǎng)每年的用水量只有傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕種的1／10。
現(xiàn)在Freight Farms已經(jīng)把這套系統(tǒng)銷售給了若干名用戶，包括萬怡酒店和多家農(nóng)產(chǎn)品分銷商，并在去年12月拿到120萬美元的A輪風(fēng)險(xiǎn)投資。
“萬怡酒店將通過自己購(gòu)買的集裝箱農(nóng)場(chǎng)為酒店內(nèi)的會(huì)務(wù)中心提供食物。包括一些綠葉菜、生菜和奶油萵苣。它們的主廚很喜歡自己種菜的點(diǎn)子。”Freight Farms告訴《第一財(cái)經(jīng)周刊》。
百斯頓試驗(yàn)了在類似的封閉環(huán)境下種植小紅蘿卜，發(fā)現(xiàn)成熟時(shí)間僅需16天，而傳統(tǒng)戶外種植需要兩個(gè)月。用他的話說：“我們從自然界取用最好的元素。”
