Wednesday, July 03, 2002
F-植物工廠
在台灣，完全以溫室方式生產蔬菜的業者還是不多，大部分仍在於種苗方面，但有朝一日人們仍然會試著走這條路。在雲林、西螺地區，普遍採用網室，而且相當成功。但對於雨水多的季節，仍然無法克服，只有一半看天吃飯的份。
我們常常談到植物工廠，把植物放在一個生產工廠中，好像工業零件一樣，拼湊出一個成品來，這就是工廠。當然植物工廠的意義應該不離業界對工廠的定義，故凡是在一個固定的場所中，把苗放進去，水放進去，肥料放進去，配合光合作用，設法讓植物之生長機能啟動，在這種人工環境之下，生產出成品，如番茄、黃瓜、香瓜等，就是植物工廠。說得文言一點：
「植物工廠是在一定生產管理下，一個全年無休的植物生產系統」。
在這樣稀鬆的定義下，很多溫室多屬於植物工廠。七、八年前我到北京參加一項學術性會議，有幸看到當時的溫室，採用塑料大棚 (就是塑膠布溫室)搭蓋，防雪防霜，簡單而有效，讓市場上在冬天也可以吃到新鮮的蔬菜，不必永遠榨菜、酸黃瓜；那也是植物工廠。今天在荷蘭，整片玻璃溫室，一棟連過一棟，裡面環控、補光、活動式植床、一貫化自動設備，上天下地，幾乎十八般武藝全套出攏，這也是植物工廠。但有人說，後者才是真正的植物工廠，因為後者才有比較自動化的設施在裡面，而這些設施則因生產對象而異，具有不同的配置。在生產的階段裡，有些仍需要人工搭配，有些則完全自動化，有如無人工廠。
植物工廠依使用光源的不同可分成"太陽光利用型"(簡稱太型) 與 "完全控制型" (簡稱完型) 與綜合型三種。完型不僅使用人工光源，連溫度、濕度、二氧化碳濃度、培養液等，凡對植物生長有影響的主要環境條件，都以人工來控制，所以可以說是理想的植物工廠，但在現實上有能源成本(Energy Cost) 的問題，必須設法降低成本。太型是水耕栽培法的延伸，在夏季如何降低設施內與養液的溫度是最大的重點課題。
太型及完型雖然同是植物工廠，但在基本精神上仍有很大的差異。太型會受到不確定要因－太陽光的決定性影響，此點與傳統上的農業生產一樣，即對天候與收穫量不能夠有正確的預測與控制，且栽培者的直覺與經驗通常對生產結果的好壞有很大的影響。反之，完型可以根據定量測定過的栽培技術知識 (know-how) 做計畫生產。
太型植物工廠，事實上即為高精密環境控制溫室的延伸，首先必須能克服夏天的酷熱，這在乾燥地帶可利用簡單方式達成。在乾燥地區可以使用風機水霧法 (Mist and Fan) ，或風機濕簾法 (Pad and Fan) 等冷卻成本低廉的蒸發冷卻設備，但在高溫高濕的本省，多種降溫方法的併用為必需的手段。
太型植物工廠的次要問題是環境控制到底需做到甚麼程度。控制的環境因子諸如加溫、降溫、補光、二氧化碳濃度、施肥等，增加越多越接近完全控制，但成本又不能不考慮。控制要因增加越多、成本越高，問題是如何獲得相對的產量增加？因此生產成本之分析甚為重要，系統要控制到何種程度方稱合理，則有待實驗來確定。 整體而言，只增加有效的控制要因才是上策。綜合型塵用則為前述兩型之折衷，可以獲得較為經濟的生產方式。
植物工廠之生產設備必須依所生產之蔬菜種類而定，譬如：豆芽菜、蘑菇、蘿蔔嬰等的生產工廠，半自動控制的溫室水耕系統、種苗繁殖系統或人工種子生產等的生產系統等等，均必須配合才會比較週全。
談到工廠生產時，有二個前提：一個是從自然界的定律中得到解放，因此可以不畏寒暑，且能風雨無阻地進行生產，此舉與在自然環境中生產截然不同；再者，工廠生產可預先決定好生產流程，並做好作業分析，也就是說對象的輸入輸出特性皆可定量的掌握，因此怎麼樣的操作會產生甚麼樣的輸出是可以預期的。只要做好操作的作業手冊，按部就班誰也能夠生產。
由此觀之，理想的植物工廠是生長那些環境條件與作物生長關係均已明確地量化的植物，在一定的人工環境下栽培的完全控制型系統。工廠生產以生長快速又高價格的作物較適合，就資料蒐集來說，須要生長過程較單純，葉面積較大的比較好，所以非結球生菜中的一種沙拉菜恰好可符合這些條件，因而可做為葉菜類的代表。除了沙拉菜之外，果菜類的甜椒，根菜類的蘿葡嬰（二十日蘿葡）等，皆為代表。豆芽菜或蘑菇類不行光合作用，所以生長程序容易定量化，是另一類代表。
蘿蔔嬰或水芹等的生產工廠通常為了植株體的綠化而使用陽光。世界上首先成立且成績輝煌的植物工廠當推丹麥的克里斯天仙農場，其水芹的一貫自動生產系統的實用化非常成功。與此相似的系統在日本有多家蘿蔔嬰生產工廠中，海洋牧場因自動化程度最高而有名。此場用暗處發芽，軟白栽培，等莖長10cm後再移至明亮處使雙葉綠化。從播種到收 穫包裝約 1週左右。 其他尚有芫荽的水耕栽培，在過去幾乎無產量的夏季也因使用了遮光與培養液冷卻的技術，以遂行周年生產。同時因環境條件與培養液條件皆由微電腦控制，所以能夠做確實的生產管理。由於溫室及水耕栽培的結合，日夜間冷暖氣及培養液冷卻的實施，使得較高程度的環境控制為可能，各種蔬菜、花卉因而均可周年生產。
我們常常談到植物工廠，把植物放在一個生產工廠中，好像工業零件一樣，拼湊出一個成品來，這就是工廠。當然植物工廠的意義應該不離業界對工廠的定義，故凡是在一個固定的場所中，把苗放進去，水放進去，肥料放進去，配合光合作用，設法讓植物之生長機能啟動，在這種人工環境之下，生產出成品，如番茄、黃瓜、香瓜等，就是植物工廠。說得文言一點：
「植物工廠是在一定生產管理下，一個全年無休的植物生產系統」。
在這樣稀鬆的定義下，很多溫室多屬於植物工廠。七、八年前我到北京參加一項學術性會議，有幸看到當時的溫室，採用塑料大棚 (就是塑膠布溫室)搭蓋，防雪防霜，簡單而有效，讓市場上在冬天也可以吃到新鮮的蔬菜，不必永遠榨菜、酸黃瓜；那也是植物工廠。今天在荷蘭，整片玻璃溫室，一棟連過一棟，裡面環控、補光、活動式植床、一貫化自動設備，上天下地，幾乎十八般武藝全套出攏，這也是植物工廠。但有人說，後者才是真正的植物工廠，因為後者才有比較自動化的設施在裡面，而這些設施則因生產對象而異，具有不同的配置。在生產的階段裡，有些仍需要人工搭配，有些則完全自動化，有如無人工廠。
植物工廠依使用光源的不同可分成"太陽光利用型"(簡稱太型) 與 "完全控制型" (簡稱完型) 與綜合型三種。完型不僅使用人工光源，連溫度、濕度、二氧化碳濃度、培養液等，凡對植物生長有影響的主要環境條件，都以人工來控制，所以可以說是理想的植物工廠，但在現實上有能源成本(Energy Cost) 的問題，必須設法降低成本。太型是水耕栽培法的延伸，在夏季如何降低設施內與養液的溫度是最大的重點課題。
太型及完型雖然同是植物工廠，但在基本精神上仍有很大的差異。太型會受到不確定要因－太陽光的決定性影響，此點與傳統上的農業生產一樣，即對天候與收穫量不能夠有正確的預測與控制，且栽培者的直覺與經驗通常對生產結果的好壞有很大的影響。反之，完型可以根據定量測定過的栽培技術知識 (know-how) 做計畫生產。
太型植物工廠，事實上即為高精密環境控制溫室的延伸，首先必須能克服夏天的酷熱，這在乾燥地帶可利用簡單方式達成。在乾燥地區可以使用風機水霧法 (Mist and Fan) ，或風機濕簾法 (Pad and Fan) 等冷卻成本低廉的蒸發冷卻設備，但在高溫高濕的本省，多種降溫方法的併用為必需的手段。
太型植物工廠的次要問題是環境控制到底需做到甚麼程度。控制的環境因子諸如加溫、降溫、補光、二氧化碳濃度、施肥等，增加越多越接近完全控制，但成本又不能不考慮。控制要因增加越多、成本越高，問題是如何獲得相對的產量增加？因此生產成本之分析甚為重要，系統要控制到何種程度方稱合理，則有待實驗來確定。 整體而言，只增加有效的控制要因才是上策。綜合型塵用則為前述兩型之折衷，可以獲得較為經濟的生產方式。
植物工廠之生產設備必須依所生產之蔬菜種類而定，譬如：豆芽菜、蘑菇、蘿蔔嬰等的生產工廠，半自動控制的溫室水耕系統、種苗繁殖系統或人工種子生產等的生產系統等等，均必須配合才會比較週全。
談到工廠生產時，有二個前提：一個是從自然界的定律中得到解放，因此可以不畏寒暑，且能風雨無阻地進行生產，此舉與在自然環境中生產截然不同；再者，工廠生產可預先決定好生產流程，並做好作業分析，也就是說對象的輸入輸出特性皆可定量的掌握，因此怎麼樣的操作會產生甚麼樣的輸出是可以預期的。只要做好操作的作業手冊，按部就班誰也能夠生產。
由此觀之，理想的植物工廠是生長那些環境條件與作物生長關係均已明確地量化的植物，在一定的人工環境下栽培的完全控制型系統。工廠生產以生長快速又高價格的作物較適合，就資料蒐集來說，須要生長過程較單純，葉面積較大的比較好，所以非結球生菜中的一種沙拉菜恰好可符合這些條件，因而可做為葉菜類的代表。除了沙拉菜之外，果菜類的甜椒，根菜類的蘿葡嬰（二十日蘿葡）等，皆為代表。豆芽菜或蘑菇類不行光合作用，所以生長程序容易定量化，是另一類代表。
蘿蔔嬰或水芹等的生產工廠通常為了植株體的綠化而使用陽光。世界上首先成立且成績輝煌的植物工廠當推丹麥的克里斯天仙農場，其水芹的一貫自動生產系統的實用化非常成功。與此相似的系統在日本有多家蘿蔔嬰生產工廠中，海洋牧場因自動化程度最高而有名。此場用暗處發芽，軟白栽培，等莖長10cm後再移至明亮處使雙葉綠化。從播種到收 穫包裝約 1週左右。 其他尚有芫荽的水耕栽培，在過去幾乎無產量的夏季也因使用了遮光與培養液冷卻的技術，以遂行周年生產。同時因環境條件與培養液條件皆由微電腦控制，所以能夠做確實的生產管理。由於溫室及水耕栽培的結合，日夜間冷暖氣及培養液冷卻的實施，使得較高程度的環境控制為可能，各種蔬菜、花卉因而均可周年生產。
