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植物工廠
2010/05/15 00:26
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植物工廠

顧名思義『植物工廠』就是工業化量產人類所需要的農作物,此種全新的植栽方式有別於傳統靠天吃飯的農業型態,以工業化技術克服天候環境的限制和影響,必須達到規模經濟以『製造』各式各樣農產品。

『製造農產品』的產業=農業或工業?

歷史記載最早『製造農產品』的事證為『巴比倫的空中花園』與墨西哥「Aztec浮動花園」,那困難度宛如古埃及金字塔般譽為紀元前世界不可思議傳說,即是人工環境下栽培植物的存在範例,換言之,控制環境、製造農產品』的植物工廠概念,早存在人類社會的集體行動中,並非什麼偉大遙不可及的夢想實現,其主要目的不外乎供給需求鍊的延伸而已。植物工廠雛型,最早出現於美國太空總署的太空計劃,該架構主要著重在設備控制與水耕栽種,唯推展成效尚未顯著。

近年來,隨著氣候變遷造成農作物損害情況日趨嚴重,在人口高齡化和工業化污況下,無毒生機食材已成為現代農業的主流趨勢。衡量各種農產模式唯以植物工廠最符合新興市場的需求方向,因為植物工廠的環境隔離模式,可不受氣候環境的影響,而且計畫性栽培無農藥、少病蟲害的農作物如蔬菜、水果與穀物等。而驅使這項農業革命的驅動力,得靠電子、農業技術與生物科技的跨領域合作。

許多人看了上述章節後不免想問:『農作物該如何被工廠所製造』?已知傳統的土耕、礫耕、溫室水耕、歐洲的岩棉耕之外,植物工廠還能有什麼把戲端得上檯面?

習知人類知識所聞,最早出現在地球的生物是藍藻,依據植物考古學證據顯示:原始地球充滿一氧化硫一氧化碳二氧化碳、氮而缺乏氧,直到27億年前C3光合能力的藍藻大量繁殖擴張後,大規模藻類光合作用讓地球的氧氣過量,使得泥盆紀與石炭紀時因氧氣過多造成全球氣溫上升而暖化,那場景彷彿電影2012般,南北極冰層也因高溫融化釋放出來高濃度二氧化碳來平衡氣溫,而融冰的水則使海面上升與天翻地裂的結果,讓大量藻類被埋入地底變成今日世界的原油或天燃氣,剩下如神話諾亞方舟的倖存者散落各處新世界,逐漸演化成適應低二氧化碳環境之高光合作用效率的C4型植物,它們大約出現在億年前的中生代後半期,最後再演化出適應乾旱地區的CAM(景天酸代謝)等如仙人掌類的多肉植物,更甚者演化成能補食昆蟲類似豬籠草的植物,形成今日地球多采多姿的繁榮景象。

有關C3C4CAM(景天酸代謝)的植物生理演化關係,證實地球植物間的物競天擇演化關係,那也是植物如葉綠素等不同的光合作用酵素組合差異,該差異特性是為適應環境不同CO2O2和濕度的比例所致。同理Troughton1971)在紐西蘭調查二疊紀至鮮新統紀地層的石炭之13C12C比率,結果顯示與現有C3型植物同範圍的結果顯示:古代地球的植物均為C3型。

從組織學研究的證據發現,kortschakNickell1970)將C3型植物特徵的蔗莖柔組織予以培養,其癒合組織長出地上部具有『花環狀』構造,顯示出C4型植物特徵;又光合作用能力遠比C3複雜,且光合酵素與基質幾乎C3型全部具備僅量多寡而已,因此確立C3C4的演化關係。

從系統分類學的證據發現,最早出現在地球上的光合作用系統為C3型,如圖顯示稻亞科、竹亞科至蘆竹亞科與羊茅亞科的植物均為C3型,而從蘆竹亞科分支出來的畫眉草亞科全部為C4型植物,然而黍亞科內卻有例外者,1973Smith Brown47129198種的禾本科植物13C12C比率的調查結果與前述相同;調查黍亞科內含C3C4二型植物,再者自然界存有C3C4中間型植物為進化過程強而有力的證據,因此確立該C3C4的演化關係。西田(1979)研究Bryophllum calycinum葉中CO2的固定酵素結果,發現其幼葉為C3型植物,而成熟葉則又變成CAM型的植物,因此確立C3→CAM的演化關係。

拉拉雜雜講那麼多植物的演化歷史,各位看倌可能昏昏欲睡了吧!當然前述最重要處,在於地球科學軌跡證明地球暖化並非二氧化碳過多所造成的,反而是氧氣濃度過高所帶來的大自然的自我調節,南北極冰含有驚人的一氧化硫一氧化碳二氧化碳等有害動物的氣體,當極冰融化所釋放出來遠比人類工業化污染的速度更快,電影裡頭演得不是沒有科學根據只是導論方向錯誤而已,未來的世界極有可能慢慢恢復27億年前的冰河時期,當然要恢復適合人類居住的高氧與溫和的氣候環境,『節能減碳』、『降低二氧化碳排放』更是不可怠惰輕忽的課題,看倌可以發現『氣候暖化』現象多數發生在工業化極低的南半球,反觀工業化污染嚴重的北半球,則陷入『冷暖流衝擊』與『北極圈擴大』現象之中,這南北半球一冷一熱的怪異氣候,無法單純地以『全球暖化』或『新冰河時期』可完全解釋,那只能說這是個『工業污染的衝突世紀』。

因為南半球的工業化程度低而保有高氧環境,南極勢必得融冰釋放高濃度二氧化碳來平衡,反觀北半球因工業化污染程度太高,使得北極必須加速冰封高濃度二氧化碳來平衡,這南北迥異的地球氣候自我平衡調節方式,再加上類似海洋中的寒、暖流交會的大自然調節方式,個人認為這應該可成為未來地球氣候變遷的模型合理解釋。

當然要阻止地球『新冰河時期』的來臨,北半球人類必須克制物欲而減少二氧化碳與廢熱的排放,因此『植物工廠』有了第一個新目標就是『廢耕還林』,其主要原因是因工業化及都市化之地租理論的排擠,傳統農業的可耕地過度開發或偏遠山林地區,使得水土保持及綠化形勢越惡劣,再加上大量的都會區與工業的廢氣排放,如此一來地球不想放棄人類而自救也難,緣此,將農業轉型成無污染及浪費資源的高效率工業生產模式,提高北半球的水土保持及綠化程度,即為植物工廠之『廢耕還林』的首要目標。

其次植物工廠對節能減碳的貢獻在於『降低運輸污染』,是因設立植物工廠位置就近都會區,不受環境影響更可產出各式各樣、當季或反季節的蔬果,如此一來可節省貨車、飛機、貨船等長途運輸的能源浪費與廢氣污染,人們也可享受到新鮮、安全、無匱乏的食物,這也是植物工廠『降低運輸污染』的目標功能。

再者,植物工廠因為是在可控制的室內環境內生產,對於氣候變遷不管全球暖化或新冰河時期狀態,都可按部就班地以『期貨生產模式』供給人類社會,彷彿諾亞方舟的食物儲藏室般,因此植物工廠的第三個目標功能即為『期貨生產模式』或『訂單生產模式』。

綜合植物工廠的三個目標功能:『廢耕還林』、『降低運輸污染』、『訂單生產模式』。再考量日本政府農林水產省調查全國共50家植物工場的管理技術與經營狀況結果與調查原則方向,可理解『植物工廠』的基本結構與企業管理學上的產業定義。因此筆者僭越以策略管理學習知知識賦予其產業定義:

『一群在可控制環境、使用人工光源和離地栽培方式,製造農產品或提供服務的企業』。

植物工廠的組成及分類重點:

1.人工光源(補光或完全)2.溫室或封閉式栽種環境。3.離地栽培(有機或水耕)

植物生長的人工光源定義:

凡可幫助C3C4CAM(景天酸代謝)等路徑任一種植物生長,無論太陽底下輔助栽種或完全取代太陽光能的人造光源者。

目前所使用的人工光源品類如下:1.白熾燈2.螢光燈管3.鹵素燈4.高壓鈉燈5.日光燈6.發光二極體(LED)

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6樓. qjvsj
2014/09/26 08:29
5樓. rujwu
2014/05/23 22:48
4樓. flbxx
2014/05/23 22:45
3樓.
2012/05/10 14:36
微型植物工廠的新觀念

您好,我們是創森團隊,對於植物工廠研發了三年之久,亦投入非常多的成本。您的觀點也是我們一直對於植物工廠在導入市場時持續關注與突破的目標,我們做了以下的努力。我們研究分析植物工廠的過程中發現,認為植物工廠應從人類的消費經濟行為來討論,以及真正關心人們對於食物認知的需求,以在環保與農業開發、成本與經濟中尋求實踐大眾參與植物工廠的可能性,經由以上未來趨勢我們得出以下幾個論點: 1) 必須導入以自然農法觀念作為植物工廠的基礎設計架構來降低其成本,運用自然微環境物理想法建置於系統內,降低植物工廠對設備的需求與依賴,並取代高深的科技專業種植技術,達到更容易推廣普及與接受。 2)植物工廠建設應該就像哥倫比亞大學迪克森,戴波米耶博士書中所提及的理想特性原則一樣,發展出新型態的微型植物工廠,模組化設計可大量快速複製,在極短的時間內建造出植物工廠進行生產。 3)精算有效率的碳利用轉換方式,用最少的材料建構植物工廠減少對環境和資源的破壞(註:所有建設與材料取得皆從傷害環境破壞開始),以適地性客製化的利用週遭自然環境條件作經濟性考量調整農作物與生產設備,達到降低生產成本具有市場性的新農業模式。 4)將垂直農場的原始創新概念(集約複式種植想法),做更大空間的壓縮,因為當同樣生產面積產量倍增時,相對環境控制成本與種植困難度呈幾何倍數減少,不但可以使生產成本合理性,跨越季節氣候與環境障礙更加容易。 5)植物工廠的推廣在於社區生活的融入,經由小區域的通路運輸網絡,將合作生產分銷的觀念活化都市,縮短碳足跡的距離,將生態觀念進入城市的每個角落,達到永續生活的理想。 基於以上的看法本公司進行一連串的觀念性實驗(深坑跨季節草莓示範廠),也嘗試建設高產量微型植物工廠,並計算相關的成本與市場可接受的推廣計畫;將現有高科技植物工廠造價,已成功的降低至僅需10-15%成本,較平地的種植產量,可提高達30-40倍,常態性平均生產成本約傳統的0.8-1.5倍,建造時間更縮短為35~45天,且僅需導入少量的專業參數即可從事生產工作。因此提出高成本高品質高單價並不一定能解決糧食生產問題,也沒有一種系統能在完全不破壞生態情形下,解決糧食危機和環境汙染問題,故現階段僅能提出縮小耕種面積倍增產量的計畫,期許大自然的自我修復能力完成綠色環保生活目標。關於種種的實踐概念可詳本公司網站(www.sa-space.com)(Part1-7)內容,倘若大家有進一步需要了解之處,請您email給我們知道(sa.space@msa.hinet.net)或是上Facebook"S+A 自然農法微型植物工廠"粉絲專頁留言給我們。 期許對看不見的未來做出最大的祝福,盡自己力量對地球做出最大的回饋,也希望能得到您於理念及技術,或是行動及資源上協助我們發展下去!

創森自然農法微型植物工廠企業機構 (www.sa-space.com)

部落格http://sa8662.pixnet.net/blog

Email:sa.space@msa.hinet.net

Facebook粉絲團"S+A 自然農法微型植物工廠":http://www.facebook.com/#!/MicroPlantFactory

2樓. 布魯斯
2011/07/08 03:27
我倒覺得這是一條必經之路耶!

我覺得你要堅持下去~雖然現在植物工廠很多人不看好!

不過我覺得未來的某一天一定會往這個方向走的啊!!

只是要等時機成熟吧~~

我聽過一個預言家的話~他說未來人類會把掠奪來的土地慢慢還給自然~~

我想搞不好就是靠植物工廠囉!因為現在人類占用太多的土地在種植作物!!

因為沒有這麼多的作物哪養得起這幾十億人~所以不得不一直擴張地盤!

如果有辦法用小單位種植大量的作物!自然就不用占用這些土地啦!!

所以~加油吧!!路燈一堆人都可以做~但這個工作是很有潛力的!!

有沒有缺人幫忙啊?? 我還蠻有興趣的!!

1樓. 石斑
2010/06/08 23:44
植物工廠的困境

植物工廠的困境~老天爺

大多數人認為植物工廠是未來人類生活的救生衣

但有人天天穿救生衣吃飯睡覺跑步上網打牌做愛嗎?

難就難在這裡

未雨綢繆的憂患意識往往被常人視為種病態的思維

但抱持這樣想法的生命體往往容易延續

如同寵物真的很可愛~但把它們放歸山林後往往朝不保夕

人類習於浪費資源食物~因為商業化低成本競爭所以取得容易且便宜(寵物化身)

也唯有氣候變遷或天災人禍時~才有人會想起植物工廠~

那不過是場遊戲是場夢而已

看看荷包~許多人還是樂於品嚐那充滿農藥~抗生素~基因改造的便宜物資

反觀技術投資金集中度高的植物工廠生存危機正繫於此

走了那麼多路~燒了那麼多錢~請了那麼多碩博專家

更看到許多財團三言兩語就想砸幾佰億投資攏斷市場

這才明白為何美日等國都必須由政府支持投資植物工廠才能發展延續

更明白台灣政府與許多財團根本是在畫大餅出一隻嘴就想坐享其成

當然植物工廠業者本身亦是自甘墮落矇在雜草般的葉菜類裡頭打轉

葉菜類經常像似雜草般野火燒不盡~~~~~生

根莖類韌命天災人禍時人民也不匱乏到什麼地步

穀物與瓜果倒是不錯的經濟選項 但平抑物價後又有誰問津?

植物工廠業者也只能等待

等待地球上的人類食物匱乏~天災人禍~農民欲哭無淚時~

才是產業發展契機~由此觀之 悲矣~

因為希望加諸於他人未來的痛苦之上~然後再撫慰世人未來的匱乏~

搞到後面還是供需與成本的經濟問題

日本政府宣示2015年要擴大到整個日本市場四分之一數農糧供應

唉~我們都在談夢~更在燒錢~還有財團虎視眈眈準備剽竊成果

對於當初這個夢~~越來越懷疑自己的決斷力

想到自己真是老了~四十多歲了還那麼衝動~

現在髮鬢白透~想必是衝動的懲罰~懲罰自己不好好玩路燈~走入偏門

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