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由植物工廠之技術層級看悶鍋經濟

 

中興大學 生物系統工程研究室  陳加忠

 
 

植物工場在二十年之前在日本曾經風光一時,然後就消聲匿跡。數年前,自日本又開始流行,而且在台灣迅速變成顯學。其中最大的原因在於光電產業的熱情參與,在台灣迅速炒作的如火如荼。但是殘酷的事實就是如此。歷經三年之後,植物工廠並未成為產業。有關的廠家就是那些,生產的產品總是萵苣與草莓。市場上開辦相關的演講或是訓練班愈來愈多,但是參加的人員也總是那些人,因此每堂課人數愈來愈少。綜合三年來的變化,顯示植物工廠已自燦爛走向平淡。此根本問題是因為「植物工廠」之本質並未得到確認。在技術面,將植物工廠宣傳成為最先進,最高深之學問。在產業面,則將植物工廠向外擴大包山包海,將溫室、遮雨棚等農業設施都吞併於其範圍。但是一個產業,如果只有無根的口號,只有幻覺與美夢,終究是南柯一夢。

此篇文章則以技術層次討論物工廠,重新思考植物工廠在農業生產之定位,也以此理解為何台灣經濟走不出悶鍋的格局。

現有大多數的植物工廠,其使用技術是一種最基本也是最沒有技術門檻的技術,稱為零等級的生產技術。以厚厚的絕緣材料,隔離出一個特定空間。大自然的陽光與空氣都不會影響內部環境。在空間之內以人工光源控制光量,以冷凍機械與加溫機械控制溫度。在根部環境則以一定配方之化學藥劑配成養液,用以提供植物水分與養份。此種生產環境為固定參數生產環境。日夜溫度為固定,光量與光質也是固定。此種栽培作業的固定化條件,容易入門,也因而造成了產業的無差別性。

對生產者而言,一定作業參數的作物栽培方式,是最簡易當然也是最無競爭性。以工程技術的眼光,此型植物工廠只是一種基本設備。只要使用一個植物生長箱,加上一桶養液與幫浦,安置數個作物生長承盤。因而此種技術本身為無競爭力之技術。對於控制工程而言,一個與外界隔離的環境,無外界干擾因子,只是控制內部環境於一定數值,當然是最簡易之技術。

植物工廠真正的第一級技術是將氣體環境作為可調性。因此植物工廠內的氣體環境不再是永恆不變。以溫度、相對濕度、光量、光周期等生產條件而言,隨著每日之時間點而加以變化,也隨著植物生長周期而加以調節。以葉菜為例,自小苗移植開始至可收穫期,可分成小苗發育,迅速成長與乾物重累積等三階段,各自調節於不同的參數值。

植物工廠第二級技術是將根部環境進行調節。給水時間,養液濃度,養液配方均是可調節之參數,也是依據作物生長階段給予不同的參數值。

植物工廠的第三級技術是回歸到生物本身。以植物本身的生理條行進行生長調控。針對植物栽培過程,相關的生理作用有光合作用,呼吸作用,蒸散作用與同化作用等。這些生理作用都受到氣體與根部環境所影響。四種生理作用又是彼此相關。因而在此第三級技術,重點就是依據這些生理作用以設定最佳作業參數。

植物工廠的第四級技術就是以第三級技術為背景。先擬訂作物生產之目標。依作物產期,產量與品質等條件以決定生產計劃,再依此生產計劃以訂定環境節參數。生產過程中要引入市場行銷資訊,依市場價格之趨勢變化及時調整生產計劃,藉由調節控制作業參數達成生產目標。

由上述零級至四級技術層級,思考最關鍵的問題。植物工廠之終極目標是什麼?產業的目標對象是什麼?要種哪些蔬菜?這些蔬菜成本是多少?與非使用植物工廠種植得到的相同產品其品質有哪些差異?發展植物工廠之關鍵問題在於要栽培哪種作物才能有利潤可言。

植物工廠能否有競爭力,在於栽培對象的成本與售價。以媒體報導中一家公司為例,每月生產之能源成本與資材成本為400萬元,還不包括建物與人事成本,其產品行銷每月收入為130萬元。這種燒錢的經營方式,其基本問題是什麼?

近年來,上述基本問題並未解決。植物工廠又變為連結其他產業的工具。目前最流行的說法是將植物工廠,LED與太陽能板三合一的包裝。

三合一的技術衍生兩大問題:

1. LED單光光源能否提供植物所需之光源?

2.太陽能板其安裝面積所能產生的能量,與植物工廠運作所需的能量,兩者之比例是多少?

這種自日本傳到台灣的三合一口號,其本質就是二十年前的植物工廠再添加上三年來生產過剩的LED與太陽能板。也由此可知日本官方熱衷植物工廠的是通產省而不是農林水產者。

歷經311大地震之後,「植物工廠是人類困境下的救星」此神話已破滅。因此日本此產業主力是出售植物工廠之設備,而不是出售植物工廠的蔬菜產品。

真正能賺到錢,真正有競爭力的設施是第四級的植物工廠。在台灣,出現一批人炒作零等級的植物工廠,將此零等級的植物工廠宣揚成極高水準的科技,是農業救星。經過三年的炒作,此種零等級植物工廠仍然停留於神話。提倡使用植物工廠的主要目的是賺農金。炒作此主題以自政府公家機關得到經費,可以銷售生產過剩的LED與太陽能板,順便賣出電子業多餘的庫房絕緣板。此外又可賺到計劃項下之薪資或工資。

真正善用植物工廠的經營者,則是以此農業設施生產高競爭力之作物。這種高經濟植物其特點是在自然環境下難以生產,或是在自然環境下其生產之數量與品質不良,無競爭力。善用植物工廠即是使用此高成本工具產出高利潤植物,而不是生產傳統市場上已經存在多年的蔬菜。

植物工廠在台灣已喊了三年。在工業界,產品在一、兩年之內推展不開,產業界早已淘汰。然而植物工廠在台灣電子業卻是仍能高喊三年。台灣電子業被稱為台灣最高水準的產業。由植物工廠的傳奇故事,台灣電子業的反省能力與創新能力在哪裡?台灣電子業的毛利一降再降,由「植物工廠」之不滅神話,可知其根由。

有些人高倡植物工廠,那是有備而來。可以賺取公家經費,賺到產業界的技轉費用,見好即收,這是何等的聰明。經濟部新竹地區的工業研究單位,也趁機以此名目編列大批經費,植物工廠的成敗對他們也是毫無相關。然而一些盲目跟從的產業,無論是電子業與建築業,只是將其植物工廠的技術層次定位於最低層、最基本的技術層級,又以此生產低價位植物,當然無競爭力,無利潤。這種盲目跟從,賠了公司經費,更賠掉了公司轉型升級之機會。

台灣經濟被稱為大悶鍋。由三年來植物工廠在電子業與在建築業之大流行,已可知道為何形成此悶鍋。