LED植物照明助力未来农场 上天下海轻松种菜去

　　粉红温室、尼莫花园……又新又炫的未来农场技术，让农夫务农还得学会“上天下海”。农业3.0技术若全面普及，提升粮食生产效率，全球粮荒可望有解。

　　特制LED灯让葡萄安心生长

　　新世代创业家-茶籽堂创办人赵文豪将创思维注入传统产业，成功翻新农业品牌。

　　灯火通明的温室葡萄园里，清瘦黝黑的王礼深，口中聊着种葡萄的三十多年时光，手里却闲不下来，忙着四处拔除葡萄树上多余的枝叶。

　　在盛产葡萄的彰化县溪湖镇，占地一甲的葡萄园是父亲留下来的家产。花了60万投资的温室，就是多年实验累积而来的秘密武器。

　　可拆卸的帆布屋顶，搭配园里的LED灯，为葡萄树挡风又补光，才让葡萄园可以一年两次收成。

　　但帆布屋顶什么时候开关、怎么搭配温、湿度，全都是学问。LED灯放在哪、怎么照最省电，光是实验阶段就耗时三年。

　　十多年前，王礼深偶然发现有路灯照过的葡萄长得特别好，因此开始把水银灯、螺旋灯放进葡萄园。

　　有了灯照，葡萄的质量开始好转，王礼深却也面临电费飞涨的困境。他找来研究机构合作，就是要打造最适合为葡萄催生、催熟的LED灯。

　　现在，他的葡萄园里依旧一分为二。

　　葡萄树之间，一边挂满了螺旋灯，一边用的是LED灯，只为找出葡萄生长的理想状态。

　　实验的结果，LED灯的电费大约只有螺旋灯的十分之一。不仅电费便宜了，改良后的LED灯也不像螺旋灯那么怕水，省了维修的烦恼。

　　LED灯只是温室的一环，温度、湿度控制，都是影响农作物生产的关键。

　　除了葡萄，研究机构也在研发改良草莓、松茸等高单价作物的生产环境，像是温度、湿度控制及生产过程，都能更自动化。

　　“有机农业是未来的趋势，”研究机构温室系统技术中心代主任黄添富指出，未来将以整厂输出为目标，希望能将打造温室的技术出口日本、关岛、夏威夷等高单价市场。

　　粉红温室有望让人人有饭吃

　　农作物不是只用LED灯照就好，还得考虑LED灯的节能效益，有效率地提供农作物生长过程中需要的光线与温度环境。

　　各种植物对不同波长、不同颜色的光，反应也不一样。例如，葡萄需要的日照时间较长，LED灯里的红色波长就得多一点。

　　但草莓需要温差大、热量高，日照时间较短，蓝光的比例就要调高。根据不同农作物的需求和生长环境来调配设计，这也让光照植物的技术门槛不断提高。

　　美国、英国、荷兰等国家快速崛起的“粉红温室”也是一例。

　　粉红指的是温室里的粉红色灯光，是结合蓝色、红色两种LED灯相互辉映后的结果。

　　粉红LED灯不仅可以提高植物对光线的吸收，在理想的灯光、温度、湿度环境里，植物生长速度可以提高20%，用水量也减少九成。

　　但粉红温室的价格，却不太浪漫。尽管未来五年，LED的价格可能跌破50%，但温室整体造价依旧偏高。

　　为什么要积极打造温室农场?

　　联合国粮农组织(FAO，Foodand Agriculture Organization of the United Nations)预估，2050年全球人口总数将冲破96亿，增加超过33%。

　　但现在全球仍有20亿人口营养不良。想要人人有饭吃，全球粮食产量就得增加七成。

　　气候变迁难料，土地、水源供应有限。想提高粮食产量，就得做好准备，上山下海打造新农园。

　　结合农业与物联网技术的新创公司OnFarmSystems创办人东尼(LanceDonny)分析，我们正迈入农业3.0时代。走过劳力密集的1.0、机械与肥料主导的2.0时代，东尼认为，农业3.0将是感测、云端、物联网等技术主导的阶段。用感测技术、卫星影像进行监控，数据分析水、肥料用量等，都是未来农业的发展趋势。

　　这波农业热，不只技术含量高，资金投入也不断升温。根据众筹平台AgFunder统计，2014年美国农业科技领域创投总金额约23.6亿美元，创下历史新高。

　　但2015年上半年，美国农业科技相关创投总金额已经超过20亿美元，可望再度刷新纪录。

　　“重点不是工业化，而是提升农业生产效率、持续发展和品质，”BeechamResearch首席研究员罗密欧(SaverioRomeo)说。

　　美国哥伦比亚大学公共卫生系教授戴波米耶(Dickson Despommier)十年前提出的“垂直农场”概念，也是解决方案之一。

　　垂直农场，就是用科技打造垂直交叠的农业温室，节省农作物生产过程中需要耗费的土地、水及肥料等资源。

　　十年后的今天，日本已经有上百座垂直农场，美国、新加坡、韩国、瑞典与荷兰的摩天大楼里，也都可以看到垂直农场的影子。

　　从地底“种”、海底“种”到天上“种”

　　繁华市中心区的地底隧道，也成了未来农业的新实验空间。

　　英国公司Growing Under ground就在伦敦市区的地底，种起了萝卜、芹菜和芥菜等八种蔬菜，被称为世界首个地下农场。

　　地面下三十三公尺的防空洞里，变身城市新农园，秘密武器就在光线、温度、湿度的整体调控设计。

　　植物种子在LED灯一天照射十八小时后，再加上大型电风扇把温度维持在摄氏21到23度。如此一来，所有蔬菜都能在6到28天内收成。

　　“只要能在三十天内收成，就有获利空间，」Growing Under ground共同创办人布拉德(Richard Ballard)说。

　　提早收割的“迷你蔬菜”(micro-green)，意外获得好评。蔬菜收成后，只要四小时就可以送上餐桌。较低的运送时间、成本，吸引许多厨师上门。

　　目前为止，Growing Under ground已经筹到资金85万英镑，预计第一年营收125英镑以上。

　　不只地底，海底空间也成了未来农园的潜在机会。

　　海底尼莫花园

　　2015年的意大利世界博览会上，一颗颗白色塑胶球飘在海里，吸引许多观众好奇驻足。

　　这座位在意大利沿海市镇诺利(Noli)外海的“尼莫花园”，是潜水设备公司海珊瑚集团(Ocean Reef Group)历经四年的实验结果，打造的海底迷你温室。

　　在名为“水底实验室”的白色塑胶球里，全是种着芹菜、菠菜、大蒜、野花等十数种植物的迷你农园。

　　七座水底实验室，都在距离海平面五到十公尺的水底。现在，不仅可以通过网络即时监控，也可以读取水底的氧气、二氧化碳浓度等数值。

　　经过四次失败，现在的尼莫花园，已经成为章鱼、螃蟹等水中生物的栖息地。

　　负责国际销售的甘保里尼(LucaGamberini)看好水底农园的经济效益。“我认为，对于地理环境难以孕育农作物的发展中国家来说，水底农园有其潜在机会，”甘保里尼说。

　　没有什么不可能，没错，地底、海底都可以，LED当然也能跑到外太空种菜去。

　　宇航员斯科特在太空红叶生菜前自拍。(图片来源：宇航员Scott Kelly twitter)

　　NASA的太空蔬菜种植系统。(图片来源：NASA twitter)

　　去年8月10日，美航天局(NASA)正在国际空间站执行任务的美国和日本宇航员品尝了在太空种植的紫叶生菜，是首批在微重力和人工粉红灯光下培育出的可供宇航员食用的蔬菜。

　　“这是个人的一小口，却是人类的一片大叶子”，美国航天局在官网上略带调侃地评论说，“这让我们距离飞向火星又近了一步”。

　　这些蔬菜于7月8日种下，在Veg-01种植室中，蔬菜受到红、绿、蓝三种LED光的照射。红光和蓝光对光合作用来说非常重要。绿光虽然可有可无，但出于外观的考虑，工程师们决定加上绿光。

　　该种植室由多个可展开和折叠的蔬菜盒子组成，生菜的种子被撒放在用于生根发芽的垫层上，垫层是由土壤和化肥组成的。每一个“蔬菜盒子”重大约七公斤，可以折叠，也可以拉伸。每个盒子上有一块红绿蓝三色LED面光源照明板，它即能保证蔬菜生长所需光照，也便于宇航员们观察生长情况。

　　NASA认为，有生命的植物不仅能为宇航员们提供营养和新鲜空气，并且种植植物这一行为就可以给“这些远离地球却又想念地球生活的宇航员们带来一种心理安慰。”

　　要当个称职的农夫仍很难

　　尽管如此，年初出版《迈向智慧农场：农业拥抱物联网》的罗密欧分析，智慧农业仍面临许多困境。例如，农业生产利润偏低，投资创新技术并不容易。

　　想要用高技术走进农业3.0的时代，也得付出代价，做出不同以往的投资规模。

　　此外，信息交流也是一大阻碍。多数农家对物联网技术了解有限，也多半考虑商业机密而不愿有太多交流。

　　农业要转型为高技术、自动化的黄金产业，还得挑战根深蒂固的形象问题。“要当个称职的农夫很难，因为大家眼中的农业是祖父们留下来的历史，”罗密欧说。

　　随着气候变迁不断发酵，未来农业够不够智慧，就看各国政府与企业如何斗智，为农作物打造各种遮风避雨的理想温室。