清晨的成都温江区，天府平原的田野刚被朝阳染透，中国农业科学院都市农业研究所的“超级植物工厂”内已一片忙碌——层层叠叠的种植架上，草莓在LED灯光下舒展叶片，技术人员身着洁净服检查果实成熟度，监控屏上温湿度、光照时长、营养液浓度等数据实时跳动。这座完全摆脱自然环境依赖的“农业车间”，正将“让每个城市都有农业摩天大楼”的愿景，从概念转化为触手可及的现实。
作为农业生产方式的革命性探索，垂直植物工厂并非新鲜事物，但中国科研团队通过技术突破，破解了其规模化商用的核心瓶颈，让这一“未来农业”模式真正具备了落地价值。从2009年国内首个商业化植物工厂在长春亮相，到如今成都工厂实现草莓全年亩产超传统露地30倍，中国在垂直植物工厂领域的探索，不仅回应了耕地减少、气候波动的全球农业难题，更构建起“技术驱动农业”的全新逻辑。
破局之路：中国团队攻克全球商用瓶颈
植物工厂的构想早在上世纪50年代便已出现，丹麦、美国、日本等国率先展开研究——美国NASA为解决太空食物供应研发封闭种植技术，日本在1974年建成首个商用工厂，但受限于传统光源高能耗的短板，全球植物工厂长期停留在“实验室示范”阶段。彼时，荧光灯、高压钠灯不仅能耗占比超总成本60%，还因发热问题限制种植密度，成为商业化的“卡脖子”难题。
改变始于中国科研团队的“弯道超车”。2005年，中国农业科学院都市农业研究所首席科学家杨其长在荷兰访学期间，偶然发现LED光源在植物种植中的潜力——这种光谱可调、低能耗、无发热的光源，恰好能解决传统光源的痛点。尽管当时国内适配的LED光源板1平方米造价高达10万元，杨其长团队仍咬牙投入研发，“从农村走出来的经历让我知道，只有突破技术，才能真正改变农业靠天吃饭的现状”。
团队的核心突破在于“光配方”的研发。通过上万次试验，他们发现植物对光谱的吸收具有极强针对性——绿色植物极少吸收绿光，红光与蓝光是光合作用的核心能量源，红外光可促进叶片生长，紫外光则能增强作物抗逆性。基于这一规律，团队构建出覆盖75种作物、包含1200多种光配方的技术体系：生菜在传统大田需70天成熟，在工厂中借助专属光配方仅需35天；每公斤蔬菜的能耗从早期的10度以上降至7.2度，直接将光源成本占比压缩近半。
2009年，国内首个200平方米商业化植物工厂在长春展出，标志着中国从“跟跑”进入“并跑”阶段；此后家庭植物工厂的推出，更通过物联网技术实现“远程控温、智能浇水”，让普通家庭种植蔬菜成为可能。中国科学院院士李家洋评价：“这套技术体系不仅打破了国外垄断，更让植物工厂从‘高成本玩具’变成了‘可落地的农业方案’。”
价值重构：三大核心优势重塑农业生产逻辑
成都“超级植物工厂”的实践，清晰展现了垂直植物工厂对传统农业的价值重构。这种重构并非简单的“替代”，而是在耕地、效率、品质三大维度上，提供了传统农业难以实现的解决方案。
空间效率的“垂直革命”是最直观的突破。在工厂2200平方米的总面积中，5个草莓种植车间仅占约1000平方米，但通过5-10层立体种植架，实际种植面积等效于3-4亩普通农田，全年产量达73吨，是传统露地种植的30-40倍。“一个工人就能管理整个车间，人力成本仅为传统种植的1/5”，工厂负责人彭洁的介绍，直指城镇化背景下“谁来种地”的痛点——垂直种植通过空间叠加与自动化管理，让农业摆脱了对耕地面积和劳动力数量的依赖。
环境控制的“精准化”则解决了农产品安全与品质的难题。工厂内，空气经十万级洁净过滤，灌溉用水经过多重净化，病虫害通过生物防治技术管控，几乎无需使用农药；同时，通过调控二氧化碳浓度、营养液成分，还能定向提升作物功能性。例如为富硒油菜添加硒元素，使其成为符合标准的功能性原料；为中药材种苗定制无重金属环境，满足药企对原料纯度的严苛要求。这种“按需生产”的模式，让农产品从“看天收获”转向“按标准定制”，精准匹配高端消费与工业需求。
资源利用的“高效化”更契合可持续发展需求。垂直植物工厂的水资源利用率达95%以上，是传统大田种植的10倍；通过光配方优化与能源循环系统，能耗持续下降，未来目标是将每公斤蔬菜能耗降至4度。在中东沙漠地区，中国团队协助建设的植物工厂，已利用当地廉价油气资源发电，在寸草不生的环境中实现蔬菜自给；在新疆戈壁，类似的节能温室正探索极端气候下的高效产出——这意味着，垂直植物工厂不仅能补充耕地不足的问题，更能在传统农业难以覆盖的区域，构建起稳定的食物供应体系。
未来路径：从“示范”到“普及”的破局关键
尽管垂直植物工厂已展现出显著优势，但要实现“走进千家万户”的愿景，仍需突破成本与场景适配的双重挑战。当前，设备投入与能耗成本仍是主要门槛，且并非所有作物都适合工厂种植——这要求行业在技术优化、模式创新、场景拓展上持续发力。
技术层面，能耗与成本的进一步降低是核心方向。杨其长团队已明确目标：未来3-5年内，将每公斤蔬菜能耗从7.2度降至4度，通过新型LED材料、余热回收系统、智能算法优化实现能源再节约；同时，推动设备模块化设计，降低中小型工厂的投入门槛，让县域与乡镇也能负担。例如开发“迷你植物工厂”，适配社区、学校场景，既满足局部供应需求，也降低规模化投入风险。
模式层面，聚焦高附加值作物是现阶段的现实选择。彭洁指出，工厂当前优先选择草莓、中药材种苗、功能性蔬菜等“三高”作物——高附加值（消费者愿为安全新鲜买单）、高需求（市场缺口大）、高差异化（传统种植难以满足）。这种“错位竞争”策略，能快速形成盈利闭环，为技术迭代提供资金支撑，避免陷入“全面铺开却无收益”的困境。
场景层面，“AI+植物工厂”的深度融合将拓展应用边界。目前，部分工厂已引入机器人完成播种、采收、巡检，通过AI算法优化光配方与营养液供给；未来，结合家庭物联网设备，普通用户可通过手机APP“一键种植”，工厂则提供种苗、营养液等配套服务，形成“前端生产+后端服务”的生态链。更长远来看，“农业摩天大楼”可与城市建筑结合，在商场、写字楼、住宅小区中嵌入种植模块，实现“就近生产、即时供应”，大幅降低农产品流通成本。
未来农业的“中国答案”
从成都“超级植物工厂”的草莓车间，到中东沙漠的蔬菜基地，中国在垂直植物工厂领域的探索，不仅是技术层面的突破，更提供了一套应对全球农业挑战的“中国方案”——它证明农业可以摆脱对自然的依赖，成为高效、精准、可持续的现代产业；也证明科技创新不必照搬国外路径，而是可以基于本土需求，走出独特的发展道路。
正如杨其长所言：“垂直植物工厂不是要替代传统农业，而是要做传统农业做不到的事。”在耕地红线收紧、极端气候频发、消费需求升级的背景下，这种“技术驱动”的农业模式，正为粮食安全、乡村振兴、可持续发展提供新的可能性。当“农业摩天大楼”在更多城市落地，当家庭植物工厂成为寻常场景，中国探索的未来农业，将真正从“试验田”走向“千家万户”，为全球农业转型贡献智慧与力量。