月底的一個(gè)下午，影響著(zhù)視線(xiàn)的霧霾尚未散去，但位于北京城外東南30公里處的一座巨大玻璃房里，工作人員并不擔心屋內一排排番茄樹(shù)會(huì )缺少陽(yáng)光。
在數百平方米的空間里，列著(zhù)數十排番茄樹(shù)，它們的頂上對應著(zhù)玫紅色的LED燈泡矩陣。這些燈看上去并不亮，但走到它們下方，會(huì )感覺(jué)到明顯的溫度。
這是飛利浦與北京京鵬合作的植物工廠(chǎng)試驗項目，燈光是這里與普通現代農業(yè)大棚最顯見(jiàn)的區別。除了屋頂用于彌補陽(yáng)光不足的大功率LED燈以外，每排番茄樹(shù)之間也懸掛著(zhù)一排排尺寸較小的LED燈組。
這些被飛利浦稱(chēng)為GreenPower LED植株間照明模組的白色長(cháng)條上，紅色和藍色的LED燈泡以4比1的比例交替排列。這些燈能確保接近3米高的番茄樹(shù)最有效地獲取生長(cháng)所需的光線(xiàn)，它們散發(fā)的熱量代替了溫室供暖。
“番茄樹(shù)只有最頂上1米能獲得日光，而這些燈可以照射被頂部枝葉遮擋的部分。”飛利浦農業(yè)照明應用技術(shù)人員埃絲特·艾查德（Esther Hogeveen-van Echtelt）在現場(chǎng)告訴《第一財經(jīng)周刊》。
農業(yè)照明并非新生事物，飛利浦和通用電器推出相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)有超過(guò)半個(gè)世紀的歷史�，F代農業(yè)大棚大多配有高壓鈉燈，在天氣不好的時(shí)候，能夠確保植物獲得光合作用所需的光照。
但高壓納燈在應用中有許多問(wèn)題。一方面它自身發(fā)熱過(guò)高，有時(shí)候甚至會(huì )烤焦作物頂部枝葉。另一方面它的壽命有限，表現優(yōu)異的也只有1000小時(shí)，相比之下，LED燈可以在起到同樣補光效果的情況下工作2.5萬(wàn)小時(shí)，并且更省電。
LED還有新的優(yōu)勢—根據植物開(kāi)出不同的“配方”。植物進(jìn)行光合作用時(shí)，不同光譜頻率會(huì )刺激不同植物的營(yíng)養物質(zhì)以不同速度進(jìn)行光合作用的反應，LED燈紅藍光譜的波長(cháng)調節范圍更大，且可人工控制，可以針對不同種類(lèi)植物調節成合適的光譜波長(cháng)，這樣植物就能根據LED設定的光源進(jìn)行生長(cháng)。
“不同植物對光有不同的需求，我們將設備提供給大學(xué)和種植者，根據種植效果選擇最適合特定植物的燈光配置。我們將它稱(chēng)做‘光配方’（Light Recipe）。”飛利浦農業(yè)照明業(yè)務(wù)總經(jīng)理烏多·范·斯洛滕（Udo van Slooten）告訴《第一財經(jīng)周刊》。斯洛滕原本在飛利浦的電視機業(yè)務(wù)部門(mén)工作，隨著(zhù)大功率LED燈泡走向實(shí)用，斯洛滕在2004年轉入照明部門(mén)，開(kāi)始嘗試將大功率LED用于作物生長(cháng)。
目前50人規模的飛利浦農業(yè)照明團隊中，一半是飛利浦傳統的電子學(xué)背景，另一半則是農學(xué)、植物學(xué)和園藝學(xué)出身。負責與種植者協(xié)調的艾查德就是很典型的例子，2006年讀完植物生物學(xué)碩士以后，她便來(lái)到飛利浦的農業(yè)照明團隊，去農場(chǎng)和試驗基地研究不同燈光配置對作物生長(cháng)的影響，制作“光配方”。
現場(chǎng)試驗會(huì )發(fā)現很多預期以外的結果。艾查德舉例說(shuō)：“一般認為植物果實(shí)不需要光，只有枝葉需要。但試驗結果是，直接照射番茄能夠增加它的維生素C含量。”
更富有營(yíng)養的番茄可以賣(mài)出更好的價(jià)錢(qián)，傳統認為控制溫度和二氧化碳供給可以影響植物的營(yíng)養成分，但試驗發(fā)現調整光線(xiàn)的效率更高。
“相比5年前，LED照明技術(shù)更成熟了，特別是LED燈釋放的光源強度變得穩定了。選擇燈的位置、強度、顏色、控制比原先更為容易。”飛利浦農業(yè)照明科學(xué)家Eugen Onac告訴《第一財經(jīng)周刊》。
但“光配方”的制作并不容易。飛利浦從2007年開(kāi)始利用LED改進(jìn)番茄種植，但直到2012年才取得顯著(zhù)效果并在1年后被荷蘭種植公司Jami VOF首次用于商用。
較長(cháng)的試驗周期是他們遇到的一個(gè)挑戰。“換作醫療設備公司，隨時(shí)可以尋找醫院進(jìn)行測試，而農業(yè)技術(shù)的測試往往有更長(cháng)的周期，因為有季節的束縛。有時(shí)可能在春天測試新技術(shù)，拿到測試結果之后，甚至要等到下一年春天才能進(jìn)行下一步測試。”以色列農業(yè)技術(shù)創(chuàng )業(yè)孵化器Trendlines Group聯(lián)合創(chuàng )始人史蒂夫·羅茲（Steve Rhodes）對《第一財經(jīng)周刊》解釋了農業(yè)技術(shù)的難度。
除了番茄，草莓也是LED農業(yè)照明適用的對象之一。在傳統溫室里，草莓需要通過(guò)白熾燈照明，飛利浦根據試驗結果，設計了一種能夠同時(shí)提供深紅、白和遠紅外光線(xiàn)的LED燈“光配方”。目前已經(jīng)有比利時(shí)草莓種植者在占地上萬(wàn)平方米的草莓園里使用這種產(chǎn)品，能耗比此前使用白熾燈降低了8成以上。
更為理想的狀態(tài)是在一個(gè)完全封閉的環(huán)境中，像工業(yè)生產(chǎn)一樣去種植作物，荷蘭Wageningen大學(xué)園藝學(xué)教授賈斯珀·百斯頓（Jasper den Besten）認為通過(guò)可控的光線(xiàn)優(yōu)化溫室種植只是第一步。
傳統農業(yè)種植受到越來(lái)越多的挑戰，包括有限的可耕種土地。聯(lián)合國去年的一份研究報告預計，到2025年，全球人口將增加10億，而目前80%的可耕種土地已經(jīng)處在使用中。
并且已經(jīng)在使用中的土地也不安全，中國環(huán)境保護部和國土資源部4月公布的數據顯示，全國土壤污染比例達到16.1%。
百斯頓教授設想的工廠(chǎng)化作物生產(chǎn)有望緩解食物生產(chǎn)的挑戰—在一個(gè)封閉的環(huán)境中，有效地控制影響作物生長(cháng)的土壤、光線(xiàn)、氣候以及營(yíng)養這幾個(gè)因素。
在這個(gè)密閉的環(huán)境中，水培技術(shù)將取代土壤，循環(huán)系統將內含氮、磷、鉀等養分的營(yíng)養液順著(zhù)水管一滴一滴滴在作物的根部。水培系統已經(jīng)相當成熟，芝加哥奧黑爾（O'Hare）機場(chǎng)在2011年引入垂直水培技術(shù)，種植生菜和西紅柿并提供給餐廳，直接在機場(chǎng)內部完成循環(huán)。水培花卉也因不招蚊蟲(chóng)、不需要換土等優(yōu)點(diǎn)受到觀(guān)賞環(huán)境的青睞。
用LED照明替代陽(yáng)光。“季節和天氣變化都影響著(zhù)日照，作物往往在有些日子里被暴曬，在有些日子卻沒(méi)法獲得足夠的陽(yáng)光。但封閉環(huán)境下，作物可以一年365天，每天維持20小時(shí)的光合作用。”百斯頓對《第一財經(jīng)周刊》說(shuō)道。
控制一切以往不可控的因素。“工廠(chǎng)”內的溫度、濕度和二氧化碳濃度將完全通過(guò)計算機控制，確保每一種作物都能獲得最適宜的生長(cháng)環(huán)境。此外，這樣的封閉空間也能最大限度避免蟲(chóng)害和水土污染的影響。
植物工廠(chǎng)還能夠高度利用空間，讓矮小的作物疊在一起成長(cháng)，特別是蘿卜、羅勒、萵苣、豆芽等綠葉菜以及菌類(lèi)。
已經(jīng)有創(chuàng )業(yè)公司將飛利浦的LED照明用于自己的植物工廠(chǎng)。在波士頓，技術(shù)創(chuàng )業(yè)公司Freight Farms將長(cháng)途貨運常用的40英尺（11.8×2.13×2.18米）集裝箱改裝為一個(gè)個(gè)獨立的植物工廠(chǎng)，并試圖將這些貨柜塞進(jìn)樓頂、校園和樓宇間的空地里，組成一個(gè)高效率并且對環(huán)境友好的城市農業(yè)系統。
集裝箱內無(wú)法自然采光，作物生長(cháng)所需的光線(xiàn)來(lái)自一條條飛利浦LED燈帶。根據Freight Farms提供的數據，一個(gè)集裝箱每年用于照明的電費只需要大約2600美元，而同等規模溫室的照明開(kāi)支則要高出幾倍。
Freight Farms集裝箱內部的溫度和濕度控制依靠集裝箱自帶的氣候系統。每一臺集裝箱都內置了恒溫器、空調、二氧化碳氣閥和風(fēng)扇，能夠帶來(lái)作物生長(cháng)所需的環(huán)境。此外還有一個(gè)除濕器，會(huì )在濕度過(guò)高的時(shí)候將空氣中的水分吸入蓄水池循環(huán)利用，減少水分消耗。根據公司聯(lián)合創(chuàng )始人喬納森·弗里德曼（Jonathan Friedman） 在TEDx大會(huì )上提供的數據，集裝箱農場(chǎng)每年的用水量只有傳統農業(yè)耕種的1／10。
現在Freight Farms已經(jīng)把這套系統銷(xiāo)售給了若干名用戶(hù)，包括萬(wàn)怡酒店和多家農產(chǎn)品分銷(xiāo)商，并在去年12月拿到120萬(wàn)美元的A輪風(fēng)險投資。
“萬(wàn)怡酒店將通過(guò)自己購買(mǎi)的集裝箱農場(chǎng)為酒店內的會(huì )務(wù)中心提供食物。包括一些綠葉菜、生菜和奶油萵苣。它們的主廚很喜歡自己種菜的點(diǎn)子。”Freight Farms告訴《第一財經(jīng)周刊》。
百斯頓試驗了在類(lèi)似的封閉環(huán)境下種植小紅蘿卜，發(fā)現成熟時(shí)間僅需16天，而傳統戶(hù)外種植需要兩個(gè)月。用他的話(huà)說(shuō)：“我們從自然界取用最好的元素。”
