（一）前言
最近以来，人们对蔬菜工厂愈来愈感兴趣了。蔬菜工厂的优点：（1）一年到头不分四季或昼夜等时间变化，生产始终稳定。（2）能大幅度促进蔬菜生长及有效利用空间，即土地的利用率及其生产效率都高。（3）通过固定的最佳生长条件下的栽培法能获得新鲜美味的高质量蔬菜。（4）生产物不沾农药及害虫。（5）引进作物的移动栽培法和各种自动控制法后，能使栽培省力化。
蔬菜工厂按所用的光源的不同类型可分为，仅利用人造光的完全人工控制型和以太阳光为其主要光源的太阳光利用型两种。完全控制型对蔬菜工厂的生产是理想的，但至今成本高这个问题未得到解决。为此，各有关部门都在研究这个问题。
人们把太阳光利用型看作是延长水耕栽培的生产手段，并想利用它来建立整年能生产的系统。例如，在夏天要栽培香菜（芫荽菜）时，把培养液冷却到适合于香菜生长的温度，就基本上在该年能完成生产。一般地说，香菜之类的菜对地点条件要求高，它适宜于阳光充足的干燥地或寒冷地生长。
至今，蔬菜工厂自动化尚未取得什么进展，也没有一个蔬菜工厂用了机器人。就在没有达到自动化以前，仍存在着生产成本高的问题。预料今后包括机器人在内的各种自动化装置将被引进到蔬菜工厂。
（二）蔬菜工厂的自动化
蔬菜工厂的生产工序如图1。
在育苗期和生长促进期，通过对环境的控制，给作物最佳的生长条件。从连续生产这个角度来说、从播种到收获的各个阶段最好建立一套能把蔬菜移动位置的系统装置。
在上图中，播种、挑选、移动、定植、收获、包装、环境控制都是自动化的对象。目前，有些蔬菜工厂对播种、移动、收获、包装、环境控制实现了自动化。其中，实现了移动和环境控制这两项自动化的较多。
播种、挑选、定植、收获等的自动化操作因蔬菜工厂的形式、规模、蔬菜种类的不同而不同。例如莴苣、色拉菜、菠菜、香菜都是属于同样叶子类的菜。但其种子的大小、发芽之法、栽培密度、收获捆包的方法等不同。因此，用同样的设备对付具有不同特点的蔬菜是困难的。根据需要开发一些实用的新装置是必要的。如能精确播种小粒种子的装置，把 · 一样的优良种苗能按颜色、形态、大小等指标挑选的装置，移植幼苗的装置，收获装置等。
（三）环境控制的自动化
环境控制自动化是蔬菜工厂的最基本的自动化项目。可分为自动控制和自动操作两种类型。如图2。
自动控制又叫作反馈控制，把计测结果反馈到操作点，以此修正操作轨道。这种方式根据能否经常计测和评价蔬菜的生长反应可分为（a）定值控制和（b）最佳控制两种。
定值控制是不考虑蔬菜的应答，就给定预先定好了的最佳值的环境条件。例如种莴苣时，要保持白天20°C，夜间15℃的最佳气温。利用恒温器并装上反馈电路就能达到上述目的。
最佳控制是经常计测植物对环境的变化而产生的反应情况。以此把环境控制在最佳状态，从而使植物的生长最快。
在完全控制型的蔬菜工厂里，最佳控制的生产成本高，并没有什么现实意义。而且因蔬菜之间也存在着个体之差，所以它起的作用并不那么显著。
为此，首先在封闭实验室寻求最佳成长条件，然后在这基础上采用定值控制或程序控制方法。为了达到最佳生长条件，极为重要的是，必须使环境条件与生长之间的关系定量化。
关于利用计算机控制环境的方法如图3和图4所示。把从播种到收获的蔬菜整个生育阶段划分为S1，S2，S3，…Sn等几阶段。与此同时，把其相应的环境控制的典型分别为M1，M2，M3，…Mn。当然Mi的给定要用环境条件与生长关系已定量化的数据。
阶段的划分与典型的制定方法因蔬菜的种类及所取的环境的因素的不同而有所不同。实际上n=2 ~ 3，而环境因素多半是采用图4所示的内容。光的环境因素一般用反馈控制法，其它的环境因素用定值控制法。
太阳光利用型的缺点是难于避免以光环境为首的环境因素的变化。一般说来，它难于保持使蔬菜获得最佳生长条件。
于是，当要制定使蔬菜能获得健康生长的环境条件时，就必然要碰到究竟控制哪些环境因素才能取得最大经济效益这样一个问题了。
有些蔬菜工厂采取的办法是随着光强度的变化，控制其它的环境因素或到了夏天时，通过冷却培养液实现整年生产。
（四）移动栽培
蔬菜的移动栽培不仅对每一个生长阶段的环境控制、移植、收获等作业的自动化是必要的，而且对提高栽培密度也是必不可缺少的。
要使蔬菜始终保持密植状态，也必须随着蔬菜的成长，扩大株距，以促使健康生长。要扩大株距，就必然要移动。
目前，有些蔬菜工厂采用的移动栽培方式是，随着蔬菜的生长的同时，往同一个方向移动，从而扩大株距。完全控制型的蔬菜工厂能掌握住每颗蔬菜占有面积的随时变化情况。因此株距的变化可用反馈控制取得信息。
（五）世界的蔬菜工厂
世界的蔬菜工厂的现状如表1。
原来植物工厂是在阳光不充足的欧洲首先开发出来的。从五十年代到六十年代这期间，丹麦的克里斯担森农场及奥地利的鲁传纳公司利用太阳光开发了植物工厂系统设备。但这些工厂都能用电灯补充太阳光的不足部分。克里斯坦森农场对水芹及水蔊菜等一贯采用半自动化生产。这种生产系统与目前在日本流行的萝卜的生产方式相似。
鲁斯纳公司开发了许多立体旋转移动方式的大型蔬菜工厂。它不仅生产蔬菜，而且还在试种花瓣、牧草、草药、树苗等。现在光线完全靠电灯供应、从而实现了完全控制型生产系统。一般地说立体旋转移动方式的设备成本高，其照明效率也不好，密植度也难于提高。因而，立体旋转移动的生产方式难于实用化。
七十年代，美国的通用电气公司、通用轧钢公司、通用食品公司先后开发了完全控制型的蔬菜工厂，并努力向实用化迈进。但其成本费用问题尚未解决。
到了八十年代，美国就着眼于利用干燥地带，从而出现了利用简单的蒸发冷房就能整年生产的利用太阳光型的系统设备。惠特克公司、阿切尔 - 丹尼尔斯 - 米德兰公司、阿格诺 - 蒂克斯公司等都是属于这种类型的。通用食品公司在芝加哥郊区盖了一座栽培面积约 · 为8，900平方米的两层大型蔬菜工厂。这里主要生产莴苣和菠菜。这个工厂的特点。（1）采用一元的株距扩大型移动栽培方式。（2）播种用高速播种机，一天能播6万个，（3）用发芽器把发芽的送往育苗室，在育苗室育苗好就送往生产线。目前这个生产工艺及收获方式尚未自动化。（4）用计算机对环境条件和培养液进行监控，使环境条件始终保持在最佳状态，（5）完全不用农药生产。（6）产品用树脂袋装好后运往市场。
惠特克公司在洛杉矶郊区盖了一个半圆筒形的蔬菜工厂。这里主要生产色拉菜和莴苣并已达到实用化阶段。该工厂的特点是：（1）立体式5级栽培，最近因下层的光线不充足，已改为一层式（1级）生产。（2）利用太阳光型的生产方式。（3）屋顶用塑料覆盖。（4）在育苗室，采用自动播种机播种，每分钟一部播种机能在450个壶位一个一个播下种子，壶子装着蛭石。（5）育好的苗子就被移植到水溶液栽培处。这里共有3，300平方米，分为200个栽培室。蔬菜就长在卫生纸状的塑料薄膜上，培养液就在塑料薄膜下面稀稀地流过去，以此给根供给养分和空气。（9）到了作物成熟时，自动收获机就启动并把薄膜塑料取出来。这时蔬菜的根就被割断，蔬菜也就落在输送机，通过选别和包装后，就送往市场出售。
（六）日本蔬菜工厂的现状
日立公司从1974年开始对蔬菜的育苗及生长规律进行了研究。尤其是对色拉和圆辣椒的研究积累了详细的生长数据。这为今后日本研究蔬菜工厂提供了丰富的资料。目前，日本蔬菜工厂的现状如表2。
日立公司在千叶县船桥市开了个生物工厂。另外，去年筑波科学技术博览会政府馆中的植物工厂也是日立设计的。
三菱电气公司、东洋工程技术公司、石川播磨重工业公司也在加紧研究开发。电力公司中央研究所的蔬菜工厂有如下特点：（1）光线是太阳光与电灯并用。（2）用丸形房屋。（3）利用深夜电力蓄冷。
大荣植物工厂的总面积是66平方米，其中实际栽培的面积只有其中的一半。这个工厂的特点是：（1）由于对环境采用最佳控制，每天可生产色拉菜和莴苣100根以上。（2）采用株距自动移位栽培法、蔬菜的随着生长逐渐扩大株距，并往收获处移动。（3）对整个工厂的环境用微电脑控制。（4）蔬菜的整个生长时间只有露地栽培的三分之一。超过10克后在促进栽培区的生长速度是露地的6倍。（5）植物工厂设在大荣超级市场内的一个拐角，顾客通过玻璃窗可清楚地看到蔬菜的生产情况及在出售的新鲜蔬菜。这种现场出售是一种蔬菜流通的革命，只要成本适宜就可能会推广下去。这在世界上是首次尝试。
（七）蔬菜工厂的现状和展望
蔬菜工厂目前的生产原价（偿还费+物价波动费+利息+人工费），以莴苣类为例，比批发市场价格略微高一些，其它叶菜类或果菜类就比批发市场更高得多。从目前情况看，蔬菜工厂的农作物价格大约为普通露地生产的二倍，否则就不合算。蔬菜工厂生产的蔬菜虽有无农药及新鲜等优点，但价钱高一倍的话，销路就成问题了。因此，降低生产成本是重要课题了。为此，目前对于间歇照明，对种子外加电磁场，利用代用能源等问题进行研究，但从长远看，最重要的还是利用生物技术问题。
现在，一般能买到的种子，其生长速度有快慢，两者之差约为±20%左右。因此，目前可采取的降低生产成本的办法有：（1）选出好种子，通过细胞培养法、培育出蔬菜工厂用的菜苗。（2）纯粹改良蔬菜工厂用的品种。过去，人们在育种时，很注意苗子的抗寒性和抗病性，但这些对蔬菜工厂没有用处。对于蔬菜工厂而言，重要的是产量要高，加强培育的种子具有高生产率是降低生产成本的重要一环。进入了九十年代后，上述技术问题也许能解决一些。
[Robot，1986年第51期]