植物工廠

顧名思義『植物工廠』就是工業化量產人類所需要的農作物，此種全新的植栽方式有別於傳統靠天吃飯的農業型態，以工業化技術克服天候環境的限制和影響，必須達到規模經濟以『製造』各式各樣農產品。

『製造農產品』的產業＝農業或工業？

歷史記載最早『製造農產品』的事證為『巴比倫的空中花園』與墨西哥「Aztec浮動花園」，那困難度宛如古埃及金字塔般譽為紀元前世界不可思議傳說，即是人工環境下栽培植物的存在範例，換言之，『控制環境、製造農產品』的植物工廠概念，早存在人類社會的集體行動中，並非什麼偉大遙不可及的夢想實現，其主要目的不外乎供給需求鍊的延伸而已。植物工廠雛型，最早出現於美國太空總署的太空計劃，該架構主要著重在設備控制與水耕栽種，唯推展成效尚未顯著。

近年來，隨著氣候變遷造成農作物損害情況日趨嚴重，在人口高齡化和工業化污況下，無毒生機食材已成為現代農業的主流趨勢。衡量各種農產模式唯以植物工廠最符合新興市場的需求方向，因為植物工廠的環境隔離模式，可不受氣候環境的影響，而且計畫性栽培無農藥、少病蟲害的農作物如蔬菜、水果與穀物等。而驅使這項農業革命的驅動力，得靠電子、農業技術與生物科技的跨領域合作。

許多人看了上述章節後不免想問：『農作物該如何被工廠所製造』？已知傳統的土耕、礫耕、溫室水耕、歐洲的岩棉耕之外，植物工廠還能有什麼把戲端得上檯面？

習知人類知識所聞，最早出現在地球的生物是藍藻，依據植物考古學證據顯示：原始地球充滿一氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮而缺乏氧，直到27億年前C3型光合能力的藍藻大量繁殖擴張後，大規模藻類光合作用讓地球的氧氣過量，使得泥盆紀與石炭紀時因氧氣過多造成全球氣溫上升而暖化，那場景彷彿電影2012般，南北極冰層也因高溫融化釋放出來高濃度二氧化碳來平衡氣溫，而融冰的水則使海面上升與天翻地裂的結果，讓大量藻類被埋入地底變成今日世界的原油或天燃氣，剩下如神話諾亞方舟的倖存者散落各處新世界，逐漸演化成適應低二氧化碳環境之高光合作用效率的C₄型植物，它們大約出現在二億年前的中生代後半期，最後再演化出適應乾旱地區的CAM（景天酸代謝）等如仙人掌類的多肉植物，更甚者演化成能補食昆蟲類似豬籠草的植物，形成今日地球多采多姿的繁榮景象。

有關C3、C₄與CAM（景天酸代謝）的植物生理演化關係，證實地球植物間的物競天擇演化關係，那也是植物如葉綠素等不同的光合作用酵素組合差異，該差異特性是為適應環境不同CO₂與O₂和濕度的比例所致。同理Troughton（1971）在紐西蘭調查二疊紀至鮮新統紀地層的石炭之¹³C／¹²C比率，結果顯示與現有C3型植物同範圍的結果顯示：古代地球的植物均為C3型。

從組織學研究的證據發現，kortschak和Nickell（1970）將C3型植物特徵的蔗莖柔組織予以培養，其癒合組織長出地上部具有『花環狀』構造，顯示出C₄型植物特徵；又其光合作用能力遠比C3複雜，且光合酵素與基質幾乎C3型全部具備僅量多寡而已，因此確立C3與C₄的演化關係。

從系統分類學的證據發現，最早出現在地球上的光合作用系統為C3型，如圖顯示稻亞科、竹亞科至蘆竹亞科與羊茅亞科的植物均為C3型，而從蘆竹亞科分支出來的畫眉草亞科全部為C₄型植物，然而黍亞科內卻有例外者，1973年Smith 與Brown將47族129屬198種的禾本科植物¹³C／¹²C比率的調查結果與前述相同；調查黍亞科內含C3與C₄二型植物，再者自然界存有C3與C₄中間型植物為進化過程強而有力的證據，因此確立該C3與C₄的演化關係。西田（1979）研究Bryophllum calycinum葉中CO₂的固定酵素結果，發現其幼葉為C3型植物，而成熟葉則又變成CAM型的植物，因此確立C3→CAM的演化關係。

拉拉雜雜講那麼多植物的演化歷史，各位看倌可能昏昏欲睡了吧！當然前述最重要處，在於地球科學軌跡證明地球暖化並非二氧化碳過多所造成的，反而是氧氣濃度過高所帶來的大自然的自我調節，南北極冰含有驚人的一氧化硫、一氧化碳、二氧化碳等有害動物的氣體，當極冰融化所釋放出來遠比人類工業化污染的速度更快，電影裡頭演得不是沒有科學根據只是導論方向錯誤而已，未來的世界極有可能慢慢恢復27億年前的冰河時期，當然要恢復適合人類居住的高氧與溫和的氣候環境，『節能減碳』、『降低二氧化碳排放』更是不可怠惰輕忽的課題，看倌可以發現『氣候暖化』現象多數發生在工業化極低的南半球，反觀工業化污染嚴重的北半球，則陷入『冷暖流衝擊』與『北極圈擴大』現象之中，這南北半球一冷一熱的怪異氣候，無法單純地以『全球暖化』或『新冰河時期』可完全解釋，那只能說這是個『工業污染的衝突世紀』。

因為南半球的工業化程度低而保有高氧環境，南極勢必得融冰釋放高濃度二氧化碳來平衡，反觀北半球因工業化污染程度太高，使得北極必須加速冰封高濃度二氧化碳來平衡，這南北迥異的地球氣候自我平衡調節方式，再加上類似海洋中的寒、暖流交會的大自然調節方式，個人認為這應該可成為未來地球氣候變遷的模型合理解釋。

當然要阻止地球『新冰河時期』的來臨，北半球人類必須克制物欲而減少二氧化碳與廢熱的排放，因此『植物工廠』有了第一個新目標就是『廢耕還林』，其主要原因是因工業化及都市化之地租理論的排擠，傳統農業的可耕地過度開發或偏遠山林地區，使得水土保持及綠化形勢越惡劣，再加上大量的都會區與工業的廢氣排放，如此一來地球不想放棄人類而自救也難，緣此，將農業轉型成無污染及浪費資源的高效率工業生產模式，提高北半球的水土保持及綠化程度，即為植物工廠之『廢耕還林』的首要目標。

其次植物工廠對節能減碳的貢獻在於『降低運輸污染』，是因設立植物工廠位置就近都會區，不受環境影響更可產出各式各樣、當季或反季節的蔬果，如此一來可節省貨車、飛機、貨船等長途運輸的能源浪費與廢氣污染，人們也可享受到新鮮、安全、無匱乏的食物，這也是植物工廠『降低運輸污染』的目標功能。

再者，植物工廠因為是在可控制的室內環境內生產，對於氣候變遷不管全球暖化或新冰河時期狀態，都可按部就班地以『期貨生產模式』供給人類社會，彷彿諾亞方舟的食物儲藏室般，因此植物工廠的第三個目標功能即為『期貨生產模式』或『訂單生產模式』。

綜合植物工廠的三個目標功能：『廢耕還林』、『降低運輸污染』、『訂單生產模式』。再考量日本政府農林水產省調查全國共50家植物工場的管理技術與經營狀況結果與調查原則方向，可理解『植物工廠』的基本結構與企業管理學上的產業定義。因此筆者僭越以策略管理學習知知識賦予其產業定義：

『一群在可控制環境、使用人工光源和離地栽培方式，製造農產品或提供服務的企業』。

植物工廠的組成及分類重點：

1.人工光源（補光或完全）2.溫室或封閉式栽種環境。3.離地栽培（有機或水耕）

植物生長的人工光源定義：

凡可幫助C3、C4與CAM（景天酸代謝）等路徑任一種植物生長，無論太陽底下輔助栽種或完全取代太陽光能的人造光源者。

目前所使用的人工光源品類如下：1.白熾燈2.螢光燈管3.鹵素燈4.高壓鈉燈5.日光燈6.發光二極體(LED)