20世纪40年代以来，以“矿质营养学说”为理论基础的营养液栽培技术得到应用与推广，1949年美国植物生理和园艺学家F.W. Went教授在加州帕萨迪纳建立的第一座人工气候室引发了“人工模拟生态环境”领域的革命性突破，为植物工厂的出现孕育了成熟条件。1957年，丹麦诞生了世界上第一家植物工厂，随后日本等国相继跟进。
“植物工厂”（Plant Factory）一词最早由日本提出，狭义上指人工光型的植物生产系统。在车间模拟环境中，营养液替代土壤，为植物输送养分；温度、湿度、二氧化碳浓度等环境参数通过计算机精确控制。
2016年6月，位于中国福建省泉州市安溪县湖头镇的中科三安生物植物工厂正式投产，占地面积10000平方米，成为当时全球最大的植物工厂。作为后起之秀，中国在植物工厂领域的这一举措意义重大。
当时，国内光电产业龙头企业三安集团与中国科学院合作，希望结合三安在光电产业方面的优势和中科院植物所植物科学的优势，发展光生物学产业。中国科学院植物研究所研究员李绍华，彼时即将退休，认为这是一项值得尝试的挑战，也是为国家战略需求服务，最终接受邀请，来到福建担任植物工厂研究院院长。
谈及植物工厂的前景，李绍华兴奋地回忆起在飞机上观看《火星救援》的经历。他认为电影中在太空建立粮食储备的方法与植物工厂的工作理念相近。他相信，凭借产能和食品安全上的优势，植物工厂在劳动力成本不断提高的未来，将比传统大田栽培更具竞争力，更广泛地惠及百姓。
以下是澎湃新闻对李绍华的采访。
中国科学院植物研究所研究员李绍华
植物工厂是什么
澎湃新闻：为什么会觉得植物工厂是一个大的发展方向？能谈一谈建设植物工厂的意义吗？
李绍华：上个世纪，美国国际观察员莱斯特·布朗曾问：“全世界人民，谁来养活中国人？”因为中国人多，土地面积少。从世界发展趋势看，人口增加是必然的。现在全球70多亿人，再过二三十年可能达到100亿，地球承载能力会越来越差。这么多人如何生存？首先要解决粮食问题。
目前，植物工厂的首要目标是解决全球粮食安全问题。简单来说，植物工厂在室内进行粮食或蔬菜生产，不依赖土地面积。可以在多层建筑中每层进行植物生产，同等面积下的产量可能是传统土壤生产的100倍、1000倍甚至更多。
第二，随着工业发展，土壤环境质量下降，农药、化肥污染严重，食品安全成为全球焦点。植物工厂的所有环境条件可控，严格防控病害和虫害，重金属不会进入生产系统。
此外，植物工厂还有重大战略意义。例如，人类移居太空后，如何建立粮食自给自足的循环系统？这正是植物工厂可能实现的目标之一。在边防、海岛等条件严酷的地方，植物工厂可以满足国防人员的食物需求。
澎湃新闻：您在看到《火星救援》里的场景时，心情如何？
李绍华：看那部电影时，我正好在飞机上，印象很深刻。感觉我们现在做的试验和研究，在将来某个时间可能把科幻变成现实。如果人类要离开地球去外星生存，肯定会面临类似状况。虽然电影与当前技术结合较少，但理念基本一致：在一个地方实现所有东西的循环，包括水和肥料，支持植物生长。
此“光”非彼“光”
澎湃新闻：除了水，光对植物生产至关重要。植物工厂的光能完全取代或模拟自然光吗？
李绍华：不是这样。太阳光是全光谱，从红外到紫外，能量分布广泛。对植物而言，某些波段的光是必需的，但不需要整个太阳光谱。我们的光在强度和植物利用角度上完全可以满足要求，甚至比自然光更好。例如，我们生产生菜时，不需要高纤维素含量，通过研究获得特殊光谱，根据强度和波长，不同植物使用不同光谱。
澎湃新闻：也就是说，植物工厂对环境条件的控制可以调控植物生长态势。这对栽培环境要求苛刻的植物有帮助吗？
李绍华：在人工大田栽培条件下难以种植的作物，可能通过植物工厂实现。植物或动物濒危，往往因为栽培环境不适合。例如金线莲，传统上野生，二十多年前开始人工栽培，但病害和虫害严重。在植物工厂条件下，我们不仅生产新食物，还生产药用植物，品质一致，因为是在人工控制条件下标准化生产。
中药现代化的一大问题是药材稳定性差。药材的道地性指特定产地品质更优，但同一地区不同年份、不同月份的产品差异很大。植物工厂所有环境条件完全一致，不同时间、不同车间生产的产品相同，保证了原料的一致性。此外，我们通过人工措施，如特定灯光，提高所需功能性化合物的含量，促进有效化合物的合成和积累，使药材产品质量更高。
工作人员在中科三安植物工厂内分栽蔬菜
技术突破：模块式整合栽培系统
澎湃新闻：您所在的植物工厂主要通过什么设备控制环境？与过去的植物工厂有何区别？
李绍华：过去的植物工厂主要做几个栽培厂，常用铝合金等材料做栽培层，放入水进行生产。但建造成本高，灵活性小。中科生物研发了模块式整合栽培系统，将电力系统、水营养系统和栽培支撑系统整合在一起。这种工业模组化设备可拆卸和重新安装，建造成本低，实用性广。该设备目前国际领先，已申请国际专利并向国外出口，去年出口美国，今年正与日本、新加坡等国商谈。
澎湃新闻：中国在植物工厂科研和生产方面处于什么国际水平？
李绍华：近十几年植物工厂发展迅速。日本、中国台北、美国、荷兰等国家和地区研究和生产实践较久，远超中国。中国是后起之秀。但其他国家从事植物工厂技术研究的很少。中科生物从产业角度进行研究，尽管发表文章不多，但通过近三四年的研究，在实际应用上取得了一些成绩。例如药用植物栽培，国际上有人研究，但产业化公司很少。我们的金线莲即将大规模生产，在国际上处于领先水平。此外，生菜、大白菜、冰菜的生产技术也处于世界领先水平。日本植物工厂生产生菜从播种到采收需35天，重量约70-80克，而我们达到120-150克。
澎湃新闻：植物工厂在缩短生长周期、提高产量方面效果显著，接下来还有哪些技术突破？
李绍华：我们正在研发高光效力栽培模组，光能利用效率比传统模组提高一倍。我们的研究紧密结合植物工厂产业发展需求。即将推出的第一个全智能化栽培模组马上进行验证。
三五年后，商业化植物工厂大量出现
澎湃新闻：目前植物工厂生产成本和销售价格较高，如何看待其应用市场？如何更大地惠及百姓并缓解土地压力？
李绍华：目前植物工厂成本较高，但需考虑以下几点。首先，自然条件下作物生产时间有限。例如在厦门，生菜可能只有冬季一季能生产，其他时间产量低、口感差。植物工厂除产量优势外，一年四季稳定生产，一年可能生产20茬甚至更多，产能优势明显。
第二，劳动力成本。上世纪80年代我在法国时，鸡腿便宜，蔬菜却很贵。劳动力成本提高后，蔬菜等劳动密集型产业成本越来越贵。随着中国农业发展，劳动力成本也会越来越高，且很少有人愿意从事农业。我们研发的全自动化栽培模组所需劳动力极少。
我相信，随着科技进步，植物工厂成本会越来越低，产品价格越来越便宜；相反，大田条件下劳动力成本会越来越高。我们的产品相对于传统农业将越来越有竞争力，提供安全且价格不贵的食品，惠及更多百姓。
澎湃新闻：未来植物工厂发展有哪些趋势？
李绍华：三五年后，植物工厂将如雨后春笋般出现。过去很多植物工厂规模小，无法商业化。未来几年，大量几百平米、上千平米的商业化植物工厂将出现。第二，种类大幅增加。目前植物工厂生产种类有限，主要选择易获经济效益的蔬菜。未来三五年，西红柿、麻椒、茄子甚至果蔬都可能在植物工厂生产。第三，价格越来越便宜，与传统农业的价差越来越小。