在全球農(nóng)業(yè)正面臨氣候變化加劇、資源約束趨緊與人口持續(xù)增長的多重挑戰(zhàn)下，突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)邊界，實現(xiàn)糧食高效可持續(xù)供給，已成為各國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的核心課題。
日本作為一個土地資源匱乏、自然災害頻發(fā)，卻對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與供應穩(wěn)定性有著極高要求的國家，在農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新領(lǐng)域持續(xù)深耕，植物工廠便是其探索現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的標志性成果。

近年來，日本植物工廠呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，通過先進的環(huán)境調(diào)控技術(shù)、精細化的運營模式，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破性進展。
它徹底改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“靠天吃飯”的被動局面，以精準的光照、溫濕度控制，高效的水肥利用，以及全年穩(wěn)定的產(chǎn)出能力，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展開辟了全新路徑。

本報告將從技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)布局、市場應用等多個維度，系統(tǒng)梳理日本植物工廠的發(fā)展歷程，全面呈現(xiàn)其在生產(chǎn)效率提升、資源節(jié)約、品質(zhì)優(yōu)化等方面的豐碩成果。

同時，也將深入分析當前發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)，并展望未來的技術(shù)升級與應用趨勢，旨在為全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供可借鑒的實踐經(jīng)驗，助力推動農(nóng)業(yè)領(lǐng)域在綠色轉(zhuǎn)型與高效發(fā)展的道路上穩(wěn)步前行。

在全球氣候變化引發(fā)極端天氣頻發(fā)的當下，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正面臨前所未有的沖擊——洪澇、干旱、寒潮等災害直接導致農(nóng)作物產(chǎn)量波動、品質(zhì)下降，生產(chǎn)穩(wěn)定性遭受嚴重威脅。
與此同時，全球城市化進程的加速使得可耕地面積持續(xù)萎縮，人口增長進一步加劇了糧食供需矛盾，糧食安全已成為全球共同關(guān)注的核心議題。

對于日本而言，農(nóng)業(yè)發(fā)展的先天條件更為嚴苛。
作為一個多山地、少平原的島國，日本可耕地面積僅占國土總面積的12%左右，且面臨著人口老齡化導致農(nóng)業(yè)勞動力短缺、自然災害（如臺風、地震、暴雪）頻發(fā)等問題。
此外，日本民眾對農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)、安全性和供應穩(wěn)定性有著極高要求，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“靠天吃飯”的模式已難以滿足現(xiàn)代社會需求。
在資源約束與需求升級的雙重驅(qū)動下，能夠突破自然條件限制的~植物工廠~成為日本農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵選擇。

植物工廠通過人工調(diào)控光照、溫度、濕度、CO?濃度等環(huán)境因素，實現(xiàn)農(nóng)作物脫離自然環(huán)境的穩(wěn)定生產(chǎn)，不僅能規(guī)避極端天氣影響，還可在城市樓宇、廢棄廠房等非耕地空間開展種植，為解決土地資源短缺、保障農(nóng)產(chǎn)品持續(xù)供應提供了全新路徑，也成為日本應對糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)的重要技術(shù)方案。

植物工廠是指通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的現(xiàn)代化高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。
其核心特征在于擺脫自然環(huán)境依賴，通過智能化設(shè)備對植物生長的關(guān)鍵要素進行精準調(diào)控，從而實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

根據(jù)不同的分類標準，植物工廠可劃分為多種類型：

本報告聚焦于技術(shù)集成度最高的~完全閉鎖型植物工廠~，這類模式以株式會社レンサファーム等企業(yè)的實踐為代表，集中體現(xiàn)了日本~植物工廠~在環(huán)境調(diào)控、資源利用與生產(chǎn)效率方面的技術(shù)優(yōu)勢。

環(huán)境調(diào)控是植物工廠實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的核心支撐，完全閉鎖型植物工廠通過智能化系統(tǒng)實現(xiàn)對生長環(huán)境的全方位精準控制。

在溫度調(diào)控方面，不僅對空氣溫度進行實時監(jiān)測調(diào)節(jié)，還針對根系生長需求精準控制水溫，確保植物在各生長階段處于最適溫度區(qū)間。
濕度與二氧化碳濃度則通過閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)平衡，既避免高濕度引發(fā)病害，又通過合理補充二氧化碳提升光合作用效率。

以株式會社レンサファーム為例，其自主研發(fā)的環(huán)境控制裝置與專用軟件，可根據(jù)作物種類和生長周期自動調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)從育苗到收獲的全周期環(huán)境穩(wěn)定。

在光照技術(shù)上，LED照明成為核心方案，相比傳統(tǒng)光源具有節(jié)能、壽命長、光譜可調(diào)的顯著優(yōu)勢。
該企業(yè)采用白色系與暖色系光源組合的定制化LED系統(tǒng)，能精準匹配不同植物對藍光、紅光等特定波長的需求，例如葉菜生長階段強化藍光促進葉片發(fā)育，生殖生長階段增加紅光提升產(chǎn)量，大幅提高光能轉(zhuǎn)化效率。

栽培模式的創(chuàng)新是植物工廠突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)限制的關(guān)鍵。

株式會社レンサファーム采用多段式立體栽培設(shè)計，通過垂直空間的充分利用，使單位土地生產(chǎn)力較傳統(tǒng)種植提升數(shù)倍。
其栽培槽采用1段5槽的標準化布局，配合自主研發(fā)的DFT（深液流技術(shù)）液循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)營養(yǎng)液均勻輸送至每株植物根系，既保證養(yǎng)分充分供給，又減少資源浪費。

多品種栽培能力則體現(xiàn)了技術(shù)的靈活性與適應性。
目前該工廠已實現(xiàn)70余種蔬菜的穩(wěn)定種植，涵蓋葉菜類（如生菜、菠菜）、根菜類（如蘿卜）、果菜類（如小型番茄）等多個品類。
通過建立不同作物的生長參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可快速切換種植計劃，實現(xiàn)“按訂單生產(chǎn)”，顯著提升市場響應速度與生產(chǎn)效益。

設(shè)施設(shè)計與自動化設(shè)備是技術(shù)落地的重要保障。

株式會社レンサファーム的栽培單元采用模塊化設(shè)計，4米以內(nèi)的獨立單元分為研發(fā)型與量產(chǎn)型兩類，可根據(jù)需求靈活組合，既滿足新品種試驗需求，又保障規(guī)模化生產(chǎn)穩(wěn)定性。
廠房布局通過優(yōu)化栽培層數(shù)與通道設(shè)計，最大化利用室內(nèi)空間，提升單位面積產(chǎn)能。

自動化設(shè)備的應用大幅降低了人工依賴，例如自動灌溉施肥系統(tǒng)可根據(jù)作物生長階段精準調(diào)配水肥比例，實現(xiàn)定時定量供給；自動采收設(shè)備通過圖像識別技術(shù)定位成熟作物，完成高效采摘與分級。
這些設(shè)施設(shè)備的集成應用，不僅提高了生產(chǎn)效率，更通過標準化操作確保了產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)長期受“靠天吃飯”的制約，極端天氣、季節(jié)變化常導致產(chǎn)量波動甚至絕收，而植物工廠通過全人工環(huán)境控制徹底擺脫了這一困境。
完全閉鎖型植物工廠將溫度、光照、濕度等關(guān)鍵因素鎖定在最優(yōu)區(qū)間，完全隔絕外界氣候干擾，實現(xiàn)農(nóng)作物的計劃性生產(chǎn)。

以株式會社レンサファーム為例，其工廠內(nèi)全年保持穩(wěn)定的生長環(huán)境，無論外界遭遇臺風、暴雪還是干旱等災害，均能保障農(nóng)作物按計劃生長收獲。

這種穩(wěn)定性不僅解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的供應斷層問題，更能精準匹配市場需求，為供應鏈提供持續(xù)可靠的農(nóng)產(chǎn)品來源，有效提升了糧食供應的安全系數(shù)。

植物工廠通過技術(shù)優(yōu)化實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的質(zhì)的飛躍。

一方面，精準的環(huán)境調(diào)控大幅縮短了作物生長周期，例如葉菜類蔬菜在植物工廠中僅需25天即可收獲，生長周期較傳統(tǒng)種植縮短一半以上，使單位時間內(nèi)的收獲次數(shù)顯著增加，年產(chǎn)量實現(xiàn)倍數(shù)級提升。

另一方面，多段式立體栽培技術(shù)充分挖掘空間潛力，通過垂直多層布局的栽培槽設(shè)計，將平面種植轉(zhuǎn)化為立體生產(chǎn)。
株式會社レンサファーム的多層栽培系統(tǒng)使單位土地面積的種植量大幅提升，在有限空間內(nèi)實現(xiàn)了土地生產(chǎn)力的最大化，有效緩解了日本耕地資源匱乏的壓力。

植物工廠在環(huán)保與食品安全領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

完全閉鎖型工廠通過嚴格的封閉環(huán)境設(shè)計和防蟲除菌措施，從源頭隔絕外界病蟲害侵入，使農(nóng)作物生長過程基本無需使用農(nóng)藥。
株式會社レンサファーム生產(chǎn)的蔬菜因零農(nóng)藥殘留，成為消費者認可的高品質(zhì)安全食材。

同時，資源循環(huán)利用體系大幅降低了環(huán)境負荷：培養(yǎng)液通過閉環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用，水資源消耗僅為傳統(tǒng)種植的1/10；精準的水肥調(diào)控技術(shù)減少了肥料浪費，降低了農(nóng)業(yè)面源污染風險，實現(xiàn)了“低耗、高效、環(huán)?！钡目沙掷m(xù)生產(chǎn)模式。

依托成熟的多品種栽培技術(shù)，植物工廠打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對作物種類的限制。
通過建立不同作物的生長參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可靈活切換種植品種，實現(xiàn)多樣化生產(chǎn)。
株式會社レンサファーム已成功栽培70余種蔬菜，涵蓋葉菜、根菜、果菜等多個品類，不僅包括常見蔬菜，還能培育高附加值的特色品種，為市場提供豐富多元的農(nóng)產(chǎn)品選擇，滿足消費者對食材多樣性和個性化的需求。

作為汽車零部件制造商，城南制作所在產(chǎn)業(yè)變革期積極拓展新賽道，瞄準食品行業(yè)的穩(wěn)定性與社會價值，將植物工廠納入發(fā)展戰(zhàn)略。
其導入動機不僅源于市場潛力的判斷，更關(guān)注項目在保障糧食安全、創(chuàng)造就業(yè)等方面的社會意義。

項目依托長野地區(qū)的地理優(yōu)勢，定位“信州”高端農(nóng)產(chǎn)品品牌，規(guī)劃將植物工廠打造為農(nóng)業(yè)事業(yè)第二支柱，未來將拓展水果、加工品等多元品類。
憑借制造業(yè)積累的精細化管理經(jīng)驗，企業(yè)實現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)獲得市場認可，既為企業(yè)開辟了新的利潤增長點，又通過創(chuàng)造就業(yè)、保障供應提升了社會形象，成為制造業(yè)跨界農(nóng)業(yè)的典型案例。

面對棉花產(chǎn)業(yè)的海外競爭壓力，山忠棉業(yè)選擇盤活閑置廠房資源，轉(zhuǎn)型植物工廠實現(xiàn)業(yè)務(wù)多元化。
其核心動機在于高效利用空間資產(chǎn)，同時通過穩(wěn)定供應農(nóng)產(chǎn)品踐行社會責任。

項目利用本社二樓閑置空間建設(shè)生產(chǎn)基地，聚焦高品質(zhì)蔬菜與花卉種植，目標打造“大阪植物工廠栽培”特色品牌。
憑借冬季新鮮蔬菜的品質(zhì)優(yōu)勢，產(chǎn)品獲得客戶高度認可并簽訂長期采購合同，不僅為企業(yè)帶來持續(xù)收入，更通過本土化生產(chǎn)強化了區(qū)域市場影響力，成功實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

傳統(tǒng)農(nóng)戶武久農(nóng)園受天氣波動、勞動力短缺等問題制約，通過引入AI灌水施肥控制系統(tǒng)（AWC）突破生產(chǎn)瓶頸。
項目以精準化管理為核心，旨在提升產(chǎn)量、優(yōu)化品質(zhì)并減少資源浪費，尤其聚焦番茄種植的穩(wěn)產(chǎn)增效。

技術(shù)落地后成效顯著，2018年定植的番茄4月收獲量較上年增長46%，5月增幅達86%。

AWC系統(tǒng)通過動態(tài)匹配番茄生長的水肥需求，既解決了傳統(tǒng)種植的資源浪費問題，又通過穩(wěn)定生長環(huán)境實現(xiàn)高產(chǎn)，為小農(nóng)戶的技術(shù)升級提供了可復制的實踐經(jīng)驗。

大和八工業(yè)與三協(xié)立山株式會社構(gòu)建“建筑+技術(shù)”的跨界合作模式，前者負責廠房建設(shè)與設(shè)備供應，后者提供核心栽培技術(shù)，形成從建設(shè)到運營的一體化服務(wù)體系。

項目的技術(shù)亮點在于自主研發(fā)的送風系統(tǒng)與營養(yǎng)液管理技術(shù)：前者實現(xiàn)環(huán)境均一性控制，后者精準調(diào)節(jié)養(yǎng)分供應。
合作成果顯著，株式會社Misumi的閑置工廠改造項目日產(chǎn)生菜630kg，株式會社タルフ生產(chǎn)線更是達到日產(chǎn)量2360kg，在規(guī)?；a(chǎn)與經(jīng)濟效益提升方面展現(xiàn)出強勁潛力，為植物工廠的產(chǎn)業(yè)化落地提供了成熟范式。

植物工廠通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟價值升級，為企業(yè)帶來可持續(xù)的收益增長。

一方面，穩(wěn)定的供應能力構(gòu)建了持續(xù)的營收基礎(chǔ)。
由于擺脫了季節(jié)和天氣限制，植物工廠可實現(xiàn)全年不間斷生產(chǎn)，確保市場供應的穩(wěn)定性。

以株式會社レンサファーム為例，其生菜年生產(chǎn)量達123噸，按市場均價1,600日元/千克計算，年銷售額可達1.968億日元，為企業(yè)提供了可預期的穩(wěn)定收入來源，有效降低了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的市場波動風險。

另一方面，高品質(zhì)產(chǎn)品創(chuàng)造了更高的利潤空間。
植物工廠生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品因全程可控的生長環(huán)境、零農(nóng)藥殘留的安全優(yōu)勢，在市場中形成差異化競爭力，溢價能力顯著提升。
特色蔬菜、高端瓜果等產(chǎn)品的市場價格普遍比普通農(nóng)產(chǎn)品高出20%-50%，這種高附加值特性不僅提高了單位產(chǎn)值，更推動農(nóng)業(yè)從“量的增長”向“質(zhì)的提升”轉(zhuǎn)型，為企業(yè)開辟了更廣闊的盈利空間。

植物工廠在推動經(jīng)濟發(fā)展的同時，也為社會發(fā)展帶來多重積極影響，成為連接產(chǎn)業(yè)升級與民生需求的重要紐帶。

在就業(yè)促進方面，植物工廠的建設(shè)運營涵蓋種植管理、設(shè)備維護、技術(shù)研發(fā)、市場運營等多個環(huán)節(jié)，對專業(yè)人才需求旺盛。
一座中等規(guī)模的植物工廠可創(chuàng)造50-100個就業(yè)崗位，不僅吸納了農(nóng)業(yè)技術(shù)人才，還為制造業(yè)轉(zhuǎn)型人員、農(nóng)村剩余勞動力提供了新的職業(yè)選擇，在緩解就業(yè)壓力、促進區(qū)域經(jīng)濟平衡發(fā)展方面發(fā)揮了積極作用，助力社會穩(wěn)定。

在食品安全與健康保障領(lǐng)域，植物工廠的貢獻尤為顯著。
通過封閉式環(huán)境控制和精準管理，生產(chǎn)過程完全規(guī)避農(nóng)藥使用，從源頭消除了食品安全隱患，為消費者提供了可追溯的安全食材。
同時，企業(yè)可通過營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)成分，例如提升蔬菜的維生素含量、調(diào)整糖分比例等，滿足消費者對健康飲食的升級需求。
這種“安全+營養(yǎng)”的雙重保障，不僅提升了民眾的飲食質(zhì)量，更推動了全社會對食品安全的重視，為構(gòu)建健康社會奠定了基礎(chǔ)。

總體而言，日本~植物工廠~通過經(jīng)濟效益與社會效益的協(xié)同釋放，既為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供了新動能，也為解決民生問題提供了實踐方案，展現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的多元價值。

盡管日本植物工廠已取得顯著進展，但在規(guī)?；l(fā)展過程中仍面臨多重挑戰(zhàn)。
成本壓力是制約其普及的核心問題，主要體現(xiàn)在前期投入與運營成本兩方面。
植物工廠對高精度環(huán)境控制設(shè)備、人工光源系統(tǒng)等核心設(shè)施的要求極高，先進LED照明、智能溫控設(shè)備的購置成本顯著高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)施，導致前期投資門檻較高。
同時，為維持全年穩(wěn)定的生長環(huán)境，能源消耗成為持續(xù)性支出負擔，空調(diào)控溫、照明供電等環(huán)節(jié)的能耗占運營成本比例較大，這在一定程度上限制了中小型企業(yè)的參與和技術(shù)的大范圍推廣。

技術(shù)層面仍存在待突破的瓶頸。
在光源技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有LED照明雖較傳統(tǒng)光源更節(jié)能，但光效轉(zhuǎn)化效率和光譜匹配精準度仍有提升空間，如何在降低能耗的同時進一步優(yōu)化光質(zhì)以適配更多作物生長需求，是當前研發(fā)的重點。
在營養(yǎng)液管理方面，盡管已實現(xiàn)精準調(diào)控，但針對不同作物品種、不同生長階段的動態(tài)養(yǎng)分供給模型尚未完全成熟，如何通過更精細化的管理實現(xiàn)資源利用率最大化，仍需持續(xù)研究突破。

技術(shù)創(chuàng)新將成為驅(qū)動~植物工廠~升級的核心動力。

未來，人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)將深度融入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建作物生長模型實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的實時動態(tài)調(diào)整，推動生產(chǎn)從“精準控制”向“智能預測”升級。
同時，新型節(jié)能技術(shù)的研發(fā)應用將聚焦降本增效，例如開發(fā)更高光效的LED光源、優(yōu)化能源循環(huán)系統(tǒng)、研發(fā)低成本栽培設(shè)備等，逐步降低建設(shè)與運營成本，提升技術(shù)的經(jīng)濟性與普及性。

市場應用場景將呈現(xiàn)多元化拓展態(tài)勢。
隨著消費者對食品安全、品質(zhì)的關(guān)注度提升，植物工廠生產(chǎn)的無農(nóng)藥、高營養(yǎng)農(nóng)產(chǎn)品需求將持續(xù)增長，為市場提供穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)供給。
在應用領(lǐng)域上，城市農(nóng)業(yè)將成為重要方向，利用樓宇、地下空間建設(shè)的植物工廠可實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品“就近生產(chǎn)、就近供應”，減少流通環(huán)節(jié)損耗。
同時，結(jié)合觀光體驗的植物工廠將融合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科普教育、休閑旅游功能，既為城市增添綠色景觀，又通過“透明化生產(chǎn)”增強消費者信任，形成“生產(chǎn)+體驗”的新型商業(yè)模式。

總體而言，盡管面臨成本與技術(shù)的挑戰(zhàn)，但在技術(shù)迭代與市場需求的雙重驅(qū)動下，日本~植物工廠~有望通過智能化升級與場景拓展，在可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更核心的作用，為全球農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型提供更具價值的實踐范例。

文章內(nèi)容來源：出海智庫 Global

更多干貨、市場分析、重磅案例、實戰(zhàn)課程歡迎訂閱 [農(nóng)業(yè)行業(yè)觀察]公眾號：nyguancha