土地是傳統農業的載體和基礎。然而，隨著人口的不斷增長、土地資源的枯竭和極端氣候事件的頻繁發生，傳統農業的發展達到了瓶頸。

為此，科學家提出了垂直農業的概念，即利用先進的種植技術向上延伸農業，而不是向外延伸。這來自于對植物生長機制的理解和利用——我們知道植物生長依賴于太陽，它們利用陽光進行光合作用，將空氣中的二氧化碳和水轉化為葡萄糖、淀粉和其他有機物質，從而生長到開花和繁殖。

垂直農業利用這一原則，即在適當的條件下，只要給植物足夠的光和必要的營養，就可以實現植物室內種植——種植作物到空中，高層建筑到農場，用車間生產糧食、水果，甚至雞、鴨、魚。

這種植物產品生產的工廠農業系統是植物工廠。植物工廠是一種高效、穩定的植物生產系統，對光、溫、濕、二氧化碳、營養等生長環境條件進行全智能控制。目前，植物工廠是設施農業發展的高級階段。它被視為農業產業化領域的活力股和潛在股票，代表著未來農業的發展方向。研究發現，只要控制生長環境，就可以調節植物的生長周期。通過增加光照、改變光配方和改善營養液成分，可以控制植物的生長周期和生長狀態。例如，在農田里種植生菜和卷心菜需要30-40天才能收獲，但在植物工廠種植只需要20天左右。因此，在植物工廠，植物生長在人工王國，只要有足夠的光照(能量)和營養(水、空氣、礦物質等)，光照和蔬菜就可以生長。

植物工廠需要固定的設施，首先需要計算機和各種傳感器來準確地控制、測量和反饋環境。簡單地說，溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等。植物的生長和生理狀態應根據不同的植物設置進行實時測量，生成數據并反饋給控制系統，動態調節環境。因此，植物工廠依賴于設施的高精度智能控制。

研究發現，光質影響植物的光合作用和光信號調節，在植物生長、表型和抗性方面發揮著重要作用。不同的植物更喜歡不同光譜的光(光質)。LED植物生長燈是室內種植環境中的小太陽。通過使用不同的LED光源，可以準確控制和匹配光波和光譜。例如，優化紅光/遠紅光的比例可以提高三色堇的開花量和質量。如果你想增加竹花的花青苷含量和紅色的顏色，建議增加680nm的光;如果你想長出又大又厚的綠色生菜，你需要使用更多的藍光和紅光。根據植物對光環境的要求，中國研發人員開發了80多種專用光配方，以滿足不同植物的生長發育需要。

沒有土壤，植物工廠里的植物吃什么?

與田間生產不同，植物工廠需要一個干凈的栽培空間。甚至需要無菌培養室來培養一些幼苗和組織植物工廠。在這種情況下，有必要用營養液喂養植物。植物工廠使用循環營養液為植物提供營養。

我們常說蘿卜和蔬菜有自己的愛，不同的植物有不同的味道和飲食偏好。例如，葉菜、茄子和瓜類蔬菜對營養液有不同的要求。食用和藥用植物對營養液的成分、酸堿性和溫度也有不同的挑剔程度。這就要求植物工廠對營養液進行個性化準備、消毒、運輸和回收，實時監測營養液的變化，自動補充和糾正，確保植物始終處于穩定、良好的營養液環境中。

從這個角度來看，只要實現準確的人工控制，就可以實現植物工廠萬物生長的夢想。工廠技術的突破，使高層農場、沙漠農場、太空農場、航海農場、極地農場等成為可能。根據目前的技術水平，1萬平方米的100層建筑每天可以生產蔬菜，180噸卷心菜。如果建造植物工廠，4棟建筑可以滿足新加坡600萬人每年25萬噸蔬菜的需求。我們也可以想象，只要在船上、空間站建設合適的植物工廠，種子、水和營養，利用太陽能或其他清潔能源，就可以生長新鮮營養的食物、蔬菜和水果，解決航空航天、沙漠、極地等環境的飲食問題。