/臺大推廣部植物工廠應用技術研習班第2期學員 楊東發
為求量產農藥肥料愈用愈多，致水源土地汙染；農村人力外移、加上近年來世界的氣候變遷、整個人口增長迅速因素、人類對於食物，尤其是植物的產量與安全的需求卻是與日俱增，加劇台灣農業發展的困境，除了顯現不利農業發展趨勢外，世界各國也由「設施栽培」明顯地朝向「植物工廠」的發展趨勢。因為政府在西元二千年的3C產業發展政策，促使台灣電子業發展有了LED燈的偏向努力，造就了今天人工光源的演進，如能推廣以水耕作業加上環控的農業，即是所謂的「植物工廠生產模式」，台灣算是已有較好農業發展的基礎。因為植物工廠生產面上，具有「穩定產能、產期、成本與品質、連作高效率、省水、採收配送方便」的優點，對消費者而言則有「安全無農藥、無重金屬與輻射污染價格穩定、高營養、新鮮口感好、免清洗」等優點。由於土地、氣候、飲食文化和人力具有高度地區特性，故其產銷成本也決定了投入的迫切性，也為了解決「相對成本」的問題，多數歐美日國家雖相繼投入，惟受限於技術和生產知識，目前仍以生產蔬菜為主，而種類也有所的選擇，成就了今日台灣的機會，我們亟需建立一完整的農業生產體制與優勢技術、產業營運參數和知識的資料庫，再創未來的新經濟局面。
【臺灣大學對解決新農業問題的教育使命】
筆者認為從歷史看來：解決台灣農業人力與農產品質的問題的方法是藉由「教育的推動」。從農業文明的演進，如同工業化革命，過去的農人僅由一個農人從事各類農作，可以不懂作物生理學理論、系統的技術、管理經濟與運銷學等。然發展到現在的農機自動化，係由多人共同成就的農業分工的專業生產方式，農村聚落、農產土地的立體化使用和趨於工廠和城市化，實質上造成產地的區域模糊化。以新的農產教育可以填補過去中央級的農委會與農村和地方農會中間的認知落差，與專業推動以獲取更多財富分化的策略，方可使台灣的農業改革得以永續經營。
臺灣大學一直以來都是我國學術發展領域中的翹楚，民國88年併編夜間部與推廣教育中心為進修推廣部，另有30餘個各學術領域之國家級或校級研究中心，是臺灣規模最大的綜合型大學。臺大農學院更早在臺北帝大時期就已設立，多年來進修推廣部與生物農學院，發揮其學術成就的優勢及回饋社會的使命感，協助各行業進行各項專業相關議題之教育研究及計畫，除了招開農業技術學分班，近期來特別在植物工廠應用技術研習、綜合栽種與環境控制的部分，包括將農業的「企業化經營」與「工業化生產」再生一新興跨業性的未來行業。從診斷台灣農業競業力和現有電子業的成效、建立評估植物工廠營運參數的資料庫、設施栽種的流程改善研發、標準化與科技化台灣的現代農業作物的生產、品質與價值等方面予以推廣，自2010年起幾乎同步地和日本與國外的業者發展進程相當，經獲國科會、農委會、和教育部的支持，建立了臺大植物工廠，現已有亮眼之成績。以臺大眾多的人才、學者及專家，對台灣未來的農業政策擬定、物工廠營運技術與人才培育其實是貢獻良多。
個人年紀漸長在考量健康因素下，因逐步接觸養生飲食和有機農業的同時，在獲取住家頂樓屋頂溫室知識過程中，體會了欲使頂樓的有限空間利用得以最大化，無意中卻符合植物工廠──「未來的小土地有大佃農」的理念。驚人地看到上一期朱學長的資料說到──台灣農業自給率只有百分之三十，而外銷進口竟高達百分之七十！以前曾到工研院參加過類似課程，但這次臺大推廣部開設「植物工廠研習班」，其課程主題正巧符合我對於栽種立體化、以環保和健康養生的想法。這次推廣部所請師資囊括了植物工廠研習班的師資與助教，包括臺大生物產業機電工程系（簡稱生機系）方瑋教授、黃振康副教授、生物資源暨農學院園藝系羅筱鳳教授、楊雯如副教授、臺灣大學農業化學系系主任鍾仁賜教授、助教等計有十幾位，加上邀請相關領域之產業專家的諮詢老師如庭茂機電公司、金寶電子公司等2位總經理、和其所屬的員工廠長們，不僅協助我們學員提升植物工廠的科技研究水準，更對我國植物工廠生產之相關機電產品研發撒下種子成員計畫，提供研發的具體參考意見和聯誼互通的學術平台，發揮重要之影響力。
【未來產業──植物工廠研習班】
為教導學員有關立體農業，老師們實際對植物工場內平面與側面配置與設施：機房區、種苗區、栽培區、物料包材、出庫區、整體系統架構配置、空調/霧氣系統、綠能系統、氣浴潔淨室、栽培室、栽培床架、通風系統、均勻溫濕度、生長與風水養氣光的監控制系統；又從養液調配、E/C值檢測、養液裁培裝置的使用、加速生長速率的關鍵科技與系統設計、栽培密度、提高產能的技巧等，由大中小型的研發實驗室到工廠放樣比較、貨櫃型、光溫複合移動型、光溫複合試驗型、家電/家具/桌上型等設施、相關作業流程、和5W2H都鉅細靡遺地說明，如層架需設多少行多少層，因為房間兩旁得裝空調管道，故房間中間高些裝6層而外圍低採4層等等重要的「眉角」；並一一講評國內外業者系統的優劣和其營運情況、實際上業者分享建置經驗，由設施水耕裁培運用到植物工廠，甚至由臺大由舊溫室改裝而成的量產/研發併用型植物工廠pf_1000的「心路歷程」與「監控管理技術」的Know-How's，更棒的是包含了監控項目與管理認證之比較，也讓個人對植物工廠生產的農作蔬菜的食用安全性放心不少。
課程從簡介植物工廠的概論開始，深入瞭解作物生產之演進（露地、隧道型、簡易與精密溫室、綜合型、完全控制型）、作物生理學，植物生長環境的要因：以萵苣為例──溫度（20℃）、濕度（75%~80%）、水與二氧化碳的各種影響作物、光合作用、呼吸等作用的探討，切入工廠設施的配備與建置、播種定植、養液調配實習操作、到作物培育與管理的施作，以經濟成本的角度探討對於「人為控制環境」的相關設備、檢測頻率、設施（南部與北部的陽光氣溫不同，故其設施栽培的做法不同），瞭解採購與建置所謂的實用的植物工廠的項目，更重要的是建廠與營運相關的注意事項，和如何利用取得的營運相關資源和參數，例如：不同作物、不同生產方式、所需的層架高度、光照強度、隔熱庫板、空氣、溫度和濕度互相干擾的最佳參數；從而調整各種層架高度、溫濕控、空調、光照強度、檢測與工廠栽培的自動化/數位化需求，這領域已凌駕工廠法的工農業結合的營運設計和配合方式等。近期發展可讓農民生產利潤較高的進口蔬菜替代品，中期可再為精緻農業與改善營運，遠期更可為台灣再創一獨門優勢新產業和供應鏈。目前藉由人為控制克服氣候對農業帶來的影響的技術，亦是目前農業領域中最受人矚目的一項科技，臺大的教授希望推廣這課程是從「降低植物工廠系統」的建置成本，「創造植物工廠產品與系統價值」、予以「結合植物工廠相關技術」的目的。
【我們這班──臺大植物工廠應用技術研習班第2期】
這班參加的學員不乏高科技公司的主管、植物工廠的經理、研習農業學系相關的大學生、計劃移民的企業主、創業投資專家、和具有遠見計劃轉行的金融業人員，個個經歷臥虎藏龍不在話下。由參觀工廠（庭茂機電與金寶電子2家公司的植物工廠）與教授群和業者無私的分享其商業模式和學習中，教授從入門書籍和很多專業講義、影片、報導彙整導入，大大降低我們這些新農民的入門門檻和縮短學習曲線，知道如何取得系統整合和設計的技術轉移/授權，也可加入中華植物工廠協會會員取得後續的支援，其中上課中同學提問和大家的分享最具價值，體會整個植物工廠的運作模式，很多學員在上課期間就已逐步的和同學和老師砌磋其評估與進行採購建置、植作等經驗，發想出更精致的控制設與機制，例如同班的江同學就現買現賣在其公司進行研發新型的LED植物燈，強化LED燈的應用彈性。
為了讓讀者瞭解我的研習心得報告的完整性，不得不加入這段農作物生長要素的介紹。光合作用需要的「環境要素」含「光風水養氣」，主要的「陽光、空氣、水、肥料（氮磷鉀鎂和約20種的其他微量元素）」，而控制上述環境，最大的成本支出在人工光源的電費和燈具、與空調。故設施的固定成本與營運的變動成本控制變成經濟規模成就的重要因素。植物工廠困難的技術在於每一個」環境要素」的一小項參數變動時，同要素的其他小項或其他要素的各小項都得相對的變動，以求得穩定之農產結果。例如：因空氣溫度高，如增加送風速將引發濕度下降、電費上增，且植物本身為防止水份蒸發則引生氣孔關閉而停止生長等等問題。加上不只溫度與養液有相互影響、僅靠溫濕度無異曲線的調整變化竟不能為功，整個過程就是「牽一髮以動全身」的學問。真的可體會到我們農民對大自然如此多變而無法因應的無奈。又如建置技術的系統面上：學習如何利用調高度/移動式光源以減省燈具成本（螢光燈安裝間距20公分）、最短光距（25公分）、立體栽培最佳層架數（層距38公分）和最大層數（工作空間高不超過180公分、寬不少於100公分）得以增加產能的經驗；對不同栽植週期（播種-白光、育苗-紅紫光、育成-紅光）使用不同光波、二氧化碳和開關的分配、和如何診斷光量不足、營養不均、環控調整、營運頻率的問題，感覺以低廉的學費學到價值匪淺的東西，真是物超所值。其實教授們介紹臺大的高效節能植物工廠的專案計劃，區分有自動化、栽培、環境、能源、系統五大小組，對其分別職掌的系統設計、栽培、環境能源、產品管理、和行銷都有全面性的教導，連同學所詢問以VC創投的投報率理論的角度亦加以評析，這次重溫大學殿堂的上課和同班學員的品質相當高，的確和坊間所開植物工廠的課程非常不一樣。
【心得與結論】
最近看到一些報導再此藉文分享個人的感想：人類需要氧氣、樹木製造氧氣，樹木是垂直多層的效率種植，而種植樹木需要土地，如將蔬果種植改用工廠生產，即可還地於山林，將來台灣才有森林和好空氣與氣候。舉例：如果台灣不在高山種蔬菜和水果就不會破壞水土，除了減少運銷油耗和損耗，既縮短供應鏈而形成地產地消的主流，以作物產品直銷，可解決因為露地溫室種植菇類，因空氣中有菌種傳播而破壞當地的果樹的生長平衡（例如：台中新社鄉的農民反應，其葡萄、枇杷樹深受菇菌病害而相繼死亡，現在不得不加噴大量農藥，造成水果產期延後與成長增加的問題）。因植物迫切需要的生長環境與人類性質相同的，以時下水土污染的舉世現象，如人類有分區發展和限制（Zoning）的規定，植物也原生種性，若無植物工廠這等完全環控種植的做法，也不予限區管制種植（Plantation Zoning）傷及水文國土，恐有鉅大影響，故應加以跨國協議性之規範。
囿於台灣的農產品的基因工程技術未臻領先地位，恐無法在植物工廠的作物品種培育上有所精進，和個人對南北部二地的氣溫差的大概瞭解（缺乏分山區與平地的資料），拙見以為完全環控型（人工光源、薄膜水耕栽植與層架）的植物工廠較適合建置於北部地區，北部地區眾多濟濟非農人才，大可發展設施控制與管理方面，例如：研發植物工廠專家知識系統的模擬軟體；而南部地區可以考慮綜合光源型（人工光源和太陽光同用，噴撒於三角板）之應用，又如以台灣南部的大太陽，模擬在沙烏地阿拉伯的沙漠地區的種植方式，藉由太陽能源設備以取得降溫的相關做法不失是個好的研究方向。