眾所周知，植物工廠是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段，是高投入、高技術(shù)、精裝備的生產(chǎn)系統(tǒng)，集生物技術(shù)、工程技術(shù)與硬件和軟件系統(tǒng)技術(shù)于一體，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)脫離自然生態(tài)的束縛，在計(jì)劃周年內(nèi)持續(xù)進(jìn)行植物產(chǎn)品生產(chǎn)的工廠化生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化過程中吸收和應(yīng)用高技術(shù)成果來實(shí)現(xiàn)高效益的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。

植物工廠的概念***早是由日本提出的。植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)的高精度環(huán)境控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電子傳感器系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)設(shè)施自動控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)植物生長溫度、濕度、光、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液等環(huán)境條件，使設(shè)施內(nèi)植物生長不受自然條件限制的省力型生產(chǎn)體系。

植物工廠是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是科技向一定階段發(fā)展的必然產(chǎn)物，是現(xiàn)代生物技術(shù)、建筑工程、環(huán)境控制、機(jī)械傳動、材料科學(xué)、設(shè)施園藝和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科綜合創(chuàng)新、知識和技術(shù)密集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

根據(jù)不同的劃分方式，植物工廠可分為以下幾類：

1 .根據(jù)建設(shè)規(guī)模，可分為大型(5000m以上)、中型(1000~5000m)、小型(100~1000m)、小型(100m以下) 4種；

2 .根據(jù)生產(chǎn)功能的不同，可分為植物種苗工廠、葉菜、瓜果、花卉植物工廠、部分大田作物、藥用植物、食用菌等；

3、根據(jù)生產(chǎn)、研究對象的組織尺度，植物工廠分為植物生產(chǎn)型植物工廠、組織培養(yǎng)型植物工廠、細(xì)胞生產(chǎn)型植物工廠(光生物反應(yīng)器)；

4 .根據(jù)光能的利用方式，可分為太陽光利用型植物工廠、全人工光利用型植物工廠、太陽光和人工光并用的綜合植物工廠3種。其中，全人工光利用型植物工廠又稱密閉式植物工廠，是植物工廠發(fā)展的高級階段。

廣義上，改變植物生活環(huán)境的設(shè)施、隧道、溫室、種苗繁殖箱等都屬于植物工廠的概念范疇，但目前比較習(xí)慣性的分類方法是按植物生長中***重要的條件之一光能進(jìn)行分類的。

植物工廠的特點(diǎn)是利用具有固定設(shè)施的計(jì)算機(jī)和多種傳感器裝置，實(shí)施自動化、半自動化，采用自動控制植物生長所需溫度、濕度、光照強(qiáng)度、光照時間和二氧化碳濃度的營養(yǎng)液栽培技術(shù)，產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量大幅提高。光環(huán)境的正確控制主要包括光譜、光強(qiáng)度和光周期三個方面，即所謂的“光處方”。

在太陽光中，只有5%左右不同波長的光影響光合作用，大量的光不能用于植物，這與植物生長所必需的光種類不連續(xù)，與選擇性和替代性有關(guān)。紅光、藍(lán)光是植物正常生長、完成生存時所必需的光質(zhì)，紅光中添加特殊的光質(zhì)成分可以促進(jìn)農(nóng)作物的增產(chǎn)，刺激藥用植物有效的次生代謝物質(zhì)的大量積累。

在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi)，植物的光合速率隨光強(qiáng)的增加而加快。而過高的光會引起光的抑制現(xiàn)象，在影響產(chǎn)量和品質(zhì)的同時，在平衡過程中可能浪費(fèi)大量電能、增加投資成本的產(chǎn)量、品質(zhì)和能源消費(fèi)量的關(guān)系上，往往要考慮到光的強(qiáng)度和時間，以及不同的蔬菜和發(fā)育階段合適的光照強(qiáng)度和光照成本和利潤。

為更好地促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量、品質(zhì)等特殊指標(biāo)，用定制的“光處方”方能實(shí)現(xiàn)植物工廠內(nèi)光環(huán)境的正確控制。根據(jù)植物生長環(huán)境的不同設(shè)計(jì)，選擇對光合作用***有貢獻(xiàn)的光，在提高光能利用效率和增產(chǎn)的同時，更節(jié)能， 更理想的“光處方”是完全封閉的環(huán)境，應(yīng)該像工業(yè)生產(chǎn)那樣種植作物。定制的“光處方”意味著更快的增長速度、更高的產(chǎn)量和更好的品質(zhì)。

商業(yè)化植物工廠的成本分為一次性投資、設(shè)備折舊、生產(chǎn)管理三個方面。植物廠投入成本與建設(shè)規(guī)模有關(guān)，根據(jù)我國首家商業(yè)化大型植物廠的數(shù)據(jù)計(jì)算，建設(shè)1000平方米以下的小型植物廠(包括裝修、設(shè)備、設(shè)施)，每平方米成本在15000元-20000元之間，建設(shè)5000-10000平方米的中型植物廠， 每平方米成本為8000元-10000元，建設(shè)10000m以上的大型植物工廠，建設(shè)成本將下降到8000元/m以下。值得特別指出的是，研究性植物工廠的成本不能為商業(yè)化建設(shè)的運(yùn)營成本提供正確的參考。

在推進(jìn)植物工廠應(yīng)用方面，降低建設(shè)成本，開發(fā)新材料，利用新能源，提高產(chǎn)量，用高自動化設(shè)備減少人工用量是未來提高植物工廠質(zhì)量的重要途徑。

植物工廠技術(shù)突破可以解決人類發(fā)展面臨的諸多瓶頸，實(shí)現(xiàn)沙漠、戈壁、海島、水面等非耕地、城市摩天大樓的正常生產(chǎn)。利用不盡的太陽能和其他各種清潔能源，加入一定的種子、水源和礦物質(zhì)營養(yǎng)，不斷為人類生產(chǎn)必要的農(nóng)產(chǎn)品。因此，植物工廠被認(rèn)為是21世紀(jì)解決糧食安全、人口、資源、環(huán)境問題的重要手段，也是未來宇宙工程、月球和其他行星探索過程中實(shí)現(xiàn)糧食自給的重要手段。