航天员上天前吃的蔬菜是工厂里种出来的？现在正在“太空出差”的神舟十三号航天员，本次出征前食用的蔬菜，正是来自一座神奇的工厂——“植物工厂”。植物工厂就是通过设施内环境精准控制，实现农作物周年连续生产的高效农业系统，它能使农业生产脱离自然环境条件的束缚。基于内置的环控和电子传感系统，植物工厂能对作物种植全过程的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液成分配比等进行自动化精准调控。
因此，无论是身处海岛、沙漠、高原、极地等极端环境，还是在繁华都市，蔬菜的产量和品质都是完全可控、营养均衡的。
植物工厂可以突破传统农业生产限制，建立高科技农业工业化模式，达到高效率、高质量生产。在一些土地资源有限的地区或国家，植物工厂作为垂直农业，能够在相同占地面积下，通过多层立体栽培，大大提高土地利用率，农作物产量可提高几十倍甚至几百倍。
同时，由于植物生长在密闭的室内洁净空间，不受重金属污染，完全不用农药，因此，我们能够获得安全零农残的健康蔬菜等产品。细心的小伙伴也许会发现，前面提到的植物工厂都是在种蔬菜，那它为啥不叫蔬菜工厂？这当然是因为它也能用来种植药用植物、花卉、果树等其他植物呀！
植物工厂已成为解决人口与资源之间矛盾以及食品安全问题的重要手段。缺土缺雨缺阳光，植物咋生长？答案很简单，那当然是靠科技了！
植物工厂不依赖阳光、土壤等自然环境条件，而是依靠人工光源照明系统、营养液循环系统实现植物的生长。植物工厂内光源由LED灯组成，LED灯具在发光效率和热耗散方面占有绝对优势。不同植物以及不同生长阶段的植物其实对光质的需求并不相同。在自然环境下，光照是一个不可控因素，而在植物工厂内，经过研究可以精确配比不同光质，为植物提供最佳光配方。
植物工厂内植物栽培方式以水培为主。栽培架可根据植物高度设置为不同层高的立体多层结构，每层根据植物需光量安装不同数量的灯具，栽培槽上有栽培板辅助支撑植物定植，栽培槽内营养液循环流动。营养液可根据植物生长发育需求定制配方，以保证蔬菜及其他农作物能够吸收充足的营养元素，而且水培植物营养吸收更好，植物生长速度更快。一般来说水培蔬菜的周期为35-42天，比普通蔬菜种植时间缩短了三分之一甚至一半。
植物工厂是不同于蔬菜大棚和温室的。蔬菜大棚结构简单，建造成本低，控温能力较差；温室造价稍高，但其环境控制仍然不够精准，夏季和冬季温差明显。植物工厂建造成本高于前两者，而且属于完全封闭的室内种植，大棚和温室与外界环境则没有完全隔绝。植物工厂内部光照为人工控制，而大棚和温室在光照方面仍然以日照为主。
植物工厂内部环境为洁净空间，种植环境和水源都严格控制，低生菌数，病虫害得到有效控制，不需要使用农药；而大棚基本为土壤种植，温室基质或水培也无法保证洁净空间，导致病虫害经常发生，不得不使用农药进行治理。
植物工厂温度可控，蔬菜等能够全年连续生产；但大棚和温室遇到夏季高温或者冬季严寒，农作物生产会受到巨大影响，尤其是在高温条件下没有有效降温措施，经常无法进行农业生产。植物工厂环境下可以实现多种反季节、跨地域的农作物种植，但是大棚和温室仍然受自然条件限制，能够常年种植的品种有限。
未来，植物工厂将会更加智能化，成为真正的智慧农业，结合自动化技术以及AI识别与智慧决策，实现智能管理。
在国外，植物工厂发展较早，从简单的水培结合照明设备开始，欧美国家率先进行了探索；1983年，日本静冈三浦农场实践了第一个植物工厂；1989年，日本成立了植物工厂学会。随着技术发展，植物工厂最早采用的高压钠灯逐渐被LED淘汰。2009年之后，LED光源进入了快速发展阶段，LED红蓝光技术开始被广泛应用。
此后，欧美日韩纷纷建立了大量商业化植物工厂，比如日本宫城县植物工厂、美国新泽西州Areofarm植物工厂。
目前，日本大约有三百余座植物工厂，韩国约有三十余座，我国则约有两百余座。可以说，植物工厂正处于快速发展的阶段。
今年3月份，中科院植物所与福建三安集团共同成立的福建省中科生物股份有限公司（简称“中科三安”）在酒泉卫星发射中心内建了一座725平方米的“菜园子”，神舟十三号航天员出征前吃的蔬菜即源于这里。这座人工光型蔬菜工厂里面种植着生菜、白菜、冰菜、番茄、甜椒、黄瓜等蔬菜，成功让航天员在广袤无边的戈壁荒滩吃上了品种多样的新鲜菜。
目前，在我国海拔4300-5200米的地方，已经开始使用植物工厂实现蔬菜生产保障；同时，无人化植物工厂也已在今年落地陕西杨凌，第一代无人化植物工厂能够实现从播种到采收前和清洗阶段的无人化操作，极大地减少了人工成本；此外，远洋专用植物工厂也开始“服役”，在远离陆地的大海上也能种出新鲜蔬菜；另一方面，航天领域目前已经开始研发能够适应失重环境的室内植物生产系统，相信经过科学家的努力，太空种菜不会停留在天宫二号的试验阶段，航天员能吃上真正的航天菜。
其实，不管植物工厂有多少高科技成分，作为老百姓，最关心的一大问题当然还是能不能吃到嘴里。答案当然是——能！目前，“航天菜”已经悄然走进市民的生活。尽管这类蔬菜价格比普通蔬菜贵，但因其洁净程度高，适合沙拉生食，并且水分足、口感更加清甜，所以市民的接受度也越来越高。未来，植物工厂会继续拓展品类，种出更多品种的蔬菜、药材，并不断提升技术，降低培育成本，让价格更亲民，让水培菜走进千家万户。
目前，植物工厂产业发展越来越快，效益也逐步提升。在国内，中科院植物所和中国农科院在植物工厂领域开展了广泛的研究，也有越来越多的知名企业加入了植物工厂行列。随着世界人口膨胀，农业土地资源正在减少；同时，由于气候变化，缺乏大田种植条件的地区越来越多；而环境污染导致的土壤破坏以及重金属污染，使得安全的农作物用地在未来将会愈发紧缺；另外，从事农业种植的劳动力也越来越少。
在这样的背景下，我们有理由相信植物工厂将成为解决人口与资源矛盾、保障粮食安全以及食品安全的重要途径。未来，农业工业化生产将会成为主流。