糧食需求不斷膨脹，城市耕地卻日益萎縮，如何解決這個(gè)問(wèn)題呢?日本，這個(gè)土地面積非常有限的國(guó)家，給出了一個(gè)解決方案——植物工廠。這個(gè)植物工廠可以建設(shè) 在郊區(qū)或者閑置的廠房里，在層層疊疊的栽培架上，蔬菜們“不見(jiàn)天日”地成長(zhǎng)，但卻出落得水靈健康。這不是想象或假設(shè)，而是日本株式會(huì)社未來(lái) (Mirai)已經(jīng)商業(yè)化并正在全球推行的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。
植物必須進(jìn)行光合作用才可能生長(zhǎng)，那么在全封閉的植物工廠，植物如何獲取生長(zhǎng)的能量呢?答案是，LED燈。植物工廠完全以LED燈和日光燈取代自然光，有針對(duì)性地為蔬菜提供它們所需的營(yíng)養(yǎng)光，對(duì)溫度、濕度、光照、二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)成分等植物生長(zhǎng)所需的環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格控制。
光照是植物工廠的核心。過(guò)往，類(lèi)似的植物工廠多數(shù)使用金屬燈、節(jié)能燈作為光源，但由于耗電量大，只能用作補(bǔ)光手段，不能用作主要照明。而LED燈則是非常 理想的替代品：LED燈的芯片發(fā)光單一，可配比調(diào)節(jié)出對(duì)植物更有針對(duì)性的營(yíng)養(yǎng)光，而且能實(shí)現(xiàn)人為調(diào)節(jié)亮度、光質(zhì)和光節(jié)奏;此外，它還有著光質(zhì)純、光效高、 低發(fā)熱和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。
太陽(yáng)輻射不能精準(zhǔn)匹配植物需求，但人工光可以。根據(jù)上述研究結(jié)果，植物工廠栽培架上的照明被分成了白色、紅色、白色三個(gè)區(qū)域，并采用了通用的照明技術(shù)，既 能均勻分散高指向性LED 光線，又能根據(jù)植物的生長(zhǎng)階段照射不同波長(zhǎng)光線的技術(shù)。比如，在蔬菜播種到育苗的初期階段，會(huì)照射白色和紅色LED 光源混合在一起的偏白光線來(lái)促進(jìn)光合作用。然后，再照射由配備紅藍(lán)色LED 光源發(fā)出的偏紅光線來(lái)促進(jìn)葉子和根莖的生長(zhǎng)。臨近收獲期時(shí)，會(huì)再次照射偏白的光線來(lái)促進(jìn)光合作用。采用這種方法之后，與只使用熒光燈時(shí)相比，不僅耗電量減 少了40%，相同面積的收獲量也提高了50%。
由于植物工廠的栽培架是層疊的，栽培架間隔為35厘米左右，總高可從6層到15層不等(視實(shí)際環(huán)境而定，可調(diào)節(jié))，占地更少，生長(zhǎng)周期則縮短了一半左右。 目前，植物工廠總共可栽培40～50種蔬菜，以生菜，香草類(lèi)葉菜居多。
