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以植物工場的模式生產菇類
發文日:102/12/16
以植物工場的模式生產菇類 每當颱風或是豪雨過後,蔬菜價格飆漲,家庭主婦們叫苦連天,帶個壹仟元出去,一下子就花光了,「吃米不知米價」的爸爸搞不好還以為是媽媽把買菜剩下的錢A去當私房錢了呢!其實農民心裡也是百般不願意,眼看著辛苦即將收成的農作物泡在水裡,菜價上漲卻是一毛錢也沒賺到!腦筋動得快的農民就會利用簡單的設施,如以金屬錏管搭成棚架,外面包覆著塑膠布,可以稍微遮檔風雨,本錢雄厚的農民就利用鋼骨結構幫植物建造一個穩固的家,風再大也不怕被吹走,雨即使下得再大也不會淹水,專家給它取了一個名詞叫做「植物工場」,其概念是將植物像是工業產品一樣,可以大量生產製造,將植物生長的農場變成了工廠,但是產品卻是活生生的「植物」,種植生產的基地由戶外移到室內,從平面生產變成使用層架式的立體化栽培,收穫由靠天吃飯的不確定性變成穩定生產,這麼多的好處當然投資的金額高,動輒要上千萬,因此要能住在工廠裡的植物必須符合單價高、生產期短、體積小等特點,才能符合投資效益,例如萵苣就是植物工場裡的常客,有些餐廳還可以把這些萵苣拿到你面前,任君挑選,可謂是噱頭十足。然而就實際生產面而言,在植物工場裡生產的蔬菜比傳統種在露天土裡的蔬菜成本高出很多,因此售價自然多出很多倍,一般消費大眾恐怕還是吃不起,在目前市場不大的狀況下,投入植物工廠的業者多無法擴大規模生產,獲利其實也有限,這也是為什麼國內植物工廠尚無法普及的主要原因。
不過在這之中唯一異軍突起的就是利用植物工場的模式生產菇類,菇類雖然隸屬於蔬菜,然而實際上並不屬於植物界,而是一種真菌,它沒有葉綠體可以行光合作用製造養分,所以對於陽光的需求性不高,非常適合在室內以植物工場的方式栽培,只需稍微補足光線的需求即可,再加上控制溫度、濕度及通氣等環境因子讓菇類舒舒服服地在冷氣房長大,符合生產期短、體積小的特點,且許多菇類整個栽培周期僅需2個月,屬於所謂的短期作物,因此大量生產之後,消費者反而可以吃到物美價廉的各種菇類,例如1包金針菇(200公克包裝)10-20元不等,有時促銷時還低到5-8元/包。其實菇類以植物工場的方式生產發展的非常早,國內位於台中市霧峰區的戴氏養菌園自四十幾年前從日本引進金針菇自動化生產栽培技術,從栽培基質裝入塑膠瓶、經過高溫高壓滅菌後冷卻、接種金針菇菌種、走菌(金針菇菌絲長滿塑膠瓶中的栽培基質)、搔菌(挖除塑膠瓶表面老化的菌皮)、出菇刺激到成長採收,均採用一貫機械自動化控制,金針菇生活在環境控制的出菇室裡,溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度都在嚴密的監控中,隨著不同生長時期做適當的調整,絲毫馬虎不得!十幾年前該場甚至已領先業界,設置有自動搬運系統,利用無人駕駛的搬運堆高機,配合電腦程式控制,按照既定的路線行駛,搬運成千上萬的塑膠栽培瓶到定位,如果途中遇到障礙物,也會自動辨識停止,節省了許多人力,同時也可以避免人員進出,降低雜菌汙染的機會。其它菇類也利用植物工場系統栽培的包括杏鮑菇、鴻喜菇(圖一)、美白菇、舞菇、滑菇、洋菇、巴西蘑菇等菇種。
由於菇類可以立體化栽培,所以使用的土地面積不大,以杏鮑菇而言,20-30坪大小的菇舍,挑高5-6米,可以擺放6層,約可容納1萬包的太空包,如果以每包產量250克計算,可以生產2500公斤的杏鮑菇,以目前生產周期,太空包殺菌完接種,先在培養室讓菌絲長滿太空包,然後移入出菇室刺激出菇,在出菇室待17天即可採收完畢,包括從移入出菇室直到採收、清理採收完的太空包以及清洗出菇室等過程,若以20天為1周期,一年可以使用同一出菇室生產18次的杏鮑菇,年產45噸(10000包*0.25公斤/包*18次)的杏鮑菇,如果10間出菇室,一年可以生產450噸的杏鮑菇,只需300坪的土地,如果是蓋成2層樓的菇舍,則只要150坪的土地即可,不過如果自己製作太空包,就得至少規劃2-3分地設置木屑堆積場、太空包製作區、殺菌區、接種區、採收處理及包裝區等空間。以目前一間空調出菇室(利用保溫庫板再加上冷氣降溫、超音波加濕及熱交換機等設備)的造價約為100萬計算,光是10間的出菇室就要花費1千萬,尚未計算太空包的購買成本以及水電費。如果換成金針菇,以1500坪左右的廠房,每天可以生產10萬瓶栽培瓶,如果以每瓶產量350公克計算,每天可以生產35噸的金針菇,扣掉週休2日和一些連續假日,一年如果生產300天的話,年產量超過1萬公噸,當然相對的設廠投資都需花費數億元。由於只要生產過程和環境控制得宜,生產周期便可掌握,因此可以計劃生產,但是如同工廠般,許多業者獲利後就紛紛擴廠或有新的投資者不斷加入,然而菇類是新鮮農產品,放久了容易腐敗變質,不像工業產品可以擺放數個月再慢慢消化庫存,所以在日本和中國大陸大量以工廠化形式生產金針菇、杏鮑菇及鴻喜、美白菇,在夏季菇類需求較少時常出現崩盤的狀況,最後只能將菇類以低於生產成本的價格賣出。
菇類是屬於活的生物,生產過程中只要一個環節不注意,例如殺菌不完全或是栽培過程突然跳電,都會影響整批生產的狀況,有時甚至品質不良的比例高至70-80%,為了避免這些情況,就得和工業生產的品質管制是相同的道理,每一個生產部門都要有專人進行品管,才能確保生產過程的穩定順利,如期上市交貨。當然和一般的工廠一樣,也需要投入一定金額研發,例如降低生產成本,縮短生產週期,至於如何提高產量與品質,則是每一個菇場追求的共同目標。
植物工場講求的是潔淨衛生,確保農產品的安全,不受化學肥料和藥劑的汙染,而菇類以植物工場的方式生產,可以真正做到無農藥栽培,目前有許多業者均已申請有機認證或是產銷履歷,透過產品認證以及追溯系統,讓消費者吃的安心又健康。不過有趣的是因為菇類不屬於植物,沒有葉綠體,所以不能行光合作用製造氧氣,它和人們一樣也要新鮮空氣呼吸,排出二氧化碳,因此在植物工場裡商業化生產的菇類,排出大量的二氧化碳受到關注,許多國家已經提出產品需標示碳足跡的要求。根據國外的學者對於全球暖化研究指出,高濃度的二氧化碳並非全無益處,提高大氣中的二氧化碳濃度有助於提高植物葉片光合作用的進行,使得作物的生質量增加,有助於提高產量,這個現象稱為「二氧化碳的肥料效應」(CO2 fertilization effect),基於肥水不落外人田的道理,農業試驗所菇類研究室和農工組在102年的植物工場展出時提出「菇菜共生」的栽培模式,將菇類生產過程所產生的二氧化碳轉給植物作為光合作用的原料,合成養分,例如可以在植物工場的左側生產水耕萵苣,在植物工場右側生產杏鮑菇,杏鮑菇生產過程中所排放的二氧化碳藉由連接的管線排放至左側供萵苣生長之用,藉由電腦連線可以監控兩邊的溫濕度及二氧化碳濃度(圖二)。但是學者同時也指出大氣中的二氧化碳濃度增加時會帶來溫度提高的效應,使得作物的生育期縮短,部分作物反而會有種子結實不足而減產的現象,所幸的是這些在植物工場裡長大的”菇爺和”菇娘”們可都是吹冷氣長大的,排出的二氧化碳溫度比較低,可以抵消因為二氧化碳濃度增加的升溫效應,甚至還可以作為部分較低溫的蔬菜夏季生產時降溫生長之用,真可謂是一兼二顧,廢物再利用,達到生產零廢棄物的目的。
過去在台灣由於天氣適合且土地取得相對容易,因此一般大眾認為農業所需之投入成本較低,也使得需要大規模投資的工廠化作物栽培技術較乏人問津,但近年來由於氣候變遷、土地取得困難與遭受重金屬或其他化學物品汙染及病蟲害問題等因素,加上國內在光電、設施與設備等產業之發展,使得工廠化栽培技術所需之資本投入降低且技術穩定度增加,也讓國人重新重視起應用工廠化栽培作物之可行性,而本文所提之菇類不僅是工廠化栽培之先趨,更是目前工廠化栽培最成功之案例,因此如能以菇類產業為基礎,進一步結合其他具高經濟價值或出口潛力之作物,使台灣有限土地能發展出無限之可能,相信也可減少對台灣這片土地之破壞,使台灣這片土地能更永續發展。