栽培品目
植物工厂种水稻行不通——例外在哪里？
「植物工厂种水稻行不通。」这话你至少听过一次。即便如此，还是放不下，还在仔细研究。能读到这篇文章，大概就是这样的人。
在地方振兴会议上，在粮食安全讨论中，抑或作为闲置设施的活用方案，「工厂化生产水稻」是一个反复被提起的话题。海外成功的消息也时有耳闻。于是心想，「日本或许也行」。然而问农业专家，专家会毫不犹豫地说：「不划算。」到底哪边是对的？你想要能做出判断的依据。
容易踩坑的地方，是把水稻栽培当成全国统一的问题来讨论。「植物工厂能不能种水稻」这个问题，底下藏着没被挑明的条件：工厂建在哪里？电价是多少？买家在哪里？现实是——不成立是常态，例外只在特定条件下存在。那些例外在哪里，下面一步步来看。
工厂种水稻的劣势，不只是能源
水稻在稻田里就能好好种，根本不需要搬出植物工厂这套东西。而且便宜。叶菜和草莓在工厂里种，姑且还能理解；但第一次听到「水稻也要刻意放进工厂」，说实话，我心里冒出的第一个念头是「为什么？」。需要土地，又耗电。偏偏又零星听说海外成功了，似乎也并非全部行不通。这种说不通的地方一直梗在心里，我想搞清楚究竟是什么条件决定了成与败。
水稻便宜，是因为稻田这片土地几乎等于免费。雨水落下，阳光照耀，那部分的成本没有人在付。而一旦放进工厂，这一切都有了价格标签。光照和温度，全都要靠人用能源来提供。所以，想凭普通主食米的价格来收回这些能源成本，基本上没有胜算。
不过，水稻不适合工厂的原因并不只是电费。水稻作为作物，本来就与工厂天生不搭。可食部比例低，谷壳、叶片、茎秆等卖不出去的部分很多。那些要被废弃的部分，也在消耗光照和电力生长，投入的能源就这样白白浪费。加之栽培周期长，在日本的气候条件下，一年能收两茬就已经不错了，周转慢。对于想要回收设备成本的工厂来说，周转慢本身就是沉重的负担。在电费之前，水稻这种作物的形态本身，就与工厂的盈利逻辑格格不入。
即便如此，海外成功的案例，大多有特殊的条件作为前提：电价极其低廉的地方；附近有愿意高价收购的买家；或者像医药原料这样，水稻本身能以普通价格数倍出售的用途。归根结底，问题不在于「水稻本身行不通」。廉价电力、近处买家、高价出口渠道——这三样能凑齐多少，决定了盈利前景的根本差异。反过来说，三样都远的地方，无论怎么打磨技术，都很难做到盈利。
「劣势不在于是水稻，而在于用途和能源。」这个判断，数字上也有一定的支撑。一项水耕叶菜与露地栽培的对比估算显示，同等面积下产量是露地的11倍，而能耗却高达82倍（参考: 1）。土地和水上能赢，电力上却输了好几个量级。这种不对称表现得相当明显。室内谷物栽培的估算同样显示，运营成本中一半以上被照明电费吞掉（参考: 2）。正因如此，水稻、小麦、玉米等支撑着全球约六成食物热量的主食谷物，在当前的成本结构下，工厂化生产要盈利，在相当长的时间内都会很困难。有综述也循着这个方向做出了梳理（参考: 3）。
能盈利的出口渠道，只限于高价用途
那么，什么样的出口渠道才能让工厂种的水稻成立？关键在于「价格与普通食用米相差一个量级」的用途。典型代表是含有高浓度特定成分、用作医药原料的水稻。这类水稻的销售单价可以定得相当高，而通过精细管理栽培环境来提高作物中特定成分的浓度，正是植物工厂所擅长的领域。能够完全控制光照和温度的工厂非常适合，即便成本高也能收回。如果社会对食品安全和稳定供给的意识提升，工厂产水稻本身也可能催生出需求——这条逻辑也是有可能成立的。
「不是高价就吸收不了」这种紧迫感，从目前在工厂里实际运转的作物阵容中也能看出来。商业上能成立的，大体上只限于叶菜、香草、浆果类，有研究指出这些作物在全球热量供给中仅占约6%（参考: 4）。据估算，室内农业能覆盖的高附加价值作物，就耕地面积而言大约只有4%（参考: 5）。反过来说，如果没有能挤进那个窄小高价区间的出口渠道，工厂的电费就吸收不了。虽然不是水稻本身的例子，但在研究用途中，用转基因番茄生产能改变味觉的功能性蛋白（神秘果素/miraculin）的案例，通过精雕细琢到连光照方式都影响单位面积和单位电力的产量，才勉强作为高附加价值生产得以成立（参考: 6）。将水稻的高附加价值化放在这条延长线上思考，会更容易理解——出口渠道的价格要高到这个程度，才能成立。
种子稻和研究用水稻，也是连接这类高单价出口渠道的例子。育种过程中的中间品系，只想用少量保护它不受病害和串粉影响——这种研究阶段的管理，封闭环境的工厂在某些方面确实有其优势。但这些的单价量级并不像医药原料那样突出，市场也小。作为从属性的例子，在脑子里留个印象就够了。
那么，日本能凑齐这三样吗？说实话，相当困难。电价偏高，水稻的话稻田到处都是。与其说靠条件取胜，不如说是：已经有高单价出口渠道的人，恰好能以低价拿到电力的选址，才有可能让一个点成立。这不是全国规模可以做的事，只能是点状成立——感觉就是这样。
海外的成功，是选址的故事，不是技术的故事
在日本只能点状成立。那么，看起来在海外成功的案例，究竟哪里不同？你有没有见过海外水稻工厂化栽培成功的新闻？那些是中东沙漠、高海拔地区、离岛等地方的故事。看到这类案例，就会想「那日本也行」。但把它搬到日本时，什么是一样的，什么是不一样的——这里很容易产生误读。
海外的成功案例，大多建立在「水资源匮乏」「电力靠补贴极其低廉」「可用土地极度有限」的前提之上。中东沙漠里，一滴水都不能浪费，所以在封闭环境中循环用水才有价值，电力也常常因国策而低廉。离岛和高地，从外面运进来成本高，所以「就地生产」这件事本身就有意义。也就是说，在那里，工厂之所以合算，原因在于周边环境的不利条件。
日本几乎与之完全相反。水资源丰富，电价偏高，稻田大量闲置。所以同样的技术，在那边让工厂成立的顺风，在日本全部消失了。新闻看起来像是「在沙漠里种出了水稻」的技术故事，实际上是「因为是沙漠才合算」的选址故事。把技术直接搬过来，前提条件全部脱落，盈利就不成立了。
「正因为是那片土地」这个结构，在估算数字里也能看到。一项针对波斯湾科威特的估算显示，不到0.1平方公里的垂直农地，就能消除6种主要蔬菜的进口（参考: 7）。但要注意的是，这是蔬菜的话题，而且并没有说「不依靠补贴也能盈利」。一篇综览垂直农业的综述指出，技术上虽然能种，但建设和运营成本高、难以盈利，才是普及最大的壁垒（参考: 8）。所以海外的成功，是「在无法依赖进口的土地上，作为进口替代产生了价值」的故事，未必是盈利成立的故事。把这两者区分清楚，就能避免误读。
把目光转向国内，选址在电力方面的优劣也能看出来。针对引入太阳光的类型（太阳光利用型）植物工厂的估算显示，电力消耗的85%以上与室外气温相关（参考: 9）。另一项比较寒冷地区蔬菜工厂的研究显示，北海道的网走等地，在比较的10个城市中能源成本最低（参考: 10）。不过，这两者都是太阳光利用型或蔬菜的话题，都是如何控制空调系统负荷这条轴上的讨论。不能直接套用到完全依靠电力照明的密闭型LED水稻工厂上。即便如此，「廉价电力聚集的选址」，不只要看电费本身，还要涵盖气候导致的空调系统负荷差异——作为建立这种视角的参考，还是有用的。
在自己的选址确认盈利的顺序
「视选址和出口渠道而定，前景会大不相同」这个视角已经颇为落地——那么，如果实际上要用手头的条件思考「这能盈利吗」，应该从哪里开始确认？还有一个朴素的疑惑：在补贴还在的时候，会不会看起来是盈利的？这两件事怎么区分？我想这就是你心里挂着的问题。
在已有高单价出口渠道的前提下，说说用手头条件确认的顺序。首先，看耗电最多的照明和空调系统的电力成本。粗略估算种出1公斤水稻需要多少电量，乘以自己实际签约的电价，算出每公斤的电费。如果这里就已经超过了普通食用米的价格，那么再往下细究，结论也不会变。
如果看起来还有一线希望，接下来看出口渠道。现实中，在触手可及的范围内，有没有愿意高价收购——例如用于医药原料或研究用途——的买家？进一步，那个买家能否持续接收你生产的量？这类高单价出口渠道往往量小，未必还留有你那份的空间。没有出口渠道，即便能低价生产，也只会变成库存。
补贴的区分，最保险的办法是先把所有补贴全部剔除，重新算一遍裸算的盈利。把设备补贴和电费补贴都当作不存在，再看1公斤的售价是否仍然超过成本。如果那里是亏损，那看起来盈利靠的是补贴的力量，而不是事业本身的力量，补贴一停就消失。补贴始终是看清裸算盈利之后再叠加的东西。这个顺序才是安全的。
「从电费开始」这个顺序是有根据的。一篇整理垂直农场的综述估算，电费占生产成本的20到40%，而其中的60到85%被照明吃掉（参考: 11）。也就是说，最大且最难移动的那块是电费，用自己的电价代入的那一刻，答案几乎就出来了。实际上，在垂直农场种小麦可能要花到露地的约50倍成本，这样的粗略估算也有报告（参考: 5）。差距大到这个程度，再往下精细推敲也无法扭转局面。所以，「先用裸算单价代入电费」的顺序是合理的。
做还是退——以三个条件为轴做出判断
顺序清晰了，前景就明朗多了。最后留下一件事，关于如何划线。
以上的内容，既不是为了把水稻一刀切地归入「工厂里行不通」，也不是要反过来推着你走「努力就能做到」。廉价电力、近处买家、高价出口渠道——拿不定主意时，先诚实地看这三样能凑齐多少。希望你把它当作做判断的起点来理解。
如果发现这三样都距离很远，那从那里继续打磨技术，也很难触达盈利，所以先停下来。如果看起来能凑齐，就从电费的裸算盈利开始，按顺序一步步深入。当然，光靠这三样决定不了全部——水稻的话，周转慢、废弃物多也有影响，规模小的话设备成本的重量也还在。三条轴线只是拿不定主意时最先检验的筛选标准，并不是满足了就一定能成立的万能条件。
还有，即便看起来三样有望凑齐，也要注意一件事。医药原料或研究用途等高单价出口渠道，往往量小。所以在「凑齐了，接着深入」之后，再确认一遍「那个出口渠道，还留着你那份的空间吗」。问题既不在于「水稻本身行不通」，也不在于「技术能解决一切」；拿不定主意时，归根结底要回到那片土地上是否有那条出口渠道这一问题。
有些地方没办法说得清清楚楚。即便如此，作为拿不定主意时回归的轴线，这三条是刚刚好的入口。