2023-03-23 14:49:21
距離上海市中心約百公里的崇明島上，有一個用花博會閑置集裝箱改造的“植物工廠”。這里擺放著的每一個集裝箱內(nèi)，都有可以自動控溫、測溫的空調(diào)，自動為植物補給養(yǎng)分的儀器，還有比自然光更能促進植物生長的多光譜光源。植物在集裝箱里，相比在溫室大棚里，長得更茂盛。
最近，一群來自上海農(nóng)業(yè)科學院、上海交通大學、中國農(nóng)業(yè)大學、荷蘭瓦赫寧根大學及研究公司、拜耳作物科學公司、北京極星農(nóng)業(yè)公司等大學、研究所和企業(yè)的青年科學家聚集在這里，他們?yōu)橐豢妹麨椤按涮瘛钡男缕贩N生菜而來。
從2月13日開始，他們在這里進行一場種生菜比賽，或現(xiàn)場、或遠程控制，這些名校的碩士博士用90天的時間PK誰種的生菜更多、更有營養(yǎng)、口感更好，還要PK誰的算法更優(yōu)、能耗更低。這場比賽名為“光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽”，種植場地為上海本土國企光明集團在崇明布局的光明母港垂直農(nóng)業(yè)研究中心，比賽組織方為以農(nóng)業(yè)為核心的互聯(lián)網(wǎng)公司拼多多。
擺在這群“高知農(nóng)人”面前的是設施農(nóng)業(yè)的“高端局”。種植場景從前兩屆大賽的云南高原溫室升級為純?nèi)斯す狻⒘Ⅲw種植的集裝箱。
農(nóng)業(yè)“高端局”亟待破局
垂直農(nóng)業(yè)是近年來在海外興起的一種新型農(nóng)業(yè)種植類型，它是指在室內(nèi)，采用無土栽培的方式，配合生物有機肥，將規(guī)定面積內(nèi)的畝產(chǎn)效益最大化。它可以將污水轉(zhuǎn)化成電力，大大降低能源成本，同時能夠提供更多的食物。
但垂直農(nóng)業(yè)在我國的發(fā)展前景尚未可知。一個重要的原因是，種植成本過高，參與企業(yè)盈利不易。
“設施成本、后期維護成本都比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)貴；另一方面，我國的蔬菜價格較低，盈利困難?！鄙虾＾r(nóng)科院團隊負責人、畢業(yè)于南京農(nóng)業(yè)大學蔬菜學專業(yè)的博士何立中告訴記者，目前我國有個別“植物工廠”在探索種植草莓、西瓜等經(jīng)濟水果，摸索盈利模式。
他介紹，近年來隨著LED光源、空調(diào)、自動灌溉設備等產(chǎn)品的性能提升、價格降低，垂直農(nóng)業(yè)已經(jīng)受到越來越多大企業(yè)的關注。“10年前的LED燈大約要賣50元一根，現(xiàn)在只需10元一根；10年前可能耗電100瓦，現(xiàn)在耗電只有50瓦?！焙瘟⒅姓f，隨著垂直農(nóng)業(yè)所需硬件設施的迭代更新，這種農(nóng)業(yè)“高端局”也將逐步迎來發(fā)展的春天。
拼多多副總裁戴志輝告訴記者，我國人口眾多，像北京、上海這樣的超大型一線城市未來需要破局“城市農(nóng)業(yè)如何用更少資源種出更多糧食”，“從大田到大棚，我們已經(jīng)實現(xiàn)了對環(huán)境的部分控制；而封閉環(huán)境下的垂直農(nóng)業(yè)可以實現(xiàn)獨立于外界的持續(xù)食物供應，這是未來農(nóng)業(yè)的大勢所趨?！?/p>
一棵生菜動用了4個博士、1個碩士、兩個學士
2月14日，上海市人社局認定的“超級博士后”、上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院博士后查凌雁來到光明母港垂直農(nóng)業(yè)研究中心的一處集裝箱植物房內(nèi)，查看主辦方前期種下的對照組生菜的生長情況。
為了讓所有參賽團隊可以“對比”一般情況下的生菜生長情況，主辦方特地在經(jīng)其自備研究團隊確認的種植環(huán)境中，先行種植了一批同款生菜?！翱照{(diào)溫度感覺略高了一些，能耗會高。”査凌雁在團隊里負責植物的栽培工作。她要定時觀察生菜的生長情況，并作出相應的營養(yǎng)液調(diào)整、室溫調(diào)整、燈光調(diào)整的安排。
她本科是設施農(nóng)業(yè)專業(yè)，碩博是農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程專業(yè)，是典型的工農(nóng)交叉專業(yè)人才。記者注意到，上海交大的這支7人團隊中，像查凌雁一樣具有農(nóng)學背景的有3人，其余4人均為“工科男”。團隊內(nèi)包括4名博士、1名碩士和兩名學士。
“我們對植物的生長進行實時分析研究，根據(jù)不同生長階段為植物配比更加合適的‘土壤’；工科生負責實現(xiàn)植物生長的自維持?！辈榱柩愀嬖V記者，每一支參賽團隊都有自己的集裝箱，里頭都布置著相同的空調(diào)、灌溉設備、LED燈帶，如何調(diào)試好這些設備、如何準備營養(yǎng)液、如何讓這些設備盡量自動化地運作，是各個團隊的“秘笈”。農(nóng)學專業(yè)的成員負責判斷生菜需要什么，工科生們則負責實現(xiàn)他們的各種設想。
比如，為了盡可能減少人員進出給集裝箱內(nèi)帶入病菌，農(nóng)學生們就要求給植物裝上24小時直播的微距攝像頭，讓他們可以遠程觀察生長情況；植物全都無土栽培，能不能長好主要靠“水”，水從哪里引入、引入后如何與營養(yǎng)液進行自動配比并灌溉到一層疊著一層的“田”里，灌溉的頻次是多少、如何遠程調(diào)控等，也需要工科生們來負責實現(xiàn)。
工科生也想入局農(nóng)業(yè)
上海交大團隊的導師鮑華博士畢業(yè)于美國普渡大學，這個工學背景的長聘副教授近來當上了上海交大綠色能源與新農(nóng)村中心的主任。他告訴記者，如果僅從就業(yè)角度來看，上海交大的工科生幾乎都不發(fā)愁，但現(xiàn)如今，不少工科生產(chǎn)生了去看似較為冷門的農(nóng)業(yè)領域發(fā)力的想法。
焦隆就是其中之一。他在讀研期間就瞄準了“海上種生菜”項目。為了把生菜種好，他還自己在實驗室里種了40多批次的不同品種的生菜。生菜種出來后，他也學著農(nóng)學生那樣去分析生菜生物量、營養(yǎng)素含量、保鮮能力等。
“其實做這些設備，對我們工科生來說并不難。海上種生菜也是一樣，本質(zhì)都是一些不算太難的工程問題。我比較在意的，是誰能想到在海上種生菜這樣一個應用場景。”焦隆說，只要有好點子，工科生都能幫忙實現(xiàn)。
比如，在上海這樣的農(nóng)業(yè)用地稀少、人口眾多、蔬菜需求量極大的城市用集裝箱種蔬菜，實現(xiàn)一年四季季季有收獲且產(chǎn)量翻上10倍、20倍。像這樣的“好點子”，焦隆覺得就很值得自己為此付出經(jīng)歷去投入。據(jù)悉，焦隆所在團隊前期在上海交大“深藍計劃”的支持下，搭建了一個只需要太陽能和海水即可長期穩(wěn)定運行的“無能耗海上自維持蔬菜種植系統(tǒng)”。
法籍華裔工科生熊元科也想在工農(nóng)交叉學科領域有所發(fā)展，為此他主動請纓加入上海交大種生菜的團隊，“我從小在歐洲長大，特別能感受農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要性。垂直農(nóng)業(yè)在歐洲不算新鮮事物，但在國內(nèi)還沒發(fā)展起來。”
記者注意到，隨著近年交叉學科的興起，與工科交叉的農(nóng)學專業(yè)也越發(fā)受到青年學子的歡迎。何立中所在的國家設施工業(yè)工程技術(shù)研究中心崇明基地，近幾年的碩士招考分數(shù)始終名列前茅。“有時還會有最高分的學生進我們研究中心?！焙瘟⒅姓f。
他介紹，過去不少青年學生一聽說“大田”就緊張，覺得大田里做學術(shù)研究很辛苦。但現(xiàn)在，隨著設施農(nóng)業(yè)、植物工廠、人工智能的發(fā)展，農(nóng)業(yè)有了“高端局”——手機軟件點一點，田里就能實現(xiàn)自動灌溉，“農(nóng)業(yè)與高科技一結(jié)合，對年輕人的吸引力就大了”。
但何立中也注意到了植物工廠未來發(fā)展的瓶頸問題——能耗較高?！皻W洲這兩年因為能源緊張，也陸續(xù)關閉了一些植物工廠、垂直農(nóng)業(yè)工廠?！彼榻B，目前已有一些有前瞻視野的企業(yè)開始嘗試與高校合作，從節(jié)能角度更新、轉(zhuǎn)化一些農(nóng)業(yè)設施，專利成型后再由企業(yè)去推廣產(chǎn)品，“目前國內(nèi)（企業(yè)）這種意識還不是很強。垂直農(nóng)業(yè)在全球來看是‘風口’，在國內(nèi)則有些高冷?！?/p>
據(jù)悉，光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽自去年8月開賽以來，已經(jīng)吸引了全球30支團隊、150多位青年科學家報名。初篩后，15支隊伍進入初賽。經(jīng)過比拼，最終4支高水平戰(zhàn)隊晉級決賽，包括“賽博農(nóng)人”隊（CyberFarmer）、上海農(nóng)科院隊、生菜快長隊（Lettus Grow）和上海交大“生生不息”隊。
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