25天即熟一年可收14茬 一场科学实验在崇明进行

  一场科学实验在崇明进行，智能温室生产农产品较传统模式节省近90%人力，现在最大的挑战是如何降能耗

  或许在不久的将来，即使远在太空，人类也能吃上自己亲手种的菜。几个月前，神舟十四号载人飞船返回地球，跟随航天员一起回来的，还有经历培育生长、完成发育全过程的水稻和拟南芥种子。其中，拟南芥代表蔬菜，水稻代表粮食作物。

  在中国空间站问天实验舱，这些种子完全依靠人工手段模拟生长所需的光照、温度和湿度，完成了萌发、生长、抽穗和结籽。今年春天，一场相似的科学实验，也在崇明岛上演。

  在传统观念里，“读不好书就去种地”，而现代农业，则是“真正读好书才能搞得好”

  进入崇明花博园的光明母港垂直农业研究中心，几个集装箱映入眼帘。这些集装箱有个名字，叫作“植物工厂”，它们是科研人员的“太空实验柜”。

  不过，与问天实验舱里的实验柜相比，这些集装箱的体积大了不少，但原理相近。箱内植物完全不依赖自然环境，科研人员利用技术方法对植物生长所需的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，以及营养液等环境条件进行自动控制，植物生长发育不受或很少受到自然条件制约。

  植物工厂被视为现代设施农业发展的高级模式，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最多、最具活力和潜力的领域之一。

  在此之前，它大多出现在国内的科研实验室、远洋船队或者极地科考站。近日，随着多多农研科技大赛总决赛在崇明拉开序幕，农业的未来图景走进大众视野。在90天里，四组团队操作各自的集装箱，完成三茬“翠恬”生菜的种植，这是一种口感甜脆的全新生菜品种。

  “考核的标准就是更低能耗、更短时间、更高产量、更好品质。”本次大赛评委之一、光明母港垂直农业总监王金华希望，通过聚焦上海特大型城市的农业科学技术发展和高品质产品供应，推动智慧农业快速发展。

  在传统观念里，“读不好书就去种地”，而现代农业，则是“真正读好书才能搞得好”。从入围决赛的队伍构成，就能感知一二。四支团队普遍集结了农学家、数据科学家、植物工程科学家等多个“工种”。

  以“生生不息”团队为例，其成员研究领域涵盖工学、农学、市场营销和推广等方面。此前，团队在上海交通大学“深蓝计划”项目“无能耗的海上自维持蔬菜种植平台”的支持下，正在搭建基于太阳能光伏、光热利用，有机结合自动控制和浮板栽培技术的系统，预期只需要太阳能和海水即可长期稳定运行。

  上海交通大学溥渊未来技术学院长聘副教授、博士生导师鲍华是能源领域的专家，“在植物工厂内，种植一公斤生菜需要消耗十几到二十几度电，因此如何减少能源消耗是我们团队研究的重点，目标在不降低生菜质量和产量的前提下，通过技术方法使植物工厂的能耗降低20%左右。”他说。

  上海市农业科学院植物工厂团队致力于植物工厂技术相关研究，包括极端环境种菜难题。此前，为解决极地科考队员的吃菜问题，南极长城站、中山站相继建成蔬菜种植温室。国家设施农业工程技术研究中心崇明基地则被选为南极温室的“样板田”。在这个模仿南极环境条件的仿真温室中，农科院团队队长何立中等专家先探索种菜技术及经验，再传授给科考队员，最终帮助南极科考队员在冰天雪地里吃到了新鲜蔬菜。

  靠天吃饭很难，“没天可靠”是另一种难。上海市农业科学院植物工厂团队负责人丁小涛研究员说，希望能够通过这次比赛推进垂直农业的智能化和自动化。比如通过远程控制实现灌溉和营养液调控等，加上团队的种植经验和算法模型，对种植箱进行无人化管理。而如何精准调控种植箱，这牵涉工学、农学等学科领域，考验着团队的“跨界”能力。

  人工减少，产量提升，赋予了智能温室市场化的条件。不过，能源消耗使得农产品价格仍相对较高

  如果说国内的垂直农业还在经历自我蜕变，那么更为广义的植物工厂——荷兰温室已经“先行一步”，早早接受了市场的检验。

  顾名思义，该类温室源自荷兰，是太阳光利用型植物工厂。凭借全自动化的生产流程、高效的农产品产出，荷兰这个国土面积与我国黑龙江差不多大的国家，创造出农产品出口全球第二的“农业奇迹”。

  基于这样的优势，国内各地尝试引进荷兰温室，目前总面积约为1000公顷。其中，致力于打造世界级生态岛的崇明，就占了1/20。

  位于崇明区的由由现代农业创新园，2019年斥资5.6亿元引进荷兰全套温室设备和技术，建设20.66万平方米半封闭智能玻璃温室。温室内种植黄瓜、番茄、彩椒和生菜四个品种，平均每天为上海市民提供20到30吨不等的蔬菜。

  站在生菜种植区，记者看到，这里正如现代化全自动工厂，蔬菜生产全程被“黑科技”环绕。从荷兰进口的优质种源漂洋过海而来，经过全自动播种机播种，在催芽室等待1至2天，待到“小荷”露出尖尖角时生菜苗被送上苗床。

  从荷兰引进的priva中央控制管理系统，百分百实现了对水、肥、温、光、气的智能化控制。生菜住在温室“豪宅”里，扎根在富有营养的基质内，每长大一些，就会被自动往前挪动一点。约25天后，生菜从温室尾被推至温室头。技术人员在电脑上输入采收量，生菜就会被自动推送出来，完成包装后进入市场。

  “生菜成熟时间由原本60天减至25天左右，一年种植茬数可增加到14次。全年不间断生产，产量为人工种植的10倍。”上海由由农业科技有限公司副总经理杨少军说，自动化生产线需要人工介入的只有植株调整，整个温室生产区仅有9名作业人员，较传统的农业模式节省人力近90%。

  人工减少，产量提升，赋予了智能温室市场化的条件。不过，占大头的能源消耗，使得从这里走出的农产品价格仍然相比来说较高。以生菜为例，800克的价格为15.8元。

  这样的定价，消费者能买单吗？在业内人士看来，智能温室生产的农产品在口感、安全性上具备一定的优势，在消费水平相比来说较高的大城市，契合部分追求产品的质量的市民需求。

  传统的生产模式下，如果出现病虫害，就会导致减产甚至绝产，农户们会将抗病性放在第一位，紧接着是产量、口感。由于植物工厂处于封闭或是半封闭状态，病虫害防治压力更低，安全性相比来说较高，品质被放到了第一位，之后才是产量、抗病性。比如由由的串番茄，一粒种子的价格折合人民币12元。

  颇有意思的是，购买高端种子，光靠有钱是不够的。“我们与种子公司是双向选择，如果因种植环境不适宜导致种子表现不佳，将对他们的口碑造成影响。所以，有些种子只卖给植物工厂，让其表现出最好的性状。”杨少军说。

  垂直农业能解决人多地少的问题，代表了现代农业科学技术水平，这些都是很有价值的

  人工制造的光源，必须解决能源消耗问题。在集装箱里，种出一棵生菜所需的成本远高于生菜本身的市场价格，普通生菜每千克成本大约4至8元，而水平较高的植物工厂每生产1千克生菜需要消耗10度电，产品成本或达20多元。价格阻碍了这些品质蔬菜进入大众餐桌。

  “能源消耗是植物工厂面临的最大挑战。”鲍华说，从其运营成本来说，电能消耗占大头，除此之外还包括折旧损耗、劳动力成本等；而在电能中，光源的消耗占到60%左右，同时还包括空调等控温设备。

  成本是目前推广植物工厂最急需解决的一件事。哪怕是已经实现量产、走入市场的由由农业科技，杨少军也坦言，“最快需要5年收回成本。”

  比如，由由生产的串番茄，不仅种子价格是普通种子的百倍以上，其植物工厂内使用的电和天然气，成本也占到平时运维的60%。

  不过，成本下降的空间也是最大的。“比如，通过物理储能的方式，将锅炉燃烧生成的热量储存，到了夜间再输送至温室内；在用电方面，我们正规划设置光伏板，如果把整个屋顶利用起来，成本可以降低10%。”

  从种植品类来看，当前植物工厂的作物还较为单一。鲍华解释，叶菜生长周期比较短，比较适合植物工厂种植。“消费者习惯每天都要吃新鲜的蔬菜，这是一个比较好的市场选择。此外，业内还在尝试种中草药，还有水稻、小麦等粮食作物。”

  去年年底，垂直农场公司Infarm在无土环境下成功试验出小麦室内种植。初步试验结果表明，在规模上，垂直农业每年每公顷的产量为117吨，是露天农业产量的26倍。Infarm表示，随着技术发展，室内产量可以进一步提高50%。

  高成本悬在头顶，上海为什么还要探索植物工厂？“垂直农业可以解决人多地少的问题，代表了现代农业科学技术水平，这些都是很有价值的。”丁小涛说。比如帮助加快育种研发进程。在跨国公司进入中国市场，民族种子的发展面临严峻挑战的背景下，垂直农业凭借可控的生产环境，能够助力解决种业“卡脖子”问题。

  植物工厂还改变了传统农业“靠天吃饭”的命运，让一切尽在掌握中。甚至让生菜叶长得紫一点还是绿一点，都可以通过光配方和营养液的调整来实现。

  从更深远的意义来说，我国农业从业人口正慢慢地减少，业内人士戏称，在上海，只有“老外”在种地——老年人和外地人。如何吸引更多年轻人投身农业？“植物工厂或许是个突破口。”鲍华说。