一群学农的年轻人 在都市打造田园梦_当前视点
来源:新京报 发布时间:2023-02-20 11:48:59

2月13日,2023年中央一号文件发布,文件明确提出“发展现代设施农业”。

同一天,上海崇明岛上,一座现代农业园区中,二十多位来自北京、上海的年轻人,组成四支队伍,在这里开启了一场“植物工厂”种菜的比拼。他们是光明多多垂直农业挑战赛暨第三届“多多农研科技大赛”决赛阶段的四支队伍,在未来九十天中,他们将在一个集装箱改造而成的植物工厂中,完成三茬“翠恬”生菜的种植,并通过品质、产量、算法和能耗等方面的评比,决出最后的冠军。

这是一场没有土的春耕,也是一次现代尖端农业技术的试验。四支队伍的成员均为985、211学历,每一个都是年轻而又充满朝气的农业科研工作者。他们的目标,是为未来的城市,打造一个干净、快捷、低能耗的“都市田园”。


(相关资料图)

上海市农业农村委员会副主任夏明林(左二)等领导为四支参赛队颁发集装箱钥匙。莫斯提 摄

新农人的特殊春耕

2月13日上午,崇明岛上的光明母港垂直农业研究中心,众多集装箱改造的植物工厂,散落在一处空旷的草地上。集装箱里灯光明亮,水培的架子上生长着各种各样的植物,其中四个崭新的集装箱,即是这次比赛的场地。

本次决赛在上海崇明的光明母港垂直农业研究中心进行。莫斯提 摄

未来,他们将在这些完全没有土壤、阳光的“箱子”里,种植一种他们此前完全没有接触过的蔬菜品种“翠恬生菜”。如何在环境和品种几乎完全陌生的情况下完成这一挑战,所有的队员其实心里都没有底。

来自中国农业大学的郑建锋,推开集装箱的门,里面的设备比他想象的更好。短暂的参观后,他开始研究这些设备的用途和特点。为保证比赛公平,此次的所有设备都是全新,由第三方单位中科三安改造研制。包括郑建锋在内,参赛的队员们都是第一次见到。

郑建锋是四支决赛队伍之一“赛博农人”队的队长,是一位年轻的农业科学家,他是“多多农研科技大赛”的老选手,曾经率领队伍获得第一届“多多农研科技大赛”AI组冠军。但那一次,他们比拼的是在设施农业大棚中种植草莓,与这一次的“植物工厂”完全不同。

崭新的“集装箱”中,新打造的种植架共有三层,每一层都被分割成一个个小格子,用来装培养液,这就是未来种植生菜的地方。三层种植架,都有独立的灯光,在完全没有自然光的情况下,为蔬菜的生长,提供必需的光照。集装箱里有独立的新风系统,可以通风并控制温度。而所有的设备,都可以通过手机远程控制,随时调整温度、光照、营养液供给等。

“对我们来说,这是一次特别的春耕,也是一次特别的经历,”郑建锋说,“我们的队伍中有各种各样的人才,有专门研究灯光的,有做培养液研究的,只有我们所有人配合起来,才能完成一个完整的挑战。”

都市里的田园梦想

“赛博农人”并不是唯一的“老队伍”,来自北京的“生菜快长”队,是第二届“多多农研科技大赛”冠军。来自上海的“上海农科院”队,也是由在设施农业中钻研多年的农业科学家组成,只有上海交大的“生生不息”队是跨学科的“生面孔”。

“我是农村出生的孩子,小时候下田劳动的记忆至今难忘。”郑建锋说,“小时候就在想,以后一定不要再干这种艰苦而又收益微薄的工作。”

郑建锋没想到的是,上了大学以后,仍然进入了农学的世界,只是和小时候不同,他们正在改变着农业的模样。“本科毕业后,有一次参观导师的实验室,恰好就是植物工厂方面的研究,一下子就想起了小时候种田的情景,对这种全新的、现代化的农业模式有了非常大的兴趣,觉得这可能是改变传统农业生产的方法之一。”郑建锋说。

四支团队中,并不是所有人都是农村出生,有队员是考上研究生之后,才第一次下地,一位“生菜快长”队的队员说,“那时跟着导师和同学们,一起下地做实验,才知道农业劳动这么辛苦。”

农业并非只有大田生产一种模式,也不是全靠农民面朝黄土背朝天的劳作。现代农业的发展,正在越来越多地改变着人们对农业的认识,大赛主办方之一拼多多副总裁戴志辉说,“从大田到大棚,我们实现了对环境的部分控制,而封闭环境的垂直农业可以实现独立于外界的持续食物供应。我们这次邀请农业领域中最聪明的大脑,在‘城市农业如何用更少资源种出更多粮食’的命题上写出自己的方案。”

对参赛的队员们来说,植物工厂则是一场在都市里创造“田园梦”的探索。“植物工厂的应用场景中,城市是一个重要方面,比如社区、学校甚至家庭中,一个小小的植物工厂,不仅可以就近生产蔬菜,也具有展示、研学、教育、休闲等多种功能,是在城市里享受田园生活的重要途径。”“上海农科院”队队长何立中说。

植物工厂的高端局

2022年,水稻小薇在太空中完成了生长全周期,这为未来“太空农场”的建设奠定了坚实的基础。“太空农场”的研究目的,是为遥远的太空旅行而准备的,使人们在广袤的宇宙中穿行时,可以实现食物自给,而不必依赖地球的供给。

那么,建设在城市里的“植物工厂”又有怎样的作用?大赛的目的又是什么?

“我们目前已经实现了蔬菜的周年供应,人们在任何时候,都能在超市、菜市场买到新鲜的蔬菜,但背后的代价是巨大的,需要花费高昂的运输、储藏等成本。”“生菜快长”队队长徐丹说。

如果植物工厂能够真正普及,那么未来的蔬菜供应,或许将是另外一个模式,徐丹介绍,“比如说,我们可以在社区中建立植物工厂,可能只要几间房子,就能够种出众多蔬菜,供给社区居民。再如,可以在餐馆里建立蔬菜工厂,消费者甚至可以看到现场采摘的蔬菜被制作成菜品,几分钟内就端上餐桌……”

通常35天左右,一棵生菜就能从种苗长大成熟。莫斯提 摄

“我国的耕地并不富裕,地少人多的现象长期存在,”大赛评委、中国科学院植物研究所植物工厂研发中心研究员郑延海说,“而植物工厂在就近供给、实现绿色低碳发展等多方面,有非常好的前景。”

“如何更好整合科技、人才、政策优势,有效破解资源瓶颈,是我们共同的重大命题。”大赛指导单位、上海市农业农村委员会副主任夏明林表示,“京沪都是中国的科技高地,而四支来自京沪两地的团队,在工程、算法、栽培等方面都有着先进技术和丰富经验。”

完全不依靠大自然,用人工配比的营养液、人工调控的光照,种植出优良的蔬菜,是几支决赛队伍共同的目标,也是此次比赛的目的之一。“包括植物工厂在内的垂直农业是设施农业中科技含量最高的一种。它是多学科交叉应用的场景,技术高度密集,是工业和农业的结合、自然与科技的交汇。”本次大赛主办方之一、光明母港执行董事、总经理诸伟琦表示,“比赛中,各团队会综合运用人工智能、作物科学、设施园艺、植物生物技术等基础研究的成果,共同探索解决立体种植技术的痛点与难点。”

降低能耗的大目标

植物工厂的生产,完全在人工营造的环境中,而无论是温度的控制、营养液的循环,还是光照的供给,能耗都是关键,降低能耗,恰恰是植物工厂发展中最大的难点和痛点。当前,即便是水平较高的植物工厂,每生产一千克生菜,也需要消耗十度电,产品成本或达二十多元。

郑建锋介绍,即便在植物工厂技术发达的荷兰、以色列等国家,能耗仍然是制约植物工厂发展的最大瓶颈之一。

而在此次比赛中,能耗是关键点。四队队员将向1千克生菜10度电的行业较高水平发起最强挑战,力求将能耗降到最低水平。据介绍,四支决赛队伍使用的种植箱,配备了科研专用的四路光谱调光灯及环控系统,支持不同类型的光谱搭配以及“温、光、水、气、肥”的精细化控制。参赛选手可通过移动终端,对种植箱进行无人化管理。

如何在设备、品种几乎完全陌生的条件下实现这一目标?

事实上,大赛之初,全球有30多支队伍报名参赛,而经过重重比拼,最终进入决赛的四支队伍各有绝技。

来自中国农业大学的“赛博农人”队,具有丰富的灯光研究经验,郑建锋说,“灯光是植物工厂中的能耗大户,大部分的能耗都用来给植物供应光照,我们恰恰在这方面有比较多的研究。”“生生不息”队的队长,是一位“热量输送及能量转换”方面的专家,对能耗有着自己的理解。而“上海农科院”队则有更丰富的植物工厂经历,他们曾为南极科考队建立“南极蔬菜温室”进行过技术试验和探索,并帮助科考队在南极成功种植了蔬菜。“生菜快长”队中,则有优秀的传感器、大数据专家,队长徐丹创办的极星农业还曾为北京冬奥会供应生菜……

只是,如何把这些经验应用到比赛中,在只有几平方米的集装箱里,实现对环境要素的精准调控,这牵涉到工学、农学等众多学科领域,考验着参赛选手的“跨界”能力。

郑建锋说:“我们希望最大程度地发挥出自己的优势,在未来三个月中,实现降低能耗、提高产量和品质的目标。”二月的上海,天气渐渐变暖,南方大地,已经有了春耕的身影,“对我们来说,这是一次特殊的春耕,我们希望,未来的某一天,各种各样的蔬菜瓜果,也会在城市的一个个角落里,早早地播下种子。”

新京报记者 周怀宗

编辑 张树婧 校对 刘越

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