本
文
摘
要
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”。
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，有效绿色资源瓶颈，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
