“植物工廠”中的種菜實驗，“多多農(nóng)研科技大賽”與“新農(nóng)人”共繪未來農(nóng)業(yè)圖景

記者：楊昕怡

離開了日照、土壤等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仰其鼻息的自然條件，如何以低能耗種好因脆嫩而嬌弱的“翠恬”生菜？

由幾十位不同領(lǐng)域、不同學科背景的年輕專家組成的四支戰(zhàn)隊接下了這份挑戰(zhàn)書。過去90天，他們在位于上海崇明的集裝箱種植“賽場”里交出了答卷。

6月27日，光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽暨第三屆“多多農(nóng)研科技大賽”揭曉比賽結(jié)果。從2022年7月27日大賽啟動以來，經(jīng)過初賽、決賽、大眾評審品鑒以及專家閉門評審等多個環(huán)節(jié)，上海農(nóng)科院團隊獲得第三屆“多多農(nóng)研科技大賽”一等獎及“最高產(chǎn)量獎”、CyberFarmer團隊獲二等獎及“最佳節(jié)能獎”、上海交大“生生不息”團隊和Lettus Grow團隊獲三等獎。

除了優(yōu)質(zhì)可口的“水果生菜”，先進的農(nóng)研成果也是本屆大賽的累累收獲。

據(jù)了解，比賽期間，CyberFamer隊研發(fā)了基于作物生理反饋的植物工廠智能環(huán)控方法，上海農(nóng)科院隊總結(jié)出了植物工廠生菜栽培技術(shù)規(guī)范，LettUs Grow隊打造了生菜重量預測模型以及“生生不息”團隊創(chuàng)建了以節(jié)能為導向的環(huán)控算法。

“這次比賽讓我們的技術(shù)理念完成了一次實際應用上的實踐，其他團隊的表現(xiàn)也讓我們感受到農(nóng)業(yè)技術(shù)確實在進步，為后續(xù)科研指明了方向。”CyberFarmer團隊隊長、90后博士鄭建鋒在連續(xù)參與三屆大賽后對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式又有了新的認識。

從溫室到“植物工廠”，“多多農(nóng)研科技大賽”兼具耐心和勇氣，不斷挑戰(zhàn)復雜的農(nóng)業(yè)問題，探索農(nóng)業(yè)的全新可能性，也吸引著越來越多像鄭建鋒這樣學農(nóng)愛農(nóng)的“新農(nóng)人”投身“種菜”事業(yè)。

一場“植物工廠”中的種菜實驗

“生菜我們肯定種過，但‘翠恬’這個品種大家都不熟悉，沒想到這么難種。”6月28日，上海農(nóng)科院隊代表向記者介紹起了本次比賽的高難度“賽題”，“這個品種對環(huán)境的變化反應很強烈，抽薹、燒心……幾乎種生菜遇上的問題都會在它身上發(fā)生。”

本次大賽主辦方之一、光明母港農(nóng)業(yè)事業(yè)部總監(jiān)王金華也表示，“翠恬”生菜是一個全新品種，種出來不難，但如何種好是個大問題。

“溫、光、水、肥、氣，僅光這一個環(huán)節(jié)，光周期、光譜、光量子密度這三個要素如何搭配就極大程度影響著作物的產(chǎn)量與品種，更別提其他幾大環(huán)境要素了。它們疊加的控制難度可謂是指數(shù)級增長。”他指出。

而種植環(huán)境的更改讓大賽難度加倍。與前兩屆不同，本屆大賽的種植場景從云南高原溫室升級為純?nèi)斯す獾?ldquo;集裝箱式植物工廠”。

據(jù)了解，植物工廠是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程中吸收應用高新技術(shù)成果最具活力和潛力的領(lǐng)域之一，代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。

在這里，植物生長不再“靠天吃飯”，集裝箱內(nèi)的陽光、雨露、溫度均通過AI監(jiān)測數(shù)據(jù)、人工調(diào)配而成。

“靠天吃飯很難，但沒天可靠是另一種難。”鄭建鋒表示，在封閉空間種植意味著需要對每棵生菜的生長狀況、環(huán)境做出更精確的數(shù)據(jù)搜集，再將種植經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成智能化調(diào)控，這對算法與編程能力也提出了更高要求。

面對這樣一道考驗著團隊“跨界”能力的試題，四支隊伍各顯神通。由于四支隊伍的學科背景不同，在大賽評委、中國農(nóng)業(yè)大學賀冬仙教授看來，決賽最大的看點是工學團隊和農(nóng)學團隊的碰撞和較量。

她認為，農(nóng)業(yè)學者習慣從作物栽培的需求與規(guī)律入手，將傳統(tǒng)種植經(jīng)驗與人工智能結(jié)合，獲取更佳的種植結(jié)果；工科專家則將生菜種植作為應用場景，以前沿技術(shù)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實難題。

其中，誰將拔得頭籌？在6月26日的決賽評審會上，大賽評委就各隊最終茬生菜的種植結(jié)果進行了品質(zhì)、能耗、商業(yè)化等多維度的評選打分，決出了最終名次。

數(shù)據(jù)顯示，冠軍上海農(nóng)科院隊最后一茬生菜的生產(chǎn)效率達到0.18kg/m2 /天。“此次賽用集裝箱式植物工廠并非生產(chǎn)型，僅安裝了三層層架，如果增加種植架層數(shù)，以我們的種植方案推算，生產(chǎn)效率完全可能達到0.4kg/m2/天的國際先進水平。”該團隊隊長何立中表示。

在品質(zhì)方面，上海農(nóng)科院隊送檢生菜的可溶性糖含量達到0.43%，也位列四支隊伍中的第一。

同時，作為“最佳節(jié)能獎”的得主，CyberFarmer隊隊長鄭建鋒表示，得益于光配方的優(yōu)化，團隊實現(xiàn)了“低能耗種好菜”的目標，“如果將我們的種植方案運用到大型植物工廠，每千克生菜的耗電量可以降低到9.5度，優(yōu)于每千克生菜10度電的行業(yè)較高水平。”

讓技術(shù)扎根土地，農(nóng)研成果轉(zhuǎn)化見效

讓一粒種子改變一個世界，讓一項技術(shù)創(chuàng)造一個奇跡，作為連續(xù)舉辦了三屆農(nóng)研大賽的主辦方，拼多多鼓勵獲獎團隊進一步完善農(nóng)研成果，讓農(nóng)業(yè)科學家的技術(shù)扎根土地，在廣袤的田間地頭開出智慧農(nóng)業(yè)的花。

據(jù)了解，此前兩屆多多農(nóng)研科技大賽中的不少技術(shù)已在賽后進行了推廣落地，幫助了中小種植者提升效益。

例如，首屆“多多農(nóng)研科技大賽”獲獎團隊“智多莓”已將其開發(fā)的AI種植系統(tǒng)向云南昆明滇池西岸的100余戶草莓種植戶提供服務。有農(nóng)戶將自家的兩畝草莓接入該系統(tǒng)后，不僅實現(xiàn)了單產(chǎn)季增收三四萬元，還節(jié)省了近4000元的肥料成本，草莓產(chǎn)量也增加了30%。

而CyberFamer隊在此前賽事中積累的草莓營養(yǎng)液配方動態(tài)調(diào)整技術(shù)，目前也已被寫成科普論文，所有數(shù)據(jù)被嵌入模型，形成了標準算法，正在北京小湯山基地應用。

身為第二屆比賽的冠軍，Lettus Grow隊隊長徐丹告訴記者，第二屆比賽期間團隊創(chuàng)造的產(chǎn)量預測模型及病蟲害預警模型已應用到了實際生產(chǎn)中，目前正在優(yōu)化升級，以備后續(xù)商業(yè)化推廣，以期幫助種植者收獲更高產(chǎn)量、品質(zhì)的作物，并以更高的效率售出。

接地氣的“產(chǎn)銷對接”問題依然是Lettus Grow這支唯一的企業(yè)隊在今年的一大關(guān)注重點。

在今年的大賽中，他們再度結(jié)合視覺識別模型與植物生長模型，設(shè)計了生菜重量預測算法?；陬A測值，種植者可以提前安排采收工人、聯(lián)系收購商；也可按需定產(chǎn)，反向指導生產(chǎn)端的種植計劃。

上海交大“生生不息”隊介紹，本次大賽期間，團隊利用專業(yè)特長構(gòu)建了輔助智慧栽培的信息化平臺，“這一平臺將幫助人們在對新品種了解有限、數(shù)據(jù)有限及專家經(jīng)驗有限的情況下實現(xiàn)作物的產(chǎn)量提升。”

實驗數(shù)據(jù)提供了有力的佐證。通過該平臺的不斷迭代，生菜增產(chǎn)顯著，第三茬的生物量較第二茬增長86%，較第一茬增長135%。

在這場拒絕“靠天吃飯”的大膽實驗里，沉淀下來的農(nóng)研成果不但提升了作物的產(chǎn)量，也保證了作物的高質(zhì)量。

“要產(chǎn)量還是要品質(zhì)，在種植過程中，我們糾結(jié)過。最終，我們在最后一茬選擇犧牲部分產(chǎn)量，改善整齊度、感官、商品率等品相指標。”鄭建鋒和隊員在賽程中發(fā)現(xiàn)快速生長的生菜容易燒心，影響品質(zhì)。于是他們研發(fā)了基于作物生理反饋的植物工廠智能環(huán)控方法，適度控制生長速率，以實現(xiàn)經(jīng)濟產(chǎn)量的最大化。

一項項科研技術(shù)正從“賽場”走向生產(chǎn)端，背后也是拼多多這家“身上有土、腿上有泥”的電商平臺對高質(zhì)量發(fā)展的重視。

拼多多黨委書記、高級副總裁王堅表示，“拼多多連續(xù)舉辦了三屆‘多多農(nóng)研科技大賽’，我們希望借此促進農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)交流、創(chuàng)新和發(fā)展，推動我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。”

集結(jié)“生菜博士”，共繪未來農(nóng)業(yè)圖景

在豐富的農(nóng)研成果之外，令人驚喜的是，本屆農(nóng)研大賽也讓人看到了我國農(nóng)業(yè)中的大批后起之秀。這批優(yōu)秀的“新農(nóng)人”正從上一代人手中接過這一質(zhì)樸的產(chǎn)業(yè)，并肩負起了發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重任。

據(jù)了解，2021年第一屆大賽中，約有80%的參賽者是90后，第二屆參賽隊伍更為年輕化，大部分參賽隊員為90后、95后。而在這屆“多多農(nóng)研科技大賽”決賽隊伍中，其中年齡最小的一位博士生還不到25歲。

“本科期間有一堂課，講到我們之所以看到大多數(shù)植物是綠色的，是因為綠光大部分不被植物所吸收，這讓我覺得很有意思，決定研究生攻讀植物有關(guān)的方向。”CyberFarmer隊隊員李雨濃向記者說起了她與農(nóng)業(yè)結(jié)緣的契機。

CyberFarmer全隊均來自中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，是典型的90后“智慧新農(nóng)人”團隊。

隊長鄭建鋒出生于河南第一產(chǎn)糧大市周口，因為從小目睹了父輩耕種的艱辛，便立志長大后學好先進的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)。高考結(jié)束，他報考了中國農(nóng)業(yè)大學的農(nóng)建專業(yè)，并在本碩博連讀后留校做博士后研究，主要從事面向設(shè)施作物高效生產(chǎn)的光照和水肥智能調(diào)控技術(shù)研究。

始于興趣或情懷，久于堅持和熱愛，越來越多像鄭建鋒這樣的年輕人因為相似的理由選擇學習農(nóng)業(yè)、研究農(nóng)業(yè)、投身現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)，通過科技為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域帶來翻天覆地的新改變。

業(yè)內(nèi)人士指出，目前我國農(nóng)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵期，而我國從事農(nóng)業(yè)勞動的一線勞動力普遍年齡在55～60歲間，勞動力人口和農(nóng)技人才的缺口逐漸制約了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)人才的培訓和培養(yǎng)迫在眉睫。

對此，王堅表示，“多多農(nóng)研科技大賽”可以吸引更多的青年農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才和優(yōu)秀的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)參與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，還可以促進農(nóng)業(yè)科技成果的轉(zhuǎn)化和應用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和競爭力，為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支持。

“這個比賽也讓大家看到了我們這樣的‘新農(nóng)人’，我們需要這種‘看見’，去更新大家對農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)看法，讓更多的人了解到農(nóng)業(yè)的更多可能性。”Lettus Grow隊隊員如是說。

智慧且專業(yè)的青年才俊，腳踏實地、立足農(nóng)業(yè)的平臺和不會辜負每一滴汗水的土地，這些要素將構(gòu)成我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的正向循環(huán)，讓中華大地結(jié)出更多更好的豐碩果實。