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古人以天地為師，以四時為友，耕作于田間，遵循自然的律動。春種秋收不僅是農耕的節奏，更是一種生活智慧，體現了順應天時、尊重自然的態度。
然而，這田園牧歌的美好背后，農業始終沒有擺脫“看天吃飯”的命運。自古以來，人類就希望減少對天氣環境的依賴。《漢書》記載：“太官園種冬生蔥、韭菜茹，覆以屋廡，晝夜燃蘊火，待溫氣乃生。”古代農學家早已探索出越冬生產的技術。
如今，在人類追求農業環境高度可控和定制化的背景下，“植物工廠”和“垂直農業”應運而生。這兩者雖然稱呼不同，卻指向同一事物。
植物工廠作為一種現代農業生產系統，采用封閉式結構，利用人工光源提供植物所需的光能，并使用無土栽培或基質培植等技術。結合先進的控制手段，這種系統能夠在室內或半室內環境中模擬和優化植物生長條件，實現高效和可持續的植物生產。
日前，2024光明多多垂直農業挑戰賽暨第四屆“多多農研科技大賽”決賽啟動。6支決賽團隊自主設計并改建集裝箱，競逐“植物工廠”建成后的作物生長穩定性與可持續性。
在上海崇明島上，6個50多立方米的集裝箱內，沒有自然日照和廣袤的肥沃土地，一群90后和00后利用研發的智能系統，展現了現代農業的創新與無限可能。
植物工廠的對話舞臺
墨泉隊的集裝箱內，長達5米、高度超過2.4米的巨型旋轉式種植架，由四組半徑約30厘米的滑輪系統驅動。逾兩米長的食品級不銹鋼種植槽緩緩旋轉。LED燈帶的紅藍光線將整個集裝箱渲染成一個粉紅空間。
旋轉式種植架在國內植物工廠中并不常見。隊長秦楚漢詳細介紹了這套裝置的設計理念，“無論在采摘的便捷度或者空間利用率、氣候一致性上，旋轉設計都有自己的優勢”。
因為與國內同行大多采用日本的層架式設計不同，大賽評委之一、中國農業大學教授賀冬仙贊賞墨泉隊的設計是中西方技術的獨特結合。
90后上海青年秦楚漢曾在加拿大學習生活15年。擺弄花草是這名計算機專業畢業生的業余愛好。2016年前后，北美植物工廠產業出現風口。自詡不安分的秦楚漢辭去工作，創辦了自己的公司，并實現了盈利。
2022年春節，秦楚漢回鄉探親，他開始將目光投向國內市場。
他意識到，極端天氣等不可控因素，有可能危及農業供應鏈，而植物工廠因為靠近消費終端市場，對土地需求少，成為應對這一挑戰的理想選擇。
本次比賽中，墨泉隊提出“讓人類不再看天吃飯”的口號。“植物工廠的產出普遍是相同面積農田的60倍以上。隨著城鎮化提速，農村勞動力減少。自動化、智能化的農業生產模式也順應了趨勢。”秦楚漢說。
“通過這次大賽，來自全國各地的植物工廠團隊能夠面對面交流，這非常有意義。”秦楚漢補充道，“我們將自己在加拿大學習和創業期間積累的創意帶回國，分享給大家，這也是一種拋磚引玉的嘗試。”
聯合國糧農組織駐華代表處臨時代表謝赫·阿哈杜扎曼表示，多多農研科技大賽為廣大青年提供了一個匯集領先科學家和農人的平臺，可以學習處理挑戰、吸收創新技術，從而形成一套更經濟實用、效率更高的技術模型和解決方案。
據了解，進入決賽的6支隊伍，從地域劃分，南北各三支，而且各有一家大學、一家研究所和一家企業。
來自上海交通大學的室墨司源隊以“打破自然束縛，科技保障餐桌四季鮮”為口號。作為工科團隊的代表，隊長熊元科在決賽首秀中展示了許多創新設計，包括層架式栽培與動態導軌的組合、節能率高達25%-35%的新型反光膜、以及預計能使作物生長提速60%-70%的椰殼腐殖土。更具創意的是，團隊甚至考慮讓作物聽音樂，以研究聲波對植物吸收養分的影響。
室墨司源隊的前身是上一屆賽事的生生不息隊。熊元科表示：“在上屆比賽中，我們通過與其他團隊的交流，特別是在植物生理模型方面收獲頗豐。此次參賽，我們希望繼續積累實戰經驗，未來能夠打造一個讓任何希望利用植物工廠技術種植蔬果的團隊都能高效操作的開源平臺。”
熊元科坦言，盡管今年種植的是不同品種的生菜，但他對植物的需求，如光強、溫度、濕度、營養液配比和二氧化碳濃度，已經通過自研算法進行精密配置。
對于未來的產能，熊元科信心滿滿：“如果用目前的方案再種一遍去年的‘翠恬’生菜，理想狀態下的年均產能可提升2-3倍。”盡管決賽才剛剛進入葉菜種植的階段，他對團隊在今年的表現充滿期待。
種菜，也要掙錢
與傳統農業相比，植物工廠的前期投入和運營成本較高，能耗與其他費用疊加，導致種植的蔬果價格往往是市場上同類產品的十倍甚至數十倍。
比賽評委、上海花卉園藝（集團）有限公司光明花博邨總經理袁偉表示：“我們更加關注農業創新成果與市場、產業化之間的距離。”
在農業領域，山東壽光以其全國最大的蔬菜生產和批發市場而著稱。在6支參賽隊伍中，葉菜俠隊正是成長于這片沃土。與其他高校或實驗室背景的團隊不同，葉菜俠隊由葉菜俠（山東）農業科技有限公司組建，擁有豐富的商業化和產業落地經驗，目前已在日本、韓國、俄羅斯等地實施植物工廠項目。
走進葉菜俠團隊的集裝箱，映入眼簾的并非種植區，而是一個充滿實驗室氣息的前艙。前艙長1.5米，整齊配備了肥料、工具盤、操作工具、清洗工具、監測工具等物料，所有物品都經過標簽化處理，即使沒有種植經驗的人也能輕松操作。
隊長解曉巍表示，相較傳統農業，植物工廠對操作人員的要求更高，不僅需要了解農業種植，還需具備工學等交叉學科知識，這是植物工廠商業化面臨的挑戰之一。“因此，我們希望打造一個中小型生活社區能夠負擔得起、易于操作的集裝箱植物工廠。”
葉菜俠隊認為，商品化是植物工廠的唯一出路。一些日本的植物工廠已經實現盈利。在9月21日的青年科學家主題沙龍上，上海農科院團隊指出，成功盈利的植物工廠必須具備兩個關鍵條件：日產量達到1萬株，以及每株重超過100克。這意味著，從植物的角度出發，選擇優質品種是支撐植物工廠產量和生產質量的基礎。
“在中國發展植物工廠，必須結合國情進行本土化。以上海為例，消費者喜歡風味強烈的霜打菜和雞毛菜。因此，植物工廠在國內的落地需要通過品種與消費者建立聯系，不能僅著眼模式化的蔬菜種植。”解曉巍說。
秦楚漢對此表示認同。他認為，植物工廠商業化應注重選品，優先選種季節性強、口感新鮮、經濟價值高的品類。目前，墨泉公司和葉菜俠一樣，均對經濟附加值更高的中藥材種植有所涉獵。
2024年9月15日，國務院辦公廳印發《關于踐行大食物觀構建多元化食物供給體系的意見》，提出加快發展現代設施農業，拓展食物開發新空間。積極發展日光溫室、塑料大棚，集中連片推進老舊設施改造提升，加快發展集約化育苗，發展基質、水培等無土栽培，在大中城市周邊布局建設植物工廠。
政策出臺讓秦楚漢感到振奮。目前，他的企業已入駐上海現代農業產業園（橫沙新洲）。“植物工廠是大城市保供的重要補充。雖然農業賽道在資本眼中不那么吸引人，但長期而言，絕對是值得深耕的事業。”他說。
鏈接未來農業與市場
保障農產品供給安全不僅需要培育良種良田，還需要創新良法良機。自2020年啟動以來，多多農研科技大賽已成功舉辦四屆，旨在探索農業發展的新路徑。該比賽吸引了大量青年農業創新人才和現代農業企業參與，為農業數字化和智能化的發展提供了強大動力。
拼多多高級副總裁、首席發展官朱政表示，作為一家新興電商平臺，拼多多始終將農業視為重要的發展領域，積極推動農業的現代化和科技創新。多多農研科技大賽的舉辦，正是這一理念的具體體現。
“從云南的高原溫室，到上海的都市植物工廠；從草莓、番茄到生菜；從傳統種植到AI種植。每一個改變，都意味著我們在探索未來農業的道路上又向前邁進了一步。”朱政說。
尤其自第三屆起，比賽場景從傳統的玻璃溫室升級為集裝箱植物工廠，這一創新探索有助于推動垂直農業和智能裝備的應用。
經過四年的發展，農研科技大賽已從探索期邁向更注重實際應用的階段，吸引了更多“產業派”團隊的加入。在賽事中形成的多項技術成果已被轉化為實際應用，推動了農業生產的轉型升級。這些技術包括植物工廠環境優化和營養液動態調整，顯示出高科技在農業領域的廣泛前景。
朱政表示，未來，拼多多將繼續推動“產學研”一體化，努力縮小科技成果與市場之間的距離。隨著更多企業的參與，農業創新將不斷深化，科研成果也將逐漸走進千家萬戶的日常生活中。（記者李坤晟）
