上海農(nóng)業(yè)科創(chuàng)谷大樓外，4座植物工廠比鄰而立。推門進(jìn)入，草莓清香撲面而來。這里沒有風(fēng)雨與日照，一場(chǎng)利用有限空間、破解高能耗問題的草莓種植比拼，正在方寸之地間展開。

日前，第五屆“多多農(nóng)研科技大賽”決賽啟動(dòng)暨植物工廠落成儀式在上海農(nóng)業(yè)科創(chuàng)谷舉行，闖入決賽的4支隊(duì)伍既有深耕垂直農(nóng)業(yè)領(lǐng)域多年的行業(yè)先鋒，也有跨學(xué)科融合的青年科創(chuàng)力量；既有扎根產(chǎn)業(yè)一線的實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，也有專注前沿技術(shù)攻關(guān)的科研隊(duì)伍。

此前，4支隊(duì)伍已根據(jù)各自的設(shè)計(jì)方案，完成植物工廠的建造、設(shè)備調(diào)試及測(cè)試種植階段。接下來的6個(gè)月，他們將聚焦高產(chǎn)量、高品質(zhì)、低成本、低能耗等維度，在50平方米的植物工廠內(nèi)，圍繞空間利用與能耗控制，用科技重新定義草莓種植的方式。從這一賽事中，得以窺見智慧農(nóng)業(yè)邁向工業(yè)化、數(shù)字化與商業(yè)化的生動(dòng)實(shí)踐和探索。

精耕方寸空間　破解能耗難題

走進(jìn)擬生態(tài)團(tuán)隊(duì)打造的植物工廠，一組組種植架在可移動(dòng)地軌上有序排布，LED照明燈的光亮傾灑在草莓植株上，一旁的監(jiān)測(cè)屏上實(shí)時(shí)顯示著溫濕度、光照等環(huán)境數(shù)據(jù)，構(gòu)筑出滿是科技感的“草莓工廠”。

“起初，我們是以最大產(chǎn)量和種植空間去設(shè)計(jì)的植物工廠，理論上可以容納7000多株草莓。但在實(shí)際操作中，為了兼顧后期維護(hù)的便利性和工人工作的舒適度，決定犧牲一部分種植位，將操作空間最大化。”擬生態(tài)團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)何政洋告訴記者，空間優(yōu)化后，種植數(shù)量計(jì)劃控制在4600株，保守預(yù)估產(chǎn)量在3800斤。

在建造設(shè)計(jì)上，賽博農(nóng)人團(tuán)隊(duì)則放棄傳統(tǒng)地軌，采用天軌模式。“天軌模式有效規(guī)避了地面沉降或軌道積塵對(duì)植物工廠運(yùn)行精密度的影響，使其運(yùn)行得更平穩(wěn)。我們還引入了可移動(dòng)式系統(tǒng)，通過靈活拉開或合攏種植位，在保證操作空間的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)空間利用率的最大化。”賽博農(nóng)人團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)陳民慧說。

各團(tuán)隊(duì)不僅在空間利用上精打細(xì)算，更在草莓品質(zhì)上精益求精。陳民慧告訴記者：“前期評(píng)估發(fā)現(xiàn)，如果種植密度過高，植株之間會(huì)競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)，反而影響草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此通過精準(zhǔn)的疏花管理，我們計(jì)劃每序花僅保留3個(gè)果實(shí)，并確保單顆草莓重量達(dá)到30克以上，目標(biāo)是追求更極致的單果品質(zhì)?！?/p>

種好草莓只是第一步，如何控制能耗是各參賽團(tuán)隊(duì)需要攻克的另一道關(guān)卡。

歐普智莓團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)王萬海說，植物工廠的能耗主要來自照明和空調(diào)，約占總運(yùn)營(yíng)成本的七成。團(tuán)隊(duì)從照明節(jié)能入手，引入離網(wǎng)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，在頂部及南立面外層安裝了24塊高效光伏板，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而有效降低能耗。

莓立方團(tuán)隊(duì)從“優(yōu)能”和“精控”兩個(gè)方向入手，系統(tǒng)提升能源利用效率。圍繞“優(yōu)能”，通過采用上屆比賽迭代的反光膜材料，將照射到植物工廠內(nèi)壁的LED光高效反射至作物表面，提升光環(huán)境均勻度。即使生長(zhǎng)在邊角的植株，也能充分吸收光能，讓每一束光都“物盡其用”。圍繞“精控”，團(tuán)隊(duì)對(duì)風(fēng)機(jī)、空調(diào)、除濕機(jī)等設(shè)備均采用獨(dú)立開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)單一設(shè)備精準(zhǔn)啟停，讓每一度電都用得精準(zhǔn)高效。

勇于直面挑戰(zhàn)　探索不同路徑

從去年11月至12月制定設(shè)計(jì)方案、建造植物工廠，到今年1月至4月設(shè)備調(diào)試及測(cè)試種植，各支決賽隊(duì)伍或在困局中實(shí)現(xiàn)突破，或不畏挑戰(zhàn)勇于探索新路徑。

莓立方團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)賀世偉至今難忘那次“意外”——試種的草莓突然出現(xiàn)葉片邊緣卷曲、葉脈發(fā)黃的狀況，“只是葉色不均這一個(gè)問題，背后就有好幾種可能的病因——空氣濕度、環(huán)境溫度、水肥量等。我們得一項(xiàng)一項(xiàng)試，把干擾因素逐個(gè)排除。但植物的反饋是有延遲的，一輪調(diào)試下來往往需要一周甚至更久。”

正是這次“意外”，讓莓立方團(tuán)隊(duì)意識(shí)到快速識(shí)別草莓病變的重要性。為此，他們打造了一套圖像識(shí)別智能診斷系統(tǒng)——通過攝像頭實(shí)時(shí)捕捉草莓植株的生長(zhǎng)狀態(tài)，交由系統(tǒng)自動(dòng)比對(duì)分析，計(jì)算出植株里氮、鉀等元素含量，并迅速生成針對(duì)性的種植調(diào)整方案，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)決策”轉(zhuǎn)為“量化決策”。“圖像識(shí)別智能診斷系統(tǒng)要提高精度，得靠大量圖片、視頻數(shù)據(jù)來‘喂’?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)已經(jīng)采集了4個(gè)月，精度達(dá)到了90%以上。”賀世偉說。

擬生態(tài)團(tuán)隊(duì)沒有選擇基質(zhì)培模式，而是采用淺液流模式，成為唯一選用該模式的參賽隊(duì)伍。什么是淺液流水培？本次大賽的評(píng)委，杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院草莓研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、正高級(jí)農(nóng)藝師余紅向記者解釋：“無土栽培有多種形式，比如基質(zhì)培，還有深液流和淺液流等。淺液流的特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)液層很薄，是具有挑戰(zhàn)性的無土栽培方式?！?/p>

“基質(zhì)就像緩沖墊，能給管理者留出挽救時(shí)間。但淺液流水培不同，內(nèi)部環(huán)境本身就對(duì)植物構(gòu)成生理挑戰(zhàn)，一旦控制不當(dāng)，環(huán)境劇烈變化會(huì)直接‘殺死’整片植株?！焙握笾毖?，“之所以選擇淺液流水培，就是利用成熟的控制算法攻克了‘養(yǎng)分沉淀’與‘生理脅迫’這兩大技術(shù)難點(diǎn)，我們希望通過擬生態(tài)植物工廠模式大幅降低成本，這是此次參賽想要展示的技術(shù)核心?！?/p>

成果走出賽場(chǎng)　科技扎根田間

植物工廠在國(guó)內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用，面臨最核心的問題是硬件投資成本太高?！案咄度氡厝灰蟾弋a(chǎn)出，但目前軟件與硬件的匹配度還不夠理想，要實(shí)現(xiàn)真正的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，依然挑戰(zhàn)重重?！痹谟嗉t看來，技術(shù)不能只寫在論文里，要用實(shí)踐說話，形成實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品?！岸喽噢r(nóng)研科技大賽”正是搭建了科技成果走向市場(chǎng)的橋梁。

稷青科技（上海）有限公司總經(jīng)理秦清在莓立方團(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)商業(yè)化推廣工作，談及農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化落地、走向市場(chǎng)，她感觸頗多：“植物工廠要成為中國(guó)草莓產(chǎn)業(yè)大規(guī)?？蓮?fù)制的最優(yōu)方案，還有一段較長(zhǎng)的路要走。大家參賽的目的絕不僅僅是種出一顆完美的草莓，更重要的是通過比賽探索出一條產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展的可行路徑?！?/p>

結(jié)合多年的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，秦清分享了推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技與產(chǎn)業(yè)深度融合的3個(gè)思路：一是推動(dòng)技術(shù)外溢，讓成果“從賽場(chǎng)走向農(nóng)場(chǎng)”。企業(yè)端可以將算法、模型進(jìn)行產(chǎn)品化和普惠化改造，使其走進(jìn)尋常農(nóng)戶的田間。二是構(gòu)建數(shù)據(jù)紐帶，統(tǒng)一產(chǎn)業(yè)實(shí)踐與前沿科技之間的話術(shù)和語境。通過積累高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供科學(xué)依據(jù)。三是實(shí)現(xiàn)人才與資本的整合，科技和產(chǎn)業(yè)才能真正融合。

賽場(chǎng)之外，技術(shù)轉(zhuǎn)化的種子已經(jīng)悄然發(fā)芽。歐普智莓團(tuán)隊(duì)在本次比賽過程中研發(fā)的一款多通道可調(diào)光譜條形燈具，云南的商家已經(jīng)下了訂單，這款燈具將投入當(dāng)?shù)胤N植基地的補(bǔ)光試驗(yàn)中。

陳民慧認(rèn)為，植物工廠的核心優(yōu)勢(shì)在于全周年生產(chǎn)與品質(zhì)均一化，通過提升草莓的溢價(jià)能力與產(chǎn)出效率，植物工廠有望實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化盈利，推進(jìn)行業(yè)的整體發(fā)展。