一場科學實驗在崇明進行，智能溫室生產農產品較傳統模式節省近90%人力，現在最大的挑戰是如何降能耗

25天即熟一年可收14茬，“植物工廠”種生菜不看天

■本報記者 束涵 俱鶴飛

或許在不久的將來，即使遠在太空，人類也能吃上自己親手種的菜。幾個月前，神舟十四號載人飛船返回地球，跟隨航天員一起回來的，還有經歷培育生長、完成發育全過程的水稻和擬南芥種子。其中，擬南芥代表蔬菜，水稻代表糧食作物。

在中國空間站問天實驗艙，這些種子完全依靠人工手段模擬生長所需的光照、溫度和濕度，完成了萌發、生長、抽穗和結籽。今年春天，一場相似的科學實驗，也在崇明島上演。

“沒天可靠”是另一種難

在傳統觀念裡，“讀不好書就去種地”，而現代農業，則是“真正讀好書才能搞得好”

進入崇明花博園的光明母港垂直農業研究中心，幾個集裝箱映入眼帘。這些集裝箱有個名字，叫作“植物工廠”，它們是科研人員的“太空實驗櫃”。

不過，與問天實驗艙裡的實驗櫃相比，這些集裝箱的體積大了不少，但原理相近。箱內植物完全不依賴自然環境，科研人員利用技術手段對植物生長所需的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度，以及營養液等環境條件進行自動控制，植物生長發育不受或很少受到自然條件制約。

植物工廠被視為現代設施農業發展的高級模式，是農業產業化進程中吸收應用高新技術成果最多、最具活力和潛力的領域之一。

在此之前，它大多出現在國內的科研實驗室、遠洋船隊或者極地科考站。近日，隨著多多農研科技大賽總決賽在崇明拉開帷幕，農業的未來圖景走進大眾視野。在90天裡，四組團隊操作各自的集裝箱，完成三茬“翠恬”生菜的種植，這是一種口感甜脆的全新生菜品種。

“考核的標准就是更低能耗、更短時間、更高產量、更好品質。”本次大賽評委之一、光明母港垂直農業總監王金華希望，通過聚焦上海特大型城市的農業科技發展和高品質產品供應，推動智慧農業快速發展。

在傳統觀念裡，“讀不好書就去種地”，而現代農業，則是“真正讀好書才能搞得好”。從入圍決賽的隊伍構成，就能感知一二。四支團隊普遍集結了農學家、數據科學家、植物工程科學家等多個“工種”。

以“生生不息”團隊為例，其成員研究領域涵蓋工學、農學、市場營銷和推廣等方面。此前，團隊在上海交通大學“深藍計劃”項目“無能耗的海上自維持蔬菜種植平台”的支持下，正在搭建基於太陽能光伏、光熱利用，有機結合自動控制和浮板栽培技術的系統，預期隻需要太陽能和海水即可長期穩定運行。

上海交通大學溥淵未來技術學院長聘副教授、博士生導師鮑華是能源領域的專家，“在植物工廠內，種植一公斤生菜需要消耗十幾到二十幾度電，因此如何減少能源消耗是我們團隊研究的重點，目標在不降低生菜質量和產量的前提下，通過技術手段使植物工廠的能耗降低20%左右。”他說。

上海市農業科學院植物工廠團隊致力於植物工廠技術相關研究，包括極端環境種菜難題。此前，為解決極地科考隊員的吃菜問題，南極長城站、中山站相繼建成蔬菜種植溫室。國家設施農業工程技術研究中心崇明基地則被選為南極溫室的“樣板田”。在這個模仿南極環境條件的仿真溫室中，農科院團隊隊長何立中等專家先探索種菜技術及經驗，再傳授給科考隊員，最終幫助南極科考隊員在冰天雪地裡吃到了新鮮蔬菜。

靠天吃飯很難，“沒天可靠”是另一種難。上海市農業科學院植物工廠團隊負責人丁小濤研究員說，希望通過這次比賽推進垂直農業的智能化和自動化。比如通過遠程控制實現灌溉和營養液調控等，加上團隊的種植經驗和算法模型，對種植箱進行無人化管理。而如何精准調控種植箱，這牽涉工學、農學等學科領域，考驗著團隊的“跨界”能力。

荷蘭溫室“先行一步”

人工減少，產量提升，賦予了智能溫室市場化的條件。不過，能源消耗使得農產品價格仍相對較高

如果說國內的垂直農業還在經歷自我蛻變，那麼更為廣義的植物工廠——荷蘭溫室已經“先行一步”，早早接受了市場的檢驗。

顧名思義，該類溫室源自荷蘭，是太陽光利用型植物工廠。憑借全自動化的生產流程、高效的農產品產出，荷蘭這個國土面積與我國黑龍江差不多大的國家，創造出農產品出口全球第二的“農業奇跡”。

基於這樣的優勢，國內各地嘗試引進荷蘭溫室，目前總面積約為1000公頃。其中，致力於打造世界級生態島的崇明，就佔了1/20。

位於崇明區的由由現代農業創新園，2019年斥資5.6億元引進荷蘭全套溫室設備和技術，建設20.66萬平方米半封閉智能玻璃溫室。溫室內種植黃瓜、番茄、彩椒和生菜四個品種，平均每天為上海市民提供20到30噸不等的蔬菜。

站在生菜種植區，記者看到，這裡正如現代化全自動工廠，蔬菜生產全程被“黑科技”環繞。從荷蘭進口的優質種源漂洋過海而來，經過全自動播種機播種，在催芽室等待1至2天，待到“小荷”露出尖尖角時生菜苗被送上苗床。

從荷蘭引進的priva中央控制系統，百分百實現了對水、肥、溫、光、氣的智能化控制。生菜住在溫室“豪宅”裡，扎根在富有營養的基質內，每長大一些，就會被自動往前挪動一點。約25天后，生菜從溫室尾被推至溫室頭。技術人員在電腦上輸入採收量，生菜就會被自動推送出來，完成包裝后進入市場。

“生菜成熟時間由原本60天減至25天左右，一年種植茬數可增加到14次。全年不間斷生產，產量為人工種植的10倍。”上海由由農業科技有限公司副總經理楊少軍說，自動化生產線需要人工介入的隻有植株調整，整個溫室生產區僅有9名作業人員，較傳統的農業模式節省人力近90%。

人工減少，產量提升，賦予了智能溫室市場化的條件。不過，佔大頭的能源消耗，使得從這裡走出的農產品價格仍然相對較高。以生菜為例，800克的價格為15.8元。

這樣的定價，消費者能買單嗎？在業內人士看來，智能溫室生產的農產品在口感、安全性上具備一定的優勢，在消費水平相對較高的大城市，契合部分追求產品品質的市民需求。

傳統的生產模式下，一旦出現病虫害，就會導致減產甚至絕產，農戶們會將抗病性放在第一位，緊接著是產量、口感。由於植物工廠處於封閉或是半封閉狀態，病虫害防治壓力更低，安全性相對較高，品質被放到了第一位，之后才是產量、抗病性。比如由由的串番茄，一粒種子的價格折合人民幣12元。

頗有意思的是，購買高端種子，光靠有錢是不夠的。“我們與種子公司是雙向選擇，如果因種植環境不適宜導致種子表現不佳，將對他們的口碑造成影響。所以，有些種子隻賣給植物工廠，讓其表現出最好的性狀。”楊少軍說。

投入與回報的天平

垂直農業可以解決人多地少的問題，代表了現代農業科技水平，這些都是很有價值的

萬物生長靠太陽，但是在植物工廠的字典裡，沒有“太陽”。

人工制造的光源，必須解決能源消耗問題。在集裝箱裡，種出一棵生菜所需的成本遠高於生菜本身的市場價格，普通生菜每千克成本大約4至8元，而水平較高的植物工廠每生產1千克生菜需要消耗10度電，產品成本或達20多元。價格阻礙了這些品質蔬菜進入大眾餐桌。

“能源消耗是植物工廠面臨的最大挑戰。”鮑華說，從其運營成本來說，電能消耗佔大頭，除此之外還包括折舊損耗、勞動力成本等﹔而在電能中，光源的消耗佔到60%左右，同時還包括空調等控溫設備。

成本是目前推廣植物工廠最急需解決的一件事。哪怕是已經實現量產、走入市場的由由農業科技，楊少軍也坦言，“最快需要5年收回成本。”

比如，由由生產的串番茄，不僅種子價格是普通種子的百倍以上，其植物工廠內使用的電和天然氣，成本也佔到平時運維的60%。

不過，成本下降的空間也是最大的。“比如，通過物理儲能的方式，將鍋爐燃燒生成的熱量儲存，到了夜間再輸送至溫室內﹔在用電方面，我們正規劃設置光伏板，如果把整個屋頂利用起來，成本可以降低10%。”

從種植品類來看，當前植物工廠的作物還較為單一。鮑華解釋，葉菜生長周期比較短，比較適合植物工廠種植。“消費者習慣每天都要吃新鮮的蔬菜，這是一個比較好的市場選擇。此外，業內還在嘗試種中草藥，還有水稻、小麥等糧食作物。”

去年年底，垂直農場公司Infarm在無土環境下成功試驗出小麥室內種植。初步試驗結果表明，在規模上，垂直農業每年每公頃的產量為117噸，是露天農業產量的26倍。Infarm表示，隨著技術發展，室內產量可以進一步提高50%。

高成本懸在頭頂，上海為什麼還要探索植物工廠？“垂直農業可以解決人多地少的問題，代表了現代農業科技水平，這些都是很有價值的。”丁小濤說。比如幫助加快育種研發進程。在跨國公司進入中國市場，民族種子的發展面臨嚴峻挑戰的背景下，垂直農業憑借可控的生產環境，能夠助力解決種業“卡脖子”問題。

植物工廠還改變了傳統農業“靠天吃飯”的命運，讓一切盡在掌握中。甚至讓生菜葉長得紫一點還是綠一點，都可以通過光配方和營養液的調整來實現。

從更深遠的意義來說，我國農業從業人口正逐漸減少，業內人士戲稱，在上海，隻有“老外”在種地——老年人和外地人。如何吸引更多年輕人投身農業？“植物工廠或許是個突破口。”鮑華說。

（來源：解放日報）

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