當(dāng)"新農(nóng)人"走進植物工廠，多多農(nóng)研科技大賽如何重塑草莓種植？

上海奉賢，上海農(nóng)業(yè)科創(chuàng)谷。四座約50平方米的植物工廠并排而立，外表看像是大號的工業(yè)集裝箱，內(nèi)部卻別有洞天——從可移動立體栽培架到水冷LED照明，從光伏儲能系統(tǒng)到AI視覺診斷，農(nóng)業(yè)愿景與技術(shù)野心在這里交匯。

這是第五屆“多多農(nóng)研科技大賽”決賽啟動暨植物工廠落成儀式的現(xiàn)場。從22支初賽隊伍中突圍的四支團隊——來自北京的賽博農(nóng)人團隊、上海的莓立方團隊和歐普智莓團隊、浙江的擬生態(tài)團隊，將在各自建設(shè)的植物工廠里，展開為期六個月的草莓種植比拼。他們將共同走向一場關(guān)于如何“高產(chǎn)量、高品質(zhì)、低成本、低能耗”種植草莓的攻堅戰(zhàn)。

當(dāng)懂AI大模型、照明技術(shù)、零碳建筑等前沿技術(shù)的“新農(nóng)人”走進植物工廠，新的農(nóng)業(yè)智慧從四面八方而來。從植物工廠的雛形之中，未來的農(nóng)業(yè)圖景也正徐徐展開。

各顯神通破局種植難題

走進比賽現(xiàn)場，四座植物工廠外觀相似，內(nèi)部邏輯卻截然不同。

來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的賽博農(nóng)人團隊是“元老級”選手，已經(jīng)連續(xù)參加了五屆“多多農(nóng)研科技大賽”，學(xué)院派的嚴(yán)謹(jǐn)被充分裝進了他們身后的這個植物工廠。

“我們調(diào)取了上海地區(qū)近20年的氣象數(shù)據(jù)，因地制宜地設(shè)計植物工廠的參數(shù)，在設(shè)備的選型上，因為本次的大賽要求我們國產(chǎn)化，我們也實地去跟每個企業(yè)進行交流，根據(jù)需求獲得我們適配的選型。”賽博農(nóng)人團隊的隊長陳民慧告訴記者。在他們最終建成的這個植物工廠里，從空調(diào)、移動架栽培、補光燈，以及太陽能板等，都做到了完全服務(wù)草莓種植。

4支決賽隊伍各自設(shè)計、建造了50平方米的草莓植物工廠。陸云波攝

在這套系統(tǒng)中，傳感器與圖像采集設(shè)備持續(xù)記錄植物狀態(tài)，算法根據(jù)數(shù)據(jù)判斷草莓所處生長階段，并動態(tài)調(diào)整環(huán)境與水肥，他們“與植物對話”的參賽理念也通過技術(shù)路線落到了實處。

來自浙江的擬生態(tài)團隊則打開了另一種可能。他們提出“擬生態(tài)農(nóng)業(yè)”的概念，打破了傳統(tǒng)“有機”與“無機”的二元對立：模擬自然界的循環(huán)代謝，利用微生物菌劑在無土環(huán)境中構(gòu)建共生系統(tǒng)，并且是另辟蹊徑采用了淺液流培種植的參賽隊伍。

擬生態(tài)團隊選擇淺液流草莓種植方式，搭配極致的環(huán)控?fù)Q取極致的口感。陸云波攝

“淺液流培模式下，內(nèi)部環(huán)境本身就對植物構(gòu)成生理挑戰(zhàn)，一旦控制不當(dāng)，巨變會直接‘殺死’整片植株。”擬生態(tài)團隊隊長何政洋介紹。盡管挑戰(zhàn)更為“驚險”了，但他們的目標(biāo)是用成熟的控制算法攻克“養(yǎng)分沉淀”與“生理脅迫”兩大技術(shù)難點，用極致的環(huán)境控制換取極致的口感。

上海交通大學(xué)領(lǐng)銜的莓立方團隊則提出了草莓種植的“硬目標(biāo)”：每公斤草莓耗電控制在30度以內(nèi)，單株產(chǎn)量超0.4公斤，甜度穩(wěn)定在12度以上。

在植物工廠內(nèi)，莓立方團隊采用反光膜材料，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，使單株種植能耗節(jié)省36%，產(chǎn)量提升21%。此外，通過AI視診，年輕的隊員們通過攝像頭實時捕捉草莓植株的生長狀態(tài)，交由系統(tǒng)自動比對分析后，給出種植參考方案，讓每一株草莓的生長都被量身定制。

“通過這樣一個比賽，我們正在探索出一條產(chǎn)學(xué)研真正融合發(fā)展的路徑。”莓立方團隊的隊員表示。一顆草莓的種植比拼仍在如火如荼進行中，但對參賽團隊來說，更重要的是科技如何從賽場走到農(nóng)場，實現(xiàn)技術(shù)的外溢。

跨界融合拓寬農(nóng)業(yè)邊界

以“多多農(nóng)研科技大賽”為主線，記者觀察到，一個明顯的趨勢是農(nóng)業(yè)的邊界正不斷拓展。

在本屆參賽的四支隊伍中，還有一支由企業(yè)牽頭、從照明行業(yè)跨界進入農(nóng)業(yè)的隊伍——歐普智莓團隊，匯集了照明專家、AI大模型工程師和農(nóng)業(yè)種植專家等多元力量。

他們的參賽，始于一次偶然的“聽會”。歐普智莓團隊的隊長王萬海告訴記者，上一屆“多多農(nóng)研科技大賽”頒獎時，正巧趕上他在參加一個會議，聽到有團隊在分享植物工廠的種植方案，植物工廠最大的能耗來自照明和空調(diào)，與歐普照明所研究的領(lǐng)域相關(guān)，一下子激發(fā)了他的參賽興趣。

歐普照明一直有植物照明相關(guān)的產(chǎn)品，以往除了賣燈，也做解決方案，根據(jù)用戶的需求去定制光譜。“但這確實是我們第一次親自下場種草莓，以前可能是去回訪種植用戶，現(xiàn)在自己種的感覺是完全不一樣的。”王萬海分享道。

隨著親自下場種植，歐普智莓團隊也將植物工廠里的“燈”從固定的光配方進化到可調(diào)節(jié)的光配方。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的季永然博士也加入到這支團隊中，他們提出了草莓種植動態(tài)光配方方案，即通過調(diào)節(jié)紅、白、藍和遠紅外四種光的配比、強度、時長，以適應(yīng)草莓不同生長階段的需求，讓草莓長得更高效。

歐普智莓團隊成員在植物工廠內(nèi)，利用植物光照分析儀采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)。陸云波攝

盡管有著參賽壓力，他們的一部分嘗試還是更多看向了未來。在節(jié)能設(shè)計上，歐普智莓團隊使用了光伏儲能系統(tǒng)，王萬海坦言，在當(dāng)前的賽事規(guī)則下，這個方案可能存在一些成本弱勢，但它具有較強的實驗性和引領(lǐng)性。從長遠來看，光伏發(fā)電成本下降，已是大勢所趨，在歐普智莓的植物工廠里，這個面向未來的種子也被種下。

比起比賽的劍拔弩張，參賽的團隊們均在受訪時更多提及了互相交流、借鑒的場景。五屆“多多農(nóng)研科技大賽”的背后，是越來越多年輕科研人員，甚至跨界人才，正在進入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

“農(nóng)業(yè)絕對是一個跨學(xué)科、跨領(lǐng)域，特別高端的行業(yè)，它對人才的需求，對技術(shù)的需求，對AI旺盛的需求，以我們想象不到的復(fù)雜體系在推進我們產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”本屆大賽評委，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師賀冬仙表示。

更多新人才、新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)進入植物工廠的同時，農(nóng)業(yè)變得更融合、開放，開始擁有全新的想象力。

未來窗口正被打開

植物工廠的未來圖景是什么？

“大家都覺得植物工廠應(yīng)該是完全可控、完全沒有病蟲害、完全高品質(zhì)的。這可能并不現(xiàn)實。”談及這個問題，賀冬仙坦言，當(dāng)農(nóng)業(yè)的對象是有生命的作物時，許多不可控的因素讓產(chǎn)業(yè)難以像工業(yè)生產(chǎn)線一樣標(biāo)準(zhǔn)化，比起單一的“最優(yōu)解”，參賽團隊們更多在尋找不斷逼近現(xiàn)實的“可行解”。

隨著賽事的深入，植物工廠的商業(yè)化前景也被放入了賽事討論中。上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林果所副研究員方獻平分享了一組數(shù)據(jù)：根據(jù)該院植物工廠三年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)測算，生產(chǎn)一斤草莓能效控制在10-15度電左右，整個植物工廠的運營平衡點在27元左右。建造成本如果按照15年折舊，生產(chǎn)平衡點在33元/斤左右。這意味著，如果一斤草莓的售價在40元/斤左右的話，每平方米可以實現(xiàn)500元的利潤，但是每斤只能賣到20元的話，每平方米就要虧損600多元。

如何解答植物工廠的盈利問題、推動產(chǎn)業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展也是賽事各方所關(guān)注的問題。方獻平提到，植物工廠要進行高附加值產(chǎn)品的輸出，才能夠進行持續(xù)的盈利。如何加強關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、深化智能模型應(yīng)用、強化品質(zhì)風(fēng)味調(diào)控、推進整個生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)化與模式化等是全產(chǎn)業(yè)的共同課題。

本屆賽事中，另一條正在被持續(xù)拉長的探索線，是AI與育種如何真正進入生產(chǎn)一線。

已連續(xù)五屆參加大賽的賽博農(nóng)人團隊提到，在對原有的幾代AI模型優(yōu)化以及實際栽培數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，本屆比賽中，他們對AI應(yīng)用策略也在不斷優(yōu)化。團隊希望，未來能夠完全憑借AI，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)、對生產(chǎn)進行有效的指導(dǎo)，讓AI能像DeepSeek或ChatGPT那樣，成為農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)助手。

連續(xù)五屆參賽的“老將”賽博農(nóng)人團隊，今年希望超越過去的自己。陸云波攝

伴隨著AI技術(shù)和數(shù)據(jù)采集的優(yōu)化，農(nóng)業(yè)正在尋找產(chǎn)業(yè)和科技之間的紐帶。一位參賽選手提到，過去，當(dāng)他們走到田間地頭時，農(nóng)戶說起關(guān)窗、移栽的時間，常說的是“差不多”，來自經(jīng)驗判斷。而如今，團隊種植方案的選擇更多來自數(shù)據(jù)，依靠二氧化碳、溫度數(shù)值去做決策。

如今，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的AI應(yīng)用仍面臨著垂類模型、數(shù)據(jù)缺乏等問題，探索AI種植過程中，每一屆“多多農(nóng)研科技大賽”實際也是種植經(jīng)驗與AI技術(shù)融合、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集的過程。

“農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的AI應(yīng)用，大家可能想象得比較好，但實際上并沒有到大語言模型的（成熟）程度。”賀冬仙提到，AI的標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)業(yè)所期待的，但農(nóng)業(yè)要實現(xiàn)高科技，科研現(xiàn)場與生產(chǎn)現(xiàn)場一定要跑通，吸引更多從業(yè)者要到生產(chǎn)線上去訓(xùn)練各種各樣的數(shù)據(jù)，進行學(xué)習(xí)、提升、進步，迭代出更多數(shù)據(jù)和成熟技術(shù)。在她看來，這也是大賽更深刻的意義所在。

作為賽事的主辦方，拼多多去年推出“千億扶持”計劃，加大農(nóng)業(yè)科創(chuàng)投入，通過牽頭舉辦“多多農(nóng)研科技大賽”等高水平賽事，希望吸引更多創(chuàng)新人才和企業(yè)參與到農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中，培育新質(zhì)生產(chǎn)力，利用新模式、新技術(shù)推動農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展。

“在AI時代下，我們會去共享我們數(shù)據(jù)，共享我們理念，共享我們的經(jīng)驗，跟大家一起去進行AI模型的迭代，共同促進這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”賽博農(nóng)人團隊隊員郭申伯表示。比起科研的試驗場，一個個植物工廠更是產(chǎn)業(yè)的前哨站，共同尋找著推動中國農(nóng)業(yè)向上的新路徑。

早春4月的上海奉賢，不僅記錄著智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)演進路徑，也構(gòu)建著觀察農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的重要窗口。