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)一線的實踐團(tuán)隊,也有專注前沿技術(shù)攻關(guān)的科研隊伍。
此前,4支隊伍已根據(jù)各自的設(shè)計方案,完成植物工廠的建造、設(shè)備調(diào)試及測試種植階段。接下來的6個月,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)化的生動實踐和探索。
精耕方寸空間 破解能耗難題
走進(jìn)擬生態(tài)團(tuán)隊打造的植物工廠,一組組種植架在可移動地軌上有序排布,LED照明燈的光亮傾灑在草莓植株上,一旁的監(jiān)測屏上實時顯示著溫濕度、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)計的植物工廠,理論上可以容納7000多株草莓。但在實際操作中,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)隊隊長何政洋告訴記者,空間優(yōu)化后,種植數(shù)量計劃控制在4600株,保守預(yù)估產(chǎn)量在3800斤。
在建造設(shè)計上,賽博農(nóng)人團(tuán)隊則放棄傳統(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植物工廠運行精密度的影響,使其運行得更平穩(wěn)。我們還引入了可移動式系統(tǒng),通過靈活拉開或合攏種植位,在保證操作空間的同時,實現(xiàn)空間利用率的最大化。”賽博農(nóng)人團(tuán)隊隊長陳民慧說。
各團(tuán)隊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:“前期評估發(fā)現(xiàn),如果種植密度過高,植株之間會競爭營養(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,我們計劃每序花僅保留3個果實,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)。”
種好草莓只是第一步,如何控制能耗是各參賽團(tuán)隊需要攻克的另一道關(guān)卡。
歐普智莓團(tuán)隊隊長王萬海說,植物工廠的能耗主要來自照明和空調(diào),約占總運營成本的七成。團(tuán)隊從照明節(jié)能入手,引入離網(wǎng)光伏儲能系統(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)隊從“優(yōu)能”和“精控”兩個方向入手,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)隊對風(fēng)機、空調(diào)、除濕機等設(shè)備均采用獨立開關(guān)控制,實現(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)計方案、建造植物工廠,到今年1月至4月設(shè)備調(diào)試及測試種植,各支決賽隊伍或在困局中實現(xiàn)突破,或不畏挑戰(zhàn)勇于探索新路徑。
莓立方團(tuán)隊隊長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。我們得一項一項試,把干擾因素逐個排除。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)隊意識到快速識別草莓病變的重要性。為此,他們打造了一套圖像識別智能診斷系統(tǒng)——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,計算出植株里氮、鉀等元素含量,并迅速生成針對性的種植調(diào)整方案,實現(xiàn)從“經(jīng)驗決策”轉(zhuǎn)為“量化決策”。“圖像識別智能診斷系統(tǒng)要提高精度,得靠大量圖片、視頻數(shù)據(jù)來‘喂’。現(xiàn)在數(shù)據(jù)已經(jīng)采集了4個月,精度達(dá)到了90%以上。”賀世偉說。
擬生態(tài)團(tuán)隊沒有選擇基質(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伍。什么是淺液流水培?本次大賽的評委,杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院草莓研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、正高級農(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。淺液流的特點是營養(yǎng)液層很薄,是具有挑戰(zhàn)性的無土栽培方式。”
“基質(zhì)就像緩沖墊,能給管理者留出挽救時間。但淺液流水培不同,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),環(huán)境劇烈變化會直接‘殺死’整片植株。”何政洋直言,“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,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。”
成果走出賽場 科技扎根田間
植物工廠在國內(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。“高投入必然要求高產(chǎn)出,但目前軟件與硬件的匹配度還不夠理想,要實現(xiàn)真正的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn),依然挑戰(zhàn)重重。”在余紅看來,技術(shù)不能只寫在論文里,要用實踐說話,形成實實在在的產(chǎn)品。“多多農(nóng)研科技大賽”正是搭建了科技成果走向市場的橋梁。
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,她感觸頗多:“植物工廠要成為中國草莓產(chǎn)業(yè)大規(guī)模可復(fù)制的最優(yōu)方案,還有一段較長的路要走。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。”
結(jié)合多年的產(chǎn)業(yè)實踐,秦清分享了推動農(nóng)業(yè)科技與產(chǎn)業(yè)深度融合的3個思路:一是推動技術(shù)外溢,讓成果“從賽場走向農(nóng)場”。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)升級提供科學(xué)依據(jù)。三是實現(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植基地的補光試驗中。
陳民慧認(rèn)為,植物工廠的核心優(yōu)勢在于全周年生產(chǎn)與品質(zhì)均一化,通過提升草莓的溢價能力與產(chǎn)出效率,植物工廠有望實現(xiàn)真正的商業(yè)化盈利,推進(jìn)行業(yè)的整體發(fā)展。
來源:農(nóng)民日報(https://szb.farmer.com.cn/nmrb/html/2026/20260429/20260429_3/nmrb_20260429_13289_3_2049230404834136112.html)



