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2024年12月27日,上海市崇明区光明花博邨花艺馆内,6个规格相同的集装箱一字排开,集装箱前人头攒动。大家都想知道,各支队伍的生菜长势如何?这场面向未来的种菜实验谁将拔得头筹?
当天,2024光明多多垂直农业挑战赛暨第四届“多多农研科技大赛”结果揭晓:中国农业大学赛博农人队夺冠,其凭借精准的数据分析和智能调控,在集装箱种植生菜的单位面积生产效率和能耗方面,达到行业领先水平。
值得关注的是,6支决赛队伍各显神通,一竞技在单产、总产、种植效率、能耗等方面均取得丰硕成果,大赛还颁发了“最佳风味奖”“最高单株重量奖”“最佳节能创意奖”等奖项,特别奖励单项种植成绩突出的团队。
“各参赛队伍展现了卓越的技术实力与创新能力。”担任大赛评审组组长的中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江表示,大赛不仅体现了选手们在产学研用方面的深刻理解,更为植物工厂未来产业化发展提供了宝贵经验。
相比传统种植,植物工厂具备高产高效、生态智能的优点,但也面临建设和运营成本高的行业难题。过去五个半月,6支决赛队伍在各自设计、改装的集装箱植物工厂内展开种植生菜的攻坚,降本增效成为摆在各团队面前的最大挑战。
从上届大赛“最佳节能奖”获得者,到本届赛事冠军,一竞技赛博农人队依旧聚焦节能课题。队长杨浩总结该队方案“既大胆又保守”,“保守”体现在种植架的设计上选择了传统的层架式,“固定式的栽培模式在运输过程中会更稳固。”杨浩说,“大胆”则在于他们采用了冷源接入、冷凝水回收等多源节能调控技术。
“我们将集装箱和自然环境设计为一体,在生菜生长明期,如果箱外温度比箱内低10摄氏度以上,或在生菜生长暗期,箱外比箱内低7摄氏度以上,系统就会自动引入外界冷源进行降温。”杨浩介绍,这次赛博农人队利用上海的一波寒潮,开启了冷源接入系统,使得空调日能耗环比降低56%,“对比上届赛事,我们在栽培面积提升2倍多、产量增加近6倍的情况下,空调能耗占比反而下降了近70个百分点,成效显著。”
赛事组委会公布的数据显示,赛博农人队的最终栽培面积生产效率(总产量÷种植面积÷定植后天数)为0.33千克/平方米/天,每千克生菜的耗电量降低至12.25千瓦时,达到行业领先水平。
“如果将这套方案应用到大型植物工厂,每千克生菜的用电成本可以降到10度电以内。”杨浩表示,这次的方案不仅取得很好的种植效果,也让他们看到了其他团队的创新与优势。
冠亚军争夺仅在毫厘之间。获得二等奖的上海农业科学院团队从规模化生产摊薄边际成本视角出发,设计了一套高产、低耗的植物工厂方案。其核心是通过创新设计吊挂式可移动栽培架,让栽培架根据作物生长需要收缩或拓展,将集装箱的空间利用率提升到了2.34;同时,通过大量前期和试种阶段的光试验,找到了适合生菜生长的低能耗光配方。
经过50天的悉心照顾,上海农业科学院团队最终实现1680株、总重299.55千克的“大丰收”。而折算栽培面积生产效率,该团队取得了0.28千克/平方米/天的优异成绩。上海农业科学院团队队长苗辰坦言,队伍最初设定了每千克生菜耗电量10度的目标,“我们现在已经做到了12.2度电的水平,而赛博农人队在比赛中尝试的冷源接入模式给我们很大的启发,未来可以尝试以这样的方法继续降低空调能耗,攻关技术难点。”
本次赛事中,一株460克的巨型生菜成为关注焦点。这株“菜王”来自山东的叶菜侠队,团队采用植物生长环境线性控制系统搭配“豪华”的通风设计,模拟出逼真的自然环境,收获了单株均重超300克的好成绩。
“这是我们第一次在植物工厂把‘优雅’生菜种这么大。”赛后接受采访时,叶菜侠队队长解晓巍坦言,能种出这么大的生菜完全出乎他的意料。作为一支从生产实际中走出的队伍,叶菜侠队正积极寻求与“学院派”团队合作,从学术角度对巨型生菜展开进一步的分析和研究。
为了让各支队伍熟悉“优雅”生菜在崇明的生长规律,正式比赛种植前可以试种一茬。在试种阶段,6支队伍都在主办方提供的场地调试设备。最初大家有些拘谨,相互只是点头之交,随着日子一天天过去,“产业派”和“学院派”逐渐融合。
对于本次大赛中唯一省去“操作舱”的绿叶先锋队来说,他们将集装箱的空间利用率提升至传统田间种植方式的2.8倍,以近290千克的成绩获得了大赛产量第二名。“赛后,我们将在结构设计、一竞技环境控制、品质营养、栽培工艺等方面继续发力,争取将中国的植物工厂做成世界领先的水平。”绿叶先锋队队员孙维拓说。
室墨司源队队长熊元科也认同合作的力量。“比赛中,我们将大部分精力都放在了节能上,相应的策略也取得了很好的效果。这些积累的成果与创意,可以与其他团队或企业强强联手,共同进步。”
“垂直农业进入中国20来年,技术不断发展、效率越来越高,产业化应用依然面临不少挑战,但大家仍一致认为,这是一个非常有前景且正确的方向。”优胜奖获得者、墨泉队队长秦楚汉介绍,“通过比赛交流获取更多机会,大家一起合力推高行业天花板,是非常有意义的事。”
“科技创新是推动农业高质量发展的关键引擎。”拼多多高级副总裁、首席发展官朱政指出,拼多多携手各方力量,搭建起一个开放、包容、合作的平台,旨在激发社会各界对农业科技创新的热情,共同探索智慧农业的新路径。
拼多多一直致力于鼓励和推动获奖团队进一步完善创新成果,将技术方案应用到广袤的田间地头,用新技术赋能传统农业,形成品质更稳定、产品更标准、生产更可控的发展方式。
以叶菜侠队为例,近年来,围绕垂直农场等新型栽培技术、依托山东制造的优势,形成了多套拥有自主知识产权的绿叶菜生产装备体系,并在日本、韩国、泰国、阿鲁巴等国家和地区落地了植物工厂模式。决赛期间,还有其合作方到现场观赛,欲寻求集装箱植物工厂合作方案。
墨泉队的参赛方案也获得了不少市场主体的青睐,目前正与上海餐饮企业合作,试种健康绿色的韭菜。该公司还与中东地区的企业合作尝试种植罗勒、芝麻菜等沙拉菜品种,在泰国尝试种植草莓等非热带水果,希望将植物工厂技术推广至更多地区。
“我们在第一届比赛中沉淀的基于DLI的移动式补光技术申请了国家发明专利,应用于北京小汤山现代农业科技示范园,跟他们签订校企合作,当时在示范园区的5000平方米草莓薄膜连栋温室得到应用,效果特别好,种植出的草莓特别喜人。基于离子浓度的营养液精准调控技术,申请了国际专利,目前正在与北京首农翠湖智慧农业创新工场进行合作,在他们的玻璃连栋温室种植番茄。”杨浩说。
“以赛为媒,加大在农业科技研发与应用上的投入,我们将继续与各方携手把这些优秀的成果在崇明乃至更广阔的土地上推广开来。”上海花卉园艺(集团)有限公司总裁佟德川则表示。
截至目前,历次“多多农研科技大赛”已有多项成果被写进论文,或进入专利实审受理阶段,涉及植物工厂环境优化技术和调控方法、营养液动态调整技术等。同时,部分科研成果如温室种植、无土栽培、AI种植等多个前沿项目已成功进行转化,广泛应用于辽宁、安徽和云南等地。包括基于日累计光照量的植物补光方法、番茄产量预测模型等一系列创新种植技术,也开始运用或推广至农业生产一线。