“植物工厂”中的种菜实验，“多多农研科技大赛”与“新农人”共绘未来农业图景
记者：杨昕怡
离开了日照、土壤等农业生产中仰其鼻息的自然条件，如何以低能耗种好因脆嫩而娇弱的“翠恬”生菜？
由几十位不同领域、不同学科背景的年轻专家组成的四支战队接下了这份挑战书。过去90天，他们在位于上海崇明的集装箱种植“赛场”里交出了答卷。
6月27日，光明多多垂直农业挑战赛暨第三届“多多农研科技大赛”揭晓比赛结果。从2022年7月27日大赛启动以来，经过初赛、决赛、大众评审品鉴以及专家闭门评审等多个环节，上海农科院团队获得第三届“多多农研科技大赛”一等奖及“最高产量奖”、CyberFarmer团队获二等奖及“最佳节能奖”、上海交大“生生不息”团队和Lettus Grow团队获三等奖。
除了优质可口的“水果生菜”，先进的农研成果也是本届大赛的累累收获。
据了解，比赛期间，CyberFamer队研发了基于作物生理反馈的植物工厂智能环控方法，上海农科院队总结出了植物工厂生菜栽培技术规范，LettUs Grow队打造了生菜重量预测模型以及“生生不息”团队创建了以节能为导向的环控算法。
“这次比赛让我们的技术理念完成了一次实际应用上的实践，其他团队的表现也让我们感受到农业技术确实在进步，为后续科研指明了方向。”CyberFarmer团队队长、90后博士郑建锋在连续参与三届大赛后对现代农业模式又有了新的认识。
从温室到“植物工厂”，“多多农研科技大赛”兼具耐心和勇气，不断挑战复杂的农业问题，探索农业的全新可能性，也吸引着越来越多像郑建锋这样学农爱农的“新农人”投身“种菜”事业。
一场“植物工厂”中的种菜实验
“生菜我们肯定种过，但‘翠恬’这个品种大家都不熟悉，没想到这么难种。”6月28日，上海农科院队代表向记者介绍起了本次比赛的高难度“赛题”，“这个品种对环境的变化反应很强烈，抽薹、烧心……几乎种生菜遇上的问题都会在它身上发生。”
本次大赛主办方之一、光明母港农业事业部总监王金华也表示，“翠恬”生菜是一个全新品种，种出来不难，但如何种好是个大问题。
“温、光、水、肥、气，仅光这一个环节，光周期、光谱、光量子密度这三个要素如何搭配就极大程度影响着作物的产量与品种，更别提其他几大环境要素了。它们叠加的控制难度可谓是指数级增长。”他指出。
而种植环境的更改让大赛难度加倍。与前两届不同，本届大赛的种植场景从云南高原温室升级为纯人工光的“集装箱式植物工厂”。
据了解，植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。
在这里，植物生长不再“靠天吃饭”，集装箱内的阳光、雨露、温度均通过AI监测数据、人工调配而成。
“靠天吃饭很难，但没天可靠是另一种难。”郑建锋表示，在封闭空间种植意味着需要对每棵生菜的生长状况、环境做出更精确的数据搜集，再将种植经验转化成智能化调控，这对算法与编程能力也提出了更高要求。
面对这样一道考验着团队“跨界”能力的试题，四支队伍各显神通。由于四支队伍的学科背景不同，在大赛评委、中国农业大学贺冬仙教授看来，决赛最大的看点是工学团队和农学团队的碰撞和较量。
她认为，农业学者习惯从作物栽培的需求与规律入手，将传统种植经验与人工智能结合，获取更佳的种植结果；工科专家则将生菜种植作为应用场景，以前沿技术解决农业生产的现实难题。
其中，谁将拔得头筹？在6月26日的决赛评审会上，大赛评委就各队最终茬生菜的种植结果进行了品质、能耗、商业化等多维度的评选打分，决出了最终名次。
数据显示，冠军上海农科院队最后一茬生菜的生产效率达到0.18kg/m2 /天。“此次赛用集装箱式植物工厂并非生产型，仅安装了三层层架，如果增加种植架层数，以我们的种植方案推算，生产效率完全可能达到0.4kg/m2/天的国际先进水平。”该团队队长何立中表示。
在品质方面，上海农科院队送检生菜的可溶性糖含量达到0.43%，也位列四支队伍中的第一。
同时，作为“最佳节能奖”的得主，CyberFarmer队队长郑建锋表示，得益于光配方的优化，团队实现了“低能耗种好菜”的目标，“如果将我们的种植方案运用到大型植物工厂，每千克生菜的耗电量可以降低到9.5度，优于每千克生菜10度电的行业较高水平。”
让技术扎根土地，农研成果转化见效
让一粒种子改变一个世界，让一项技术创造一个奇迹，作为连续举办了三届农研大赛的主办方，拼多多鼓励获奖团队进一步完善农研成果，让农业科学家的技术扎根土地，在广袤的田间地头开出智慧农业的花。
据了解，此前两届多多农研科技大赛中的不少技术已在赛后进行了推广落地，帮助了中小种植者提升效益。
例如，首届“多多农研科技大赛”获奖团队“智多莓”已将其开发的AI种植系统向云南昆明滇池西岸的100余户草莓种植户提供服务。有农户将自家的两亩草莓接入该系统后，不仅实现了单产季增收三四万元，还节省了近4000元的肥料成本，草莓产量也增加了30%。
而CyberFamer队在此前赛事中积累的草莓营养液配方动态调整技术，目前也已被写成科普论文，所有数据被嵌入模型，形成了标准算法，正在北京小汤山基地应用。
身为第二届比赛的冠军，Lettus Grow队队长徐丹告诉记者，第二届比赛期间团队创造的产量预测模型及病虫害预警模型已应用到了实际生产中，目前正在优化升级，以备后续商业化推广，以期帮助种植者收获更高产量、品质的作物，并以更高的效率售出。
接地气的“产销对接”问题依然是Lettus Grow这支唯一的企业队在今年的一大关注重点。
在今年的大赛中，他们再度结合视觉识别模型与植物生长模型，设计了生菜重量预测算法。基于预测值，种植者可以提前安排采收工人、联系收购商；也可按需定产，反向指导生产端的种植计划。
上海交大“生生不息”队介绍，本次大赛期间，团队利用专业特长构建了辅助智慧栽培的信息化平台，“这一平台将帮助人们在对新品种了解有限、数据有限及专家经验有限的情况下实现作物的产量提升。”
实验数据提供了有力的佐证。通过该平台的不断迭代，生菜增产显著，第三茬的生物量较第二茬增长86%，较第一茬增长135%。
在这场拒绝“靠天吃饭”的大胆实验里，沉淀下来的农研成果不但提升了作物的产量，也保证了作物的高质量。
“要产量还是要品质，在种植过程中，我们纠结过。最终，我们在最后一茬选择牺牲部分产量，改善整齐度、感官、商品率等品相指标。”郑建锋和队员在赛程中发现快速生长的生菜容易烧心，影响品质。于是他们研发了基于作物生理反馈的植物工厂智能环控方法，适度控制生长速率，以实现经济产量的最大化。
一项项科研技术正从“赛场”走向生产端，背后也是拼多多这家“身上有土、腿上有泥”的电商平台对高质量发展的重视。
拼多多党委书记、高级副总裁王坚表示，“拼多多连续举办了三届‘多多农研科技大赛’，我们希望借此促进农业领域的技术交流、创新和发展，推动我国农业技术的高质量发展。”
集结“生菜博士”，共绘未来农业图景
在丰富的农研成果之外，令人惊喜的是，本届农研大赛也让人看到了我国农业中的大批后起之秀。这批优秀的“新农人”正从上一代人手中接过这一质朴的产业，并肩负起了发展现代农业的重任。
据了解，2021年第一届大赛中，约有80%的参赛者是90后，第二届参赛队伍更为年轻化，大部分参赛队员为90后、95后。而在这届“多多农研科技大赛”决赛队伍中，其中年龄最小的一位博士生还不到25岁。
“本科期间有一堂课，讲到我们之所以看到大多数植物是绿色的，是因为绿光大部分不被植物所吸收，这让我觉得很有意思，决定研究生攻读植物有关的方向。”CyberFarmer队队员李雨浓向记者说起了她与农业结缘的契机。
CyberFarmer全队均来自中国农业大学农业农村部设施农业工程重点实验室，是典型的90后“智慧新农人”团队。
队长郑建锋出生于河南第一产粮大市周口，因为从小目睹了父辈耕种的艰辛，便立志长大后学好先进的现代农业技术。高考结束，他报考了中国农业大学的农建专业，并在本硕博连读后留校做博士后研究，主要从事面向设施作物高效生产的光照和水肥智能调控技术研究。
始于兴趣或情怀，久于坚持和热爱，越来越多像郑建锋这样的年轻人因为相似的理由选择学习农业、研究农业、投身现代农业建设，通过科技为传统的农业领域带来翻天覆地的新改变。
业内人士指出，目前我国农业正处于转型升级的关键期，而我国从事农业劳动的一线劳动力普遍年龄在55～60岁间，劳动力人口和农技人才的缺口逐渐制约了现代农业的发展，农业人才的培训和培养迫在眉睫。
对此，王坚表示，“多多农研科技大赛”可以吸引更多的青年农业创新人才和优秀的现代农业企业参与农业领域的科技创新，还可以促进农业科技成果的转化和应用，提高农业生产的效益和竞争力，为农业高质量发展提供有力支持。
“这个比赛也让大家看到了我们这样的‘新农人’，我们需要这种‘看见’，去更新大家对农业的传统看法，让更多的人了解到农业的更多可能性。”Lettus Grow队队员如是说。
智慧且专业的青年才俊，脚踏实地、立足农业的平台和不会辜负每一滴汗水的土地，这些要素将构成我国现代农业发展中的正向循环，让中华大地结出更多更好的丰硕果实。
