◎智谷趨勢(shì)（ID：zgtrend） | 逍道一
臺(tái)風(fēng)過(guò)后，高溫又卷土重來(lái)。
臺(tái)風(fēng)吹不到的美國(guó)，早已處于水深火熱中。
7月17日，Saratoga Spring站測(cè)得53.9度，距美國(guó)最高氣溫紀(jì)錄也是全球?qū)崪y(cè)最高氣溫紀(jì)錄54.4度只差0.5度。
曠世高溫給人帶來(lái)了肉體可見的燒烤感，小命全靠空調(diào)續(xù)著。
靠天吃飯的行業(yè)就更慘些，也更令人揪心，比如——農(nóng)業(yè)。
從明天起，關(guān)心糧食和蔬菜。
7月10日，世界氣象組織發(fā)布報(bào)告稱，世界剛剛經(jīng)歷了有記錄以來(lái)最熱的一周。隨著高溫還將持續(xù)，或?qū)θ蚣Z食產(chǎn)量造成不利影響，而且全球農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格或?qū)⑸蠞q。
這不是危言聳聽。地球上最發(fā)達(dá)的國(guó)家，已經(jīng)在承受沖擊。
早在今年春天，干旱導(dǎo)致美國(guó)春小麥種植面積達(dá)到1972年以來(lái)的最低。
截至6月20日，高溫又導(dǎo)致64%的玉米種植面積和57%的大豆種植面積受影響。僅過(guò)一周，美國(guó)玉米和大豆的受影響面積又分別增加了7%、6%。
歐洲同樣不樂(lè)觀。
有“歐洲農(nóng)場(chǎng)”之譽(yù)的西班牙，60%的農(nóng)業(yè)地區(qū)超過(guò)350萬(wàn)公頃的農(nóng)作物由于極端高溫遭受不可逆的損失。
農(nóng)作物都有各自的耐受溫度，比如小麥為26攝氏度，水稻是34攝氏度，玉米是38攝氏度。如果氣溫高于農(nóng)作物的耐受溫度，農(nóng)作物生長(zhǎng)就會(huì)受到影響。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)預(yù)測(cè)：全球平均氣溫每升高1攝氏度，會(huì)導(dǎo)致主要糧食作物減產(chǎn)19.7%，到2040年，高溫將使全球糧食減產(chǎn)30%到40%。
如果感受還不直觀，接下來(lái)有圖有真相。
水果沒得吃了！去年8月，“40度高溫天，四川南充的葡萄干”視頻爆紅網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)?shù)厥転?zāi)葡萄種植面積30多畝，預(yù)計(jì)造成損失約30萬(wàn)元。
海鮮沒得吃了！去年夏天加拿大溫哥華海灘上，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的貽貝、蛤蜊、海星和藤壺被活活熱死，裂開露出了里面的肉，仿佛是一場(chǎng)巨大的“露天海鮮燒烤”。
溫哥華的海灘上被烤熟的貽貝，圖源：Alyssa Gehman
小龍蝦也沒得吃了！去年日本，稻田里的小龍蝦被熱熟了。
一測(cè)水溫好家伙，43度，這溫度洗腳都覺得燙。
為什么都是去年的圖呢？因?yàn)榻衲晗奶靹傞_始??！
在最強(qiáng)厄爾尼諾的搗亂下，今年恐怕比去年更熱。18萬(wàn)年的高溫記錄，已經(jīng)被打破了。
一邊是地球上最古老產(chǎn)業(yè)——農(nóng)業(yè)靠天吃飯的特性。一邊奈何天公死活不作美，極端天氣一年更甚一年。
我們就只能坐以待斃嗎？
氣候幾乎是農(nóng)業(yè)無(wú)法去除的影響因子，但人類并未放棄改造自然的努力。
無(wú)論是改良生產(chǎn)工具，還是通過(guò)水利變湖澤為水田，改造都是在露天進(jìn)行，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力水平只能到這一步。這是農(nóng)業(yè)1.0時(shí)代。
直到上世紀(jì)80年代，塑料大棚出現(xiàn)。
于是哪怕嚴(yán)冬，千里冰封，大棚內(nèi)依舊一派生機(jī)。大棚讓海拔4000-5000米左右的青海、西藏等地，許多有史以來(lái)沒有生長(zhǎng)過(guò)農(nóng)作物的地方，第一次長(zhǎng)出了農(nóng)作物，還高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
大棚因此被稱作中國(guó)“第五大發(fā)明”。
陽(yáng)光、空氣、水是萬(wàn)物生長(zhǎng)3大要素。大棚的出現(xiàn)，讓人類開始干預(yù)空氣(溫度和濕度)。這是農(nóng)業(yè)2.0時(shí)代。
從農(nóng)業(yè)1.0到2.0，花了上千年時(shí)間。但隨著技術(shù)的加速，沒過(guò)多久玻璃溫室就出現(xiàn)了。
別把玻璃溫室當(dāng)成了加固板大棚，兩者最大區(qū)別在于是否“主動(dòng)”。
普通大棚調(diào)控是被動(dòng)的：天氣熱，棚里跟著熱；天氣冷，棚里跟著冷。大棚只能做到延緩溫度的上升或者下降。玻璃溫室則可最大程度隨意調(diào)節(jié)溫度、水肥、濕度等。
某種意義上，這是一種農(nóng)業(yè)工業(yè)化趨勢(shì)。向工業(yè)靠攏，因?yàn)楣I(yè)環(huán)境相對(duì)可控。
玻璃溫室除了讓人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)徹底駕馭空氣這一因素，溫室內(nèi)滴灌技術(shù)同時(shí)可以調(diào)節(jié)水這一因素，堪稱農(nóng)業(yè)3.0時(shí)代。
圖源：極星農(nóng)業(yè)
“逆天”的腳步還沒結(jié)束。上世紀(jì)50年代，丹麥最早提出了植物工廠的概念。
美國(guó)植物工廠最初用于NASA模擬在太空極端條件下的種菜需求。1991年，參與NASA計(jì)劃的威斯康辛大學(xué)成功落地，當(dāng)時(shí)稱其為——太空農(nóng)業(yè)。
如今植物工廠在中國(guó)遍地開花，河北、河南、山東、四川、甚至新疆，都能見到它的身影。
它長(zhǎng)這樣：一棟類似集裝箱的建筑，推門映入眼簾的是可以向上疊加層數(shù)的種植架，每層平均分布著近百個(gè)種植槽孔，植物從槽孔中長(zhǎng)出來(lái)。
無(wú)論四季交替、晝夜更迭，永遠(yuǎn)保持著適宜的生長(zhǎng)環(huán)境：空調(diào)恒溫，傳感器調(diào)整二氧化碳濃度，水混合特定比例的營(yíng)養(yǎng)液順著管子供給種植槽孔，人造光模擬陽(yáng)光均勻照在菜葉上。
圖源：Future Crops官網(wǎng)
據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，全球水資源70%消耗于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
中國(guó)南方，每生產(chǎn)1斤水稻要消耗400-800斤水。即使在黑科技異常發(fā)達(dá)且滴水貴如油的以色列，這個(gè)指標(biāo)也只能壓縮到每斤水稻消耗200斤水。
因?yàn)楣喔扔盟蜖I(yíng)養(yǎng)液可循環(huán)使用，植物工廠能實(shí)現(xiàn)節(jié)水95%以上！這對(duì)節(jié)約水資源，著實(shí)是功德無(wú)量的事。
更賽博朋克的是，植物工廠用人造光替代了太陽(yáng)。
這樣植物可以24小時(shí)連續(xù)生長(zhǎng)，比傳統(tǒng)陸地種植平均增長(zhǎng)20-30倍。日本最厲害的植物工廠，可以增產(chǎn)至夸張的100倍。
植物工廠的集裝箱形態(tài)，理論上可以搭建在任何地方。
《人民日?qǐng)?bào)》發(fā)表《植物工廠拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)邊界》一文一語(yǔ)道破——植物工廠可在戈壁、沙漠、鹽堿地等非耕地上建設(shè)，有助于緩解我國(guó)農(nóng)業(yè)資源的瓶頸約束。
試想一下，當(dāng)農(nóng)田都變成工廠，但工廠里實(shí)際上又是農(nóng)田，是不是很酷？
圖源：Plenty官網(wǎng)
歡迎來(lái)到農(nóng)業(yè)4.0時(shí)代！
農(nóng)業(yè)4.0是大國(guó)的又一個(gè)競(jìng)技場(chǎng)。除了中美，日本、荷蘭、以色列紛紛加入，誰(shuí)都不想缺席這場(chǎng)事關(guān)未來(lái)的博弈。
植物工廠最顯著特征是技術(shù)的高度集成與應(yīng)用，因此又被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要標(biāo)志。與大飛機(jī)、半導(dǎo)體一樣，發(fā)達(dá)國(guó)家會(huì)卡脖子，中國(guó)必須依靠自主研發(fā)。
比起技術(shù)，更大難點(diǎn)在于成本。
植物工廠在封閉環(huán)境下進(jìn)行作物生產(chǎn)，因此要需要花錢維護(hù)空調(diào)、人工光源、多層栽培架、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等配套裝備。
其中電費(fèi)占運(yùn)營(yíng)成本35%左右，已經(jīng)被視為植物工廠發(fā)展的主要瓶頸。以生菜為例，傳統(tǒng)大田生菜每千克成本大約在4-8元，植物工廠的生菜每千克成本至少20元。
如此一來(lái)想覆蓋成本，唯一出路是——生產(chǎn)高品質(zhì)蔬菜，對(duì)接精品商超。
事實(shí)上，這確實(shí)是植物工廠的一大優(yōu)勢(shì)。由于生長(zhǎng)環(huán)境及生產(chǎn)過(guò)程完全可控，植物工廠蔬菜可達(dá)到提高維生素、無(wú)農(nóng)藥殘留、無(wú)重金屬、低硝酸鹽、無(wú)菌、無(wú)需清洗。
但這是否意味著咱普通人就永遠(yuǎn)吃不起植物工廠種的菜？
圖源：智能園藝機(jī)器人創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
我們不該放棄。既然植物工廠本身是科技的產(chǎn)物，那么能否通過(guò)科技來(lái)破局？
這個(gè)問(wèn)題成了“第三屆多多農(nóng)研科技大賽”，多位科學(xué)家、工程師、農(nóng)學(xué)家共同攻堅(jiān)的方向。對(duì)于這些學(xué)霸來(lái)說(shuō)，燒錢炫技不算本事，能控成本、普及大眾才是真牛。
于是這次大賽，將降低能耗放在與提高產(chǎn)量同樣的權(quán)重。希冀用參賽規(guī)則倒逼選手在比賽過(guò)程中摸石頭過(guò)河，闖出一套解決方案。
農(nóng)學(xué)出身的徐丹通過(guò)建立菜苗不同成長(zhǎng)周期的種植密度，盡可能地減少早期光照和溫度的耗能成本。工學(xué)出身的上海交大團(tuán)隊(duì)則AI先行，自研了一套以節(jié)能為導(dǎo)向的環(huán)境控制算法。
上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)直接“抹平”晝夜溫差，始終恒溫在最適宜生菜成長(zhǎng)的22度。光照上也沒用自然界的黑夜環(huán)境，而采用了無(wú)固定暗期，通過(guò)調(diào)節(jié)三層燈光變換讓生菜始終處于最高成長(zhǎng)速度模式。道理簡(jiǎn)單粗暴卻有用——讓菜盡快長(zhǎng)熟，縮短能耗時(shí)間，不就省電了嗎？
圖源：智能園藝機(jī)器人創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
相比中國(guó)在模擬環(huán)境中極限施壓，常年處于“極限”的新加坡，提供了另一種思路。
由于面積狹小，淡水資源匱乏，新加坡長(zhǎng)期依賴馬來(lái)西亞的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口。植物工廠雖好，新加坡也不差錢，可惜新加坡甚至連建植物工廠的地都沒有。
但新加坡不缺摩天大樓。于是直接把這種垂直農(nóng)業(yè)形態(tài)搬進(jìn)寫字樓和商場(chǎng)，充分利用建筑垂直高差，還讓都市白領(lǐng)了有了近距離接觸現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的機(jī)會(huì)。
在摩天大樓里玩轉(zhuǎn)垂直農(nóng)業(yè)，新加坡創(chuàng)下每5平米就能年產(chǎn)38000顆蔬菜的傲人紀(jì)錄。新加坡甚至舉一反三，從垂直農(nóng)場(chǎng)，衍生出垂直養(yǎng)魚場(chǎng)。
同樣處于資源“極限”的日本，則從源頭入手。
東京電力、樂(lè)天、富士通、松下、夏普等科技巨頭紛紛投身其中，加大研究投入，不斷升級(jí)更節(jié)能的LED植物生長(zhǎng)燈。
對(duì)于已經(jīng)能節(jié)水95%的植物工廠，也想省得更極致。
科學(xué)家森有一將原本治療腎臟疾病聚合物薄膜，推廣到幼苗種植，薄膜可存儲(chǔ)水分和養(yǎng)分。利用薄膜種菜，可以在原有基礎(chǔ)上再節(jié)水90%。
人工腎中的薄膜帶來(lái)的靈感，圖源：MEBIOL
除了算小賬，也要算大帳。
去年曠世高溫，令14億人心有余悸。種種跡象表明，今年熱浪有增無(wú)減。
伴隨而來(lái)的是電力供應(yīng)緊張。火力發(fā)電又是主力，煤炭生產(chǎn)帶來(lái)污染，因此不能忽視植物工廠耗費(fèi)電所產(chǎn)生的環(huán)境成本。
相比之下，孰輕孰重？
盡管如此，業(yè)界還是越來(lái)越傾向于算大帳——不要只把目光局限于植物工廠上，需要綜合考慮大田農(nóng)業(yè)和植物工廠從產(chǎn)地到餐桌的綜合能耗。
大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化肥和農(nóng)藥，對(duì)土壤環(huán)境造成了極大破壞。尤其是我國(guó)化肥總產(chǎn)量和總用量長(zhǎng)期位居世界首位，約占全球三分之一。算下來(lái)農(nóng)業(yè)造成的面源和點(diǎn)源污染甚至高于工業(yè)。
植物工廠幾乎不適用農(nóng)業(yè)和化肥。
此外，蔬菜從田間到餐桌，無(wú)法避免長(zhǎng)途運(yùn)輸帶來(lái)的損耗，以及貨車尾氣污染。甚至清洗制作過(guò)程都有損耗。
一斤菜能上餐桌的部分大約在30%-60%。植物工廠的蔬菜除了根系都能吃，利用率95%，幾乎消滅了廚余垃圾。
而且植物工廠選址靈活，可就近盤活城市里閑置的廢棄廠房、爛尾樓。像上海、深圳這樣的城市完全可以學(xué)新加坡，把垂直農(nóng)業(yè)請(qǐng)進(jìn)寫字樓和商場(chǎng)。這樣“就地產(chǎn)、就地銷”又降低了運(yùn)輸成本。
當(dāng)農(nóng)業(yè)進(jìn)入4.0階段，更多商機(jī)開始爆發(fā)。
農(nóng)林牧漁是國(guó)內(nèi)上市公司一個(gè)相對(duì)薄弱的板塊，與農(nóng)業(yè)相關(guān)的上市公司大多從事后續(xù)加工等環(huán)節(jié)，有土地的也基本上只對(duì)外出租。
過(guò)去，企業(yè)和投資者更關(guān)注如何從交易農(nóng)產(chǎn)品的過(guò)程中獲得收益，彼時(shí)農(nóng)業(yè)電商是最活躍的投融資領(lǐng)域。
農(nóng)業(yè)4.0后，擺脫了依賴氣候、土地、勞動(dòng)力、水等自然資源的“看天吃飯”傳統(tǒng)模式，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在可設(shè)計(jì)、可感知、可量化、可調(diào)控的過(guò)程中完成。這讓越來(lái)越多資本在介入這個(gè)環(huán)節(jié)。
近兩年，農(nóng)業(yè)科技成為資金的主要流向。大家都意識(shí)到，科技才能為農(nóng)業(yè)開拓更廣闊的天地。
今年3月，騰訊領(lǐng)投了農(nóng)業(yè)初創(chuàng)公司Future Crops，這是騰訊首次披露對(duì)植物工廠初創(chuàng)公司的投資。2016年成立的Future Crops是歐洲乃至世界最大的垂直農(nóng)場(chǎng)之一，在荷蘭Westland建立了全自動(dòng)室內(nèi)垂直農(nóng)場(chǎng)。
目前國(guó)內(nèi)投資植物工廠主要有三類，一類是裝備銷售商，一類是研發(fā)機(jī)構(gòu)，還有一類是LED開發(fā)者。
比如中國(guó)科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)于2015年合資成立中科三安，致力于研發(fā)適合植物工廠的LED設(shè)備。
全國(guó)最大的農(nóng)產(chǎn)品上行平臺(tái)拼多多則從“人”入手。7月5日，“中國(guó)研究生鄉(xiāng)村振興科技強(qiáng)農(nóng)+創(chuàng)新大賽之'拼多多杯’第二屆科技小院大賽”正式啟動(dòng)。大賽面向全國(guó)各高校科技小院團(tuán)隊(duì)，評(píng)比過(guò)去一年深入農(nóng)業(yè)、農(nóng)村一線，針對(duì)生產(chǎn)、生活實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)科技創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等方式助力鄉(xiāng)村振興所取得的豐碩成果。
只有越來(lái)越多的年輕人有志于投身農(nóng)業(yè)4.0，農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步才算有了源源不斷的源頭活水。
農(nóng)業(yè)其實(shí)很酷，值得我們重新認(rèn)識(shí)與發(fā)現(xiàn)。
農(nóng)業(yè)同時(shí)也很重要，除了關(guān)乎大家的飯碗，還關(guān)乎那些田園牧歌的鄉(xiāng)愁，以及人類的未來(lái)。
參考資料：
《不敢想象！地球上最古老的行業(yè)，被一棵生菜顛覆？》智谷趨勢(shì)
《植物工廠拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)邊界》人民日?qǐng)?bào)
《不再“看天吃飯” 植物工廠吸引各路資本》證券時(shí)報(bào)
《是誰(shuí)發(fā)明了塑料大棚》瞭望東方周刊
《植物工廠，困在成本里？》35斗
《在北京郊區(qū)，做一場(chǎng)最難的「實(shí)驗(yàn)」》極客公園
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