千亿规模垂直农业中国农业现代化新赛道

【文/观察者网周易】

 

相传公元前600年,古巴比伦国王尼布甲尼撒为思念家乡的妻子阿米蒂斯修建了一座“空中花园”,园内种植了许多花草树木。 据说整个花园悬浮在4层平台上,并配有灌溉系统。 远远望去,就像一座悬浮在半空中的花园,因而得名。

有些人对这个故事有不同的看法。 一种说法是Hanging Garden并非“空中花园”,而是希腊语paradeisos的意译。 直接翻译,paradeisos应该是“梯形平台”的意思。 空中花园实际上是一个建在梯田平台上的花园。 后来,英文单词paradise由paradeisos演变而来。

“空中花园”到底是什么样子目前还不得而知。 但人类一直认真地想让农业飞上天空,甚至脱离土壤。

1627年,弗朗西斯·培根在他的书中提出了无土种植陆地植物的想法; 1909年,《生活》杂志首次刊登了描述“垂直农场”的图片; 1915年,美国地质学家贝利在他的书中创造了“垂直农业”一词——但这里的“垂直”是向下的:用炸药爆破地面,进行“深层”农业以获得更大的产量。

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描绘庭院作物的图像。 资料来源:AB 沃克

1999年,哥伦比亚大学教授Despommier提出了“垂直农业”的现代概念。 出于商业目的,人类可以在摩天大楼内大规模种植植物和动物。 这些位于城市的垂直农场不仅可以提供安全稳定的食物供应,还可以恢复水平农业破坏的生态系统。

后来,随着科技的进步,新加坡、荷兰、美国、加拿大等国家涌现了一大批从事垂直农业的公司。

垂直农业正在成为一个快速新兴的领域。 有机构分析预测,室内垂直农业的投资将从2018年的14亿美元增至2026年的180亿美元; Insight Partners此前的一项研究指出,垂直农业的市场份额将从2021年的14亿美元增加到43亿美元,增长到2028年的198.64亿美元(约合人民币1438亿元)。

垂直农业是千亿产业,也是世界级技术对决的主战场。

2022年,美国《福布斯》曾列出驱动农业发展的四大技术。 垂直农业与人工智能、区块链、自主机器和机器人齐名。 围绕垂直农业的理论探索和技术研发不仅关系到一个地区的农业现代化水平,也将成为企业乃至国家科技竞争的前沿之一。 中国可能无法置身事外。

然而,垂直农业衍生的产量、能源等问题一直是各国企业的老大难问题。

在垂直农业技术领域,中国一点也不落后。 6月27日,4支由跨学科青年专家组成的队伍从全球15支初赛队伍中脱颖而出,进入光明多多垂直农业挑战赛暨第三届“多多农业研究与技术大赛”决赛。 他们给出了不同的解决方案:如何在全封闭容器中以更低的能耗种植出更高品质、更高产量的生菜品种。

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图为集装箱植物工厂内的“翠田”生菜。 来源:新华社

千亿规模的垂直农业赛道,因中国年轻科研人员的尝试而增添了新的变数。

不亚于“登月”的科技竞赛,中国团队在细节上下功夫

垂直农场概念的提出者、哥伦比亚大学的德斯波米耶教授曾表示,“我们为垂直农场投入的精力和注意力不亚于其他科学家登陆月球的努力。我们想要解决的问题……就是为了让全世界的人们不再担心下一顿饭从哪里来。” 不难发现,垂直农业的出发点一直是如何摆脱“靠天”。

垂直农业的优点是一年365天都可以种植和收获。 它不需要忍受大自然气候的变幻无常,也不受土壤、水、光线、虫害等自然因素的影响。 这种立体种植农场还具备更加“精细化”和“模块化”的能力:人们可以精确计算并提供最合适的光照和水,并可以不断引入新能源、人工智能等技术。

垂直农业是都市农业的狂想曲,但它也有自然的局限性。

《华尔街日报》曾在报道中指出,创建和维护“垂直农场”需要大量成本和投入,例如技术支持和能源供应。 此外,该行业还存在产量低、生产不经济等问题。 许多垂直农业领域的企业都失败或停止扩张,“因为他们难以管理成本并在当地市场竞争”。

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媒体报道截图

这是一个世界性的问题。

在集装箱植物工厂种植生菜是垂直农业的典型案例。 2021年,在中国进行了测试。 某公司植物工厂每生产一公斤生菜要消耗10度电,相当于6元钱。 结合产量分析,每公斤生菜的生产成本为21.19元。 但当时露地生菜的零售价仅为4-6元/斤。 “即使生产蔬菜,也很难盈利。”

垂直农场受到技术和成本的限制。 这从一个方面解释了为什么在日本、美国等国家,植物工厂生产的蔬菜都有专门的标签和认证,市场价格通常比常规蔬菜高一倍左右。 如何降低建设和运营成本,提高“性价比”,开辟新路,一直是“垂直农场”的技术前沿课题。

面对让全球工业界和学术界感到头晕的大问题,中国科研人员并没有躺着,而是继续打磨其中的微妙之处。

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来自中国农业大学的工程专家组成了“网络农民”团队。 团队负责人郑建峰介绍,将他们的种植方案应用到大型植物工厂中,每公斤生菜的电耗可降低至9.5千瓦时,“优于行业较高水平1公斤生菜10千瓦时”。 ” 在不久前的第三届“多多农研科技大赛”中,“网络农夫”团队荣获“最佳节能奖”。

针对困扰行业的“产量问题”,与“网络农夫”团队参赛的上海农科院团队做出了尝试。

比赛中,上海农科院代表队使用了三层货架,最后一批生菜的生产效率达到了0.18kg/m2/天。 技术专家介绍,如果增加种植架数量,提高空间利用效率,那么在此方案下,生菜生产效率可达到0.4公斤/平方米/天的国际先进水平。 最终,上海农科院代表队还获得了本次比赛的“最高产奖”。

对于1400亿垂直农业赛道来说,这些技术尝试或许只是“一小步”。 在技​​术商业应用的可及性方面,中国可能还有很大的提升空间。 但这些尝试背后的路径思维值得借鉴:“靠天吃饭”是农业的“命运”,但科技进步可以为农业赢得更多空间。

有效供给的增加,不仅会带来千亿级产业、提供大量创业就业岗位,还将提升我国现代农业的底层能力。 在我国农业现代化进程中,农产品质量和技术必须面临一个向上的过程。 这实际上孕育了大量的市场机会,值得中国科技公司和平台公司足够重视。

中国农业现代化的动力本质上是科技能力的提升。

集装箱式植物工厂种植生菜,实际上是一种“向农业设施要饭”、不依赖天气的科研尝试。

这种科研投入不断累积,也将持续对我国智慧农业产生深远影响。 虽然很多项目都在“进行中”,但它们对中国农业现代化的意义不言而喻。 这不仅意味着面对国外同行的竞争,中国不能袖手旁观; 这也意味着,对于农业现代化时代的主题,每个阶段提供的机遇都不应放弃。

与其他轻易达到数万亿美元的赛道相比,垂直农业的千亿赛道“很小”。 但这背后还有一个深刻的命题。

归根结底,中国农业现代化的驱动力本质上是科技能力的打磨。 这就是企业的机会所在。

从世界范围看,不同阶段农业产业化的驱动力有:殖民化、工业化、第三产业和社会化生态。 最适合中国的就是社会化生态农业,它有两个极其强大的“引擎”:一是互联网,二是绿色创新。 总之,未来中国农业最大的驱动力将是“科技力量”。

我们先来说一个很有趣的事情:中国的“peasant”这个词应该怎么翻译成英文呢?

工人是工人,教师是教师,农民能是农民吗? 从全球殖民史来看,farmer是不恰当的——farmer应该指农民。 以美洲为代表的大陆农业,即一些人鼓吹的“大农场农业”,有一个前提:历史上的大规模农场往往是殖民化的结果。 西方范式下的大规模农业一般不适合中国,因为中国从未被完全殖民过。

总之,中国农业现代化不能从基因上照搬美国等外国模式。 更不用说地理和天文条件的客观差异。

农业产业化就是对设施农业、工厂农业进行农业改造。 它确实起到了一些积极作用,但也有局限性,比如对土壤、水质等环境的破坏,比如面对规模化农业缺乏比较优势……工业化不是全部中国农业现代化。 我们还得进一步思考,继续拓展。

农业第三产业是农业乃至农村与服务业以及旅游、医疗、教育等其他第三产业的结合。 理论上,农业第三产业的重新定价将高于第一、第二产业维度的“农业”,更有利于增加资源环境收入、促进乡村振兴。 但也应该看到,它只能是未来农业现代化的一部分,而不是全部。

例如,资源禀赋的差异。 从旅游和养生的角度来看,山区农业三产业化程度通常高于平原地区; 发达地区农业三产业化进程通常快于欠发达地区; 消费活跃地区的农业三产业化 消费保守地区的农业三产业化通常比消费保守地区的农业三产业化“猛”……农业三产业化也“靠天” “ 在某种程度上。

那么,农业现代化有没有办法能够跨越地域、时间乃至经济周期,“因人而定”呢?

社会化生态农业或许就是其中之一。 社会化生态农业是农业的社会化、生态化。 一方面,要让农村经济回归乡村社会,回归资源环境,回归“人回归自然”,继承和发扬农业第三生产优势; 另一方面是共建繁荣生态,比如城乡结合、公民与农民互助等。

最典型的“社会化生态农业”就是把科研成果下乡,为农业增添更多的技术力量。

越来越多的中国科技公司正在积极将各种资源引入农业。 比如之前,腾讯举办了国际智慧温室种植挑战赛。 参赛队伍必须利用人工智能、物联网等技术解决方案,开发并不断优化人工智能种植解决方案,并在WUR真实温室中实现全自动生产。

例如,在计算机视觉部分,参赛队伍要开发算法,根据不同品种、生长阶段、生长条件的生菜图像,预测生菜的实际生长结果; AI学习温度、光照等气候数据对生菜生产的影响,不断优化算法,获得最佳种植策略,精准利用资源,提高作物品质和产量。

以科技兴农,而不是让农民单独搞农业,或许这就是中国农业现代化去繁复简后的循环密码。

对于中国平台企业来说,通过多种渠道支持和投入研发也是提高自身竞争力的体现。

据彭博社报道,五年前(2017年),全球Top5研发巨头为亚马逊、Alphabet、三星电子、大众和微软,华为排名第六; 五年后(2023年),全球Top5研发巨头分别是亚马逊、Alphabet、Yuan、苹果、微软。 华为排名保持不变,新增字节跳动(第12位)、腾讯(第14位)和阿里(第23位)。

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彭博社报道截图

拼多多等中国企业持续高度重视科研,这可能会给未来技术领域和商业市场带来更多变数。

例如,首届多多农研科技大赛获奖团队“知多莓”后来专门成立了公司。 截至今年一季度,该公司已在云南、上海、北京等地出口了40套系统,辅助草莓、蓝莓的生产。 在云南某地,系统减少当地化肥支出2500元/亩,植保支出1000元/亩,草莓产量提高30%。

又如,在上海崇明翠观利河马村,护园机器人、低空植保喷洒作业无人机等智能农业装备已投入实战。 前沿技术的运用,不仅降低了成本,还促进了“精细化种植”:根据盒马的数字化规划,基地翠冠梨的生产已精细化到果距20厘米,每个果实之间的平均距离为20厘米。 20到25片叶子…

在农业领域,很多企业的“内卷化”变成了供应链和技术能力的“内卷化”。

随着互联网普及率的提高,中国互联网竞争日趋激烈。 或许未来行业竞争也将从流量转向技术研发。 这种跨业务领域的“充分竞争”是好事:平台不仅围绕自己的业务进行竞争,而且在研发投入或科研支持方面,不同业务领域的公司也会有更多的碰撞,最终用户和社会效益。