这个国家面积与黑龙江差不多却凭独特技术占领全球第二上海要学什么？

　　或许在不久的将来，即使远在太空，人类也能吃上自己亲手种的菜。几个月前，神舟十四号载人飞船返回地球，跟随航天员一起回来的，还有经历培育生长、完成发育全过程的水稻和拟南芥种子。其中，拟南芥代表蔬菜，水稻代表粮食作物。

　　在中国空间站问天舱内，这些种子完全依靠人工手段模拟生长所需的光照、温度和湿度，完成了萌发、生长、抽穗和结籽。今年春天，一场相似的科学实验，正在崇明岛上演。

　　进入位于崇明花博园的光明母港垂直农业研究中心，几个集装箱映入眼帘。这些集装箱有个名字，叫做“植物工厂”，它们就是科研人员的“太空实验柜”。

　　不过，与问天实验舱里的实验柜相比，集装箱的体积大了不少，但原理相近。箱内植物完全不依赖自然环境，科研人员利用技术手段对植物生长的浓度，以及等环境条件进行，植物生长发育不受或很少受到自然条件的制约。

　　植物工厂，被视为现代设施农业发展的高级模式，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最多、最具活力和潜力的领域之一。

　　在此之前，它大多出现在国内的科研实验室、远洋船队或者极地科考站。近日，随着多多农研科技大赛总决赛在崇明拉开帷幕，农业的未来图景走进大众视野。在90天时间里，四组团队将操作各自的集装箱，完成三茬“翠恬”生菜的种植。这是一种口感甜脆的全新生菜品种。根据赛制，产量高、品质好、算法优且能耗低的团队将获得最后的胜利。

　　传统观念认为“读不好书就去种地”，而现代农业，则是“真正读好书才能搞得好”。从入围决赛的队伍构成，就能感知一二。四支团队普遍集结了农学家、数据科学家、植物工程科学家等多个“工种”。其中，上海农科院队与“生菜快长”队“含农率”更高；“生生不息”队与“赛博农人”队“含工率”更高。他们的“工农融合能力”在相当程度上决定了种植结果。

　　以“生生不息”团队为例，其成员研究领域涵盖工学、农学、市场营销和推广等方面。此前，团队在上海交通大学“深蓝计划”项目“无能耗的海上自维持蔬菜种植平台”的支持下，正在搭建基于太阳能光伏、光热利用，有机结合自动控制和浮板栽培技术的系统，预期只需要太阳能和海水即可以长期稳定运行。

　　上海交通大学溥渊未来技术学院长聘副教授、博士生导师鲍华是能源领域的专家，“在植物工厂内，种植一公斤生菜需要消耗十几到二十几度电，因此如何减少能源消耗是我们团队研究的重点，目标在不降低生菜质量和产量的前提下，通过技术手段使植物工厂的能耗降低20%左右。”他说。

　　上海市农业科学院植物工厂团队致力于植物工厂技术相关研究，包括极端环境种菜难题。此前，为解决极地科考队员的吃菜问题，南极长城站、中山站相继建成蔬菜种植温室。国家设施农业工程技术研究中心崇明基地则被选址为南极温室的“样板田”。在这个模仿南极条件的仿真温室中，农科院团队队长何立中等专家先探索种菜技术及经验，再传授给科考队员，最终帮助南极科考队在冰天雪地里吃到了新鲜蔬菜。

　　靠天吃饭很难，“没天可靠”是另一种难。上海市农业科学院植物工厂团队负责人丁小涛研究员说，希望通过这次比赛推进垂直农业的智能化和自动化。比如通过远程控制实现灌溉和营养液调控等，加上团队的种植经验和算法模型，对种植箱进行无人化管理。而如何精准调控集装箱，这牵涉工学、农学等学科领域，考验着团队的“跨界”能力。

　　如果说国内的垂直农业还在经历自我蜕变，那么更为广义的植物工厂——荷兰温室已经“先行一步”，早早地接受市场的检验。

　　顾名思义，该类温室源自荷兰，是太阳光利用型植物工厂。凭借全自动化的生产流程、高效的农产品产出，荷兰这个国土面积与我国黑龙江差不多的国家，创造出农产品出口全球第二的“农业奇迹”。

　　基于这样的优势，国内各地尝试引进荷兰温室，目前总面积约为1000公顷。其中，致力于打造世界级生态岛的崇明，就占了1/20。

　　位于崇明区的由由现代农业创新园，2019年斥资5.6亿元，引进荷兰全套温室设备和技术，建设20.66万平方米半封闭智能玻璃温室。温室内种植黄瓜、番茄、彩椒和生菜四个品种，平均每天为上海市民提供20到30吨左右的蔬菜。

　　站在生菜种植区，记者看到，这里正如现代化全自动工厂，蔬菜生产全程被“黑科技”环绕。从荷兰进口的优质种源漂洋过海而来，经过全自动播种机播种，在催芽室等待1至2天，待到“小荷”露尖尖角时生菜苗被送上苗床。

　　从荷兰引进的priva中央控制系统，百分百实现了水、肥、温、光、气的智能化控制。生菜住在温室豪宅里，扎根在富有营养的基质内，每长大一些，就会被自动往前挪动一点。约25天后，生菜从温室尾被推至温室头。技术人员在电脑上输入采收量，生菜就会被自动推送出来，完成包装后进入市场。

　　“生菜成熟时间由原本60天减少为25天左右，一年种植茬数可增加到14次。全年不间断生产，产量为人工种植的10倍。”上海由由农业科技有限公司副总经理杨少军介绍，自动化产线需要人工介入的只有植株调整，整个温室生产区仅有9名作业人员，较传统的农业模式节省人力近90%。

　　人工减少，产量提升，赋予了智能温室市场化的条件。不过，占大头的能源消耗，使得从这里走出的农产品价格仍然相对较高。以生菜为例，800克的价格为15.8元。

　　这样的定价，消费者能买单吗？在业内人士看来，智能温室生产的农产品在口感、安全性上具备一定的优势，在消费水平相对较高的大城市，契合部分追求产品品质的市民的需求。

　　传统的生产模式下，一旦出现病虫害，就会导致减产甚至绝产，农户们会将抗病性放在第一位，紧接着是产量、口感。由于植物工厂处于封闭或是半封闭状态，病虫害防治压力更低，安全性相对较高，品质被放到了第一位，之后才是产量、抗病性。比如由由的串番茄，一粒种子的价格折合人民币12元。

　　颇有意思的是，购买高端种子，光靠有钱是不够的。“我们与种子公司是双向选择，如果因种植环境不适宜导致种子表现不佳，将对他们的口碑造成影响。所以，有些种子只卖给植物工厂，让其表现出最好的性状。”杨少军说。

　　人工制造的光源，必须解决能源消耗问题。在集装箱里，种出一棵生菜所需的成本远高于生菜本身的市场价格，普通生菜每千克成本大约4至8元，而水平较高的植物工厂，每生产1千克生菜需要消耗10度电，产品成本或达20多元。价格阻碍了这些品质蔬菜进入大众餐桌。

　　“能源消耗是植物工厂面临的最大挑战。”鲍华说，从其运营成本来说，电能消耗占大头，除此之外还包括折旧损耗、劳动力成本等；而在电能中，光源的消耗占到了60%左右，同时还包括空调等控温设备。

　　成本是目前推广植物工厂最急需解决的一件事情。哪怕是已经实现量产、走入市场的由由农业科技，杨少军也坦言，“最快需要5年收回成本。”

　　比如，由由生产的串番茄，不仅是种子价格是普通种子的百倍以上，其植物工厂内使用的电和天然气，成本占到了平时运维的60%。

　　不过，成本下降的空间也是最大。“比如，通过物理储能的方式，将锅炉燃烧生成的热量储存，到了夜间再输送至温室内；在用电方面，我们正规划设置光伏板，如果把整个屋顶利用起来，成本可以降低10%。”

　　从种植品类来看，当前植物工厂的作物还是较为单一。鲍华解释，叶菜生长周期比较短，比较适合植物工厂种植。“消费者习惯每天都要吃新鲜的蔬菜，这是一个比较好的市场选择。此外，业内还在尝试种中草药，还有水稻、小麦等粮食作物。”

　　去年年底，垂直农场公司Infarm在无土环境下成功试验小麦室内种植。初步试验结果表明，在规模上，垂直农业每年每公顷的产量为117吨，是露天农业产量的26倍。Infarm表示，随着技术发展，室内产量可以进一步提高50%。

　　高成本悬在头顶，上海为什么还要探索植物工厂？“垂直农业可以解决人多地少的问题，代表了现代农业科技水平，这些都是很有价值的。”丁小涛说。

　　比如帮助加快育种研发进程。在跨国公司进入中国市场，民族种子的发展面临严峻挑战的背景下，垂直农业凭借可控的生产环境，能够助力解决种业“卡脖子”问题。

　　植物工厂还改变了传统农业“靠天吃饭”的命运，让一切尽在掌握之中。甚至让生菜叶长得紫一点还是绿一点，都可以通过光配方和营养液的调整来实现。

　　从更深远的意义来说，我国农业从业人口正逐渐减少，业内人士戏称，在上海，只有“老外”在种地——老年人和外地人。如何吸引更多年轻人投身农业？“植物工厂或许是一个突破口。”鲍华说。

　　在日本，它早早进入千家万户，成为实际生活的体验。20世纪七八十年代，日本国内产业升级，工厂设备面临淘汰。与此同时，老龄化问题导致无人种地问题突出。在政府的鼓励下，这些设备被应用于科学研究，在人工光“植物工厂”方向实现全球领先。精品农业的高定价，以及诸多科技巨头的积极参与下，让植物工厂在当地多点开花。

　　又如荷兰，从气候室建设、种子育种到施肥、照明等众多环节，许多头部公司参与带动，且得到了政府的支持，比如在天然气方面给予优惠补贴，为植物工厂成本减负。它的农产品出口额仅次于美国，居于全球第二位，成为世界上太阳光利用型植物工厂实力最强的国家。

　　再看回中国，因规划化、高成本等困难，植物工厂的进展较为缓慢。不过，从技术上来看，已经不存在“卡脖子”的环节，软硬件方面均具备搭建自有植物工厂的实力，且已有实践。

　　农业产业化涉及一整套技术及流程，就以由由的荷兰温室来说，系统集成了以色列、斯里兰卡、比利时等国家的先进农业技术。“在育种、系统精准度等各环节，我们与外国还是有不小的追赶空间。”业内人士指出。

　　比如灌溉，半数国土是沙漠的以色列，凭借独步全球的滴灌技术，不仅有效缓解了缺水问题，还成功将沙漠变成绿洲，成为世界农产品出口大国。

　　在育种方面，我国企业与国际巨头相比差距明显。国内前50强种业企业2021年的科研投入是13.8亿元，只占销售收入的6.25%。数据显示，拜耳集团仅2020年的研发投入就达到20亿美元。国内植物工厂的种子，很多都是来自国外，因为中国育种更多还是追求产量，而日本等国家的育种倾向于风味和口感，更符合新模式下消费群体需求。

　　国情各有不同，国外农业强国的模式无法照搬硬套。当下形成的共识是，科技创新，是农业变革以及海外开疆拓土的关键力量。特别是对于上海都市农业来说，更需要发展农业科技，起到辐射全国的作用。

　　近日发布的2023年中央“一号文件”明确提出，要发展现代设施农业。从去年的“加快发展设施农业”到今年的“发展现代设施农业，实施设施农业现代化提升行动”，导向性更加明显。

　　这无疑释放了更为积极的信号。在业内人士看来，随着产业资本、金融资本等进入现代农业，正为国内植物工厂的发展带来了新的驱动力。各类力量的加入，有望让新商业、新模式走出实验室，走近大众。