新农人的求索:既要种菜,也要种钱

澎湃新闻记者 何惠子


灯下立着一个玻璃瓶,内里空无一物,清晰透亮。


一只手握住瓶身。“就像这个瓶子。前途一片光明,但其实都在瓶子里。”


解晓巍说的是音乐——他曾梦想以此维生。事实上,这也适合描述农业。


在没有任何收入的2022年,解晓巍从办公室看向被雾气笼罩、高楼林立的潍坊市区,跟合伙人说:“大不了,哥们出去打两年工再回来。”


陈晓丽,研究光数年后发现,研究光还没有带来“光”。她就像一个在替补席上把板凳坐穿的球员,也等不来上场。她想:“要不,去温室搞水肥吧!”


秦楚汉,以及他那群从加拿大回国创业的同事们,赚不到钱的痛苦,不被认可的沮丧,融不到资的焦虑,都尝过。退堂鼓敲过了好几次。


……


农业是宏大的。但是对未来农业的探索,却是在狭小、严苛的空间里,凭借对作物的理解、对环境的创造,去顺应,去对抗,天时、地利、人和。


这些从事农业的人——不管研究的是作物、是水肥、是光、是能源、是机械、是数据还是任何,都身处瓶中,却又不甘困于其中。


在2024光明多多垂直农业挑战赛暨第四届多多农研科技大赛上,他们将日常探索中的闪转腾挪、将对未来农业的雄心壮志全副武装,浓缩在20尺的集装箱里:种出更多菜,也种出更多钱。


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六支参赛队伍,对20尺集装箱进行改造,并进行AI种植


分拆的,重组的


拆。


陈冠铮想把集装箱全拆了,再拼装。


陈冠铮是上海交通大学机械自动化专业硕士。他对机械自动化的理解非常地大道至简:让机器变得更聪明,自己跑起来。


这也是他对自己在上海交通大学组建的室墨司源队里的角色定位。但是,在此基础上,他又多了一些野心:不仅要让设备或者机器们跑起来,还要让它们彼此联动。


于是,没有学过Python代码的他,开始写代码。两天时间,他写出人生中第一串代码——开灯。后来,他的代码越写越长,内容越来越大,管理的机器和设备越来越多,最终搭建起一个物联网系统,至今迭代到第五代。


但是不是所有器件都能接入代码,也不是接入代码就能变得聪明。这就到了陈冠铮最喜欢的环节:分拆,重组。


实验所用的控制器多是外购,陈冠铮对它们不满意:“非常粗放,最多只能定时开关,连到设备都是瘫痪状态。”他把控制器分拆,将内部电路重新组合,并接入30多路电器,再重新写代码,让设备端口在代码上一一对应。其中能精细控制的电路有10组,“可以开灯关灯,控制空调,可移动的栽培架、水泵、通风等所有电器都接入了。还有监测水培溶液电导率和酸碱度、空气温湿度、二氧化碳浓度以及光强的传感器都接到代码里。”


“所有的原理我们都明白,所以我们从底层做研发,控制系统都是一根线一根线接起来的。”上海交通大学教授、也是室墨司源队的指导老师鲍华觉得,这是搞农业的、搞信息化的、搞能源的、搞装备的各种人进入农业的意义:将农业拆分、重组,于是农业焕然一新。


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多多农研科技大赛的“青年科学家沙龙环节”


这也是多多农研科技大赛的意义。拼多多连续四年邀请全球顶尖“新农人”,共同设计面向未来的智慧农业方案,今年的课题是改造20尺的集装箱并进行AI种植。


拆开、重组的,不仅仅是物件,还有多年在单一学科里不断被训练、被巩固的思维。上海农科院的农学博士、科学家们最大优势在于:丰富的集装箱内高产培优的经验。他们也因此拿到第三届多多农研科技大赛的冠军和“最高产量奖”。


今年团队决定,通过对物理空间的调整让种植面积更大化。他们成为了集装箱设计师,将栽培架设计成可移动式:前期栽培架可收缩在集装箱两边,留出过道。等后期进入封闭种植阶段,通过传动装置让栽培向中间伸展。既提升生菜种植面积,又保证作物充分的生长空间。


这群对作物无比熟稔的人,拿起了切割机、螺丝刀,考虑着他们此前从来不会考虑的事情,设计图纸一改再改。“要考虑它的承重、稳定性和可移动性”,这在苗辰的研究生涯里实在罕见。苗辰是上海农科院队的队长,是植物工厂蔬菜栽培与生理研究方向的硕士。


栽培架采用的材料是304不锈钢,他们自己买来材料,切割成薄片拼接,“但是有个问题,2.5米一整条材料切割下来,材料会产生形变,稳定性减弱。”如何能让栽培架更稳固?LED 灯要如何安装、走线?激光灯要怎么适配栽培架的结构?……


他们用目光来回逡巡这片狭小的空间,用50天拼装出一个能种植超1600颗生菜的栽培架。


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上海农科院队自主设计的可移动种植架


狭小的,广阔的


成为一个搞设计的、搞制造的、搞AI的,并不是农学科研者的方向;成为一个农艺师、一个植物学家,也不是机械、能源硕士博士们的专长。他们只是想在农业领域里,去寻找专业以内和以外的更多可能。


但是,“你不能总是告诉自己反正我是跨界的,菜种得一般没关系吧?”熊元科心里总憋着一股劲。他是室墨司源队队长,也参加过去年的多多农研科技大赛。两年前,他是上海交通大学中法学院的能源与动力工程专业硕士,研究空调的能源系统。而这个9月,他成为了博士生,研究方向是植物工厂。


“以前我一直在想,在深挖空调系统这一块,可以做什么有意思的事情?”盘算了一圈:没有,还拥挤——研究的人太多了。他那时对农业也没有想法,也不关注,因为“没有和最先进的科技接壤”。


但这也恰是熊元科后来选择农业的缘由之一。“人不太需要那么精确的环境控制,那什么更需要精确的环境控制?——作物。”2022年有段时间,他自己在家种菜,种得不好,因为温度控制不好。


熊元科决定,要为植物设计最好的空间环境。但植物是沉默的,很难捕捉到它当下的感受。当它的不适被察觉到时,其实已经滞后了。他想通过光合速率的信号来判断植物的喜好,但是这并不容易,现有数据无法让人和模型判断作物在不同环境下的不同反应。


他只能通过一轮又一轮的实验,提取数据,一次又一次地训练预测模型,再不断优化控制。这是一个需要不断由因推果、由果及因的过程。但是,他觉得,有价值的事情总是在难的事情里。


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室墨司源队一比一复刻植物工厂的三维模型立体装配图。受访团队供图


正如光,会隐藏在狭小的缝隙之后。中国书写着全世界最为古老的耕作史,有着最庞大的农耕人群,这里有太多经验。哪怕在植物工厂这一小领域里,也有无数旧的经验、新的方向。在这个领域做研究,得有夹缝求生的毅力和眼光。


陈坚是中国农业大学赛博农人队队员,他的硕士课题是“全人工光环境下的草莓生长发育和果实品质调控”。他最近在做一组实验,在光照强度一定的情况下,用不同比例的白色LED来替换红色LED。


实验初步显示:生物量没有显著性差异。“白光比例高,光合速率变快,但是因为可促使细胞伸长的红光变少,导致叶片面积变小,光截获变小。此高彼低,所以扯平了。”


这是对已知的验证,这不是陈坚的目标。当白红光的变化没有在生物量上体现,是不是在其他方面有所体现?“在白色LED中添加适量红色LED,可能会对其它代谢活动——比如糖代谢产生影响,促进作物糖分积累。”


陈坚搜罗了大量资料,看到有研究显示,可以利用远红光增加番茄的产量和糖分积累。但是,这是否具有物种/品种特异性?是不是适用于草莓?尚不清楚,有待验证。“这也是一种创新的研究方向。”


一扇极小的门背后,有很多不同的路径。陈坚的导师们、师兄师姐们,以及所有从事作物研究的人,在影响作物生长的有限因素里,在浩如烟海的农业经验里,揪住一个细小的线索,然后几年、十年、几十年地求索。


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赛博农人队集装箱植物工厂实验室。李傲 供图。


动摇的,坚定的


陈晓丽研究光12年了,一度动摇。


2012年,北京农科院接到一个植物工厂项目。当时荧光灯还是主流,陈晓丽找到一家胡同里的小公司,买到五六块LED灯,“只有简单的红光、蓝光,还不能调节。”


误打误撞选择农业、研究光的她,开始为它们着迷。她在明明暗暗里,调节着红蓝光比;开24小时灯,看植物不睡觉会怎么样?“不会死,但是它不舒服。叶子皱皱巴巴的,光滑的叶面变得很粗糙。”


三四年后,项目结项了。“很尴尬,想继续研究光,又没有大项目,小项目只能维持实验测试和消耗。”但是她还在研究光,很激进。


“很多人说植物工厂的菜口感不如太阳光下的,因为在太阳光下,先不说温度变化,只说光照就一直在变化,这种变化会刺激植物不同方向的代谢。”她想,植物工厂是16小时内红蓝光8:1同时照射生菜,如果先给红光十分钟,再给蓝光十分钟,会怎么样?


陈晓丽设置了四五组不同的给光交替频率,结果让她非常兴奋,“虽然光源耗电以及植物获得的光累积一样,但是有几组交替给光的生菜,长得更壮实、生物量提高了,这就相当于提高了电能利用率和光能利用率。”


她不满足于此,“受限于设备,最小交替周期是5分钟,怎么让光每分每秒发生变化?”2020年,陈晓丽和同事们一起研发出LED灯无极动态调控,“每秒钟都可以变,任何光配方都可以实现”。她的研究方向也发生改变:高能效等供光策略。


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绿叶先锋队进行光配方预实验。受访团队供图。


但是,当植物工厂在国内还只是一团模糊的概念时,她对光的执着鲜少被理解。她只是守在实验室里,等待着“光”进入光。但是这场等待太久了,2023年她想:要不转去温室,做水肥也行!


然后,她被调去种蘑菇。“你知道吗?真菌跟植物都不在一个界,但是它们在不同光下的形态表现竟有点相似。比如生菜,红光下长得高而纤细,蓝光下叶片大植株矮;有些食用菌也是,红光下菌柄细长菌盖小,而蓝光下菌柄短菌盖大。


还有一些颜色鲜艳的蘑菇,给它增加一点绿光,菌盖会更鲜亮,特别诱人。”她觉得在昏暗的菇房里去寻找真菌与光的秘密,也不错。


再后来,她进入北京农科院组建的绿叶先锋队,回到最初始的研究——植物工厂。她在农研大赛上讲述她对光的理解和供光策略,很多人报以极大的兴趣。她觉得,研究的人多起来,“光”终究会进入光。


但光,还没有进入“墨泉”。


秦楚汉预见过这种情况。他是墨泉队队长,曾是一名高级软件工程师,2016年,他和团队在加拿大成立墨泉的前身Mary Agrotechnologies。他知道,农业是一件“费了很多心力,却不一定会有结果的事儿”。他们四年后才赚到钱。


2021年底,Mary Agrotechnologies上了加拿大的“科创板”,但他们还是决定回国。他们记得初中地理老师说:“中国8个农民才能养活1个城市人口,而美国1个农民能养活35个。”他们想改变点什么。他们也期待更大的市场,更是对中国制造业充满信心,“像这个链条式栽培架,在加拿大要三四个月才能做好,国内两周就做好了。”


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墨泉队采用链条式栽培架进行种植。受访团队供图。


回国肯定有阵痛,但秦楚汉没想到“阵痛是如此猛烈又漫长”。回国24个月,其中20个月在做研发本土化。“赚不到钱,挺痛苦的;不被人认可,挺伤心的。”还有孤独感,“不知道有多少家还不错的企业在做这个行业”。他心里的那面退堂鼓,在2023年上半年响得尤其厉害。


商业世界,刀刀见血。止血,靠钱。


停滞的,前进的


“我不是来看他们种菜的,我是来看他们种钱的。”


有一天,解晓巍浏览农研大赛的报道,看到这条评论。他觉得,这是农研大赛的意义,不管学术流派、技术流派或者产业流派的“立派之本”为何,最终的目的是让农业产业链上的人赚到钱。“只有赚到钱,才能长久。”


解晓巍开场不算坎坷,2020年创办“叶菜侠”,搭建植物工厂集装箱并种菜。第一年第二年就种到钱了。2022年开春,他们“带着对新起点的期待”搬入新办公室,从未想过,这一整年会没有任何收入。


“装实验室花了不少钱,每天都在产生新的费用,没有项目落地,银行卡里的钱流出去不流进来”。解晓巍又狼狈又疲惫,还不敢消费。很多次,他站在办公室看向潍坊市区,跟合伙人说:“实在是不行,把人员先遣散,把营业执照保留,哥们先去打两年工,再回来搞农业。”


一无所获的日子里,他们没有闲着。2022年,“叶菜侠”做了三件事,第一,第一台集装箱植物工厂的样机下线;第二,研发出DFT全自动水培系统;第三,推出种植漂浮板产品。2023年开始不久,他们接到河北保定的植物工厂项目,这个项目成为DFT全自动植物工厂的第一个案例。


他们的植物工厂项目去到了泰国、日本、韩国,还有加勒比海的阿鲁巴海岛。迪拜富豪还把他们用作城市商业街区建筑的集装箱,当作他汗血宝马的马厩,在里面培育草料,“SUV在前面开着,宝马在后面拖着。”


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叶菜侠落地加拿大的全自动植物工厂项目。受访团队供图。


解晓巍觉得现在一身底气,一是种到钱了,二是,“我们是山东的企业,山东在重工建造、生产上都非常强。”他们8天完成了参赛的集装箱植物工厂,“从焊接到金属型材加工,到搬运,再到金属型材表面处理,都有非常完备的工业体系来支持你。”这种工业体系之于植物工厂的产业化至关重要。


9月24日,他电话告知:“叶菜侠”所在的山东省潍坊市农综区这天开过会,将涉及植物工厂、数字化农业、现代化农业装备领域的企业聚拢成块,做成现代设施农业集聚区。他的语气一反往常的不急不缓,连讲了四次“但行好事,莫问前程”。


“墨泉”把所有收入投入研究。他们正在研究中药材育苗和其他品质要求更高的作物。中药材育苗很难,“它慢,特别慢”。从育苗、扩繁到移栽至大田,三五月一茬,做几个迭代验证,一年半载就没有了。


为了育苗基质,他们试了五六家椰壳纤维的供应商,混入珍珠岩、加入黄麻纤维,不同比例都要试三四次。难的不是一次次尝试,而是尝试之后的等待。花三五个月等待一颗苗长出,不行?再来。


如果不做科研,“墨泉”可以盈利,但是科研是为了未来。秦楚汉坚定从事农业的正确性:“无论金融世界发生什么,技术世界发生什么,人总得吃饭。”


8月初,秦楚汉在办公室扦插了玫瑰苗,刚开始蔫不拉叽,像枯木一样,他们以为它们死了。几天后,枯木冒出零星绿芽,然后蓬勃生发,现在已是满槽葳蕤。


秦楚汉觉得,农业与作物生长一样,静默且漫长。在此刻耕种,在未来结果。“你的所有努力,都是为它破土的那一刻做准备。”

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