種地吧少年，科研版

文｜陳梅希

【資料圖】

編｜石燦

如果失去陽光，失去土壤，失去雨露，人類還能種好菜嗎？

普通人有疑問，農業研究者們則在用行動驗證。2023年2月底，四支背景各異的研究團隊齊聚上海崇明島，進駐四個標準集裝箱——他們要在3個多月的時間里，自主控溫、控光、控肥，探索植物生長的極限。

四個集裝箱

這是第三屆多多農研科技大賽決賽給出的“命題作文”。

春去夏來，集裝箱里的三茬生菜已完成采收。在決賽答辯和頒獎現場，我們見到了很多年輕人，他們有的此前完全不會種菜，因為這次大賽確立了從事智慧農業研究的目標；有的已連續三年參賽，打算把這次采集的數據使用到博士論文里。

集裝箱里種植的生菜

他們是種地的少年，正在做著很酷的事。

少年，去種地嗎？

24歲的熊元科是交大生生不息隊的成員，本屆大賽，他們自研了數據管理平臺，還在3個月的時間內驗證了生菜種植的環控算法，最終獲得三等獎。

但時間倒回1年前，熊元科還是種植界的“菜鳥”。

2022年夏天，此前一直專注于城市建筑能源優化的熊元科突然琢磨，自己能不能在家里種菜？他買來一堆材料，興致勃勃地查找垂直農業的資料，在房間搭建起小型種植區，邊種菜邊研究運營仿真方法，甚至跟同學做出了能源優化系統的雛形。

育苗倒是挺順利，生菜種子很快長出小苗來，但很快流程就卡住了。

“我也不知道卡在哪兒，有好多瓶營養液，有一個配方，然后我就這瓶倒一點那瓶倒一點，”熊元科手用雙手比劃倒營養液的動作，接著兩手一攤，“菜最后一顆都沒種出來，這個流程我自己是真跑不通。”

但失敗的種菜經歷，反倒讓他開啟了智慧農業的大門。經導師介紹，熊元科接觸到參加此次多多農研科技大賽的交大參賽隊，他所擅長的能源優化技術，剛好能協助減少植物工廠的耗能問題。

生生不息隊的人員構成是“5+1”模式，5位工科背景的成員加1位種植專家。熊元科笑稱，他們5個人負責跑模型、出數據，再把數據“投喂”給組內唯一種過菜的“農業大佬”。

不到1年時間，熊元科已經從一個種不出菜的門外漢，變成立志于從事現代農業研究的新農人，他打算在交大攻讀博士學位，研究方向正是植物工廠。“算是找到了我下一階段的目標吧，比起從99到100的工作，我更喜歡從0到1的工作。我覺得農業是最重要的一個產業，但它也是（大學生求職時）有一點被嫌棄的產業，它需要得到更多人的重視。”

參加這屆比賽時，熊元科結交到不少同樣從事現代農業研究的年輕朋友。例如平均年齡只有25歲的Cyber Farmer團隊，成員全部來自中國農業大學，是設施農業工程重點實驗室的師兄妹。他們是第一屆大賽的冠軍得主，在本屆賽事中獲得二等獎。

今年博士三年級的楊浩參加了全部三屆多多農研科技大賽。因為師兄鄭建鋒做草莓育種研究，跟第一屆大賽的課題吻合，所以機緣巧合下參賽，并一舉奪冠。到今年，參加大賽已經成為一種師門傳承。

楊浩也從三年前跟著師兄做項目的小師弟，變成了隊伍里的“大哥”。導師很支持，一直告訴他們，農業研究要看未來能不能對實際生產有價值，要接地氣，扎根在土地里。

師門的小師妹李雨濃是Cyber Farmer團隊年紀最小的成員，明年，她將前往荷蘭瓦赫寧根大學繼續攻讀博士學位，她指著對面兩位正在讀博師兄說：“估計這就是我們下一屆的隊長，這是我們下下屆的隊長。”

Lettus Grow的隊長徐丹已經從瓦赫寧根大學畢業10年了，答辯和頒獎典禮期間，恰逢不少地區高考出分，他收到一條意料之外的微信。“一個可能有20年沒見面的小學同學，突然來問我說，他有個親戚高考出分了，想報農學專業，說來問問我的意見。”

Lettus Grow團隊，左三為隊長徐丹

徐丹也是北京極星農業的創始人，無論是在荷蘭求學時，還是回國創業后，這是頭一次有人來找他咨詢農學專業。

“大半夜的，你看，我回復他好多，給他介紹設施園藝發展前景，上游下游的人才缺口。”徐丹打開微信翻出聊天記錄遞給我看，全部是大段的回復，他補充道，“起碼有人主動問我咨詢（農學）專業的時候，我覺得有變化了。”

植物，居然有脾氣？

真正接觸農業前，熊元科覺得植物也是一種可標準化的研究對象，設置參數、跑通模型，那些綠油油的菜苗就會變成一堆數據。等到了實踐中，他才發現，工學和農學的結合，沒有他想象中那么簡單。

一樣的肥，一樣的水，一樣的光照參數，長出來的菜卻是不一樣的。剛接觸農業時，熊元科一頭霧水，但現在他已經能坦然接受植物的“小脾氣”了。“它可能不喜歡吧，得看它喜不喜歡，它畢竟還是一個活的東西。就像一個小孩子，你再怎么懂人性，還是不能完全知道他為什么開心，知道怎樣可以保證他考上清華北大。”

為盡可能控制變量，主辦方為四支隊伍提供同樣的集裝箱，同樣的內部硬件設施，以及同樣的生菜新品種“翠恬”——此前，四支隊伍均未種植過這一品種，他們需要在90天時間內熟悉品種、調試參數、確定方案，最終完成種植。

育苗也在集裝箱內完成

經過兩輪試種，在第三輪最終種植中，同樣的翠恬種子長出了不同的翠恬生菜，植物開始展現它神奇的“個性”。

有的隊伍種出的生菜“個子”很高，帶來更高的產量；有的隊伍種出的生菜“外貌”最佳，具有更高的觀賞性；有的隊伍種出了可食用部分最多的生菜，能換來更高的經濟價值；有的隊伍的生菜口感最清甜，獲得大眾評審的一致好評。

同一批種子，同樣的硬件條件，怎么會種出從“外貌”到口感完全不同的生菜？答辯現場，四支隊伍第一次知道了彼此使用的技術和秘密武器。

上海農科院團隊使用的是晝夜同溫同光策略，不模擬白天和夜晚，讓集裝箱內的植物處于接近的溫度和光照條件下。最終，上海農科院隊最后一茬生菜的生產效率達到0.18kg/ m2 /天，是產量最高的隊伍，并奪得本屆大賽的冠軍。

頒獎儀式上的上海農科院隊，右三為隊長何立中

徐丹深受啟發，他在賽后評價：“（上海農科院隊的策略）讓我們打破了思維局限，植物工廠本身它就是給你的一個無限可能的場景，我們可以躍跳出原本的框子去做一些更加大膽的嘗試。”

Cyber Farmer團隊則采取了完全相反的策略，盡可能地模擬自然環境中光照和氣溫的晝夜差別。楊浩在解釋這一策略時提到：“植物也跟人一樣，它也是需要休息的。我們更多的是關注于植物本身生理的需求，以此來反饋調控環境。”

最終，Cyber Farmer種出了形態最漂亮、可食用比例最多的翠恬生菜。

植物不會說謊，任何一點外部環境的變化，在一個生長周期后，都會體現在采收的結果中。它是生命，既有個性，又無比誠實，會讓所有的努力都落到實處。

本屆大賽，四支隊伍基于不同目標，試驗了不同的智能種植策略，未來，在這三個月里積累的生產數據，將成為植物工廠生菜種植領域的寶貴財富。

農業，其實挺酷的

徐丹說，沒接觸過的人對農業有兩種極端的想象。第一種是把農業想象得特別辛苦——“說起農業想到的第一個畫面是曬得很黑，在地里掰棒子收小麥。”第二種則是把農業想象得太輕松，寄托著對田園牧歌式生活的期待，覺得種地是件有趣的事情。

兩種極端的想象都會對農業產生傷害。前者會降低年輕人從事農業的可能性，畢竟“沒有家長會希望孩子從事那么辛苦的行業”，而后者會讓人忽略農業發展的復雜程度和科技含量。

但現代農業發展至今，已經和人工智能、光學、建筑學、能源科學、機械制造等密不可分，它不再是研究植物和動物的單一學科，而是需要眾多學科研究者“手牽手”才能持續探尋突破的前沿交叉領域。

越來越多和熊元科一樣有著工程學背景的人，開始踏入智慧農業領域；而越來越多農學背景的青年研究者，也已經開始掌握跨學科的研究方法和工具。

智能調節植物的光照條件

回顧當前農業種植存在的多種模式，從大田農業、薄膜大棚、玻璃溫室，到植物工廠，對自然的依賴程度依次降低，人類對植物生長環境的控制能力依次增長。

但目前，它們絕不是互相取代的關系，不止一位參賽科學家提到，植物工廠模式距離普及和市場化還很遙遠。研究者先行探索，主要有兩方面的意義。

一是在植物工廠內研發應用的智能技術，未來同樣可以適配大田、大棚、溫室等當前已實現量產的農業種植形態，提升實際農業生產中的效率。

例如本屆冠軍隊伍上海農科院隊，在比賽過程中開發出智慧種植決策管理系統，基于大數據云平臺的數據庫構建，融合了植株的生長模型、光截獲模型、蒸騰模型等算法，實時收集各類傳感器回傳的數據，監測植株長勢，可輔助環境調控、采收時機等種植策略判斷。未來，類似的智慧種植系統也有機會應用到玻璃溫室等現有農業生產環境中。

Cyber Farmer 團隊在第一屆比賽中使用的營養液配方動態調整技術，則已被進一步優化，形成標準算法，應用于北京小湯山近5000平米的草莓種植中。

二是在某些特殊場景下，完全不依賴自然條件的植物工廠將提供穩定的蔬菜產能。陽光、雨水、土壤，是自然對人類的饋贈，但不是所有地區的人都能收到這份禮物。在邊防哨所、遠洋輪、沙漠、極地科考站等自然條件有限的地區，植物工廠是提供蔬菜生產，改善生活條件的可靠資源。

剛從集裝箱采摘下來的生菜

更重要的是，我們需要具備這樣的能力，以等待合適的場景出現。

目前，植物工廠最大的痛點在于能源消耗，當未來清潔能源等相關領域取得重大突破時，相應的農業技術儲備將釋放更大的潛能，也許家家戶戶頂樓種菜自給自足，也不再只是賽博夢境。

2022年，徐丹在接受媒體采訪時說，希望女兒長大后，會覺得爸爸種菜是件很酷的事。

徐丹的大女兒今年6歲，我問他，之前的愿望實現了嗎？他笑得很開心，說女兒現在非常自豪，在別的地方吃到番茄，會告訴其他人：“這個番茄沒有我爸爸種的番茄好吃。”

因為經常泡在農場里，小女孩對植物的種植過程非常了解，徐丹有次聽到女兒給其他小朋友介紹番茄的生長過程，從授粉到結果，講得頭頭是道。

持續一天的訪談里，徐丹講了很多垂直農業、植物工廠、動態調節、模型策略，聊到女兒時，是他難得顯得放松的時刻。他講女兒看過生菜怎么長大，就會有意識地節約糧食和蔬菜；講她小小年紀，就去農場里幫忙一起貼包裝盒。

“我很希望我們的孩子會認為，不管你是醫生、農民，還是干嘛，每個職業之間是沒有高低貴賤之分的。”

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