葉菜俠科技：集裝箱里種生菜從田間到賽場
作者: 時間: 2025-01-03
植物不會說話，中國農民通過觀看農作物長勢，來判斷其狀態和需求，把手伸進泥土中，靠經驗種了幾千年地。
2023年，中國農業科技進步貢獻率為63.2%，這一指標被視為衡量農業科技進步對農業總產值增長貢獻的指標。中國人民大學經濟學院劉守英教授曾指出，發達經濟體的農業科技貢獻率通常在80%左右。如何讓中國農研科技成果走出實驗室，是農業科技進步貢獻率提升的關鍵。
上海市農業科學院園藝所所長朱為民說：“現在老一代的菜農都已經步入老年，他們為中國蔬菜產業發展做出了很大貢獻。但很多貢獻源于他們自身的吃苦耐勞，甚至以犧牲身體健康為代價。”
露天種植的陽光和粉塵、溫室環境下的高濕度、日復一日的彎腰與蹲跪，對菜農的腰膝關節、呼吸系統的損傷都很大。當農民后代的職業選擇開始轉向、農業生產方式進入新的轉型階段時，需要更多從業者的交流，并激發新的解決方案出現，讓經驗流動起來。
12月27日，第四屆“多多農研科技大賽”落下帷幕。本次沿用了第三屆在全封閉的集裝箱里種生菜的題目，但首次將集裝箱改建為“新農田”的設計方案與建設效果納入考察范圍，通過數字科技、智能裝備與農學結合，以更低能耗、追求更優品質和更高產量。
以往，農業科技競賽都是“學院派”與“科研派”之間的競爭，他們大多都是科班出身，要么是農業類大學的博士，要么是農科院的專家，這些人也被稱為“國家隊”。本次比賽中，出現了更多來自商業公司的創業團隊。
決賽中，6支隊伍要在20英尺的集裝箱里種植散葉生菜。在160多天的時間里，參賽隊伍要自己設計搭建集裝箱、測試、種植。通過精準控制溫度、光照、水分、濕度、肥料等等，并觀察作物在不同參數下的生長狀態，不斷優化方案。最后組委會從空間布局、種植架設、實際產量、品質、能耗等方面評選出獲勝者。
創新、交流與降本增效
利用新技術輔助農業生產，并非新興概念。然而其推進過程中存在顯著的難點：農作物具有一定的生長周期，種植方案難以實現快速的迭代與優化。
比賽這種形式，可以激發創新與實踐方案的出現，促進不同領域的參與者交流，讓研究成果，更快地轉化成社會價值。
這次進入決賽的六支團隊中，企業、高校、科研院所各有2家。解曉巍所在的葉菜俠隊來自企業。他說，其實公司在上一屆比賽時就在猶豫要不要參加。但由于過去很少與學界交流，一看到參賽的都是“國家隊”，信心不足，不清楚自己在這之中是什么水平。
他認為，目前農業生產技術領域的交流相對較少。對待同一個問題，科研與產業的理解不同，解決起問題來各有各的方法。雖然都能達成目的，但將不同想法交流碰撞的機會卻不多。在今天的農業研究領域，這種交流是非常必要的。
“學院派”的農研人員在看了比賽成果以后，產生了相似的思考：在實驗室做科研，往往只需要關注自己的細分方向，比如光照參數、營養液配比。但今天，研究更多需要帶著產業的訴求，引入經濟的視角。
比如，植物工廠往往被看作一個近乎完美的農業種植形態，但缺陷在于，培養作物的環境所需的能耗成本太高。此前水平較高的植物工廠每生產1公斤生菜的成本或達20多元，接近普通生菜的10倍。
本次是多多農研科技大賽第二次在集裝箱里搭建植物工廠，賽事的組織方也開始更多地思考賽事科技成果的轉化問題：在此前的集裝箱比賽中，集裝箱的搭建與設計都由主辦方提供，選手們比的是AI算法。而本次比賽，則將集裝箱改造的設計方案與建設成本都納入比賽內容，選手們獲得了更多的發揮空間，也面對著更高的不確定性。
在集裝箱里種生菜，人為因素的干預則可以滲透到植物生長的方方面面，打造出一個滿足植物生長所需全部營養要素（光、溫、水、肥、氣等）的環境，讓農業種植擺脫自然環境的限制。這很大程度上是在用標準化、工業化的方式發展農業。
比賽過程中，僅僅是為了達成“節約資源”的目的，各隊的解決方案就已經十分多樣。
冠軍隊中國農業大學賽博農人隊，通過冷源接入技術，將集裝箱和自然環境設計為一體，在生菜生長期，當箱外溫度低于箱內溫度特定值時，系統會自動引入外界冷源進行降溫。決賽階段，一波侵襲上海的寒潮開啟了冷源接入系統，使空調日能耗環比前日降低了56%。
另外，成長期的生菜蒸騰量大幅上升，賽博農人團隊在箱內設置了冷凝回收技術，重新收集作物的呼吸作用所產生的水蒸氣，并將其用以調配營養液，節約水資源。這項功能在沙漠等缺水地區將更加實用。
最終，賽博農人隊將集裝箱種植生菜的耗電量降低至12.25千瓦時/千克，而栽培面積生產效率提升到0.33千克/平方米/天，目前日本植物工廠領軍企業未來公司的該項數值為0.3-0.45千克/平方米/天。
上海農科院團隊的方案從視覺上看來十分科幻。他們在集裝箱的改造上采用了可移動式垂直吊掛栽培架，在植物的不同生長階段進行動態調節，既減少了黃葉的產生，也將水平的層架變為以列為種植單元的垂直設計，提高了空間使用率與種植數量。
同時，他們采用了多種補光燈協同使用的方法，配備了光質、光強、光周期可調的紅藍光LED，采用交替補光策略來節能降耗。
最終，上海農科院團隊的生菜總產量超過300千克，位列第一。折算栽培面積生產效率，也達到了0.28千克/平方米/天。
首次參賽，解曉巍所在的“葉菜俠”隊獲得了并列第三的成績。他們制定了一套植物生長環境線性控制系統，而非開關控制系統。以燈光為例，葉菜俠隊有一個0%-100%的燈源控制區間，能根據植物的不同狀態、不同生長階段調節。同時，他們為了更準確地判斷作物狀態，還在環境指標之上，嘗試直接監測生理指標。
解曉巍說：“常見的監測指標大概是溫度、濕度、二氧化碳濃度三種，但這其實是環境指標，植物要經受的變量太多了，所以我們嘗試去判斷它的生理指標。比如說它的葉片溫度。”通過與環境溫度的對比，來判斷植物的蒸騰狀態，進而判斷光合作用是否在進行，植物是否在生長等等。最終，葉菜俠種出單株重達460克的“菜王”。
進化中的中國農業
2025年，中國農業科技規模預計將達到1.26萬億元，占據農業增加值的15%。本次農研科技大賽還在進行中時，部分團隊方案已經投入商業化或迎來合作意向。
在最后的終審匯報環節，賽博農人團隊看中了中國的沙拉消費市場，將集裝箱植物工廠定位為“超級輕食中央工廠”，目標是20到35歲之間的女性群體消費者，月點餐頻次在10次以上，客單價在15到35元，通過優化傳統農業的產業鏈環節，滿足她們對輕食的喜好。
以上海為例，上海每天綠葉菜需求量達到6000噸以上，但是本地生產的綠葉菜僅占40%，60%依靠周邊地區的供應。將集裝箱植物工廠布置在離消費者更近的地方，不僅可以很好地彌補供需缺口，還可以保證食材的新鮮、減少運輸成本、降低生鮮產品的損耗率。
葉菜俠隊解曉巍進一步提出了集裝箱植物工廠在社區里作為硬件場景所承載的商業想象力——用在社區里生產和展銷一體的口袋農場，家庭園藝產品的銷售，生鮮物資的應急供給，農業科普場所等。
在解曉巍看來，集裝箱植物工廠的種植技術也可以反哺傳統農業，“集裝箱就是把我們在露天、在溫室種植的各項技術累積到一起，反過來集裝箱植物工廠的核心技術也可以提取出來，下放，比如育苗技術、垂直通風等。”決賽期間，葉菜俠隊的合作方曾到現場觀賽，欲尋求集裝箱植物工廠合作方案。
近年來，葉菜俠圍繞NFT、DFT、垂直農場等新型栽培技術、依托山東制造優勢，形成了多套自主知識產權的綠葉菜生產裝備體系，并成功推廣至國內外，在日本、韓國、阿魯巴、泰國等國家和地區落地植物工廠模式。
墨泉隊目前正與上海餐飲企業合作，試種健康綠色的韭菜。該公司還與中東企業合作嘗試種植羅勒、芝麻菜等沙拉菜品種，在泰國嘗試種植草莓等非熱帶水果，希望將植物工廠技術推廣至更多地區。
第一屆比賽上獲獎的團隊“智多莓”，就曾在比賽過程中看到技術產品化的市場前景，決定成立“智多莓”公司，幫助中小種植者提升種植草莓、藍莓的效益。
近幾年，越來越多公司開始意識到科學在農業領域的重要作用。一些企業嘗試通過對前端農業種植技術投入研究，提升產品產量、降低成本、提升口感和品質。也有一些公司開始像拼多多一樣，參與農業研究、牽頭舉辦相關活動。這意味著，這些公司在逐漸意識到，推動農業發展或現代化轉型，只是靠資金投入并不夠，它是一個需要技術、人才等系統性投入的長期工程。
“科技創新是推動農業高質量發展的關鍵引擎。”拼多多高級副總裁、首席發展官朱政說：“拼多多近年來更多參與農業科技創新，助力農業科研轉化為新質供給。”
2023年，中國農業科技進步貢獻率為63.2%，這一指標被視為衡量農業科技進步對農業總產值增長貢獻的指標。中國人民大學經濟學院劉守英教授曾指出，發達經濟體的農業科技貢獻率通常在80%左右。如何讓中國農研科技成果走出實驗室，是農業科技進步貢獻率提升的關鍵。
上海市農業科學院園藝所所長朱為民說：“現在老一代的菜農都已經步入老年，他們為中國蔬菜產業發展做出了很大貢獻。但很多貢獻源于他們自身的吃苦耐勞，甚至以犧牲身體健康為代價。”
露天種植的陽光和粉塵、溫室環境下的高濕度、日復一日的彎腰與蹲跪，對菜農的腰膝關節、呼吸系統的損傷都很大。當農民后代的職業選擇開始轉向、農業生產方式進入新的轉型階段時，需要更多從業者的交流，并激發新的解決方案出現，讓經驗流動起來。
12月27日，第四屆“多多農研科技大賽”落下帷幕。本次沿用了第三屆在全封閉的集裝箱里種生菜的題目，但首次將集裝箱改建為“新農田”的設計方案與建設效果納入考察范圍，通過數字科技、智能裝備與農學結合，以更低能耗、追求更優品質和更高產量。
以往，農業科技競賽都是“學院派”與“科研派”之間的競爭，他們大多都是科班出身，要么是農業類大學的博士，要么是農科院的專家，這些人也被稱為“國家隊”。本次比賽中，出現了更多來自商業公司的創業團隊。
決賽中，6支隊伍要在20英尺的集裝箱里種植散葉生菜。在160多天的時間里，參賽隊伍要自己設計搭建集裝箱、測試、種植。通過精準控制溫度、光照、水分、濕度、肥料等等，并觀察作物在不同參數下的生長狀態，不斷優化方案。最后組委會從空間布局、種植架設、實際產量、品質、能耗等方面評選出獲勝者。
創新、交流與降本增效
利用新技術輔助農業生產，并非新興概念。然而其推進過程中存在顯著的難點：農作物具有一定的生長周期，種植方案難以實現快速的迭代與優化。
比賽這種形式，可以激發創新與實踐方案的出現，促進不同領域的參與者交流，讓研究成果，更快地轉化成社會價值。
這次進入決賽的六支團隊中，企業、高校、科研院所各有2家。解曉巍所在的葉菜俠隊來自企業。他說，其實公司在上一屆比賽時就在猶豫要不要參加。但由于過去很少與學界交流，一看到參賽的都是“國家隊”，信心不足，不清楚自己在這之中是什么水平。
他認為，目前農業生產技術領域的交流相對較少。對待同一個問題，科研與產業的理解不同，解決起問題來各有各的方法。雖然都能達成目的，但將不同想法交流碰撞的機會卻不多。在今天的農業研究領域，這種交流是非常必要的。
“學院派”的農研人員在看了比賽成果以后，產生了相似的思考：在實驗室做科研，往往只需要關注自己的細分方向，比如光照參數、營養液配比。但今天，研究更多需要帶著產業的訴求，引入經濟的視角。
比如，植物工廠往往被看作一個近乎完美的農業種植形態，但缺陷在于，培養作物的環境所需的能耗成本太高。此前水平較高的植物工廠每生產1公斤生菜的成本或達20多元，接近普通生菜的10倍。
本次是多多農研科技大賽第二次在集裝箱里搭建植物工廠，賽事的組織方也開始更多地思考賽事科技成果的轉化問題：在此前的集裝箱比賽中，集裝箱的搭建與設計都由主辦方提供，選手們比的是AI算法。而本次比賽，則將集裝箱改造的設計方案與建設成本都納入比賽內容，選手們獲得了更多的發揮空間，也面對著更高的不確定性。
在集裝箱里種生菜，人為因素的干預則可以滲透到植物生長的方方面面，打造出一個滿足植物生長所需全部營養要素（光、溫、水、肥、氣等）的環境，讓農業種植擺脫自然環境的限制。這很大程度上是在用標準化、工業化的方式發展農業。
比賽過程中，僅僅是為了達成“節約資源”的目的，各隊的解決方案就已經十分多樣。
冠軍隊中國農業大學賽博農人隊，通過冷源接入技術，將集裝箱和自然環境設計為一體，在生菜生長期，當箱外溫度低于箱內溫度特定值時，系統會自動引入外界冷源進行降溫。決賽階段，一波侵襲上海的寒潮開啟了冷源接入系統，使空調日能耗環比前日降低了56%。
另外，成長期的生菜蒸騰量大幅上升，賽博農人團隊在箱內設置了冷凝回收技術，重新收集作物的呼吸作用所產生的水蒸氣，并將其用以調配營養液，節約水資源。這項功能在沙漠等缺水地區將更加實用。
最終，賽博農人隊將集裝箱種植生菜的耗電量降低至12.25千瓦時/千克，而栽培面積生產效率提升到0.33千克/平方米/天，目前日本植物工廠領軍企業未來公司的該項數值為0.3-0.45千克/平方米/天。
上海農科院團隊的方案從視覺上看來十分科幻。他們在集裝箱的改造上采用了可移動式垂直吊掛栽培架，在植物的不同生長階段進行動態調節，既減少了黃葉的產生，也將水平的層架變為以列為種植單元的垂直設計，提高了空間使用率與種植數量。
同時，他們采用了多種補光燈協同使用的方法，配備了光質、光強、光周期可調的紅藍光LED，采用交替補光策略來節能降耗。
最終，上海農科院團隊的生菜總產量超過300千克，位列第一。折算栽培面積生產效率，也達到了0.28千克/平方米/天。
首次參賽，解曉巍所在的“葉菜俠”隊獲得了并列第三的成績。他們制定了一套植物生長環境線性控制系統，而非開關控制系統。以燈光為例，葉菜俠隊有一個0%-100%的燈源控制區間，能根據植物的不同狀態、不同生長階段調節。同時，他們為了更準確地判斷作物狀態，還在環境指標之上，嘗試直接監測生理指標。
解曉巍說：“常見的監測指標大概是溫度、濕度、二氧化碳濃度三種，但這其實是環境指標，植物要經受的變量太多了，所以我們嘗試去判斷它的生理指標。比如說它的葉片溫度。”通過與環境溫度的對比，來判斷植物的蒸騰狀態，進而判斷光合作用是否在進行，植物是否在生長等等。最終，葉菜俠種出單株重達460克的“菜王”。
進化中的中國農業
2025年，中國農業科技規模預計將達到1.26萬億元，占據農業增加值的15%。本次農研科技大賽還在進行中時，部分團隊方案已經投入商業化或迎來合作意向。
在最后的終審匯報環節，賽博農人團隊看中了中國的沙拉消費市場，將集裝箱植物工廠定位為“超級輕食中央工廠”，目標是20到35歲之間的女性群體消費者，月點餐頻次在10次以上，客單價在15到35元，通過優化傳統農業的產業鏈環節，滿足她們對輕食的喜好。
以上海為例，上海每天綠葉菜需求量達到6000噸以上，但是本地生產的綠葉菜僅占40%，60%依靠周邊地區的供應。將集裝箱植物工廠布置在離消費者更近的地方，不僅可以很好地彌補供需缺口，還可以保證食材的新鮮、減少運輸成本、降低生鮮產品的損耗率。
葉菜俠隊解曉巍進一步提出了集裝箱植物工廠在社區里作為硬件場景所承載的商業想象力——用在社區里生產和展銷一體的口袋農場，家庭園藝產品的銷售，生鮮物資的應急供給，農業科普場所等。
在解曉巍看來，集裝箱植物工廠的種植技術也可以反哺傳統農業，“集裝箱就是把我們在露天、在溫室種植的各項技術累積到一起，反過來集裝箱植物工廠的核心技術也可以提取出來，下放，比如育苗技術、垂直通風等。”決賽期間，葉菜俠隊的合作方曾到現場觀賽，欲尋求集裝箱植物工廠合作方案。
近年來，葉菜俠圍繞NFT、DFT、垂直農場等新型栽培技術、依托山東制造優勢，形成了多套自主知識產權的綠葉菜生產裝備體系，并成功推廣至國內外，在日本、韓國、阿魯巴、泰國等國家和地區落地植物工廠模式。
墨泉隊目前正與上海餐飲企業合作，試種健康綠色的韭菜。該公司還與中東企業合作嘗試種植羅勒、芝麻菜等沙拉菜品種，在泰國嘗試種植草莓等非熱帶水果，希望將植物工廠技術推廣至更多地區。
第一屆比賽上獲獎的團隊“智多莓”，就曾在比賽過程中看到技術產品化的市場前景，決定成立“智多莓”公司，幫助中小種植者提升種植草莓、藍莓的效益。
近幾年，越來越多公司開始意識到科學在農業領域的重要作用。一些企業嘗試通過對前端農業種植技術投入研究，提升產品產量、降低成本、提升口感和品質。也有一些公司開始像拼多多一樣，參與農業研究、牽頭舉辦相關活動。這意味著，這些公司在逐漸意識到，推動農業發展或現代化轉型，只是靠資金投入并不夠，它是一個需要技術、人才等系統性投入的長期工程。
“科技創新是推動農業高質量發展的關鍵引擎。”拼多多高級副總裁、首席發展官朱政說：“拼多多近年來更多參與農業科技創新，助力農業科研轉化為新質供給。”