种地吧少年，科研版

文｜陈梅希

【资料图】

编｜石灿

如果失去阳光，失去土壤，失去雨露，人类还能种好菜吗？

普通人有疑问，农业研究者们则在用行动验证。2023年2月底，四支背景各异的研究团队齐聚上海崇明岛，进驻四个标准集装箱——他们要在3个多月的时间里，自主控温、控光、控肥，探索植物生长的极限。

四个集装箱

这是第三届多多农研科技大赛决赛给出的“命题作文”。

春去夏来，集装箱里的三茬生菜已完成采收。在决赛答辩和颁奖现场，我们见到了很多年轻人，他们有的此前完全不会种菜，因为这次大赛确立了从事智慧农业研究的目标；有的已连续三年参赛，打算把这次采集的数据使用到博士论文里。

集装箱里种植的生菜

他们是种地的少年，正在做着很酷的事。

少年，去种地吗？

24岁的熊元科是交大生生不息队的成员，本届大赛，他们自研了数据管理平台，还在3个月的时间内验证了生菜种植的环控算法，最终获得三等奖。

但时间倒回1年前，熊元科还是种植界的“菜鸟”。

2022年夏天，此前一直专注于城市建筑能源优化的熊元科突然琢磨，自己能不能在家里种菜？他买来一堆材料，兴致勃勃地查找垂直农业的资料，在房间搭建起小型种植区，边种菜边研究运营仿真方法，甚至跟同学做出了能源优化系统的雏形。

育苗倒是挺顺利，生菜种子很快长出小苗来，但很快流程就卡住了。

“我也不知道卡在哪儿，有好多瓶营养液，有一个配方，然后我就这瓶倒一点那瓶倒一点，”熊元科手用双手比划倒营养液的动作，接着两手一摊，“菜最后一颗都没种出来，这个流程我自己是真跑不通。”

但失败的种菜经历，反倒让他开启了智慧农业的大门。经导师介绍，熊元科接触到参加此次多多农研科技大赛的交大参赛队，他所擅长的能源优化技术，刚好能协助减少植物工厂的耗能问题。

生生不息队的人员构成是“5+1”模式，5位工科背景的成员加1位种植专家。熊元科笑称，他们5个人负责跑模型、出数据，再把数据“投喂”给组内唯一种过菜的“农业大佬”。

不到1年时间，熊元科已经从一个种不出菜的门外汉，变成立志于从事现代农业研究的新农人，他打算在交大攻读博士学位，研究方向正是植物工厂。“算是找到了我下一阶段的目标吧，比起从99到100的工作，我更喜欢从0到1的工作。我觉得农业是最重要的一个产业，但它也是（大学生求职时）有一点被嫌弃的产业，它需要得到更多人的重视。”

参加这届比赛时，熊元科结交到不少同样从事现代农业研究的年轻朋友。例如平均年龄只有25岁的Cyber Farmer团队，成员全部来自中国农业大学，是设施农业工程重点实验室的师兄妹。他们是第一届大赛的冠军得主，在本届赛事中获得二等奖。

今年博士三年级的杨浩参加了全部三届多多农研科技大赛。因为师兄郑建锋做草莓育种研究，跟第一届大赛的课题吻合，所以机缘巧合下参赛，并一举夺冠。到今年，参加大赛已经成为一种师门传承。

杨浩也从三年前跟着师兄做项目的小师弟，变成了队伍里的“大哥”。导师很支持，一直告诉他们，农业研究要看未来能不能对实际生产有价值，要接地气，扎根在土地里。

师门的小师妹李雨浓是Cyber Farmer团队年纪最小的成员，明年，她将前往荷兰瓦赫宁根大学继续攻读博士学位，她指着对面两位正在读博师兄说：“估计这就是我们下一届的队长，这是我们下下届的队长。”

Lettus Grow的队长徐丹已经从瓦赫宁根大学毕业10年了，答辩和颁奖典礼期间，恰逢不少地区高考出分，他收到一条意料之外的微信。“一个可能有20年没见面的小学同学，突然来问我说，他有个亲戚高考出分了，想报农学专业，说来问问我的意见。”

Lettus Grow团队，左三为队长徐丹

徐丹也是北京极星农业的创始人，无论是在荷兰求学时，还是回国创业后，这是头一次有人来找他咨询农学专业。

“大半夜的，你看，我回复他好多，给他介绍设施园艺发展前景，上游下游的人才缺口。”徐丹打开微信翻出聊天记录递给我看，全部是大段的回复，他补充道，“起码有人主动问我咨询（农学）专业的时候，我觉得有变化了。”

植物，居然有脾气？

真正接触农业前，熊元科觉得植物也是一种可标准化的研究对象，设置参数、跑通模型，那些绿油油的菜苗就会变成一堆数据。等到了实践中，他才发现，工学和农学的结合，没有他想象中那么简单。

一样的肥，一样的水，一样的光照参数，长出来的菜却是不一样的。刚接触农业时，熊元科一头雾水，但现在他已经能坦然接受植物的“小脾气”了。“它可能不喜欢吧，得看它喜不喜欢，它毕竟还是一个活的东西。就像一个小孩子，你再怎么懂人性，还是不能完全知道他为什么开心，知道怎样可以保证他考上清华北大。”

为尽可能控制变量，主办方为四支队伍提供同样的集装箱，同样的内部硬件设施，以及同样的生菜新品种“翠恬”——此前，四支队伍均未种植过这一品种，他们需要在90天时间内熟悉品种、调试参数、确定方案，最终完成种植。

育苗也在集装箱内完成

经过两轮试种，在第三轮最终种植中，同样的翠恬种子长出了不同的翠恬生菜，植物开始展现它神奇的“个性”。

有的队伍种出的生菜“个子”很高，带来更高的产量；有的队伍种出的生菜“外貌”最佳，具有更高的观赏性；有的队伍种出了可食用部分最多的生菜，能换来更高的经济价值；有的队伍的生菜口感最清甜，获得大众评审的一致好评。

同一批种子，同样的硬件条件，怎么会种出从“外貌”到口感完全不同的生菜？答辩现场，四支队伍第一次知道了彼此使用的技术和秘密武器。

上海农科院团队使用的是昼夜同温同光策略，不模拟白天和夜晚，让集装箱内的植物处于接近的温度和光照条件下。最终，上海农科院队最后一茬生菜的生产效率达到0.18kg/ m2 /天，是产量最高的队伍，并夺得本届大赛的冠军。

颁奖仪式上的上海农科院队，右三为队长何立中

徐丹深受启发，他在赛后评价：“（上海农科院队的策略）让我们打破了思维局限，植物工厂本身它就是给你的一个无限可能的场景，我们可以跃跳出原本的框子去做一些更加大胆的尝试。”

Cyber Farmer团队则采取了完全相反的策略，尽可能地模拟自然环境中光照和气温的昼夜差别。杨浩在解释这一策略时提到：“植物也跟人一样，它也是需要休息的。我们更多的是关注于植物本身生理的需求，以此来反馈调控环境。”

最终，Cyber Farmer种出了形态最漂亮、可食用比例最多的翠恬生菜。

植物不会说谎，任何一点外部环境的变化，在一个生长周期后，都会体现在采收的结果中。它是生命，既有个性，又无比诚实，会让所有的努力都落到实处。

本届大赛，四支队伍基于不同目标，试验了不同的智能种植策略，未来，在这三个月里积累的生产数据，将成为植物工厂生菜种植领域的宝贵财富。

农业，其实挺酷的

徐丹说，没接触过的人对农业有两种极端的想象。第一种是把农业想象得特别辛苦——“说起农业想到的第一个画面是晒得很黑，在地里掰棒子收小麦。”第二种则是把农业想象得太轻松，寄托着对田园牧歌式生活的期待，觉得种地是件有趣的事情。

两种极端的想象都会对农业产生伤害。前者会降低年轻人从事农业的可能性，毕竟“没有家长会希望孩子从事那么辛苦的行业”，而后者会让人忽略农业发展的复杂程度和科技含量。

但现代农业发展至今，已经和人工智能、光学、建筑学、能源科学、机械制造等密不可分，它不再是研究植物和动物的单一学科，而是需要众多学科研究者“手牵手”才能持续探寻突破的前沿交叉领域。

越来越多和熊元科一样有着工程学背景的人，开始踏入智慧农业领域；而越来越多农学背景的青年研究者，也已经开始掌握跨学科的研究方法和工具。

智能调节植物的光照条件

回顾当前农业种植存在的多种模式，从大田农业、薄膜大棚、玻璃温室，到植物工厂，对自然的依赖程度依次降低，人类对植物生长环境的控制能力依次增长。

但目前，它们绝不是互相取代的关系，不止一位参赛科学家提到，植物工厂模式距离普及和市场化还很遥远。研究者先行探索，主要有两方面的意义。

一是在植物工厂内研发应用的智能技术，未来同样可以适配大田、大棚、温室等当前已实现量产的农业种植形态，提升实际农业生产中的效率。

例如本届冠军队伍上海农科院队，在比赛过程中开发出智慧种植决策管理系统，基于大数据云平台的数据库构建，融合了植株的生长模型、光截获模型、蒸腾模型等算法，实时收集各类传感器回传的数据，监测植株长势，可辅助环境调控、采收时机等种植策略判断。未来，类似的智慧种植系统也有机会应用到玻璃温室等现有农业生产环境中。

Cyber Farmer 团队在第一届比赛中使用的营养液配方动态调整技术，则已被进一步优化，形成标准算法，应用于北京小汤山近5000平米的草莓种植中。

二是在某些特殊场景下，完全不依赖自然条件的植物工厂将提供稳定的蔬菜产能。阳光、雨水、土壤，是自然对人类的馈赠，但不是所有地区的人都能收到这份礼物。在边防哨所、远洋轮、沙漠、极地科考站等自然条件有限的地区，植物工厂是提供蔬菜生产，改善生活条件的可靠资源。

刚从集装箱采摘下来的生菜

更重要的是，我们需要具备这样的能力，以等待合适的场景出现。

目前，植物工厂最大的痛点在于能源消耗，当未来清洁能源等相关领域取得重大突破时，相应的农业技术储备将释放更大的潜能，也许家家户户顶楼种菜自给自足，也不再只是赛博梦境。

2022年，徐丹在接受媒体采访时说，希望女儿长大后，会觉得爸爸种菜是件很酷的事。

徐丹的大女儿今年6岁，我问他，之前的愿望实现了吗？他笑得很开心，说女儿现在非常自豪，在别的地方吃到番茄，会告诉其他人：“这个番茄没有我爸爸种的番茄好吃。”

因为经常泡在农场里，小女孩对植物的种植过程非常了解，徐丹有次听到女儿给其他小朋友介绍番茄的生长过程，从授粉到结果，讲得头头是道。

持续一天的访谈里，徐丹讲了很多垂直农业、植物工厂、动态调节、模型策略，聊到女儿时，是他难得显得放松的时刻。他讲女儿看过生菜怎么长大，就会有意识地节约粮食和蔬菜；讲她小小年纪，就去农场里帮忙一起贴包装盒。

“我很希望我们的孩子会认为，不管你是医生、农民，还是干嘛，每个职业之间是没有高低贵贱之分的。”

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