本次比赛种植的生菜品种“优雅”
2024光明多多垂直农业挑战赛初赛现场
国内市场上已投入使用的集装箱式植物工厂
记者 童蔚
如何将一只标准集装箱，改造成产量高、品质好、能耗少，且成本低的植物工厂？
近日，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”的初赛现场，16支参赛队伍、142位不同学科背景的国内外青年专家，通过线上路演、答辩的方式，展示各自精心准备的“施工图纸”与种植方案。
经过激烈角逐，6支队伍成功闯入决赛。其中既有往届获奖团队，也有不少种植经验丰富的新面孔，部分团队还拥有外籍科研力量。
“国内优秀企业和归国团队积极参与，把国际先进技术与理念融入国内植物工厂建设。”本届大赛评委、中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江表示，“参赛队伍的方案基本实现了计算机、农业工程、设施园艺等多学科交叉融合”。
挑战集装箱里用AI种生菜
农业发展的边界，正在被人工智能重新定义。与传统手工种植相比，集装箱植物工厂种菜，风吹不到、雨淋不着，通过AI技术、算法等手段能实现持续的食物供给。
本次大赛吸引了浙江大学、中国农业大学、上海交通大学等985名校的研究力量，知名科研院所如北京市农林科学院国家农业智能装备技术研究中心，也组队参加（详见快报4月3日06版）。
按照赛程，赛博农人队（Cyberfarmer）、上海农科院植物工厂队、墨泉队、叶菜侠队（Leafyman）、绿叶先锋队、室墨司源队等6支晋级队伍，接下来将根据各自方案改建集装箱，开展AI种植。大赛选定的品种，为日本植物工厂常见的生菜品种“优雅” 。
“比拼水培生菜AI种植，也要较量集装箱式植物工厂的制造水平，从系统设计、装备制造、安装调试能力、种植水平等进行全方位技能考核，全面体现工学、农学乃至商学的学科交叉与跨界融合。”大赛评委、中国农业大学水利与土木工程学院教授贺冬仙很期待参赛团队能充分发挥创新精神，在种植技术和能效方面与日本植物工厂展开切磋，共同促进AI种植技术的进步。
这也是光明多多垂直农业挑战赛第二次比拼集装箱种生菜。去年，参赛团队在已配备硬件模块设施的集装箱内，展开生菜增产降能的比拼。今年，赛事难度升级，首次将集装箱改装设计方案与建设成本纳入比赛内容。
全球不同技术流派同台竞技
目前，各国对集装箱式植物工厂的设计，并未形成统一范式。主流构造形式包括日本的层架式、新加坡和加拿大的旋转式、美国的垂直式等，各有优势。其中，日本的层架式栽培架应用较广。
来自上海交通大学的室墨司源队，在日本的层架式栽培架基础上进行创新，让栽培架移动起来。引入动态导轨结构后，在空间不变的情况下，栽培架从常规的两排变为三排，种植面积提升130%。
此外，通过在栽培架上设置高度可调节的灯板，可根据生菜长势远程调整光源高度，匹配不同生长周期，防止生菜灼伤。“用目前的方案再种一遍去年的‘翠恬’生菜，理想状态下年均产能可以提升2-3倍。”曾参与上届比赛的室墨司源队队长熊元科表示。
采用加拿大流派方案的墨泉队，是一支国际化团队，队长秦楚汉毕业于加拿大西安大略大学，拥有植物工厂设计、搭建的丰富经验。通过引入加拿大的旋转式栽培理念，墨泉队让栽培架能如工厂流水线般移动——所有种植槽通过传输链条形成闭合大环，共享一套灌溉系统。它在空间利用、成本降低、蔬菜品质、局部气候改善等方面，均有一定优势。
在贺冬仙看来，各参赛队伍对植物工厂的生产与能源效率都有很强的认知，在系统设计阶段便提出效率与效益的目标，将技术研发与产业化实践紧密相连，是本届赛事的一大亮点。
“尽管植物工厂使农业生产摆脱了对自然环境的依赖，但倘若建设，运营成本昂贵，所产蔬果无法走入寻常百姓家，那农业‘靠天吃饭’的现状不会改变。”拼多多高级副总裁、首席发展官朱政表示，这也是连续举办多多农研科技大赛的原因，“希望面向农业发展的实际痛点、难点，广泛集结一线青年科学家，利用最前沿的农业、生物科学等技术攻坚克难。”
学院派对阵产业派
与往届不同，今年的比赛尝试探索解决植物工厂产业化过程中的难点，吸引了更多产业队伍参与。为期两天的初赛中，由现代农业企业牵头的人工智能绿色农人队、叶菜侠队、墨泉队等表现出色。
叶菜侠队的核心成员来自农业高科技企业叶菜侠，该企业目前已在韩国、俄罗斯等7个国家落地植物工厂项目。队长解晓巍提出，植物工厂所使用的集装箱可用快速装配房替换。“快装房造价低，每个1万-1.5万元，远低于标准集装箱的6万-7万元，且不影响运行。”
还有企业队带来了创新的节能方案。在种植环境保持合适温度和湿度的前提下，墨泉队打算在植物灯中集成液冷系统，将多余热量及时导入收集管道，可在夏季将废热排到室外以降低制冷能耗，在冬季导入地暖、墙暖系统实现能量循环利用。这一液冷系统环控方案，赢得多位评委对于落地效果的期待。
学院派的表现同样可圈可点。绿叶先锋队所依托的北京市农林科学院国家农业智能装备技术研究中心，承担了多项国家重点研发计划项目，在光热环控和精准感知领域有着深入研究。决赛期间，该团队将采用自主设计的叶菜专用LED生长光源，光源成本和能耗均预计可降低20%。
上届“多多农研科技大赛”一等奖获得者上海农科院植物工厂队，此次带来两套集装箱设计方案。其中之一是通过优化风道、风管布局，节省纵向空间，可搭建更高层数的种植架。
而多次参赛并屡获佳绩的赛博农人队，准备采用基于卷积神经网络的生态图像识别，自动学习图像特征，更加精准地判断植物生长状态。
“本次比赛通过集装箱设计建设和现场种植实验等方式，让跨学科团队直面实际种植生产问题。”赛事联合主办方之一上海花卉园艺（集团）有限公司光明花博邨的总经理袁伟认为，这可以为行业的可持续发展提供更具针对性的解决方案。
那么，学院派和产业派的竞技，究竟谁能更胜一筹？让我们拭目以待。