一棵生菜的“深闺”生长实验

时间：2023-07-23

　　转自：北京深一度

　　记者/颜星悦

　　编辑/杨宝璐

　　崇明岛上的生菜集装箱

　　“假如没有太阳，地球将会怎样？”这是很多人小时候就听过的一个科普问题。毫无疑问，没有太阳，植物无法进行光合作用而生长，动物也因缺乏食物而死亡。地球这颗生命之球，将变成毫无生气的冰冻星球。

　　但在上海崇明岛，“没有太阳植物就无法成长”这一法则正在被打破。这是四个密闭的集装箱，箱子里并排两个置物架，三条粉色LED灯在置物架顶上昼夜不停地点亮着，让整个集装箱内部笼罩在柔和的粉红色光晕下。置物架上是茁壮生长的“生菜”，它们杆长叶窄，和菜市场常见的生菜有点区别，长得介乎于生菜和“上海青”白菜之间。它几乎没有苦涩味，反而有点甜，水分足味道淡。

　　这种生菜叫“翠恬生菜”，是第三届多多农业科技大赛的“试题”，包括上海农科院队、中国农业大学“赛博农人”队、北京极星农业队和上海交大“生生不息”队在岛上发起了一场关于生菜生长的实验挑战，让蔬菜的领地从田间地头，迈向更广阔的空间。

　　在培养皿中生长的生菜

　　集装箱里的一场实验

　　每一棵翠恬生菜都长了又细又长的白杆子，淡青的叶片均匀分布，每一片叶子都没有残缺和虫洞，看上去像是艺术家精雕细琢出的玉件。

　　这样的“美人”养在集装箱的“深闺”里，集装箱完全避光，里面插着各种电路和显示器，两排置物架各有三米长，三米宽，三米高，分五层，最多可以容纳500棵翠恬生菜同时生长，生菜幼苗一排排地整齐站在10cm×10cm的培养皿里，每个培养皿间距三四厘米，头顶上粉蓝色的LED灯24小时持续照着，30多天后，它们就能上餐桌了。

　　“完美是我们一直追求的东西，（如果）种出的菜大小不一，它肯定是不好的，整齐性非常重要，集装箱生产的优势就在于它环境完全可控，只有在环境一致的情况下，才能生产出这么完美的东西。”上海农科院队研究员王虹教授解释道。在这届多多农研科技大赛中，她所在的团队种出了翠恬生菜冠军。

　　从2021年开始，拼多多就开始举办多多农业科技大赛，到今年已经是第三届。与前两届比拼温室种植不同，这届大赛的考题是在集装箱中，谁能把新品种生菜种得更优质、节能，产量更高。为了测试“新农人”们的手艺，崇明岛光明母港特意从荷兰引进了翠恬生菜这个国内还没人种过的新品种，对于农学家来说，这就好比一道从未见过的奥赛题。从今年二月起，各支队伍需在比赛期间总共种植三茬生菜，前两茬算试手，以便让研究团队们了解这个新品种，第三茬的种植结果则计入决赛成绩。

　　在集装箱里种生菜，实操起来难度不小。为了实现2022年三农工作中央一号文件中所说的“不与粮争地”的目标，让设施农业和垂直农业落到实处，拼多多和光明母港做了一个大胆的设想：能不能把生菜关进集装箱里？为此，崇明岛农研基地专门准备了四个集装箱，四个中国顶级农工科研队伍进行了三轮尝试，最终实现了这一目标。

　　徐丹团队远程监控他们的集装箱生产环境

　　做“无人值守”的菜园

　　一般而言，每平米土地能收获10公斤左右的蔬菜，而来自北京的极星农业队则实现了在每平米空间内产出35公斤生菜。“对于传统农业来讲，这是一个了不起的数字。”队长徐丹说。

　　徐丹团队是一家企业队。来参赛时，他们给自己额外设定了一项挑战——“无人值守”，也就是说，他们要尝试尽量通过远程操控来照看生菜的生长，而非亲临现场。

　　“国外的菜比肉贵，这是符合市场规律的。中国的菜便宜，是因为我们的菜价里没有完全体现出真实成本——比方说，农民自己种菜，人工费是不算的，并且国家给予菜农很多补贴。”徐丹解释，一旦农业走入真正的市场化，种子、农药、化肥、人工、地租都算上，蔬菜价格不可能低。

　　在他的设想中，未来集装箱蔬菜种植的场景，应该放在类似小区地下车库里，或是完全无人的戈壁沙漠中——放在小区的地库里，是为了提高蔬菜“从地上桌”的速度，而放在戈壁沙滩，则是节约用地成本。

　　“你不可能在地下室里放一个技术员。”徐丹说，“首先要解决的问题就是无人化，即实现无人值守。”他曾在荷兰留学工作，从事有机农业。由于大部分国土都是海平面以下的沼泽地，荷兰是最早研究无土栽培的国家，其无土栽培技术已发展了半个多世纪，无土栽培比例高达80%。而我国无土栽培技术的应用相对起步较晚，技术水平也难以媲美国际领先技术。

　　徐丹记得，在荷兰时，他深深为荷兰的无土种植方式所震撼。和国内种蔬菜的温室大棚不同，那里的“大棚”是一个个61平米的巨大盒子，从外观上看就和工厂仓库一样。盒子里主要种蔬菜，每个种黄瓜的盒子，4个月累计收获能达到3496公斤，且全程靠人工智能来执行。

　　为了实现远程操控，他们吃了不少苦头。技术员一旦远离现场，首先得保证能时刻关注到植物的生长情况。为此，徐丹的团队开发了一套预警装置，一旦集装箱的环境发生改变，他们立刻就能在电脑上进行干预。在此次三轮种植生菜的过程中，他们的集装箱就出现过环境温度过高、水份不足的情况，这两次危机，他们都通过遥控调节空调、增加培养皿湿度实现了解决。

　　但有些事，譬如通风，就没法远程解决。“我在传统温室里面种了这么多年，从来不用考虑通风问题，打开温室窗户，风就来了，但集装箱里没有窗户。”徐丹总结道。在第一轮和第二轮的种植过程中，徐丹团队的菜莫名出现了“烧边”——即叶片焦枯。团队排除了所有可能的因素：水、光、温度、空间……一切都没有问题。正当团队成员百思不得其解时，一个队员突然注意到：别的队的集装箱有风扇！

　　“他们在比赛刚开始时就把风扇装上去了，我们没发现这个问题，因为我们的现场没有人。”提起这档事，徐丹至今仍感遗憾。植物周围的空气不流通，影响了叶片的蒸腾，这才会发生“烧边”。而他们团队直到第三轮种植的第20天，才发现这个问题。徐丹立刻买了一个落地大风扇送到了植物工厂，“烧边”的情况很快就有了改善，但生菜的品质还是受到了影响，成品率只达到了76%。

　　养在“深闺”的生菜“出阁”了

　　克服大自然的不确定性

　　千百年来，人类从大自然里获取食物从来不是一件易事，而需要对抗很多不利的因素。“像土壤、水，还有天气，除此之外，你还得对抗一些看不见的微生物，和看得见的小动物。”徐丹说。

　　十年前，徐丹在荷兰学习有机农业，在田里当了近一年菜农。导师分给他一块地，徐丹亲手播下种子，育出菜苗，然而让他生气的是“荷兰鸟很多，鸟飞来吃我的菜，导致我的实验数据损失就比较多”。他向本地农民请教，学了个“土办法”——荷兰人教他在地里插了3根鱼竿，鱼竿顶上挂一个风筝。

　　这办法洋气又土气，无非就是风筝版“稻草人”，即便如此，仍有20%的菜被吃掉。“这就是真实农业的现状。你没法克服大自然给予的这些不确定性。”徐丹回忆道。他希望自己有一天可以克服这些不确定性，“或许在房子里种菜比在地里种菜更好。”

　　而在植物工厂，集装箱的环境完全由徐丹来定义，光照、水、温度、养分都可以由人类一键掌控，“以前我老是向大自然妥协，现在我不需要妥协了，梅雨季节也好，暴晒天也无所谓，我就给它一个最好的环境。”徐丹介绍道，“没有太阳，那么我来定义太阳，我可以定义每一道光的强度和波长。你可以随心所欲，里面的菜长得真是好漂亮。”

　　徐丹坚信，完全脱离土壤的设施农业是未来的发展趋势，哪怕是荒滩、沙漠、地下室、防空洞等这些地方，也可以用来种植。植物工厂的种植技术可以打破传统农业的空间限制。

　　他的设想并不是空想，这次参赛的冠军选手上海农业科学院已经实现了在南极种菜。他们在冰天雪地里建起一个36平米的超级温室大棚，并在里面种出生菜、上海青、韭菜、草莓、黄瓜等20多种蔬菜，每周给南极科考队员们供给两到三次蔬菜。

　　在人类掌控的集装箱里，甚至连蔬菜生长时间也可以控制。“我们可以把从现货变期货。我告诉你6月30号能熟，它真的就6月30号熟，所以你可以放心地提前把钱给我，我6月30号一定会把货给你。”徐丹说。

　　“工农企，学院派、科研派、实践派等多角色的交叉碰撞、百家争鸣，将有助于我们模拟出作物最理想的生长环境，更加透彻理解以植物工厂为代表的智慧农业，以及更好将其中国化、商业化。”本届赛事评委会主席、中国工程院院士赵春江在赛后接受采访时说。

　　崇明岛上的参赛蔬菜

　　未来属于定制化蔬菜

　　“现在要求不与粮争地，把大片好的土地去种粮，那么蔬果生产则需要在有限的地方产出更多产品。”上海农科院队研究员王虹说。

　　从商业化的角度来看，这场“生菜实验”才刚刚开始。徐丹团队的集装箱，每公斤生菜长成需耗费22度电，是本次参赛四支队伍里耗电量最低的。一般而言，普通温室生产一公斤蔬菜耗电量约为2-3度。这就意味着，所有植物工厂的从业者都面临着一个现实问题，成本很高，短期盈利困难。

　　“市场能否接受一公斤的菜里边有10块钱的电费成本，这确实是推广要面临的现实问题，要么让消费者为菜付电价，要么是我们怎么把电价干到0。”徐丹说，以这次比赛种的翠恬生菜为例，它的生产成本确实比普通生菜高出3-4倍。但这也取决于农业的集约化程度，“赛博农人”队的队长郑建锋认为，如果将他们的种植方案运用到大型植物工厂,每千克生菜的耗电量可以降低到9.5度，优于1千克生菜10度电的行业较高水平。

　　在大城市，这样的高质高价菜品已经占领了一部分市场，徐丹的公司在淘宝上卖一种无土栽培的黄色小西红柿，每盒450克，99元4盒。在盒马生鲜超市，也有一颗150克标价10元的白菜。

　　总的来说，技术成熟后走向市场，是现代农业发展的最终结果。首届“多多农研科技大赛”获奖团队“智多莓”就在比赛过程中看到技术产品化的市场前景，从而决定成立“智多莓”公司，帮助中小种植者提升效益。目前，“智多莓”已形成智能灌溉、智能温室环控等硬件、软件、算法产品，截至今年一季度已在辽宁、云南、上海、北京等地输出40套系统，用于辅助草莓和蓝莓生产。

　　另一个只能在植物工厂里实现的产品是“定制蔬菜”。本次参赛的二等奖队伍中国农业大学“赛博农人”队，别出心裁地种植出维C含量最高的生菜，“赛博农人”队员杨浩解释道：“这不是转基因农作物，我们是通过改变它的生长环境来改变它的特性。”

　　这并非夸夸其谈，在这个集装箱种植里，消费者需要什么样的蔬菜，科学家们就能“创造”出什么样的蔬菜。“比如肾病患者不能吃钾太多的东西，我们就可以生产钾含量非常少的生菜专供给他。或者有人就喜欢吃苦味的生菜，我们就能给他做这个口味的生菜。”上海农科院队研究员王虹教授说，在她的设想中，未来消费者甚至可以在手机上监控到属于自己的菜是怎么长出来的。