“无需阳光、无需土壤”的植物工厂，竟然可以搬进寻常百姓家。疫情防控期间，不少居民在自己家的阳台上、客厅里种出了鸡毛菜、茼蒿等。随着科学技术的发展，农业种植方式正在发生颠覆性的改变。在杭州，有一家以“植物工厂”、垂直农业等新技术为特色的企业，这几年在数字农业领域崭露头角，也让人们看到物联网、大数据等信息技术对农业领域的积极影响。
1
突破传统的“植物工厂”
在四维生态科技（杭州）有限公司位于滨江区的植物工厂展示区，记者看到了不同于传统种植大棚的“植物工厂”。每个即将进入种植区域的人员必须换上无菌防护服，经过风淋室除尘消毒后方可入内。纯白的货架上陈列着各类蔬菜、水果、花卉，排列密集而整齐。ABS塑料和种植海绵代替土壤给予植物更为安全稳定的生长环境，每一层货架的营养液液泵直抵植物根系，给予营养补充。公司自主研发的LED灯板放置于每一层货架的植物上方，使它们能有更充足的光照。“LED灯发热量低，因此植物的排布能够更为密集；耗能低，就大大降低了运营成本。最关键的一点，LED灯能够为植物提供最适合生长的特定光谱，提高生长效率。”四维生态工作人员告诉记者。
在种植区域外的电子大屏幕上，正实时更新种植区域的光照、温度、湿度、二氧化碳含量等数据，植物生长的实时画面也正同步显示。“工作人员能第一时间掌握所有信息，以确保植物生长的万无一失。”由于全流程监控的精密与准确，病虫害几乎没有生存空间，无需使用农药，生产了真正意义上的健康无污染瓜果蔬菜。
这样“无需阳光、无需土壤” 的植物工厂，还被搬进寻常百姓家。四维生态研发的一款室内种植机——迷你版“植物工厂”，可在家居、办公、学校等环境的任何方寸之间，提供植物生长所需的光和营养，实现全年可种植、可收获的小劳作。“只需要按照手册操作，无需施肥，还可以纵向放置好几台，节省空间，提高生产效率。一定程度上可以满足小家庭的需求。”杭州的王大伯说。
从可视可控的“植物工厂”，到寄居于城市楼宇的微型市内种植机，通过无土栽培技术和环境调控以及人工光源技术，原本的平地温室变成一层层向上延伸的 “温室大厦”，让垂直农业有了更丰富的内容。过去具有保温性能的传统大棚被具有环境控制系统的连栋温室替代，如今连栋温室正被高精度环境控制的“植物工厂”所替代。这种种植方式所体现的节能环保与高效便捷，也让越来越多的人开始关注新的农业技术。
2
垂直农业与梦想家园
垂直农业是将植物向上种植以最大化利用种植空间，减少对自然的依赖，实现作物全年均在最优条件下进行生长，减少病虫灾害和自然灾害的几率。
2000年，美国哥伦比亚大学教授迪克逊·德斯帕米尔最早提出“垂直农场”的概念。他的设想是在由玻璃和钢筋组成的光线充足的建筑物中，生产出人们所需全年的食物量。后来由该灵感设计产生的“垂直蜻蜓农场”，设有28个种植区，在种植农作物的同时，还能饲养猪、牛等牲畜，农场利用风能与太阳能所提供的动力，有效地将固体垃圾转化为肥料并净化废水。虽然“垂直农场”概念在当年的实际操作中困难重重，这几年，却在新加坡、日本等国土面积较小、严重依赖于食品进口的国家得到较好的实践。
数据显示，如果按照传统的耕作方式继续进行，到2025年，全球预计将需要109公顷的新土地来种植食物以满足人类需求。而现实是，联合国粮食及农业组织（FAO）及美国国家航空暨太空总署（NASA）的统计显示，目前全世界80%以上适合种植农作物的土地，都已开发利用。“无论是需求端日趋紧张的粮食缺口压力，还是传统农业种植与自然环境间的矛盾，都正将室内垂直农业推向风口。”四维生态科技 （杭州）有限公司COO王海说。
2018年，四维生态在垂直农业领域崭露头角。作为一家专注于光生物学应用、室内农业人工智能技术、植物生长照明与环境控制等研究的企业，这些年的四维生态一直深耕垂直农业、“植物工厂”的实践探索。
“相较传统农业，垂直农业与植物工厂需要新的农业生产技术，也势必对企业的高新技术及人才储备提出更高要求。”王海说，这几年，四维生态与浙江省农科院、浙江大学建立战略合作，打造包括全人工光型植物工厂、移动式集装箱种植系统、数智种植模组、室内种植机、植物照明系统等全系列，提供集成化、标准化、智能化的新型农业种植一体化解决方案，推动垂直农业的规模化应用。作为具备高机动性的植物工厂系统，四维生态的集成化集装箱群种植系统还可通过整体吊装、货车陆运、远洋海运等方式快速转运至全球各地，成 为具备全气候适应能力的“移动农场”。
曾有实验显示，垂直农业可使用不足1%的土地和1%的水量，实现高效连续生产，增加百倍以上的产量。人类一直以来的梦想家园，从最初的生态社区——乌托邦之城阿科桑地，自给自足的村社区概念，到今天的垂直农业，农业技术的更新换代给人类社会更多生存空间，也给现代农业更多想象空间。
3
数字农业，未来乡村新生态
这几年，京东、中粮等中国企业都在引进“植物工厂”相关技术试验种植。尽管中国的“植物工厂”相比于欧洲、美国、日本等发达国家起步较晚，但是近年来普及速度却非常迅速。据业内人士透露，中国的“植物工厂” 总数已超过200座，成为数量仅次于日本的植物工厂发展大国。垂直农业、“植物工厂”的市场热度，一定程度反映了目前全球农业发展的数字化趋势。
2019年，由农业农村部、中央网络安全和信息化委员会办公室联合印发的《数字农业农村发展规划 (2019-2025年 )》，提出到2025年，数字农业农村建设取得重要进展，有力支撑数字乡村战略实施；2022年，《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》，提倡大力推进数字乡村建设，推进智慧农业发展。这也是21世纪以来，第19个指导“三农” 工作的中央“一号文件”。种种信号显示，伴随着物联网、农业遥感大数据和人工智能等技术的飞速发展，数字化转型将成为农业发展至关重要的一步。
2022年3月，“杭州市四维生态公司聚焦未来农业打造数智植物工厂”入选了浙江省乡村振兴创新实践优秀案例，成为杭州三个入选项目之一，也是唯一一个入选的公司案例。2018年成立至今，短短4年多的时间，四维生态已在浙江、云南、山东等地建立了种苗生产基地、植物补光试验基地、蔬菜植物工厂生产基地和牧草植物工厂生产基地，年产种苗达几十亿株。这些基地项目为浙江及周边地区蔬菜种植户稳定提供了高品质的种苗，有效解决了蔬菜种苗“供应不足、品质不稳”的难题，促进农民增产增收，保障“菜篮子”供应安全。“植物工厂是数字农业的典型案例，诸如四维生态这样的企业发展，特别在技术上的突破革新，对于促进农村三产融合发展也有积极的推动作用。”农业领域专家认为，这些创新技术能更好地服务于国家农业现代化战略。
农业生产全流程智能化逐步成为现实，物联网技术开始渗入现代农业生产设施，不断提高的产业数字化、智能化水平。虽然这条道路依旧漫长，但因为有这些活跃在农业领域的新兴力量，让未来乡村有了更生动、更具象的新生态。
作者：任日莹
本文刊登于《杭州》杂志2022年第8期
投稿信箱：hangzhouzazhi@163.com
排版编辑：毛婷