科幻电影《火星救援》中,马克·沃特尼在火星上种植土豆的设想,在现代科技的推动下,正逐渐成为可能。
想象一下,生菜不只是来自广袤的田间或蔬菜大棚,而是生长在一个智能集装箱中,所有环境参数均由智能系统监测调节,是否颇感神奇?
2024年,陕西铜川90后小伙杨浩与他所带领的赛博农人队再次来到上海崇明岛,凭借不懈的努力与智慧,在今年的第四届“多多农研科技大赛”中又结出新果子——拿下一等奖。
这场比赛要求参赛队伍在规定的预算范围内,将一只20英尺的集装箱改造为“新农田”,并设计智慧种植方案进行生菜生产,吸引了16支队伍的142位国内外优秀青年专家学者报名参与,最终六支队伍成功晋级决赛。
赛博农人队队长杨浩
从调剂到热爱,与智慧农业结缘
据悉,赛博农人队的成绩出众,其凭借精准的数据分析和智能调控,将集装箱种植生菜的栽培面积生产效率提升到了0.33千克/平方米/天,而每公斤生菜的耗电量降低至12.25千瓦时,达到行业前列水平。
中国农业大学校长、中国工程院院士孙其信为冠军团队赛博农人队颁奖
赛后,杨浩难掩激动。他表示,通过与众多优秀队伍交流,集百家之长,有助于国家智慧农业的更好发展。这次夺冠,也是杨浩作为“四朝元老”的最后一次参赛。
成长在陕西这片厚重的土地上,杨浩自小便对农业有着一种难以言喻的敬畏。那是一种面朝黄土背朝天的艰辛,一种汗水与泥土交织的沉重,深深地烙印在他的心灵深处。
然而,考研时被调剂到农业生物环境和能源工程专业,让他对农业有了新的认识。硕士期间,杨浩主要研究的是植物工厂光环境的调控。在师兄的带领下,他进入实验室,被植物和光环境调控设备深深吸引。那些植物在水中摇曳生姿,生机勃勃,仿佛有着无穷的生命力。“当时就觉得很有趣,下定决心要学这个,未来也要从事这方面的工作。”
毕业后,在导师的建议下,他成功申请中国农业大学的博士项目,并加入了师兄的团队,首次作为队员参加“多多农研科技大赛”,负责草莓生长信息检测和环境监测。
四个月时间里,他们构建的AI种植管理系统在比赛中大放异彩,实现草莓的智能化、数字化种植,产量平均值高于传统农人组196.32%,一举夺得AI组一等奖。从此,杨浩与智慧农业的缘分愈发深厚。
杨浩参加2020年“多多农研科技峰会”
“四次参赛”,降本增效再上新高度
今年是杨浩第四次参加多多农研科技大赛,也是他首次以队长的身份“出征”比赛。
作为团队的灵魂人物,杨浩对AI种植有独到的见解。他提到:“我们的AI种植更侧重于与植物对话,我们建立了很多植物的生理模型和生长模型,实验室前期积累了很多数据,以此来反馈调控环境。我们做的所有工作,包括降低能耗、提升产量、品质,都是以植物角度为出发点。”
为了实现这一理念,赛博农人队自主研发了计算平台,将现场数据实时采集、清洗并上传至云平台。杨浩自信地介绍道:“我们的云平台目前已经形成完整的ERP系统,涵盖比赛现场与北京实验室的数据,随时随地可查看、下载。我们还设置了不同权限,确保数据安全。”
相比传统种植,植物工厂具备高产高效、生态智能的优点,但也面临建设和运营成本高的行业难题。降本增效是摆在各团队面前的最大挑战。
赛博农人队大胆采用了冷源接入、冷凝水回收等多源节能调控技术,巧妙地将集装箱与自然环境融为一体:在生菜生长的光照期,如果箱外温度比箱内低10摄氏度以上;或在生菜生长的黑暗期,箱外温度比箱内低7摄氏度以上,系统会自动引入外界冷源进行降温。到了决赛阶段,赛博农人队巧妙地利用了一波侵袭上海的寒潮,及时开启了冷源接入系统,使得空调日能耗相比前一天降低了56%。
15位大众评审对6支团队种植的生菜进行食味品鉴
对比上届赛事,赛博农人队在栽培面积提升2倍多、产量增加近6倍的情况下,空调能耗占比反而下降了近70个百分点,成效显著。
“如果将这套方案应用到大型植物工厂,每公斤生菜的用电成本可以降到10度电以内。”队长杨浩表示,这次既“大胆”又“保守”的方案不仅获得了很好的种植效果,也让他们看到了其他团队的创新与优势。
对于赛博农人队的表现,大赛评审、中国农业大学教授李道亮给予了高度评价:“他们深谙植物生长习性,基础扎实,且在节能方面做了很大改进,品质和能源控制得当,今年产量显著提升。”
从青涩到卓越的智慧农业追梦人
杨浩和队友们的夺冠之路并非一帆风顺。
比赛中,团队面临生菜品质把控的挑战,如处理黄叶和烧心等问题,他们为此做了很多权衡。虽然最终他们的A级商品率相较于上海农科院团队和叶菜侠团队还有一定差距,但如果种植周期能够提前,他们的A级品率可能会提升到90%左右。
此外,这也是杨浩首次以队长身份参赛,身份的转变给他带来了诸多不适应。他需要协调团队工作,承担更多的压力和责任。暑期加入团队的新成员陈民慧对杨浩评价道:“师兄经验丰富,是团队的主心骨。”
对杨浩而言,今年是意义非凡的一年。三十而立的年纪,他完成重要人生大事,博士学业也即将结束。如今再次在这项农研比赛中夺冠,不仅是对他多年学术研究的肯定,更是对他智慧农业梦想的鼓舞。
赛博农人队在本届大赛决赛开幕仪式上亮相
智慧农业,“浩”瀚之旅并不止步
农为邦本,固本方可宁邦。在这一理念的指引下,“多多农研科技大赛”应运而生,成为聚焦设施农业、未来农业与前沿农研科技的重要平台。举办四届以来,大赛不仅催生了众多创新成果,更将这些成果推向了实际应用的前沿。截至目前,已有诸多大赛成果被写入论文或进入专利实审受理阶段,涵盖了植物工厂环境优化、营养液动态调整等关键技术。更为重要的是,部分科研成果已成功转化为前沿项目得到广泛应用,展现了智慧农业的广阔前景与无限可能。
赛博农人队上台领奖
目前,赛博农人队在第一届比赛中沉淀的基于DLI的移动式补光技术,不仅获得了国家发明专利,更在北京小汤山现代农业科技示范园得到了成功应用。
每一项技术的成功转化和应用,都像是火星上的马克成功种植出作物,为生存和希望点燃了新的火花。杨浩深知,前方的路还很长,但他已经准备好,继续在农业科技的星辰大海中探索前行。