古人以天地为师，以四时为友，耕作于田间，遵循自然的律动。春种秋收不仅是农耕的节奏，更是一种生活智慧，体现了顺应天时、尊重自然的态度。
然而，这田园牧歌的美好背后，农业始终没有摆脱“看天吃饭”的命运。自古以来，人类就希望减少对天气环境的依赖。《汉书》记载：“太官园种冬生葱、韭菜茹，覆以屋庑，昼夜燃蕴火，待温气乃生。”古代农学家早已探索出越冬生产的技术。
如今，在人类追求农业环境高度可控和定制化的背景下，“植物工厂”和“垂直农业”应运而生。这两者虽然称呼不同，却指向同一事物。
植物工厂作为一种现代农业生产系统，采用封闭式结构，利用人工光源提供植物所需的光能，并使用无土栽培或基质培植等技术。结合先进的控制手段，这种系统能够在室内或半室内环境中模拟和优化植物生长条件，实现高效和可持续的植物生产。
日前，2024光明多多垂直农业挑战赛暨第四届“多多农研科技大赛”决赛启动。6支决赛团队自主设计并改建集装箱，竞逐“植物工厂”建成后的作物生长稳定性与可持续性。
在上海崇明岛上，6个50多立方米的集装箱内，没有自然日照和广袤的肥沃土地，一群90后和00后利用研发的智能系统，展现了现代农业的创新与无限可能。
墨泉队的集装箱内，长达5米、高度超过2.4米的巨型旋转式种植架，由四组半径约30厘米的滑轮系统驱动。逾两米长的食品级不锈钢种植槽缓缓旋转。LED灯带的红蓝光线将整个集装箱渲染成一个粉红空间。
旋转式种植架在国内植物工厂中并不常见。队长秦楚汉详细的介绍了这套装置的设计理念，“无论在采摘的便捷度或者空间利用率、气候一致性上，旋转设计都有自己的优势”。
因为与国内同行大多采用日本的层架式设计不同，大赛评委之一、中国农业大学教授贺冬仙赞赏墨泉队的设计是中西方技术的独特结合。
90后上海青年秦楚汉曾在加拿大学习生活15年。摆弄花草是这名计算机专业毕业生的业余爱好。2016年前后，北美植物工厂产业出现风口。自诩不安分的秦楚汉辞去工作，创办了自己的公司，并实现了盈利。
他意识到，极端天气等不可控因素，有很大可能会危及农业供应链，而植物工厂因为靠近消费终端市场，对土地需求少，成为应对这一挑战的理想选择。
本次比赛中，墨泉队提出“让人类不再看天吃饭”的口号。“植物工厂的产出普遍是相同面积农田的60倍以上。随着城镇化提速，农村劳动力减少。自动化、智能化的农业生产模式也顺应了趋势。”秦楚汉说。
“通过这次大赛，来自全国各地的植物工厂团队能够面对面交流，这非常有意义。”秦楚汉补充道，“我们将自己在加拿大学习和创业期间积累的创意带回国，分享给大家，这也是一种抛砖引玉的尝试。”
联合国粮农组织驻华代表处临时代表谢赫·阿哈杜扎曼表示，多多农研科技大赛为广大青年提供了一个汇集领先科学家和农人的平台，能学习处理挑战、吸收创新技术，从而形成一套更经济实用、效率更加高的技术模型和解决方案。
据了解，进入决赛的6支队伍，从地域划分，南北各三支，而且各有一家大学、一家研究所和一家企业。
来自上海交通大学的室墨司源队以“打破自然束缚，科技保障餐桌四季鲜”为口号。作为工科团队的代表，队长熊元科在决赛首秀中展示了许多创新设计，包括层架式栽培与动态导轨的组合、节能率高达25%-35%的新型反光膜、以及预计能使作物生长提速60%-70%的椰壳腐殖土。更具创意的是，团队甚至考虑让作物听音乐，以研究声波对植物吸收养分的影响。
室墨司源队的前身是上一届赛事的生生不息队。熊元科表示：“在上届比赛中，我们通过与其他团队的交流，特别是在植物生理模型方面收获颇丰。此次参赛，我们大家都希望继续积累实战经验，未来能够打造一个让任何希望利用植物工厂技术种植蔬果的团队都能高效操作的开源平台。”
熊元科坦言，尽管今年种植的是不同品种的生菜，但他对植物的需求，如光强、温度、湿度、营养液配比和二氧化碳浓度，已经通过自研算法进行精密配置。
对于未来的产能，熊元科信心满满：“如果用目前的方案再种一遍去年的‘翠恬’生菜，理想状态下的年均产能可提升2-3倍。”尽管决赛才刚刚进入叶菜种植的阶段，他对团队在今年的表现充满期待。
与传统农业相比，植物工厂的前期投入和经营成本较高，能耗与另外的费用叠加，导致种植的蔬果价格往往是市场上同种类型的产品的十倍甚至数十倍。
比赛评委、上海花卉园艺（集团）有限公司光明花博邨总经理袁伟表示：“我们更关注农业创新成果与市场、产业化之间的距离。”
在农业领域，山东寿光以其全国最大的蔬菜生产和批发商业市场而著称。在6支参赛队伍中，叶菜侠队正是成长于这片沃土。与其他高校或实验室背景的团队不同，叶菜侠队由叶菜侠（山东）农业科技有限公司组建，拥有丰富的商业化和产业落地经验，目前已在日本、韩国、俄罗斯等地实施植物工厂项目。
走进叶菜侠团队的集装箱，映入眼帘的并非种植区，而是一个充满实验室气息的前舱。前舱长1.5米，整齐配备了肥料、工具盘、操作工具、清洗工具、监测工具等物料，所有物品都经过标签化处理，即使没有种植经验的人也能轻松操作。
队长解晓巍表示，相较传统农业，植物工厂对操作人员的要求更高，不仅有必要了解农业种植，还需具备工学等交叉学科知识，这是植物工厂商业化面临的挑战之一。“因此，我们大家都希望打造一个中小型生活社区能够负担得起、易于操作的集装箱植物工厂。”
叶菜侠队认为，商品化是植物工厂的唯一出路。一些日本的植物工厂已经实现盈利。在9月21日的青年科学家主题沙龙上，上海农科院团队指出，成功盈利的植物工厂一定要具有两个关键条件：日产量达到1万株，以及每株重超过100克。这在某种程度上预示着，从植物的方面出发，选择优质品种是支撑植物工厂产量和生产质量的基础。
“在中国发展植物工厂，必须结合国情进行本土化。以上海为例，消费者喜欢风味强烈的霜打菜和鸡毛菜。因此，植物工厂在国内的落地一定要通过品种与消费者建立联系，不能仅着眼模式化的蔬菜种植。”解晓巍说。
秦楚汉对此表示认同。他认为，植物工厂商业化应注重选品，优先选种季节性强、口感新鲜、经济价值高的品类。目前，墨泉公司和叶菜侠一样，均对经济附加值更高的中药材种植有所涉猎。
2024年9月15日，国务院办公厅印发《关于践行大食物观构建多元化食物供给体系的意见》，提出加快发展现代设施农业，拓展食物开发新空间。积极发展日光温室、塑料大棚，集中连片推进老旧设施改造提升，加快发展集约化育苗，发展基质、水培等无土栽培，在大中城市周边布局建设植物工厂。
政策出台让秦楚汉感到振奋。目前，他的企业已入驻上海现代农业产业园（横沙新洲）。“植物工厂是大城市保供的重要补充。虽然农业赛道在资本眼中不那么吸引人，但长期而言，绝对是值得深耕的事业。”他说。
保障农产品供给安全不仅需要培育良种良田，还需要创新良法良机。自2020年启动以来，多多农研科技大赛已成功举办四届，旨在探索农业发展的新路径。该比赛吸引了大量青年农业创新人才和现代农业公司参与，为农业数字化和智能化的发展提供了强大动力。
拼多多高级副总裁、首席发展官朱政表示，作为一家新兴电子商务平台，拼多多始终将农业视为重要的发展领域，积极推动农业的现代化和科学技术创新。多多农研科技大赛的举办，正是这一理念的具体体现。
“从云南的高原温室，到上海的都市植物工厂；从草莓、番茄到生菜；从传统种植到AI种植。每一个改变，都说明我们在探索未来农业的道路上又向前迈进了一步。”朱政说。
尤其自第三届起，比赛场景从传统的玻璃温室升级为集装箱植物工厂，这一创新探索有助于推动垂直农业和智能装备的应用。
经过四年的发展，农研科技大赛已从探索期迈向更注重实际应用的阶段，吸引了更多“产业派”团队的加入。在赛事中形成的多项技术成果已被转化为实际应用，推动了农业生产的转型升级。这些技术包括植物工厂环境优化和营养液动态调整，显示出高科技在农业领域的广泛前景。
朱政表示，未来，拼多多将继续推动“产学研”一体化，努力缩小科技成果与市场之间的距离。随着更多企业的参与，农业创新将不断深化，科研成果也将逐渐走进千家万户的日常生活中。
