番茄和黄瓜：小温室里的大文章

荷兰在线特约专栏 文|闻雨

人工智能在农业上的应用仍处于摸索阶段，而土地面积仅有重庆市一半大的荷兰，依靠着对农业科技的领先探索，成为了世界上数一数二的“农业大国”。值得注意的是，农业科技不仅停留在实验室中，还在企业和学校的助力下，与基层农场社区的实践相结合。这样能够帮助农民提高种植效率，并削弱环境造成的不利影响。

今年，为寻求能使小农户收益并负担得起的新技术，中国农业大学联合拼多多举办了首届“多多农研科技大赛”，该大赛的决赛于2020年7月在云南省昆明市拉开大幕。此前，一支名为AiCU的“中荷混血”参赛队伍，凭借着“仰望星空”的尖端研究和“脚踏实地”的从业经历，已经成功晋级决赛。 

AiCU团队曾连续两年参加了由腾讯与荷兰瓦赫宁根大学合办的“国际智慧温室种植大赛”（Autonomous Greenhouse Challenge）。这个大赛的内容是“挑战在六个月内利用人工智能和物联网等技术远程控制温室，并种植某种作物”，该团队在首届比赛中获得第四，在第二届比赛中获得第二。

这支“中荷混血”的团队巧妙地汇集了人工智能和农业方面的专业人士，他们均拥有相关领域的高等研究背景，也不乏跨领域人才。笔者于7月下旬采访了AiCU团队中的四名成员，他们分享了自己在荷兰对农业科技的所见所闻及参与情况。

“细节制胜”的农业高科技

纵观全球，不同地区种植的农业作物有所不同，气候环境差异也很大。因此，人们时常通过比赛来进行农业科技的碰撞交流。所以，同在农业、环境与生态专业全球排名第一的荷兰瓦赫宁根大学读过书的叶早、赵星和闵钱希曦三人不谋而合，决定组队参与比赛。

国际智慧温室种植大赛的初赛采用编程马拉松的方式进行，所有参赛队伍在瓦赫宁根大学位于布莱斯韦克（Bleiswijk）的温室实验中心基地集合。比赛要求他们在24小时内，根据主办方提供的荷兰半年内的真实气候数据，在赛方提供的黄瓜及樱桃番茄植物生长模型平台上进行模拟种植。

赵星告诉笔者，第一届比赛的种植对象是黄瓜，第二届是小番茄。模拟种植需要各个团队利用自己的算法和知识经验，给出不同的控制参数。拟真计算后，模拟平台会反馈出各团队模拟种植的结果，包括种植对象的产量和利润等等。综合打分最高的五组就可以进入决赛——即根据初赛中构建的控制策略，在真实的温室中进行为期半年的种植实践。

不过，有些作物种在高山上，有些作物偏好暖湿平原，自然的影响因素这么多，实际种植该如何一较高下？比赛使用的方式依然是：回到科学技术最能发挥作用的环境里——把种植环境标准化。主办方给每个队伍提供了一个面积约为100平方米、温度湿度等各方面控制条件和设施都一样的温室。此外，科技的力量还要与传统力量一较高下，主办方还选取了荷兰有经验的种植专家，按照他们比较成熟的传统模式进行种植，作为科技队伍的对照组。

在正式决赛开始前，每个队伍可以进入温室进行调试，这是唯一一次进入温室的机会。并且在决赛开始后的整个半年里，比赛的队伍都不能进入温室。气候及水肥含量都由各队通过算法进行远程控制。赵星说，整个过程队伍只负责发出指令，植物所需的一般劳作由赛方人员依据指令进行操作，最后综合产量和价格，扣除劳工成本、能源成本等，对每个队伍最终的成绩进行核算。

这样的计算听起来似乎不太复杂，但“魔鬼出在细节”。保证植物生长需要考虑的条件主要包括温度、光照、浇水、肥料等，将这些因素调节到合适的程度可以使植物有最舒适的生长环境。但还有其他问题，比如真实温室中的温度会高于植物的舒适温度，所以需要及时开窗通风，以降低室内温度。但温室采用二氧化碳施肥技术，通风则会导致温室内较高含量的二氧化碳由于气体交换流失到温室外。但植物需要二氧化碳来同化出碳水化合物。因此需要严格控制开窗时间，才能做到即能调节温室环境中的温度和湿度，又能保障植物生长所需的二氧化碳。

目前可以通过科学方法进行农业种植的品种（比如番茄和黄瓜），都属于比较特别的植物。在传统陆地种植时，小番茄会像灌木丛一样地生长，冠型会有很多侧枝。大约4-5个花串就可以满足种植需求，因为每个花串上面会结很多番茄。

但赵星介绍说，番茄是一种无限生长型作物。在荷兰温室中，只保留一根主茎，让它可以一直向上长，始终保持待采收的果串位于植株下部，整个植物维持在仅有10多片叶子，但同时有6-7串挂果的状态。

无限生长的原理并不复杂，可以把番茄植株看成垂直流水线。叶子是工人，果实是产品。上部的叶子负责截取阳光，通过光合作用，像工人一样，不停地为新叶、花、果提供所需的营养物质。环境条件的调控，得让“工人”和“产品”在近一年的生长期中达到一个完美的平衡。所以需要去除植株底部不太能接受到光照的叶子，保留顶部有活力且能接收到最多光照的叶子，这样可以实现最小化消耗，最大化供给。

如果是优选品种的番茄，一年种植期可长达10-11个月。温室需要控制条件，无论是气候、二氧化碳或光照，都要围绕着新生出来的这组叶子和花串运作，以便使它达到最优的条件，在一年中结更多的果串，提升它的品质。通过这样的操作，科技的创新成果能成功把传统农业转化为较为工业化的生产模式。

接地气的农业文化：温室开放日

荷兰业内普遍认为，仅把比赛成果投入生产是远远不够的，培养民众对食物和农业的认知也至关重要。这是从业于电子工程行业的队员李梁参加本次比赛的新发现，在此之前他很少关注“我们的食物从哪里来”这一问题。

叶早介绍说，荷兰的一些温室企业和协会每年都会举办一次开放日活动（Kom in de Kas）。活动会向公众免费开放，并介绍农业方面的相关知识。例如2019年4月，荷兰各地约200家温室种植企业都邀请了公众参观他们的温室。他们还召开了研讨会，向公众展示他们引以为豪的漂亮、新鲜、健康和安全的天然园艺产品。

荷兰之所以如此重视“让公众知道食物来源”这一问题，是因为荷兰农业的合作社模式促使他们走到更多的社区寻求合作。荷兰的自然气候环境原本不太利于园艺作物栽培，所以就需要建立暖棚、玻璃温室等保护性设施进行作物种植。在这一过程中，农民在市场上的角色发生了一些变化，比如需要一起购买种子、农药和材料等资源，同时也需要在园艺设施升级换代时与其他农民或产业链上的其他人进行知识和经验的交流。

久而久之，荷兰的农民之间就逐渐形成了一种组织，这种组织方便个体单位去交换这些资源，或者以集体的形式与产业链上下游对接资源，这样农民在交易的过程中就能有更大的议价权，也就是后来的合作社雏形。

越往后发展，合作社就越会衍生出其他职能，比如农民的培训。如今，现代温室大部分的环境调控可实现自动化控制，这大大降低温室作物生产所需的人力，但是作物栽培和日常管理仍需要投入一定的人力。

如果把AiCU团队在决赛中扮演的角色——远程给予指令，看成是农业生产中的一个环节，那么实际进入温室进行指令操作的农民劳工就需要一定的门槛，类似于“入职培训”；另一方面，随着荷兰的农业生产越来越富足，还将涉及到农产品的出口贸易知识。以团体的形式和贸易商进行对接或者沟通，就能够更多地参与到相关市场的调节，从而减少了个体农民所需要承担的风险。

因此，凭借“人多力量大”的模式，合作社不仅能分散个人的风险，还能在市场上争取到更多话语权，甚至促进产业上下游的育种企业或农产品销售企业与农民进行更多关于专业和市场信息方面的交流。得益于这种沟通，社会公众获得“谁知盘中餐”知识的渠道亦变得更加多元。

“绝知农业要躬行”

最早的农业生产无非是面朝黄土靠天吃饭，但随着现代科技和知识体系的逐渐成熟，如何能解放人力、高效进行种植，并且满足大量人口的粮食需求，成了农业领域的重要议题。在中国，每个省几乎都有一所农业院校，足见农业领域的专业人士培养之重要性。

同样都是农业大国，在中国和荷兰学习农业的经历有何不同？几位在中国和荷兰都有农业学习经验的团员不约而同地提到了一个词——实践机会。

叶早告诉笔者，自己在国内的农业学习绝大多数时间都是理论学习。但在荷兰修读硕士期间，动手做实验的机会比较多。闵钱希曦在瓦赫宁根大学博士阶段参与了一些本科教学方面的协助工作，她发现整个课程安排上，动手的机会几乎占到了整个课堂的近一半。赵星也表示，在中国的学习打下了很好的学科基础，在荷兰收获的书本以外的知识则帮助了他们在异国他乡更好地扎根自己的事业。

可以想象得到，这些丰富的实践经验能帮助这支队伍走向成功，但他们的成功也离不开团员们对农业领域前瞻知识的精准把握。这背后也折射出了成熟的荷兰农业能够实现标准化产业化的秘诀。各类农业比赛能将高等研究机构与一线农场进行对接，并促进学生利用人工智能技术，思考解决真实世界中的难题，有望从根本上推进“学以致用”的目标。荷兰农业企业也张开怀抱，旨在引起公众对于食品问题的关注，从基础社区入手，提高整个产业链的专业程度，真正提升“小农国家”的竞争力。未来，荷兰农业将会有什么新突破？让我们拭目以待。

作者 | 闻雨 

 全职记者，自由撰稿人，关注农业、能源，常驻北京的上海人。联合国开发计划署中国校友，可持续发展理念支持者。