在北京郊区,做一场最难的「实验」

摘要

「当孩子想『子承父业』,我的目标就实现了。」

作者 | 赵维鹏
编辑 | 北方

 

人们都说农业愈发重要,但年轻人很少靠近它。学者们担心,再这样下去,没人种地了,下一代吃什么?

一些有抱负的年轻人想改变现状。

一位年轻人把生产基地设在了交通成本、土地成本、用人成本最高的北京。用国际最顶尖的玻璃温室种植技术,以更高的效率种植更营养、更好吃、更安全的蔬菜水果。这是一项大胆的尝试,该项目创始人、极星农业总经理徐丹告诉我们,如果这个项目在北京运营能够盈利,那么在中国任何一个地方,这个方案都行得通。

最初,项目里除了徐丹没有人完整掌握玻璃温室种植技术,也没有合适的产业工人,生产设备也全部从国外运进来。前沿技术和古老的行业开始在北京郊区展开融合。这个项目还在进行中,距项目落成时间已经过去 4 年。最近,徐丹又在进行一项更前卫的探索,前不久我们造访了这个位于北京郊区的基地。

在北京郊区,做一场最难的「实验」

位于北京密云的极星农业科技园,一期智能连栋温室占地 3.3 公顷,包含番茄种植区,以及水培生菜区和育苗区 图片来源:极星农业

 

01「创造一种人才需求」

徐丹每天至少看两次天气预报,一次早上起床,一次晚上睡觉前。

晚上看天气预报,可以大概预测夜里温室会消耗多少天然气,是否需要调节能源管理策略;热水的储备是否可以撑过今晚,如果不够,就在手机上远程启动锅炉加热。

温室里的传感器可以通过软件将温室环境的异常信息发送到手机上,如果一直没有得到处理,则会紧急来电。投产的第一年,几乎每天都会遇到问题,电话卡常被打停机。

位于北京密云,徐丹牵头建造了一个占地约 3 万平方米的温室。温室来头不小,除了钢结构和玻璃,其余所有材料和设备通过 58 个集装箱由荷兰运来。设备是完全由荷兰公司依照密云的气象数据定制的。设计之初,荷兰公司要了密云当地 50 年的气象数据,拿去建模来优化温室的风载、雪载、通风率等结构设计,最终设计出最适合当地条件的温室。

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极星温室内的水培生菜区 图片来源:极客公园摄

对方对于数据的要求很精细,最大降雨量并不是看 24 小时,而是看每小时的最大降雨量,这是为了排水能力、温室屋面的极限荷载而考虑。

「密云当时最大的每小时降雨量是 88 毫米,刷新了荷兰对北京极端气候的认识(荷兰雨水不多)。」这导致整个设计方案的不同,比如落水管使用了 2 根直径 160mm 代替传统单根屋顶雨水落水管的设计。恰好在施工的那一年,密云发生了 50 年一遇的大暴雨,降水 150 毫米。「如果按照 24 小时最大降雨量设计,肯定是会坏掉的。」温室又进行了调整。

智能玻璃温室和传统大棚的区别在于是否「主动」。

工业环境相对可控,而农业生产「仰以鼻息」的气象信息、光照条件等都不可控。普通大棚的环境调控是被动的:如果天气热,大棚也会跟着热;天气冷,棚里也跟着冷。徐丹告诉我们,玻璃温室则不是,它可以最大程度地随意调节。在过去,光照不好、低温高湿,植物生病了时,用的方法往往是打农药。而玻璃温室可以通过调节温度、水肥、湿度、光照等等,来保持植物的良好生长状态。「设施决定产量的上限。」

以智能温室农业闻名的荷兰,原本并不适合发展农业。其耕种面积小,光照有限,国土面积只有半个重庆那么大,但有限的条件倒逼荷兰孕育出了世界顶级的玻璃温室种植技术,走在了农业前沿。

本科毕业于四川农业大学的徐丹,选择了位于荷兰的顶级农业学府瓦赫宁根大学进修。在欧洲留学时,他惊讶地发现超市里的同种水果都是同样大小。一些超市为了便于运输,会给农民制定农产品大小、重量的标准,而农民真的可以按照标准种出来——「通过先进的生产设备和经营管理,荷兰人让农业生产无限接近于工业化。」

他看到了科技工业化的农业与传统农业的差距。

硕士期间,原本博士项目已经通过,但为了搞清楚生产一线的荷兰种植者是如何把技术运用于生产,徐丹放弃了攻读博士的机会,毕业后进入了荷兰最大的番茄种植企业之一的 Royal Pride Holland 工作。如今这家种植企业单个玻璃温室占地超过 80 万平方米,相当于 110 个标准足球场大小。

早在 2013 年,Royal Pride 的老板已经判断,未来的中国会是设施农业(玻璃温室技术)很大的市场。他想到两个选择,选择一是教荷兰人用筷子,让荷兰人去中国种菜。选择二,教会一个中国人,让他回国去将技术与手艺教给更多人——第二种方法具有一定风险,毕竟荷兰人不无担心,擅长学习的中国人可能「学走技术,饿死师父」,但公司仍然选择了赌一赌。徐丹幸运地成为第一个实验品,「可能也是唯一一个。」

在北京郊区,做一场最难的「实验」

左二为在荷兰工作时期的徐丹 图片来源:极星农业

时隔八年,徐丹回到中国,创办了极星农业。极星的 logo 是一个番茄,果蒂是一个小星星,寓意指引和方向,由徐丹亲手设计。公司目前的主打产品之一也是番茄。在荷兰温室实习时,他的师傅 John 是一名极有经验的种植者,工作巡视时,John 经常指着植物问他,「Dan,what do you think of the plant?(你觉得植物的状态如何?)」

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温室里番茄生长的根部 图片来源:极星农业

他与 John 形影不离。漫长的日子里,一个年轻人一天中的绝大多数时间都与植物作伴。「他们管这叫 read plant(观察作物),同时,农事操作是非常重要的。」

徐丹学习的内容包括:熟练温室内所有的园艺操作,掌握温室环境控制的各个因素,以及如何给工人安排工作,如何设计绩效考核,如何做产量分析,以及将产量的数据反馈给渠道等等。

John 负责的温室雇佣了 350 个工人。工人们一周工作五天,每天早晨 8 点上班,下午 4 点下班,有 coffee time,期间大家会看看手机,其余时间,大家会将手机统一放好,工作时间,每个人都极其专注。

徐丹算是个异类。瓦大的中国毕业生里,大多去了外企农业公司做销售、代理、翻译,「没有年轻人会去生产端的公司」——生产端意味着要下田间地头,意味着劳作、辛苦,收入回报也不会有太高的预期。

「我想要创造一种人才需求。」在办公室,徐丹这样告诉我们。荷兰的设施农业产业链里聚集了大量的交叉学科人才:机械制造、材料学、计算机、化学等等。「这是一个广义的农业,跨专业的人交织在一起,形成了一个产业链,让农业工业化。」他希望在中国也能够推动这种画面的诞生。

02 一项大胆实验

大舅曾经是成都市农委总农艺师,享受国务院特殊津贴的大学客座教授,自小,徐丹看着他在电视里做报告,萌生了对农业的向往。

中国 80% 以上的土地在 2.6 亿的小农户手里,耕地分散、块状明显,导致农业机械化、规模化进程受阻。这些原因导致近年来农业生产成本居高不下,严重影响了农业效益和竞争力的提高。

「我们想给社会看到一种能够把生产效率提到很高水平的生产模式。这种模式意味着什么,它是否符合中国,是该大面积推广还是小面积推广,我们还不确定,但我们起码能够证明这个模式想要成功需要具备哪些要素,以及我们现有的这帮人能做到怎样的高度。」这是徐丹做极星农业的初衷。

传统农业链条里,信息不对称,中国农户永远不知道今年该种什么,「一般都是去年什么最赚钱今年就种什么」。但往往去年好卖的品种,今年就不好卖了。

一个矛盾的闭环就此形成:种植者永远不知道消费者需要什么,种子公司不知道农户需要什么,消费者也不知道今年会有什么。对于种植户来说,每年对种子的采购决策,相当于开盲盒——农民永远没把握今年能否赚钱。

由于农民思维的局限,提到提升利润,大家想到的往往不会是提升品质、卖的更贵,而总是联想到压缩成本——这从最畅销的农资产品价格区间便可窥见。不仅如此,由于农民惧怕农产品砸在手里,因此非常好压价。「永远都能找到出价更低的,钱都被渠道赚走了。」

徐丹在试图让种子公司、种植和销售渠道闭环,从而解决这些问题。

2021 年,极星与国外一家种子公司签订了一个协议,在中国独家种植一个品种,并签订唯一的渠道商。「我们三方互为独家,这里边最重要一点就是信息互通了。」这样做,渠道可以将销售信息及时地反馈给种植者。如果华北客户非常喜欢,根据市场的预期,生产端便可将明年的种植面积扩大,种植者便可以有选择、有目的、规模化地去做第二、第三期的规划,做到按销定产。

过去,中国农业企业的处境较为尴尬,这并不是一个投资机构们愿意沉下心耕耘的赛道。农研项目的投入常常依靠企业本身,极星便是其中之一。

「北京这个基地如果能盈亏平衡,那么我在全国都可以盈利。北京是一个种菜成本极高,能源成本高,人力成本高,运输成本高,几乎所有成本都高的地方。」

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冬天期间的极星玻璃温室 图片来源:极星农业

从 2018 年落成至今,公司遭遇到的最大危机来自于新冠疫情。2020 年初新冠疫情初期,很多司机困在家里,没办法拉货。城里的人需要蔬菜、水果,极星虽然生产它们,却没有办法将农产品送出去。

危机时刻,一些本地村民职工来到温室帮忙,那次,徐丹第一次看见了很多员工的亲属:女职工们带着儿子、老公、亲戚来帮忙拉货、贴包装、处理订单。

工业可以停止生产,农业却不能。番茄每天都在长大,只能采摘,并大量赠送给了周边的公共机构。那是一段完全没有收入,每天还在亏损的艰难时期。

「回过头看,疫情让人们习惯在 app 上购买蔬菜水果,而电商平台更愿意选择能够稳定供应的供应商。而往往只有温室种植才能够稳定供应。极星做到了单个基地叶菜周年供应,番茄供应期也长达 11 个月。徐丹认为,「电商倒逼了上游种植端的进化。」

有了第一次应对疫情的经验,极星成为了北京周边重要的「菜篮子」供应保障。尤其是新发地农贸市场受到疫情影响期间,「在平常,叶菜大概一周出两万棵,但根据特殊要求,(温室)可以一两天出一万棵。」通过把灯打开(增强光照),调温度、调水肥,可以迅速把产能提高至两到三倍。在工业化生产的环境里,甚至能够人为控制作物生长的速度。这就是玻璃温室种植的优势。

在密云的温室,我们看到了先进农业的实践。入口处,员工们需要穿戴上防护衣帽、进行手部消毒、戴上隔离手套,才能正式进入温室生产区。

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一棵棵生菜「固定」在不同间距的铝合金栽培槽上,栽培槽会随着生菜的长大慢慢移动 图片来源:极客公园摄

「我们采用的是全自动可移动式栽培槽,随着生菜的生长,栽培槽会向前移动,为生菜生长留出合适空间。」徐丹介绍,这种系统能确保全年不间断生产生菜,根据温室气候和植物蒸腾速率,计算机每5到20分钟给一次的营养液,多余部分还可回收,既节水,又能保证根部持续获取氧气。新技术的应用使得作物几乎摆脱了农药使用,单位面积耗水量不足传统农业的 1/10、产量却是传统农业的 10 倍以上。

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温室已基本实现智能化管理 图片来源:极客公园摄

不仅如此,温室还实现了智能化的管理。工人们每人配有一个电子工牌,每操作完一项刷一次卡——除了能够记录每天、每时的工作量,还能够精确到植物与人的匹配——在电脑中会显示:X 栏 X 号蔬菜于 X 时由 XXX 采摘,共计 XX 公斤。于是,工资能够被更精准、公平地发放。

03 算法初体验

徐丹还在进行另一项前卫的农业试验。

他有一个强烈的感受,数字农业的市场前景广阔,但人才培养的成本巨大。以他自己为例,在荷兰花了多年时间、全身心投入积累了知识、技能、经验后,才能初步掌握温室种植技术。

而如果将这套经验传授给其他人,又要花费数年时间。「没有任何一本教你如何种番茄的书。」

由于很多新手不敢上手,这也增加了培养难度。这时,由拼多多举办的多多农研大赛给了他启发——如果将人的经验转化为逻辑与数据,设计出算法模型,是否可以不那么依赖于点对点、面对面的经验传授了?

2021 年 8 月,第二届多多农研科技大赛正式启动。「多多农研科技大赛」由拼多多、中国农业大学、浙江大学联合主办,并在联合国粮食及农业组织和荷兰瓦赫宁根大学的技术指导下进行。

比赛期间,每名队员只要在自己电脑上安装一个远程控制端,就可以联通「多多农研基地」的电脑系统,根据需要控制比赛温室。

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位于云南昆明的「多多农研科技大赛」赛事基地 图片来源:莫斯提 摄

得知赛事消息后,徐丹立即报名组队,队伍名为「番茄快长」,并进入了决赛阶段。他想借着比赛,将种植经验提炼出来,固化在算法里。这次比赛的考题是种番茄。AI 的学习资料就是他的经验。「把我在冬天、夏天开窗、加热等操作经验转换成一套算法。用算法代替人做 80% 的决策,剩下的 20% 交给人来执行。这样,计算机可以保证一个下限。」

「计算机帮人把一个事做到 60 分,人再优化就能做到 80 分。但我现在要想培养一个年轻人,能够保证能做 60 分还挺难的。」

「番茄快长」负责算法、数据的刘宁晶博士觉得,通过 AI 的介入,一方面是减少劳动力的输入,一方面减少了对于劳动从业人员的技术要求。

刘宁晶博士也毕业于瓦赫宁根大学,毕业之后留校任助理教授,三年后回国加入国际农业大厂拜耳从事数字农业的项目。在他看来,人工智能就是一个工具,而学科之间的交叉融合更能够让自身发挥优势。

「番茄快长」的队员们基本分布在北京、荷兰、上海等不同地方,大家可以通过软件远程控制远在云南的智能温室。徐丹感概,「算法这个工具既可以帮助没有经验的新手做一些调控决策,也能够帮助一些高阶种植者降低工作量。」

徐丹的办公室里放着两块屏幕,一块显示昆明温室的生长数据,一块显示北京极星农业温室的生长数据,数值完全不同,且差距巨大。初期,他惊讶地发现昆明实验室的二氧化碳浓度跌到了 200PPM(PPM 是 part per million 的缩写,是百万分之分数,比百分数更加精准)。

即便在学农多年的徐丹的经验里,也从未见过二氧化碳浓度如此低的环境。番茄的种植环境需要精控二氧化碳浓度,团队于是买来二氧化碳气瓶放入温室,希望调节二氧化碳的浓度。气瓶消耗的速度超乎想象——「很直观,两天就用光了,第一次这么直观地认识到在强光下,植物吸收二氧化碳的能力有多强。」

实践永远能带来理论知识以外的惊喜。在徐丹看来,这就是农业的魅力。

参加多多农研科技大赛,是一次触电。对于徐丹来说,也是先进温室种植技术与算法的一次联姻。更重要的是,在这样的比赛中,如果诞生最佳实践,将起到很大的示范效应。「参加多多农研大赛可以让更多人知道我在干嘛,会有更多人知道我干的事情,最重要的是让更多人去加入我们。」

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第一届多多农研科技大赛的 AI 组决赛队伍,要利用算法远程种植独立温室内的草莓 图片来源:多多农研大赛组委会

透过「多多农研科技大赛」,可以看到行业的新趋势:越来越多的青年科学家愿意奔赴农业一线,年轻一代的农研工作者开始崭露头角。根据《瞭望东方周刊》报道,2021 年第一届大赛中,约有 80% 的参赛者是「90 后」,第二届参赛队伍更加年轻化,大部分参赛队员为「90 后」「95 后」,甚至不乏「00 后」的身影。

据悉,在中国主要草莓种植地之一的辽宁丹东东港,第一届多多农研大赛的参赛团队已在当地成功推广 AI 种植技术,帮助当地农户实现了生产效率的显著提升。

04 有奔头的行业

番茄是一种生长很快的作物,一周长 25 公分,意味着一天生长 3 到 4 公分。徐丹每天的工作就是早上到温室坐升降车,看看最顶部的五公分长势如何。「有经验的种植者,可以通过这 5 公分了解作物是冷了、热了、涝了还是渴了等等情况。」

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极星温室内的番茄种植区 图片来源:极星农业

在荷兰,有时当种植者看到一株 30 公分的幼苗时,就能够预测它的上市日期,非常精准。

荷兰种植者推崇「green finger」,徐丹解释道,由于番茄叶子的表皮有一层腺毛,经常在温室里的种植者在触摸大量叶片后,手指会留有一层绿色的、黏糊糊的印迹。一个种植者的 green finger 意味着他与植物有过亲密的、频繁的接触。

在中国,真正热爱农业的年轻人太少。徐丹现在每天开车 100 公里从海淀到密云上班,一个月要开 4000 多公里。更早些时候,极星的温室在 2018 年刚刚投产时,他大多住在密云。

起初技术团队一共三人。徐丹带了两个徒弟,全是大学毕业生。所有事他必须亲力亲为,手把手地教。第一年,公司招了 100 个工人,徐丹亲自做培训,三个月后只筛选下了 15 个人。

过程极其考验心理状态。「最难的不是教的过程有多辛苦,而是担心花了好多时间教,这个人明天会不会走了,然后又得招人从头教。」

很辛苦,但值得。「我就一直觉得这个事如果我们不干,我也不知道应该谁来干。不管这个产业如何发展,种植端是在这个行业里面的最核心端,只要我们做好了,提供足够的需求,我们可以拉着这个行业往前走。仅靠市场是拎不起这个行业的,靠上游的一些供应商也是推不动整个行业的。我们是唯一一个连接上下游所有人,我们提高了,我们起来了,他们就跟着起来了。」徐丹说。

农业的落后格局很难仅从内部打破,它还需要外界的力量。

过去,农业是不被资本所青睐的。「做农业的人很多都是有使命感,为了下一代人。因为我现在吃的菜不是我种的,是上一辈人种的。下一辈人吃的菜是我们种的。我们要解决下一辈人没菜吃的问题。这个问题现在我们是看不见的。」

徐丹骨子里有一种想法,他判断一件事有没有意义的标准是,子女长大后是否认可父母的职业。荷兰的种植者大多代代传承。「我希望我的女儿以后长大了,会觉得爸爸种番茄是一件很酷的事情。」

刘宁晶博士在荷兰时曾被震撼到,在与荷兰农业从业人员交流时,很容易能感受到对方的自豪感。「荷兰的农业从业人员基本都是本科,大部分是硕士。看论文是日常,视野非常开阔。」

中国农业需要人才,这是徐丹反复强调的。在做次年成本规划时,徐丹提及,他已计划将明年的一半收入用于人力成本的投入。「我的北京的基地目前只需要两个技术员,但我现在有 15 个,其实是在为未来做储备。」按照他的说法,他已经为未来 100 万平米的生产储备了一个人才梯队。「当你有新的资方、有新的土地、新的项目的时候,再去培养人是来不及的。」

前些年,徐丹去学校招聘的时候还很难。去年,极星「突然」多了十几个人,其中不乏从其他行业跳槽过来。「我们慢慢发现,通过自己的坚持向年轻人传递这样的信息后,是有人开始对科技农业拾起兴趣的。」

2021 年 8 月,拼多多宣布设立「百亿农业科技专项」,由拼多多董事长兼 CEO 陈磊担任项目一号位,重投农业科技。陈磊表示,「本季度的全部利润及以后几个季度可能有的利润将首先进入这个专项,直至 100 亿的总额得到满足。」

近几年,随着像拼多多一样的互联网公司、科技公司在农业科技上的投入,越来越多的应用人工智能、大数据、云计算的农业高水平赛事也在吸引更多年轻人、一线资本将目光转移回农业。

在北京郊区,做一场最难的「实验」

极星基地入口 图片来源:极客公园摄

「极星」的名字暗喻北极星。寓意是希望能够在设施农业里做一个标杆、指引。在基地入口的房梁上,挂着一面横幅,上面印着:让农业成为有奔头的产业。路过时徐丹指了一下,回头说:「这是我们的信仰。」

 

*头图来源:视觉中国

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