首先有機農業和生態農業…什么生態動力法…什么的都是文藝小清新我就不討論了。
世界范圍內肯定是農業從粗放往精準走。
數據獲取更精準
環境控制更加智能
更節能
對于作物屬性更了解
收獲儲藏更規范
自動化
新作物和新食品
整體來說農業發展是來自于工業發展的反哺,所以這個行業一直都會相對落后,它的革新都是基于現有工業技術。新興科技是很難在第一時間落在農業上的。因為科技發展有個周期,在起始階段成本總是很高而農業生產承受不了高成本。也就是說,農業的發展離不開人類科技的整體進步,雖然民以食為天,但是對于農業生產我們卻總是后一步去改進的。
(比如你讓我個學農的對量子計算機說個所以然,臣妾真的做不到啊…)
SHAPE * MERGEFORMAT
典型事例如LED,發明也有些日子了,人人都知道它好,就是用它種地太貴,現在成本逐漸下降了在農業上的應用才剛剛起步。
我干脆就從之前提到的那幾個方面來談談你的問題吧,舉幾個例子來談大趨勢。
數據獲取
和其他行業一樣,農業生產的數據也是來自于個型各色的傳感器。在國內嘛,大部分還是靠肉眼。
一個例子,現在這邊比較火的是無人飛行器,很多人想用它們來進行大田數據采集,甚至未來用于進行收獲。
之前去德國農業部的thunen institute (http://www.ti.bund.de/)聽報告,他們就用無人機給大田拍照然后進行色譜分析來確定,,估算收獲時間,鑒定植物疾病,估算產量..這就涉及到更多的東西了我也不是我專業就不瞎展開了。
包括我們這邊,這幫人也是對新科技太饑渴(那種長期生活于沒有異性的環境里的饑渴男看到母豬的感覺)什么東西都想扯上無人機。說實話我不太贊同這種新科技就要立馬和農業扯上邊的行為,東西是好東西,但是不意味著哪里都合適,只能說有潛力。新技術并不一定需要應用到農業上,這是一個不斷嘗試和篩選的過程。
還有在這我主要討論的是這兩年比較火的多軸飛行器,而不是大型的改裝固定翼或者直升機。
環境控制
環境控制一直都是農業里面最重要的一部分。當然它是和數據獲取密不可分的。對于大田的環境控制沒什么太多可說的,施肥施水什么的我覺得你們也不想聽。說說溫室吧!簡單說來就是陽光、空氣、水的控制。加熱,冷卻,空氣濕度,光照強度,二氧化碳,基質ec...etc.
什么少了補什么,什么多了拿走一點,很好理解。傳感器和電腦,還有部分人工,一系列的玩具讓你實現一個對于環境的穩定控制。其實說起來也沒太多意思吧!
比較有意思的是現在的方向:封閉式溫室。簡單說來就是我不通風了,從而減少和外界的熱交換,我把夏天的熱量存起來冬天用,白天的熱量存起來晚上用(我經常說是夏天的尾巴…)這個里面也都是一系列的傳感器和電腦處理,什么時候加熱什么時候冷卻,將室溫嚴格控制在理想范圍內。
好處呢,比傳統溫室節能35%左右。不通風的情況下二氧化碳含量也比較容易維持在高位有利于植物生長。還有,節水。因為不通風所以我必須要將高濕度空氣中的水分給冷凝下來,于是植物蒸騰作用流失的水分我又用熱交換給保留下來進入水循環了。
這個過程之妙,我覺得可以說上三天三夜,仔細想想真的是還挺偉大的一發明,但是因為是農業么…呵呵…當年爹媽還反對我讀農想讓我去讀中專呢…大眾根本就感覺不到這里面令人激動的東西。
我不知道中國有沒有人做這個,應該是有的。現在我的論文相關就是圖中這幾個圈圈罐罐。
能源消耗和資源回收
我所在的荷蘭現在極其注重能源消耗的問題,這也許會是未來的一個發展方向。雖然荷蘭有豐富的天然氣儲藏,但是他們仍然在積極的開發相關的節能技術。接上一條,其實這個封閉式溫室的研究還有一個大背景,就是荷蘭有個計劃叫做"Greenhouse as a source of energy(Kas alsEnergiebron)" 也就是“溫室變成能源來源”。
簡單說一下這個在農業領域可以把全世界包括美國在內其他所有國家爆出30條高鐵的計劃,相信應該會是未來趨勢(我的論文其實也可以十分牽強的和這個計劃扯上那么一點關系…)
這個計劃就是到了2020年,荷蘭的溫室要變成energy neutral,意思就是荷蘭的溫室將不再消耗能源。(當然不可能,它的意思是可以提供等量消耗的能源給外界,通過提供25度的溫水給建筑的供暖系統,還有溫室自己消耗。現在荷蘭溫室能源消耗大概是全國總能源消耗的10%,其中溫室生產成本中1/4來自于天然氣消費。)
理論上來說有沒有可能呢?他們做了一個十分簡單粗暴的計算:嘛,我的溫室夏天能夠吸收的富余熱能大概是我冬天需要供給給溫室熱能的三倍,那我是不是可以把夏天的熱能留到冬天用呢?然后一番頭腦風暴以后覺得…恩,可以做。
于是他們發現開放式溫室不行,開始做封閉溫室。發現現有工具配合不夠科學,于是逐步改進。Blabla…細節跳過。
結果就是第一可以減少溫室能源消耗,第二是他們可以建立一個智能化的能源網絡,溫室可以聯合起來提供除了農產品以外
還可以向周圍城市提供熱能和電力.......
還可以向周圍城市提供熱能和電力.......
還可以向周圍城市提供熱能和電力.......
(因為很吊所以我說了三遍)
同時,據我去年以某公司代表身份去阿姆斯特丹,在農業會議的時候聽說,荷蘭政府正打算利用海牙附近的火電站向荷蘭西北部的一攬子溫室企業提供穩定的清潔二氧化碳,現在正在商討管道建設的問題。
一個行業排向大氣的廢物成為另一個行業的生產原料,這已經是最完美的趨勢了,雖然這種級別在世界各地可能只有荷蘭最終能做到。
關于資源回收利用,這邊種東西用的很多的是石棉來做基質。石棉一般是從德國開采然后加工出來的。在使用壽命結束后,這些石棉會被重新送回工廠,加工成磚塊去建房子。
對于生物煉制,各位看官老爺如果真的感興趣可以自己去看看下面這篇報告,因為我估計大家不會特別感興趣,所以非農業領域的朋友查一下biorefinery生物煉制知道是什么就好了。這其實是我個人非常感興趣的一部分,所以如果有人在做這個我希望能好好一起探討一下。
這個自己去看吧。http://www.iea-bioenergy.task42-biorefineries.com/en/ieabiorefinery.html
我就不再說多余的東西了,只能說這應該也是主要的“趨勢”。
作物屬性及相關病害研究。
植物的生理學,或者說植物的各個部分的工作方式和原理。例如光合作用、呼吸作用,具體細化到某一個品種則涉及到他的轉化率、生命周期等等很多細化的知識。這個領域的研究數不勝數,這很重要。因為這能告訴我們植物對于環境的反映,從而讓我們更好的改進其生長環境,節約不必要的浪費資源。
知道了植物這種屬性,那么逆推到工程學上,我們可以怎么做呢?
(以下是我瞎說)
既然我不想植物長高消耗能量,那我是不是可以安裝一個濾鏡,讓進入的FR大大減少,從而讓我的植物花更多的精力去長出更多的分枝,從而累積更多的糖分呢?
(以上是我瞎說)
舉這么個例子,我其實是想說明對于植物生理學的研究是沒有止境的,在我看來似乎也沒有研究重點,因為我們仍然所知甚少,農業研究的試驗周期都很長,所有相關的研究都是多多益善。你要我說個大趨勢,我只能說有很多實驗在同時進行呢。
我走廊有個來荷蘭后性取向逐漸不明的中國博士(唉,現在已經只穿紫色的衣服了,只能說病情加重了),他的碩士論文入選了荷蘭的最佳論文。概要是他發現了一個病毒可以讓毛毛蟲產生趨光性。這個是一種“tree-top” disease,簡單說來就是這蟲子被感染了就會莫名其妙的爬到樹頂上去吹風。這個東西意義很大啊,因為利用這個,如果還有后續研究,說不定我們能夠感染這些害蟲然后用特定波長的光源去吸引它們從而消滅它們。
收獲儲藏運輸
這個我就不展開了吧,只說一個我自己感覺有意思的——櫻桃運輸。
大家都知道櫻桃這玩藝不好保存,就算放冰箱也容易壞。而且這東西它不能后熟。也就是說,你不能像香蕉一樣把這玩藝在還沒熟的時候就從樹上摘下來。你只能等它在樹上熟了才能摘下來,這樣機械損傷等等因素導致其運輸成本非常高。
有個比較有意思的倉儲運輸方案,往貨柜里面通臭氧。這樣臭氧就能殺掉那些微生物,同時氧化掉乙烯,就是這么簡單。
還有眾所周知,現在你們吃的蘋果很可能在凍柜里躺過一年了,這也不是什么新鮮事,我就不說了。
運輸趨勢嘛,問馬云咯。
農業自動化
農業自動化搞了很久了,在歐洲自動化程度也已經非常高,如果你們對于這一點感興趣,我上傳了個視頻你們可以看一看。簡單說來現在要解決的問題主要集中在生長和收獲階段。因為這一段需要更多的傳感器,更復雜的軟件。而這些往往帶來更多的錯誤和更低的效率(見下圖)。
在農業領域有很多自動化的機械,設計之天才不亞于任何主流行業,學機械的朋友們其實應該去看看聯合收割機,因為那種完美的配合真的是令人嘆為觀止。園藝領域對于生菜等什么的已經比較成熟了。但是對于黃瓜、西紅柿、橘子等亂七八糟的果類,成熟的自動化還僅僅停留在播種育苗階段。
主要的問題來自于傳感和路徑設置,因為果子長得地方不固定,所以只能使用機械臂。但是機器人有時候不知道如何判斷什么是成熟的西紅柿(傳感),在收獲黃瓜的時候機械臂又經常不知道要怎么繞開葉子(路徑優化)。
下面是一個我們組或者隔壁組弄的玫瑰自動收獲機械(Cut rose harvestingrobot_480P)。
http://v.youku.com/v_show/id_XODM2NzI3Mjgw.html
如果你們看了這個視頻就會明白這樣的收獲總覺得是不是太復雜了一點?所以其實并不是成熟的產品,在這條路上人類還是有很多要做的。
再貼個youtube的。https://www.youtube.com/watch?v=nyHxG4EVCSo
主要還是要治好機器人的手殘腦殘,要不然自動化是有上限的。
新作物
在這里我插播一個可能大家已經知道的消息:我們現在吃的香蕉可能馬上就要滅絕了。
但是在這個板塊我并不打算聊香蕉,不管是吃的還是玩的。
我想說一說Algae。
去年剛來的時候,一次課程讓我像打了雞血一樣想去研究水藻養殖。我們在lelystad參觀了學校的一個水藻養殖實驗室,當時就被數據震驚了。300平方米的一個破池子,一年可以產出20噸干重。
這是干重,drybiomass。試想一下你家鄰居給你家送了一百公斤最好的干海帶,讓你過個年。結果你最后發現一家人吃了十多年還沒吃完。這半畝方塘一年產的海帶能供你家吃個2000年什么的…
這不是重點。重點是其潛力,作為食品、藥品、可再生能源的潛力。
水藻如果作為可再生能源,其單位面積年產油量大概會是油棕的10~23倍。達到每平米14升左右。這個數字還在上升中。
而且水藻作為食品的潛力也十分巨大(想想海帶的故事)。現在很多水藻的衍生產品已經出現。例如搭配在馬飼料里面,是一種非常理想的飼料添加劑。給人吃的這部分還在研究,可以說這是個跨部門的研究,從農業工程學到營養學再到食品學,全部都在研究這個東西。
水藻同時還有巨大的藥用價值。可以提煉水藻算,或者加工出蛋白質等。其蛋白質含量可以占到干重的50%。同等種植面積下,最后的蛋白質總量可以達到玉米的50倍。
我想不出如果這個東西不是趨勢,什么會是趨勢。
內容還有待完善,由于擔心沒時間再更,簡單通過幾個例子說總結一下個人對于未來趨勢的判斷。
未來農業一定是精準的,從各個角度。
如果讓我想象未來的樣子,植物會被逐漸當成機械一樣來對待,不確定性會越來越少。農業的概念在世界范圍內從靠天吃飯,逐漸變成:輸入-反應-輸出這樣一個過程。食物會越來越像工業產品,高度自動化,我們怎么產車就怎么種菜。甚至從播種那一天開始我們就可以預測果子長在哪一個三維坐標。總有一天食物會變得可追溯,從播種到變成翔全程可追蹤。物流倉儲技術發展也會相對弱化傳統市場的作用。
至于在中國,我們農業都還沒開始大規模機械化,還有很長的路要走。但是我們也很幸運,因為當我們回過頭來準備發展農業的時候,我們已經可以從一個很高的層面去建設它了。
最后,附未來。
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2002-2016