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2021 “设施农业科技领域” 全景图

城食有农 2021-05-06 14:37 696 阅读

设施农业耐人寻味的独特之处在于,它是我们食品系统的一个缩影。无论是在温室还是在没有阳光的室内环境中,设施农业跨越了从生产到消费的传统范畴,许多农场经营者将他们的产品打造成品牌销售给消费者。设施农业的价值链反映了当今我们整个农业食品系统面临的一系列挑战和机遇:供应链、安全性、可持续性和劳动力。当然,新冠大流行波及并影响到这个体系的每一个环节,有时放大了挑战,有时加速了变化和成长。



自2019年首次发布“设施农业科技全景图”以来,设施农业继续获得巨大的关注度和投资吸引力,在受控环境中种植粮食的好处越来越令人信服。


2021年的“设施农业科技全景图”同样提供了在室内食物种植生产价值链上的科技创新生态系统的快照:从生产科技组件的公司,到完整种植系统的供应商,再到科技驱动型的设施农场运营商,应有尽有。



尽管对“行业景观”的描写不可能做到100%的详尽,但是仍然跟踪了行业里的1300多家公司。这张全景图旨在突出那些创新参与者,利用数字化和信息技术来增强和优化设施农业的规模。



1、供应链与食物安全:食物从何而来?


席卷全球的大流行突显了现有农食供应链的缺陷,消费者更想弄清楚食物来自哪里,加工和包装过程是否安全,以及运输了多远才到达手中。设施农业的一个关键内在潜力,就是应对当前这些农食系统的挑战。



设施农场的经营者可以把农场设在离配送中心和靠近消费者的地方,减少食品里程和接触点,潜在地提供更新鲜的农产品,也能减少食物浪费,并以“本地特色”品牌获取拥趸和信赖。这种分散的生产系统还可以增加供应链的弹性,避免过度依赖某特定的食物来源。


设施农场的本地化发展有多种形式。温室种植者更倾向于将农场设在都市以外的地方,而室内种植者可能更倾向在城市中心运营,比如新加坡的垂直农业公司Sustenir Agriculture和伦敦的地下垂直农业公司Growing Underground。


像Square Roots这样的公司,将他们的货柜农场与合作伙伴的区域配送中心放在一起;Babylon Micro-Farms在医院,养老院以及大学部署分布式微型垂直农场,以满足客户们对新鲜蔬菜的需求。Infarm最近宣布,它将突破在超市内摆放模块化垂直种植柜的模式,将更大规模化的“种植中心”分散部署到世界上多个城市。



此外,如果某个国家的大部分农产品严重依赖于从其他国家进口,那么“本地种植”的价值可能会有更大的意义。


这不仅是在食品安全层面,而且关系到国家的安全战略;一些海湾地区的国家,比如阿联酋,已经宣布了与AeroFarms、Pure Harvest等设施农业公司合作,推动温室和室内种植项目,以解决该地区对其他国家的粮食依赖。



随着消费者越来越关注食品的健康,有机农产品销售额增长在2020年跃升至两位数,而大流行额外带来的对食品安全的担忧只会加速这一趋势。虽然设施农业不一定都生产有机农作物,但受控环境的农场保护农作物免于外部污染源,通常也很少或根本不使用杀虫剂。


随着供应链的缩短和生产设施的高度自动化,人对食物的直接接触点减少了。同时,最近业界也通过建立食品安全联盟,采取措施建立生产标准,保护消费者免受食源性疾病的伤害。



设施农业行业一直推销他们的产品是本地的、新鲜的、清洁的还有质量始终如一。如今,这引起了消费者的共鸣,因为许多农场报告,2020年的销售额出现了显著增长,供不应求。与消费者的担忧直接挂钩,也是这些农场能够溢价销售品牌产品的关键,而这对一些室内农场的财务生存能力至关重要。


这种与消费者的联系还可以让农场经营者通过直销和创造性的商业模式进一步小规模的颠覆传统供应链。例如,室内农场Willo.farm允许客户拥有自己的“客制化垂直农场”,并在线观看他们的作物生长情况。



2、可持续农业:食物是问题的一部分还是解决方案的一部分?


与大多数行业一样,农业也面临着越来越大的压力,必须更可持续化地经营;而设施农业的种植者们高效地利用资源,也就理所当然地将可持续发展纳入了该行业的叙述。


我们都很清楚气候变化的影响,包括天气模式和生长季节的更大变异性。联合国粮农组织预测,未来几十年在传统耕作方式下,气候变化将导致全球农作物产量下降,造成严重粮食危机。


设施农业为农作物提供了不受气候影响的庇护,单位面积的高产量,以及在不同地点全年生产粮食的能力,甚至那些不曾适合传统耕作的地点;所以设施农业可以帮助缓解危机。



另外,水资源短缺预计将在全球范围内加剧,将成为一个严重的国家安全问题和生活质量问题。根据世界银行的数据,全球70%的淡水用于农业。


设施农业对水的高效利用减少了90%以上的用水量,收集雨水并重新循环利用排水已成为最新温室和垂直农场设施的常见做法,例如荷兰最大的温室番茄种植商Agro Care也是如此。



另一方面,对能源的消耗,特别在室内垂直农场设施中,是可持续性方面的最大挑战。能效将继续提高,正如世界自然基金会市场研究所对室内无土农业的分析所表明的那样,整个行业都有机会整合替代能源。


越来越多的种植者认识到这是减少能耗负面影响的机会,并已经在利用各种替代方法,如热电联产、地热和余热源。意大利的西红柿种植商H2Orto利用沼气加热温室;美国Gotham Greens的农产品种植在由100%可再生电力供能的温室里;丹麦的Nordic Harvest将完全依靠风力来运营欧洲最大的垂直农场。



3、劳动力与自动化共存!


整个农业食品系统价值链都存在劳动力挑战和机会。无论是田间还是室内,农场经营者发现体力要求高的工作很难吸引到工人;甚至在大流行之前,欧美等国家就面临农场工人短缺的问题。


此外,对农场管理级别的专业人士供不应求,而劳动力老龄化和设施农业的迅速增加加剧了这一问题。虽然运营商们希望看到更多训练有素的应聘者从大学项目中脱颖而出,但他们也在寻求技术和自动化来缓解劳动力的挑战。



设施农业中的大多数作物已经实现了在育苗和收获后的自动化。另外,绿叶蔬菜作物生长周期短,生长习性好,便于机械化种植。例如,Green Automation和Viscon的全自动从种子到收获的绿叶蔬菜种植系统已经部署在世界主要的温室作业中,如Pure Green Farms和Mucci农场。


在室内垂直农业方面,城市农业初创公司Urban Crop Solutions独一无二地在货柜农场中实现了自动化,芬兰的NetLed公司也开发了一套全自动化的完整种植系统。



值得注意的是,许多规模较大的垂直农场已经自行开发出成套的自动化技术,以在他们的生产系统中节省劳动力。例如,垂直农业初创公司Fifth Season在整个生产过程中都部署了机器人。



尽管业内有许多举措,但具有挑战性的日常作物维护,以及某些作物(西红柿、辣椒、黄瓜和浆果)的收获尚未实现成规模的自动化。然而,近期计划商业部署的去叶和收获机器人有望显著改变这种局面。就在上周,AppHarvest斥资6000万美元收购了收获机器人初创公司Root AI。



在软件方面,如初创公司Nitea和Hortikey的技术,解决了设施农业中的劳动力管理、作物登记、产量预测和工作流程管理,帮助提高较少人工参与下的农场运营效率。



供给、监测和控制气候、光线、水和养分的技术已经广泛部署在今天复杂的受控环境农业设施中,保持作物最佳生长条件至关重要。它们还构成了下一个行业创新的基础,即作物优化,甚至实现基于成像和传感器、数据分析、机器学习、数字映射和人工智能对农作物生长环境的自主控制,而这方面的创新企业有Ecoation、iUNU和30 MHz等。



最近的一些对设施农业的探索活动,如瓦赫宁根大学主办的“自主温室挑战赛”,成功地探索了人工智能的潜力,以在降低资源消耗和管理复杂状况的同时提高园艺生产力。


新兴的商业化自主种植创新,如荷兰初创公司Blue Radix开发的Crop Controller和Priva BV开发的Plantonomy,都承诺扩大和增强现有种植者专业知识的覆盖范围,特别是针对大型和多点农场的运营。



4、设施农业的未来在哪儿?


自从首次发布“设施农业科技全景图”以来,该行业已经发生了积极的变化,并有理由对未来持乐观态度。然而,与任何不断发展的市场和创新领域一样,这可能是一段坎坷的旅程。


一些人认为设施农业不能解决我们的粮食生产问题,因为并不是所有的东西都可以在室内实现规模化经济种植。设施农业只是帮助修复我们的农食体系的方法之一,它应该存在正确的应用场景。


例如,零售超市内销售的西红柿很可能大部分已经是来自于温室里的,而随着设施农业科技的进步,预计会有更多的农作物能够在室内进行商业化种植。垂直农业公司AeroFarms在本月宣布与智利浆果生产商Hortifrut合作,将研究和开发在垂直农场中种植的蓝莓和山莓品种。



尽管新奇的垂直农业会吸引更多的关注,但温室种植已经很好地建立了根基。荷兰温室的成功已经证明了设施农业的可行性,50多年的经验让荷兰拥有“玻璃下的面积比曼哈顿还大”。


美国的温室种植商AppHarvest最近的上市成功和18亿美元的市值也明显提高了人们对设施农业的意识!其他的设施农业公司,比如BrightFarms和Gotham Greens等等,也吸引了备受瞩目的投资并不断扩大规模;还有,垂直农业公司Aerofarms也即将通过SPAC在今年第二季度实现上市。



人们经常会问这样一个问题:“垂直种植和温室,哪种种植方式更好?”


设施农业没有所谓的灵丹妙药,答案取决于地点和试图解决的问题。针对上海、新加坡和孟买的解决方案,可能与在洛杉矶和多伦多部署的方案不同。不管采取哪种方式,任何一种规模可观的科技化室内农场都是资金密集型的。



根据农业咨询公司Agritecture最近的一项分析表明,建造一个3英亩的自动化室内农场的费用从500万美元到1100万美元不等,而一些正在建设的大型先进温室项目的成本要超过1亿美元。考虑到这种规模的资本要求,一些人质疑从设施农业行业获得风险回报的机会。


尽管如此,2020年该行业的前十大融资总共募集了超过6亿美元的资金,因为现有的参与者正在激烈竞争,并向各地扩张,同时还有新公司源源不断的继续进入这个行业。



展望未来,设施农业需要解决其能耗和劳动力的挑战。特别是垂直农业要实现广泛的盈利能力,还有很多工作要做。此外,为了进一步加快受控环境农业的增长和对新技术的采用,设施农业需要实现不同系统之间的数据共享。比如,软件初创公司WayBeyond是推动开放系统和API来实现这一目标的企业之一。



正如本文开头所说,设施农业价值链反映了当今我们整个农食体系所面临的一些挑战和机遇:供应链、安全性、可持续性和劳动力。


设施农业蕴藏着巨大的机遇,虽然这个市场领域总体上还未成熟,至少它可为粮食在哪里种植和如何分配带来更高的精确度和灵活性,成为未来农食体系必不可缺的一部分。


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