設施農業耐人尋味的獨特之處在于，它是我們食品系統的一個縮影。無論是在溫室還是在沒有陽光的室內環境中，設施農業跨越了從生産到消費的傳統範疇，許多農場經營者將他們的産品打造成品牌銷售給消費者。設施農業的價值鏈反映了當今我們整個農業食品系統面臨的一系列挑戰和機遇：供應鏈、安全性、可持續性和勞動力。當然，新冠大流行波及並影響到這個體系的每一個環節，有時放大了挑戰，有時加速了變化和成長。

自2019年首次發布“設施農業科技全景圖”以來，設施農業繼續獲得巨大的關注度和投資吸引力，在受控環境中種植糧食的好處越來越令人信服。

2021年的“設施農業科技全景圖”同樣提供了在室內食物種植生産價值鏈上的科技創新生態系統的快照：從生産科技組件的公司，到完整種植系統的供應商，再到科技驅動型的設施農場運營商，應有盡有。

盡管對“行業景觀”的描寫不可能做到100%的詳盡，但是仍然跟蹤了行業裏的1300多家公司。這張全景圖旨在突出那些創新參與者，利用數字化和信息技術來增強和優化設施農業的規模。

供應鏈與食物安全：食物從何而來？

席卷全球的大流行突顯了現有農食供應鏈的缺陷，消費者更想弄清楚食物來自哪裏，加工和包裝過程是否安全，以及運輸了多遠才到達手中。設施農業的一個關鍵內在潛力，就是應對當前這些農食系統的挑戰。

設施農場的經營者可以把農場設在離配送中心和靠近消費者的地方，減少食品裏程和接觸點，潛在地提供更新鮮的農産品，也能減少食物浪費，並以“本地特色”品牌獲取擁趸和信賴。這種分散的生産系統還可以增加供應鏈的彈性，避免過度依賴某特定的食物來源。

設施農場的本地化發展有多種形式。溫室種植者更傾向于將農場設在都市以外的地方，而室內種植者可能更傾向在城市中心運營，比如新加坡的垂直農業公司Sustenir Agriculture和倫敦的地下垂直農業公司Growing Underground。

像Square Roots這樣的公司，將他們的貨櫃農場與合作夥伴的區域配送中心放在一起；Babylon Micro-Farms在醫院，養老院以及大學部署分布式微型垂直農場，以滿足客戶們對新鮮蔬菜的需求。Infarm最近宣布，它將突破在超市內擺放模塊化垂直種植櫃的模式，將更大規模化的“種植中心”分散部署到世界上多個城市。

此外，如果某個國家的大部分農産品嚴重依賴于從其他國家進口，那麽“本地種植”的價值可能會有更大的意義。

這不僅是在食品安全層面，而且關系到國家的安全戰略；一些海灣地區的國家，比如阿聯酋，已經宣布了與AeroFarms、Pure Harvest等設施農業公司合作，推動溫室和室內種植項目，以解決該地區對其他國家的糧食依賴。

隨著消費者越來越關注食品的健康，有機農産品銷售額增長在2020年躍升至兩位數，而大流行額外帶來的對食品安全的擔憂只會加速這一趨勢。雖然設施農業不一定都生産有機農作物，但受控環境的農場保護農作物免于外部汙染源，通常也很少或根本不使用殺蟲劑。

隨著供應鏈的縮短和生産設施的高度自動化，人對食物的直接接觸點減少了。同時，最近業界也通過建立食品安全聯盟，采取措施建立生産標准，保護消費者免受食源性疾病的傷害。

設施農業行業一直推銷他們的産品是本地的、新鮮的、清潔的還有質量始終如一。如今，這引起了消費者的共鳴，因爲許多農場報告，2020年的銷售額出現了顯著增長，供不應求。與消費者的擔憂直接挂鈎，也是這些農場能夠溢價銷售品牌産品的關鍵，而這對一些室內農場的財務生存能力至關重要。

這種與消費者的聯系還可以讓農場經營者通過直銷和創造性的商業模式進一步小規模的顛覆傳統供應鏈。例如，室內農場Willo.farm允許客戶擁有自己的“客制化垂直農場”，並在線觀看他們的作物生長情況。

可持續農業：食物是問題的一部分還是解決方案的一部分？

與大多數行業一樣，農業也面臨著越來越大的壓力，必須更可持續化地經營；而設施農業的種植者們高效地利用資源，也就理所當然地將可持續發展納入了該行業的敘述。

我們都很清楚氣候變化的影響，包括天氣模式和生長季節的更大變異性。聯合國糧農組織預測，未來幾十年在傳統耕作方式下，氣候變化將導致全球農作物産量下降，造成嚴重糧食危機。

設施農業爲農作物提供了不受氣候影響的庇護，單位面積的高産量，以及在不同地點全年生産糧食的能力，甚至那些不曾適合傳統耕作的地點；所以設施農業可以幫助緩解危機。

另外，水資源短缺預計將在全球範圍內加劇，將成爲一個嚴重的國家安全問題和生活質量問題。根據世界銀行的數據，全球70%的淡水用于農業。

設施農業對水的高效利用減少了90%以上的用水量，收集雨水並重新循環利用排水已成爲最新溫室和垂直農場設施的常見做法，例如荷蘭最大的溫室番茄種植商Agro Care也是如此。

另一方面，對能源的消耗，特別在室內垂直農場設施中，是可持續性方面的最大挑戰。能效將繼續提高，正如世界自然基金會市場研究所對室內無土農業的分析所表明的那樣，整個行業都有機會整合替代能源。

越來越多的種植者認識到這是減少能耗負面影響的機會，並已經在利用各種替代方法，如熱電聯産、地熱和余熱源。意大利的西紅柿種植商H2Orto利用沼氣加熱溫室；美國Gotham Greens的農産品種植在由100%可再生電力供能的溫室裏；丹麥的Nordic Harvest將完全依靠風力來運營歐洲最大的垂直農場。

勞動力與自動化共存！

整個農業食品系統價值鏈都存在勞動力挑戰和機會。無論是田間還是室內，農場經營者發現體力要求高的工作很難吸引到工人；甚至在大流行之前，歐美等國家就面臨農場工人短缺的問題。

此外，對農場管理級別的專業人士供不應求，而勞動力老齡化和設施農業的迅速增加加劇了這一問題。雖然運營商們希望看到更多訓練有素的應聘者從大學項目中脫穎而出，但他們也在尋求技術和自動化來緩解勞動力的挑戰。

設施農業中的大多數作物已經實現了在育苗和收獲後的自動化。另外，綠葉蔬菜作物生長周期短，生長習性好，便于機械化種植。例如，Green Automation和Viscon的全自動從種子到收獲的綠葉蔬菜種植系統已經部署在世界主要的溫室作業中，如Pure Green Farms和Mucci農場。

在室內垂直農業方面，城市農業初創公司Urban Crop Solutions獨一無二地在貨櫃農場中實現了自動化，芬蘭的NetLed公司也開發了一套全自動化的完整種植系統。

值得注意的是，許多規模較大的垂直農場已經自行開發出成套的自動化技術，以在他們的生産系統中節省勞動力。例如，垂直農業初創公司Fifth Season在整個生産過程中都部署了機器人。

盡管業內有許多舉措，但具有挑戰性的日常作物維護，以及某些作物(西紅柿、辣椒、黃瓜和漿果)的收獲尚未實現成規模的自動化。然而，近期計劃商業部署的去葉和收獲機器人有望顯著改變這種局面。就在上周，AppHarvest斥資6000萬美元收購了收獲機器人初創公司Root AI。

在軟件方面，如初創公司Nitea和Hortikey的技術，解決了設施農業中的勞動力管理、作物登記、産量預測和工作流程管理，幫助提高較少人工參與下的農場運營效率。

供給、監測和控制氣候、光線、水和養分的技術已經廣泛部署在今天複雜的受控環境農業設施中，保持作物最佳生長條件至關重要。它們還構成了下一個行業創新的基礎，即作物優化，甚至實現基于成像和傳感器、數據分析、機器學習、數字映射和人工智能對農作物生長環境的自主控制，而這方面的創新企業有Ecoation、iUNU和30 MHz等。

最近的一些對設施農業的探索活動，如瓦赫甯根大學主辦的“自主溫室挑戰賽”，成功地探索了人工智能的潛力，以在降低資源消耗和管理複雜狀況的同時提高園藝生産力。

新興的商業化自主種植創新，如荷蘭初創公司Blue Radix開發的Crop Controller和Priva BV開發的Plantonomy，都承諾擴大和增強現有種植者專業知識的覆蓋範圍，特別是針對大型和多點農場的運營。

設施農業的未來在哪兒？

自從首次發布“設施農業科技全景圖”以來，該行業已經發生了積極的變化，並有理由對未來持樂觀態度。然而，與任何不斷發展的市場和創新領域一樣，這可能是一段坎坷的旅程。

一些人認爲設施農業不能解決我們的糧食生産問題，因爲並不是所有的東西都可以在室內實現規模化經濟種植。設施農業只是幫助修複我們的農食體系的方法之一，它應該存在正確的應用場景。

例如，零售超市內銷售的西紅柿很可能大部分已經是來自于溫室裏的，而隨著設施農業科技的進步，預計會有更多的農作物能夠在室內進行商業化種植。垂直農業公司AeroFarms在本月宣布與智利漿果生産商Hortifrut合作，將研究和開發在垂直農場中種植的藍莓和山莓品種。

盡管新奇的垂直農業會吸引更多的關注，但溫室種植已經很好地建立了根基。荷蘭溫室的成功已經證明了設施農業的可行性，50多年的經驗讓荷蘭擁有“玻璃下的面積比曼哈頓還大”。

美國的溫室種植商AppHarvest最近的上市成功和18億美元的市值也明顯提高了人們對設施農業的意識！其他的設施農業公司，比如BrightFarms和Gotham Greens等等，也吸引了備受矚目的投資並不斷擴大規模；還有，垂直農業公司Aerofarms也即將通過SPAC在今年第二季度實現上市。

人們經常會問這樣一個問題：“垂直種植和溫室，哪種種植方式更好？”

設施農業沒有所謂的靈丹妙藥，答案取決于地點和試圖解決的問題。針對上海、新加坡和孟買的解決方案，可能與在洛杉矶和多倫多部署的方案不同。不管采取哪種方式，任何一種規模可觀的科技化室內農場都是資金密集型的。

根據農業咨詢公司Agritecture最近的一項分析表明，建造一個3英畝的自動化室內農場的費用從500萬美元到1100萬美元不等，而一些正在建設的大型先進溫室項目的成本要超過1億美元。考慮到這種規模的資本要求，一些人質疑從設施農業行業獲得風險回報的機會。

盡管如此，2020年該行業的前十大融資總共募集了超過6億美元的資金，因爲現有的參與者正在激烈競爭，並向各地擴張，同時還有新公司源源不斷的繼續進入這個行業。

展望未來，設施農業需要解決其能耗和勞動力的挑戰。特別是垂直農業要實現廣泛的盈利能力，還有很多工作要做。此外，爲了進一步加快受控環境農業的增長和對新技術的采用，設施農業需要實現不同系統之間的數據共享。比如，軟件初創公司WayBeyond是推動開放系統和API來實現這一目標的企業之一。

正如本文開頭所說，設施農業價值鏈反映了當今我們整個農食體系所面臨的一些挑戰和機遇：供應鏈、安全性、可持續性和勞動力。

設施農業蘊藏著巨大的機遇，雖然這個市場領域總體上還未成熟，至少它可爲糧食在哪裏種植和如何分配帶來更高的精確度和靈活性，成爲未來農食體系必不可缺的一部分。