生活在北京這樣的一線城市，人們很容易在生活中就察覺到時代發展的浪潮。不論是數字人民幣的發布，還是身邊機器人、智能設備的增多，亦或者街上越來越多的新能源汽車，都在無聲地告訴人們，智慧城市正逐步走向現實，數字經濟正在強勢崛起。
數字經濟容易讓人聯想到各種高科技領域，例如人工智能、無人駕駛汽車、腦機接口技術等等。但其實，數字經濟所能涵蓋的領域非常廣泛，可以黑科技，也可以非常貼近生活，就比如我們的菜籃子。
數字經濟改變傳統農業 | Pixabay
數字農業現狀：從魚菜共生系統到“智慧售菜機”
重慶有一座魚菜共生的數字農業實驗基地，基地占地約4000平米，由衆多鋼架和玻璃構成的溫室大棚組成。傳統魚塘往往只用來養魚，産能單一。但是魚菜共生系統則在多項技術加持下，用十立方米水達到傳統魚塘中一畝魚塘的産能，且還能循環利用魚池水資源種植蔬菜，實現“一魚多用”，提升效益的多元目標。這對于一些周邊缺少農業用地面積的城市來說，格外具有參考意義。
低能耗水力驅動蔬菜立體栽培設備 |重慶市農業科學院
此外，在傳統的魚塘管理中，往往需要依靠人力進行投餵。而魚菜共生系統則在物聯網技術的支持下使用可移動的投餌機進行魚苗投餵。相對于人工投餵，投餌機可以更加精准地按照魚的尺寸、密度、攝食情況等數據嚴格完成投餵工作。不光如此，數字農場中的投餌機還能通過設備上所攜帶的攝像頭識別魚和水面的情況，在很大程度上脫離“人工操作”，智能判斷魚“餓不餓”，從而執行精准投餵。
再比如，在數字農場中，負責把養殖槽轉移到栽培上的並非工人或者科研人員，而是一個個機械臂。這個機械臂可以進行24小時完全自主作業，作業精度非常高。機械臂的視覺系統可以幫助它進行掃描、定位工作，方位誤差在毫米級別。內置的動作系統也經過多次測試、調整，非常地“人性化”，在移動托盤時會通過“傾斜”等動作確保托舉物的穩定性，安全地將養殖槽轉移到相應栽培架中。
栽培盤智能取放機器人 |重慶市農業科學院
總地來說，魚菜共生系統實現了蔬菜和魚的互不幹擾，和諧共生，在提高了單位農業用地産能效率與農産品質量的同時，還能解放勞動力。
如今，我們在城市中也可以看到數字農業的一些縮影，例如在北京的一些寫字樓裏，就出現了一批類似魚菜共生系統中那樣的“智慧售菜機”。它們遠看和其它景觀綠植作用類似，都可以爲寫字樓增添一抹生機，但是你走進一看，會發現它們其實是蔬菜。這些蔬菜是真的可食用的而並非擺設，可以說是“吃看兩不誤”。
數字農業看似是突然出現在我們身邊的。但其實早在1954年，中國就提出了四個現代化的戰略目標：工業現代化、農業現代化、國防現代化、科學技術現代化。農業現代化放在數字經濟的時代背景下，其表現就是數字農業。中國的數字農業發展到現在，已經經過了無數科研工作者十幾年的辛勤付出。我們以重慶魚菜共生實驗基地的負責人之一李道亮教授爲例，看一看數字農業在中國發展的一些故事。
李道亮教授鑽研數字農業的契機來源于幾次出國考察。十幾年前，他在國外看到了一個溫室，只需四五個人就能管理500萬盆花，並且這個溫室並不依靠種植者的知識或者經驗來管理，而是通過一個完整的智能化系統去保證植物生長在一個最佳的環境，這讓他大爲震撼。隨後，李道亮老師在2008年去比利時出差時，又看到了魚菜共生的奇妙場景，這讓李道亮教授看到了農業發展的新道路。
李道亮教授回國後，開始嘗試研究如何將這種數字化的農業在中國落地，他先是得到了一筆歐盟的經費，而後又得到了重慶農科院的支持，逐漸組建出了一支研究數字農業的團隊。經過十幾年鑽研，重慶魚菜共生實驗基地終于發展成了如今的規模。
不過，爲什麽是魚菜共生，而不是豬菜共生？牛菜共生呢？這是因爲基地所在的重慶，有著發達的漁業資源，在因地制宜的情況下，適合發展魚菜共生系統。不過，環境適宜並不意味著沒有問題。所有人工農業共生系統都要面對一個難題，那就是循環問題。
魚類和蔬菜所需要營養物質以及生長環境並不完全相同，如果粗暴組合，往往就是按下葫蘆浮起瓢。比如，如果蔬菜因爲缺鉀、鐵等元素而生長不良時，直接加入相應肥料，結局很有可能是蔬菜沒問題了，但是魚全死了。同樣地，盡管養魚的水確實含有氮肥，但魚自然成長所産生的氮肥種類與含量與蔬菜需要的並不能完美匹配，只有合適的氮肥才能促進蔬菜生長。
如果想要將養魚的水以及魚類産生的氮肥用于蔬菜的澆灌，實現廢物利用及系統內部的資源循環，就需要在中間加入生化處理的步驟。說起來簡單，但如何保持魚和菜的生長平衡其實是一件非常棘手的問題。李道亮教授的團隊通過十幾年的研究，發明了一套有效的過濾系統，它可以過濾魚池水中的固體物質，也可以將水中各類氮肥進行轉化再利用，比如將對于植物有害的氨氮和亞硝氮通過硝化細菌作用，轉化爲對植物有益的硝氮。
在初步解決魚菜共生系統中資源循環的問題後，李道亮教授的團隊開始著手研究如何提高單位産量。在平面面積有限的情況下，發展立體農業，充分利用地學空間優勢，顯然是提高産量的有效方法。
爲此，李道亮教授帶領團隊前往新加坡進行了學習。新加坡是一個地少人多的國家，他們的農業耕地面積很少，但需求卻不小，由此發展出了垂直農業的模式。不過，從新加坡引進的栽培架雖然能用，但放到重慶卻明顯有些“水土不服”，實驗結果並不理想。
經過研究，李道亮教授的團隊發現可能是二者在地理環境及氣候上的差異導致了結果的不同。新加坡地處熱帶，光照充分，溫度較高。但是重慶卻是“山城霧都”，陰雨天氣多。爲此，他們將新加坡占地面積大但是種植層數少的栽培架系統，進行了優化。優化後的栽培架與溫室在建築高度上可以達到3:4的比例，間距增大，種植密度增大，這提高了單位面積的産量，降低了前期投資。此外，在栽培架的驅動上，也由新加坡原有的電力驅動模式，因地制宜地改成了更加環保且實惠的水力驅動模式。改進後的栽培架可以讓蔬菜充分地、輪流地接受光照，極大地降低了運行成本，提高了大面積推廣的可行性。
實踐是檢驗真理的唯一標准。李道亮教授的團隊在推廣魚菜共生系統落地的過程中，也遇到過很多挫折。例如，他們在江蘇做蟹塘工程時，因爲沒有充分考慮到極端天氣因素，高高豎起的傳感器在夜晚時被雷擊中，導致控制系統失控，約三成的螃蟹死去。此後他們在戶外設置儀器時，都會設置避雷措施。還有一次，有個魚塘水閥失控，整個魚塘的水都被放幹，魚也幾乎全死了。這個教訓，促使李道亮教授的團隊研究出了水位傳感預警系統，進而也讓團隊更加重視各類農業智能設備的研發。
數字農業的未來：困難重重，前景廣闊
俗話說“千裏之堤潰于蟻穴”，對于數字農業這樣的智能化、一體化系統而言，一個小小的問題也可能會導致整個系統的失效或崩潰。現實條件往往不可預測，也比實驗環境要複雜得多。數字農業雖然在實驗基地得到了成功驗證，但其發展仍然需要大量實踐以完善系統、積累經驗。數字農業的問題，也不僅僅是養魚種菜的問題，也同樣是傳感器、自動化、大數據以及物聯網的綜合問題……數字農業要想真正發展起來，少不了各行各業共同努力。
目前，重慶魚菜共生系統實驗基地的産出主要提供給基地工作人員食用，並沒有進行商業化售賣，但可以說掀開了中國數字農業的新篇章。基地的成功也引起了很多地方政府及企業的關注，有了“種子”與方向，數字農業在中國的推廣只是時間早晚的問題。
數字農業也是一個值得我們期待的未來 | 站酷海洛
需要注意的是，魚菜共生系統只是數字農業的一個分支，並不是唯一的方向。數字農業是指在地學空間和信息技術支撐下的集約化和信息化農業技術，其發展方向非常多樣，前景廣闊。雖然數字農業目前仍有很多未能攻克的問題，例如設備、系統成本高，難以與小農戶的需求適配等。但糧食安全關乎國運民生，農業的發展是社會發展的基本保障，在農村勞動力與農業用地緊張，農産品多樣化需求提升的情況下，數字農業的發展迫在眉睫。
希望在不遠的未來，會有越來越多像李道亮教授一樣的專家學者走進這個領域，拓展數字農業的版圖，不斷推進農業現代化進程。
來源： 光明網