智慧農(nóng)業(yè)雖然在中國(guó)起步較晚，但是在美國(guó)、日本等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)悄然發(fā)展了 30 多年。如今這些國(guó)家智慧農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀如何？「2023 年生物光學(xué)與智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)國(guó)際論壇」上，來(lái)自日本、美國(guó)、新加坡的多位學(xué)術(shù)頂流，帶來(lái)了來(lái)自智慧農(nóng)業(yè)先行國(guó)的樣本和經(jīng)驗(yàn)。

日本園藝植物育種研究所的丸尾達(dá)教授，曾在千葉大學(xué)做了 40 年作物栽培研究，2021 年退休后一直從事園藝育種工作。本屆論壇，丸尾達(dá)教授以《日本植物工廠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑》為主題，分享了日本植物工廠的產(chǎn)業(yè)化路徑，并希望能為中國(guó) LED 植物工廠的產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)一些啟示。

丸尾達(dá)介紹說(shuō)，日本人工光線植物工廠已經(jīng)有 40 年的歷史，從早期的高壓鈉燈時(shí)代，到熒光燈時(shí)代，再到如今的閉鎖型育苗系統(tǒng)和全自動(dòng)化的植物工廠，大型植物工廠的產(chǎn)量為每天超過(guò) 3 萬(wàn)株，最高可突破 10 萬(wàn)株一天。但是，日本的植物工廠和中國(guó)的植物工廠一樣，同樣面臨成本過(guò)高和盈利困難的困境。

經(jīng)過(guò)多年的科研攻關(guān)和技術(shù)迭代之后，日本植物工廠通過(guò)升級(jí)能源控制系統(tǒng)，升級(jí)育種技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了病蟲害的高效防治，而且大大提高了植物工廠的單位產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的倍增，大大加快了植物工廠的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

美國(guó)特拉華大學(xué)的孟慶午博士，特別介紹了近年來(lái)美國(guó)農(nóng)業(yè)部所支撐的大型科研項(xiàng)目，以及在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引起美國(guó)科研界重視的諸多研究項(xiàng)目。

論壇現(xiàn)場(chǎng)，孟慶午博士系統(tǒng)介紹了包括 NCEAR-101、 NE-1835、美國(guó)園藝協(xié)會(huì)、OptimIA、LAMP 等在內(nèi)的諸多美國(guó)大型科研項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的使命大大同小異，基本都是為了通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)可控農(nóng)業(yè)的資源優(yōu)化，以及農(nóng)業(yè)效益的最大化，同時(shí)也致力通過(guò)各種類型的學(xué)術(shù)和交流活動(dòng)，推動(dòng)行業(yè)交流合作和互利共贏。

與此同時(shí)，孟慶午博士還特別介紹了美國(guó)在可控光照科研領(lǐng)域的一些最新進(jìn)展，并重點(diǎn)提到了德州農(nóng)工大學(xué)、猶他州立大學(xué)和佐治亞大學(xué)聯(lián)合做出來(lái)非常引人注目的成果——不僅揭示了遠(yuǎn)紅光在植物光合作用中的扮演的角色，而且率先證明了在紅藍(lán)光和白光的背景下，將一部分光換成遠(yuǎn)紅光單葉片，光合速率與光合效率將得到顯著提升。

除此之外，孟慶午博士還展示了其參與打造的可控光照實(shí)驗(yàn)室，以及和歐司朗公司合作研發(fā)的 LED 燈具，二者組合可以設(shè)計(jì)出來(lái)很多光強(qiáng)、光周期處理組，并對(duì)比怎么樣可以提升作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

來(lái)自新加坡南洋理工大學(xué)的副教授何潔，本屆論壇介紹了僅有 580 萬(wàn)人口的新加坡是對(duì)待智慧農(nóng)業(yè)的態(tài)度以及聚焦垂直農(nóng)業(yè)的踐行。

何潔介紹說(shuō)，新加坡僅有 580 萬(wàn)人口，人口密度全球第三，能用來(lái)耕種的土地只有 1%，跟美國(guó)相比有 40%， 90% 的糧食都是進(jìn)口的。為了加強(qiáng)糧食保障，新加坡政府劃撥了 60 公頃土地公開招標(biāo)，最終能否拿到這 60 公頃土地，不是看誰(shuí)出價(jià)高，而是看誰(shuí)能用更好的現(xiàn)代技術(shù)去發(fā)展這個(gè)農(nóng)場(chǎng)。

在劃撥專用土地用于發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的同時(shí)，新加坡政府同步通過(guò)自主研究經(jīng)費(fèi)的方式，鼓勵(lì)聚焦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開展科研。如何用 60 公頃的土地，實(shí)現(xiàn)新加坡 30% 的糧食供給，答案是——垂直農(nóng)業(yè)。

2012 年，新加坡誕生了第一家垂直農(nóng)場(chǎng)，2016 年垂直農(nóng)場(chǎng)增至 7 家，2021 年垂直農(nóng)場(chǎng)飆升至 113 家。這些垂直農(nóng)場(chǎng)不僅種菜，同時(shí)還養(yǎng)魚、養(yǎng)螃蟹。雖然 2021-2023，新加坡垂直農(nóng)業(yè)受疫情影響較大，但是政府和資本對(duì)于垂直農(nóng)業(yè)的熱情并未減退。

論壇當(dāng)天，何潔分享了他與團(tuán)隊(duì)聚焦智慧農(nóng)業(yè)開展的科研實(shí)踐。近年來(lái)，何潔及其團(tuán)隊(duì)一直在研究利用根部冷噴營(yíng)養(yǎng)液來(lái)降低能耗，同時(shí)也在研究溫室多層種植過(guò)程中，如何通過(guò)延長(zhǎng)光的周期來(lái)提高土地利用率，讓本來(lái) 4 個(gè)禮拜采收的菜實(shí)現(xiàn) 3 個(gè)禮拜采收，以利用新加坡日照環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的最大化。

雖然目前新加坡垂直農(nóng)廠依然面臨產(chǎn)品售價(jià)過(guò)高、缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題，但是何潔認(rèn)為在 2030 年之前，新加坡垂直農(nóng)業(yè)有望通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能和效率的雙向提升，并達(dá)成 30% 糧食自給的展覽目標(biāo)。