巴斯夫中国

高科技解决方案对抗饥饿

93716833

随着全球人口激增,食物短缺现象日益严重。如果没有突破性创新,食物将很快供不应求。垂直农业、城市农业、有“车轮上的分析实验室”之称的新型收割机和智能手机,它们是未来农业的希望。

粮食满仓的年代已经一去不复返。过去十年里,世界粮食储备指数(衡量全球粮食供给能力的最重要指数)已经下降至警戒线。2013年全球玉米、小麦和大米的储备量仅能供应全球人口76天,而10年前是107天。

气候变化、缺水、土壤侵蚀和人口增长等问题,使得粮食供应越来越难以为继。农业正逐渐成为21世纪最重要的产业。Lester R. Brown 在《人满为患、家无余粮》(Full Planet, Empty Plates)一书中警告:人类很快就会迎来价格暴涨、饥荒肆虐的新时代。作为地球政策研究所(Earth Policy Institute,总部位于华盛顿特区)的创始人兼总裁,Brown是当代最伟大的环保主义先锋之一。他在书中预言,很快就会“食物如油,土地如金。”他认为,围绕食物展开的地缘政治即将兴起,各国将竭尽全力攫取和保护自己的利益。

171357242
不少城市多年前就开始培植绿色植被墙以减少碳足迹。这些垂直空间同样可以为农业所用。

土地如金

世界人口已经远远超过了地球所能负荷的数量。现在,每八个人中就有一个人遭受长期饥饿的折磨。预测数据显示,到2050年,全球人口将增加20亿。理论上,为了提供足够的食物,让所有人免于饥馑,农业产量需要提高70%以上。1联合国粮农组织(FAO)提供的这些数据其实是被低估的,因为还没有将动物饲料和生物燃料计算在内。

农业正面临着与能源政策同样的根本转变。一方面,耕地数量稀少。沙漠化每年吞噬的耕地多达1200万公顷,相当于英国国土面积的一半。另一方面,随着越来越多的人转向以肉食为主的西化生活方式,对耕地数量的需求正不断增加——毕竟,猪牛也需要饲料。“增加耕地面积只能满足全球10%不到的新增需求。剩余部分必须通过提高产量来解决。”柏林洪堡大学国际农业贸易和发展系教授Harald von Witzke博士说。我们不仅要提高食物生产的效率,更要提高可持续性,否则就会将赖以生存的自然资源消耗殆尽。

“食物如油,土地如金。”

Lester R. Brown, 地球政策研究所(Earth Policy Institute,总部位于华盛顿特区)的创始人兼总裁

菠菜、卷心菜和莴苣在新加坡Sky Greens公司九米高的架子上轮流接受光照。日本也建有类似的蔬菜工厂。

垂直农业

甚至连“怎么做”都不是最大的问题。“最缺的资源是时间。”Lester R. Brown警告说。迫在眉睫的危机,让几年前还被嗤之以鼻的解决方案,一下子成了众人眼中的“香饽饽”。新加坡在700平方公里的国土上聚集了500多万人口。在这里,农业已经逐渐开始垂直化。Sky Greens运营的城市垂直农场采用了120个9米高的铝合金旋转架,使菠菜、卷心菜和莴苣能够轮流接受阳光照射。在日本,福岛核电站事故不仅破坏了大片耕地,也让公众对当地出产的农作物失去了信心,垂直农业逐渐开始蓬勃发展。日本最大的蔬菜公司Spread Co.每年在无窗厂房中种植730万根莴苣。这些厂房更像是飞机棚而非暖房,里面的作物既见不到阳光,也没有土壤,而是直接种植在浮床上,由营养液提供养分,蓝色LED灯提供光线。

纽约哥伦比亚大学生物系退休教授Dickson Despommier博士早在90年代末就建议修建30层高的摩天大楼用于开展垂直农业。尽管这一“奢华”项目从未真正实施,但他却认为自己找对了方向。“十年内,日本半数以上的食物将来自于作物工厂。”Despommier表示:“垂直农业也不仅仅是日本农民的专利。其他国家同样可以效仿。”据Despommier介绍,室内一公顷的产量约相当于室外的十公顷。工厂种植的蔬菜不会受到四季变化、病虫害或干旱的影响。事实上,在人造环境中作物才能充分发挥基因潜力。此外,其用水量仅为室外的三分之一,施肥量更只有四分之一。蔬菜工厂还完全不需要使用杀虫剂。

不过,蔬菜工厂只是对抗全球饥馑行动的一部分。它们对全球食物供应安全的贡献主要取决于其成本,农学教授von Witzke解释道:“目前还只有富裕国家才负担得起这些昂贵的蔬菜工厂。”

然而,要为快速增长的人口提供充足的食物,高效的蔬菜工厂是一个不容错过的选择。“我们必须沿着这条路继续前进。”von Witzke说。按照他的计算,欧洲蔬菜工厂生产的食物每增加1%,就能帮助其他国家节约120万公顷耕地,转而被用于满足其自身的食物需求。如此一来,60万公顷热带雨林的生物多样性也得以保存。

“农民拥有的实时信息数量越多、质量越高,他们的决定就越有效。”

Simon Blackmore博士, 英国什罗普郡哈珀亚当斯大学教授

平板电脑和智能手机被用于智能农业:现代化的APP可帮助农民诊断作物疾病,提高农业的可持续发展水平。

产量有望提高50%

然而,von Witzke将最大的希望放在了作物育种上,他认为这样不但可以获得耐受性更强的作物,还可以因地制宜地提供作物保护。在他看来,即使是德国这样在农业生产中实现高度工业化的国家,也依然可以将产量提高50%。“通过对作物基因潜力的善加利用,产量甚至能达到更高。”von Witzke说。气候和土壤质量的确会影响收成——但未来的智能农业机械和机器人可以给予作物更具针对性的呵护。

关于如何保护自然资源的理念层出不穷。据英国什罗普郡哈珀亚当斯大学教授Simon Blackmore博士介绍,在摄像头的辅助下,负责叶片喷涂的喷雾器可以提高作物保护产品的效率。其它机器人可以使用激光束对付杂草。为了避免田间表面不平对激光精度造成的影响,研究人员正在开发农业无人机。有一点毫无疑问:我们世世代代赖以为生的土壤将在未来得到更好的保护。

减少谷类作物也有一定的帮助。巴斯夫正在开发新型动物饲料,从而为食物生产做出可持续的贡献。在饲料中加入复合酶可使禽类和生猪更有效地吸收粮食中的营养。这些酶可以分解多糖,促进消化。这样一来,动物就可以将其作为能量来源,从而减少粮食消耗。

机器人保护资源

为了以最少的资源实现最大的产量,人们利用现代技术不断改善品种选育、作物保护、施肥和灌溉手段。除土地之外,数据在农业生产中的重要性也日益突出。现在,使用最智能的技术,才能获得最好的收成。Simon Blackmore相信,在未来十到二十年的时间里,机器人将使农业发生革命性的变化。“我们迫切需要新的管理体系以应对复杂的现状。”Blackmore 表示:“农民拥有的实时信息数量越多、质量越高,他们的决定就越有效。”

而这正是巴斯夫与设备制造商约翰迪尔合作的内容。双方于2013年下半年公布了跨行业联盟计划。建立这个非排他性联盟,是因为两家公司都坚信,只有结合农业和设备两个领域的专业知识才能发现最佳解决方案。现在,农民可以利用myjohndeere.com等数据平台,通过计算机、平板电脑和智能手机实时跟踪拖拉机的位置。由于装配了高科技传感器,现代化联合收割机的拥有者可随时通过GPS查看机器位置,分析每块土地的作物质量,并采取精确的纠正措施。

农民能使用智能的机器跟踪位置,分析每块土地的收成质量,并在必要时采取调整手段。

农业机械智能化

“每平方米的土地都将成为试验田。”负责农业与草坪设备业务部技术与信息解决方案部门的约翰迪尔副总裁Patrick Pinkston表示。智能农业机械可以生成庞大的数据集——想想“大数据”。农民如果同意参与项目并共享数据,巴斯夫的农学专家就可以使用这些数据集为他们提供自动生成的响应建议。随着季节的更替,农民收到的信息将越来越可靠,更加精确地模拟出农民决策对收成的影响。这些信息还有助于解读更多生物学的奥秘,使育种者得以对种子进行进一步优化。

“产量传感器技术的商业化已有10年历史。现在我们的目标是将通过多种渠道收集来的数据用作决策依据,可持续地提高生产力。”巴斯夫农业信息技术(agIT)项目负责人Matthias Nachtmann博士说。巴斯夫计划投资数千万欧元,用于开发基于大数据的移动决策工具。

与高科技蔬菜工厂不同,智能耕作能够让即使是最贫困的国家也快速提高产量。因为只需要一个智能手机就能将知识传播到整个村庄。比如,农民可以通过天气预报防止暴雨冲走刚播下的种子。其它手机应用软件则可以告诉他们应该施用哪些肥料。此外,它们还可以帮助诊治作物病患。巴西农民和农业顾问已经用上了巴斯夫提供的类似工具。有了患病作物的图片,专家们就能推荐相应的作物保护产品。同时,图片也可帮助他们确定所需的肥料。虽然这个应用原本是针对英国市场开发,但现在很多印度和智利农民也在使用。

智能耕作并非只诞生于高科技领域。据2013年某项研究统计,目前IT辅助型农业工具的数量已达到1600多种。Nachtmann总结道:“现有的IT工具已经无法满足农民的需求。未来的一体化解决方案将使他们受益匪浅。”

联合国粮农组织,节约与增产,2014年7月

是农田,也是自然保护区

播种第二次绿色革命

分享知识,改善生活