尖端种植者、研究人员和梦想家都同意一件事:20 年后的蔬菜种植将与今天有很大不同。
哈佛大学生物和农业工程教授戴维·C·斯劳特 (David C. Slaughter) 表示,变化可能不仅来自机器人、植物遗传学的进步、物联网的使用——或任何其他单一学科——而且还来自未来这些进展的交叉点。加州大学戴维斯分校,也是其智能农场计划的倡导者。
“总的来说,在未来,我们将看到各种不同技术将带来的机会,无论是在生物技术方面还是在人工智能和机器人技术方面,”斯劳特说。 “许多技术将会融合在一起。”
种植
未来 20 年,种植者的种植地点和方式可能会发生巨大变化。
未来学家兼战略顾问丹尼尔·伯勒斯表示,气候变化可能使受控环境农业对种植者更加有利。
“把它想象成天气混乱,”他说。 “种植者不喜欢天气混乱,而在室内可以获得巨大的稳定性。”
“我们种植蔬菜的地方将会改变,”未来学家兼作家杰克·乌德里奇说。城市农场已经开始种植绿叶蔬菜。
他说,由于气候变化,可能会发生其他一些变化。
“玉米种植带已经向北移动——从爱荷华州进入明尼苏达州——50 年后可能会到达加拿大。”
Lynn Trizna 管理着圣卢克罗代尔研究所有机农场,这是一家农场到医院的农场,位于宾夕法尼亚州东部,占地 11.5 英亩。她看到了天气每年都会发生多大的变化,以及种植者保持弹性并能够随气候变化而变化的重要性。对她来说,这意味着通过“密集覆盖种植”和土壤测试对土壤进行投资。
“我们对我们想做的事情有一定的计划,但我们也可以选择如果发生这种情况该怎么办,或者如果发生这种情况怎么办,”她说。
异常健康的土壤为农场提供了一定的灵活性和长期的耐力。
“我们不会为了生产而牺牲土壤健康,因为从长远来看这对我们没有帮助,”她说。
种植机械也随之发生变化。
“我们认为种植技术将发挥两个作用,”斯劳特说。第一个作用是在正确的深度和以正确的方式正确且廉价地种植种子。第二个角色不太明显:建立田间植物的数据库。
“你会得到每种植物的纬度和经度,”他说。
这些数据点将成为整个季节精准农业的基础,因为种植者使用数据不仅可以跟踪田地中的问题点,甚至可以跟踪特定植物——这是当今已经开始的精准农业的高级形式。
侦察和传感
侦察和传感器在精准农业中非常重要,因为它们填充植物数据并允许种植者微调他们的种植技术。
无人机开始用于侦察,斯劳特看到了它们在未来的用途。
“在商业规模上,你可以看到空中平台的应用,”他说。但他表示,有些东西在 300 至 350 英尺的高空是无法看到或感知到的。
斯劳特说,已经做了一些工作,将传感器直接连接到植物上,而不是现在使用的土壤探针。传感器将信息转发回农场办公室,农场办公室可以逐块、逐行甚至最终逐个植物地做出灌溉决策——具体取决于农场的设置方式向上。
“当经济和所有其他因素都到位以使这种情况发生时,我不太确定,”他说。 “但我认为,在未来的农场中,概念之一就是共同提高护理的空间和时间分辨率,以增加更多的自动化、先进的机器学习和基于知识的技术,从而更好地做出更大的决策并且以更广泛的方式。”
乌德里奇比无人机更进一步。他说,卫星可能会成为未来蔬菜农场侦察的重要组成部分。
技术领军人物埃隆·马斯克最近证明了火箭着陆和重复使用的能力,这似乎表明未来发射卫星的成本将会更低。
Burrus 表示,20 年后,由于生物计算的进步,土壤传感器不仅可以变得“智能”并与其他设备联网,而且可以生物降解。
在几乎所有连接到互联网的设备都是由硅、电线和金属制成的时代,这是很难想象的。
“有新的、更强大的计算方式,”伯勒斯说。 “当你展望未来时,你不会想使用后视镜。你想使用挡风玻璃。”
照料
来自传感器的数据将告诉人们如何照料每种植物,从害虫防治到除草剂,甚至灌溉。
自动化植物照料技术将使种植者能够分配特定数量的养分和水,并控制病虫害。
“我们可以定制它,”斯劳特说。
他说,加州大学戴维斯分校已开始研发配备 GPS 导航系统的雅马哈自动喷雾机。
加州大学戴维斯分校的另一个项目重点关注无人机喷洒农药。
约翰迪尔 (John Deere) 于 2017 年购买的 Blue River Technology 等一些可变速率喷枪已经成为头条新闻——我们的几位消息人士指出,这是一款超前于时代的设备。
当被问及农民是否仍然会下田时,伯勒斯用自己的反问回答道:人工智能会让我们所有人失业吗?
答案是否定的,他说。我们不会全部失去工作,种植者仍然会去他们的田地里耕种。他们只会在使用技术方面受到更多教育。
“即使拥有高科技,我们也希望了解正在发生的事情,”伯勒斯说。 “我们用与人工智能不同的眼光看待事物;我们用与无人机不同的眼睛看事物。我们两者都需要。”
他表示,人工智能(AI)的未来是“共生思维”,人类与机器交互,以实现两全其美。
研究甚至正在改变有机种植者照料作物的方式。 Trizna 所在的罗代尔研究所致力于通过宣传和研究来发展有机运动。最近的一项实验发现,为有益昆虫留下栖息地(自然生物防治)可以有效控制条纹黄瓜甲虫(Acalymma vittatum)。
野生捕捞
智能机械收割机已经开始出现,适用于草莓和苹果等多种特种作物。
“我认为它就在今天,如果人们无法理解 20 年后它将如何改变这个行业,我认为他们没有关注,”Uldrich 说。
屠宰同意了。
“你肯定会看到向这些网络物理系统的转变,”他说。但是,这并不能仅仅通过技术进步来实现。机器人更有可能与人类管理者或其他“生物伙伴”一起工作。植物育种计划将致力于开发机器人可以更轻松地收获的作物。
“草莓上的茎会更长;葡萄会挂在离植物更远的地方,”他说。
目前尚不清楚该技术如何在行业中推广,以及如何被各种种植者接受。
特里兹纳说,虽然许多有机农民确实拥有一些基本的机械收割设备,但该技术并不总是在各种环境下都能很好地发挥作用。
“对设备的依赖是我们食品系统的一部分,”她说。 “必须努力使设备易于使用并具有在不同环境中工作的能力。
“我认为未来 20 年对于我们的粮食系统和每个农民来说都非常重要,”她说。 “我希望土壤技术能够以有利于农民而不一定有利于企业的方式进行,”她说。
找地方
斯劳特用历史上的一个例子来说明不同的技术如何结合在一起来改变这个行业。对加工番茄新品种进行了二十年的研究,该品种可以在统一的时间成熟并与植物很好地分离,又对机械收割机进行了十年的研究,为种植者做好了 1964 年 Bracero 劳工计划结束的准备。
“当我们能够采用多学科方法时,就会取得成功,”他说。
有机种植者 Trizna 表示担心有机种植者和生态问题不能被排除在未来的研究之外。
“我希望在未来 20 年里,人们真正更加密切地关注有机并进行有机研究,不仅仅是对产品进行研究,还要对土壤进行研究,”特里兹纳说。
伯勒斯相信,未来将带来“有机食品的持续增长”,同时也会带来“有机文化的新定义”。
“尝试向更大的运营商学习,”他说。 “尝试做一些他们所做的事情。”
乌德里奇说种植者不应该害怕未来。
“我不希望任何人认为蔬菜行业的未来只会由一两家能够负担得起机器人技术和数据以及所有这些的全球企业集团控制,”他说。
客户可能仍然看重当地种植的高品质食品。
“我认为人们会想要购买他们的朋友和邻居种植的食物,”乌德里奇说。