中国及世界的农业现状、发展趋势是怎样的?


首先有机农业和生态农业..什么生态动力法..什么的都是文艺小清新我就不讨论了..那涉及到农业浪漫主义,还是由豆瓣用户什么的来谈谈算了。世界范围内肯定是农业从粗放往精准走。

1、数据获取更精准

2、环境控制更加智能

3、更节能

4、对于作物属性更了解

5、收获储藏更规范

6、自动化

7、新作物和新食品

整体来说农业发展是来自于工业发展的反哺,所以这个行业一直都会相对落后,它的革新都是基于现有工业技术。新兴科技是很难在第一时间落在农业上的。因为科技发展有个周期,在起始阶段成本总是很高而农业生产承受不了高成本。也就是说,农业的发展离不开人类科技的整体进步,虽然民以食为天,但是对于农业生产我们却总是后一步去改进的。

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典型事例如LED,发明也有些日子了,人人都知道它好,就是用它种地太贵,现在成本逐渐下降了在农业上的应用才刚刚起步。

我干脆就从之前提到的那几个方面来谈谈你的问题吧,举几个例子来谈大趋势。


1、数据获取

和其他行业一样,农业生产的数据也是来自于个型各色的传感器。在国内嘛,大部分还是靠肉眼。

一个例子,现在这边比较火的是无人飞行器,很多人想用它们来进行大田数据采集,甚至未来用于进行收获。

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之前去德国农业部的thunen institute (http://www.ti.bund.de/)听报告,他们就用无人机给大进行图像分析来确定,估算收获时间,鉴定植物疾病,估算产量..包括我们这边,这帮人也是对新科技太饥渴,什么东西都想扯上无人机。说实话我不太赞同这种新科技就要立马和农业扯上边的行为,东西是好东西,但是不意味着哪里都合适,只能说有潜力。新技术并不一定需要应用到农业上,这是一个不断尝试和筛选的过程。

在这我主要讨论的是这两年比较火的多轴飞行器,而不是大型的改装固定翼或者直升机。


2、环境控制

环境控制一直都是农业里面最重要的一部分。当然它是和数据获取密不可分的。对于大田的环境控制没什么太多可说的,施肥施水什么的我觉得你们也不想听。

说说温室把。简单说来就是阳光 空气 水的控制。 加热,冷却,空气湿度,光照强度,二氧化碳 基质ec...etc.

什么少了补什么,什么多了拿走一点,很好理解。传感器和电脑,还有部分人工,一系列的玩具让你实现一个对于环境的稳定控制。其实说起来也没太多意思吧..

比较有意思的是现在的方向:封闭式温室。简单说来就是我不通风了,从而减少和外界的热交换,我把夏天的热量存起来冬天用,白天的热量存起来晚上用(我经常说是夏天的尾巴..)这个里面也都是一系列的传感器和电脑处理,什么时候加热什么时候冷却,将室温严格控制在理想范围内。

好处呢,比传统温室节能35%左右。不通风的情况下二氧化碳含量也比较容易维持在高位有利于植物生长。还有,节水。因为不通风所以必须要将高湿度空气中的水分给冷凝下来,于是植物蒸腾作用流失的水分我又用热交换给保留下来进入水循环了。 


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3、能源消耗和资源回收

我所在的荷兰现在极其注重能源消耗的问题,这也许会是未来的一个发展方向。虽然荷兰有丰富的天然气储藏,但是他们仍然在积极的开发相关的节能技术。接上一条,其实这个封闭式温室的研究还有一个大背景,就是荷兰有个计划叫做"Greenhouse as a source of energy(Kas als Energiebron)" 也就是“温室变成能源来源”4

简单说一下这个,相信应该会是未来趋势。

这个计划就是到了2020年,荷兰的温室要变成energy neutral,意思就是荷兰的温室将不再消耗能源。(当然不可能,它的意思是可以提供等量消耗的能源给外界,通过提供25度的温水给建筑的供暖系统,还有温室自己消耗。现在荷兰温室能源消耗大概是全国总能源消耗的10%,其中温室生产成本中1/4来自于天然气消费。)

理论上来说有没有可能呢?他们做了一个十分简单粗暴的计算:嘛,我的温室夏天能够吸收的富于热能大概是我冬天需要供给给温室热能的三倍,那我是不是可以把夏天的热能留到冬天用呢?然后一番头脑风暴以后觉得 恩,可以做。

他们发现开放式温室不行,开始做封闭温室。发现现有工具配合不够科学,于是逐步改进。结果就是第一可以减少温室能源消耗,第二是他们可以建立一个智能化的能源网络,温室可以联合起来提供除了农产品以外,还可以向周围城市提供热能和电力.

同时,荷兰政府正打算利用海牙附近的火电站向荷兰西北部的温室企业提供稳定的清洁二氧化碳,现在正在商讨管道建设的问题。此举一方面能增产,另一方面能减少碳排放。

关于资源回收利用,这边种东西用的很多的是岩棉(rockwool)来做基质。岩棉一般是从德国开采然后加工出来的。在使用寿命结束后,这些岩棉会被重新送回工厂,加工成砖块去建房子。

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对于生物炼制,各位看官老爷如果真的感兴趣可以自己去看看下面这篇报告,因为我估计大家不会特别感兴趣所以非农业领域的朋友查一下biorefinery生物炼制知道是什么就好了。这其实是我个人非常感兴趣的一部分,所以如果有人在做这个我希望能好好一起探讨一下。

这个自己去看吧。http://www.iea-bioenergy.task42-biorefineries.com/en/ieabiorefinery.html

我就不在这说多余的东西了,只能说这应该也是题主要的“趋势”。


4、作物属性(plant physiology)及相关病害研究。

植物的生理学,或者说植物的各个部分的工作方式和原理。例如光合作用呼吸作用,具体细化到某一个品种则涉及到他的转化率,生命周期等等很多细化的知识。这个领域的研究很多而且正被加速转化为工程应用。植物生理学很重要因为这能告诉我们植物对于环境的反映,从而让我们更好的改进其生长环境,节约不必要浪费的资源。7

植物可以感知到红光和原红光的比例,通过这种方式它能察觉到周围的植物存在(植物可以吸收红光,但是却不能吸收远红外,所以当有远红外光被其他植物反射了以后,R/FR的比例就会下降,于是植物就会产生竞争状态从而想要长得更高来获取更多的光源。)

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(Source: University of Leicester)

知道了植物这种属性,那么逆推到工程学上,我们可以怎么做呢?

(以下是我瞎说)

既然我不想植物长高消耗能量,那我是不是可以安装一个滤镜,让进入的FR大大减少,从而让我的植物花更多的精力去长出更多的分支,从而累计更多的糖分呢?

(以上是我瞎说)

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举这么个例子,我其实是想说明对于植物生理学的研究是没有止境的。

我走廊有个来荷兰后性取向逐渐不明的中国博士,他的硕士论文入选了荷兰的最佳论文。概要是他发现了一个病毒可以让毛毛虫产生趋光性。这个是一种“tree-top” disease) 简单说来就是这虫子被感染了就会莫名其妙的爬到树顶上去吹风。这个东西意义很大啊,因为利用这个,如果还有后续研究,说不定我们能够感染这些害虫然后用特定波长的光源去吸引它们从而消灭它们。


5、收获储藏运输

这个我就不展开了吧,只说一个我自己感觉有意思的。

樱桃运输。大家都知道樱桃这玩艺不好保存,就算放冰箱也容易坏。而且这东西它不能自熟。也就是说,你不能像香蕉一样把这玩艺还没熟的时候就从树上摘下来。你只能等它在树上熟了才能拿下来,这样机械损伤,等等因素导致其运输成本非常高。

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有个比较有意思的仓储运输方案,往货柜里面通臭氧。

这样臭氧就能杀掉那些微生物,同时氧化掉乙烯,就是这么简单。

还有众所周知..现在你们吃的苹果很可能在冻柜里躺过一年了,这也不是什么新鲜事我就不说了。


6、农业自动化
农业自动化搞了很久了,在欧洲自动化程度也已经非常高,如果你们对于这一点感兴趣,我上传了个视频你们可以看一看。简单说来现在要解决的问题主要集中在生长和收获阶段。因为这一段需要更多的传感器,更复杂的软件。而这些往往带来更多的错误和更低的效率。见下图。
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在农业领域有很多自动化的机械,设计之天才不亚于任何主流行业,学机械的朋友们其实应该去看看联合收割机.因为那种完美的配合真的是令人叹为观止。园艺领域对于生菜等什么的已经比较成熟了。但是对于黄瓜西红柿,橘子等果类,成熟的自动化还仅仅停留在播种育苗阶段。
主要的问题来自于传感和算法,因为果子长得地方不固定所以只能使用机械臂。但是机器人有时候不知道如何判断什么是成熟的西红柿(传感),在收获黄瓜的时候机械臂又经常不知道要怎么绕开叶子(路径优化)。下面是一个我们组或者隔壁组弄的玫瑰自动收获机械。

7、新作物
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我想说一说Algae。
去年刚来的时候的一次课程让我我像打了鸡血一样想去研究水藻养殖。我们在lelystad参观了学校的一个水藻养殖实验室,当时就被数据震惊了。300平方米的一个池子,一年可以产出20吨干重。
这是干重,drybiomass。换算成海带,这半亩方塘一年产的海带能供你家吃个2000年,
这不是重点。

重点是其潜力,作为食品,药品,可再生能源的潜力。
水藻如果作为可再生能源,其单位面积年产油量大概会是油棕的10倍-23倍。达到每平米14升左右。这个数字还在上升中。
而且水藻作为食品的潜力也十分巨大(想想海带的故事)。现在很多水藻的衍生产品已经出现。例如搭配在马饲料里面,是一种非常理想的饲料添加剂。给人吃的这部分还在研究,可以说这是个夸部门的研究,从农业工程学到营养学到食品学全部都在研究这个东西。
水藻同时还有巨大的药用价值。可以提炼水藻酸,或者加工出蛋白质等。其蛋白质含量可以占到干重的50%。同等种植面积下,最后的蛋白质总量可以达到玉米的50倍。
我想不出如果这个东西不是趋势,什么会是趋势。


内容还有待完善,由于担心没时间再更,简单通过几个例子说总结一下个人对于未来趋势的判断。
未来农业一定是精准的,从各个角度。
如果让我想象未来的样子,植物会被逐渐当成机械一样来对待,不确定性会越来越少。农业的概念在世界范围内从靠天吃饭,逐渐变成:输入-输出这样一个模式。食物会越来越像工业产品,高度自动化,我们怎么产车就怎么种菜。甚至从播种那一天开始我们就可以预测果子长在哪一个三维坐标。总有一天食物会变得可追溯,从播种到餐桌全程可追踪。物流仓储技术发展也会相对弱化传统市场的作用。
至于在中国,还有很长的路要走。但是我们也很幸运,因为当我们回过头来准备发展农业的时候,我们已经可以从一个很高的层面去建设它了。
最后,附未来。

作者:郝韬贤
链接:https://www.zhihu.com/question/27123220/answer/37231816
来源:知乎
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