在科幻大片《火星救援》里，被困在外太空的人類宇航員，將居住艙改造成一片土豆農場，絕地求生500多天后最終得救。生長環境完全“人工定制”，類似的農業技術，已經從科幻走進現實。
在位于崇明花博園內的光明母港垂直農業研究中心，集中放置的8個集裝箱看似平常，實則別有洞天。一叢叢綠色蔬菜整齊排列在多層立體栽培架上，依靠配置的營養液以及LED光源，獲取生長所需的能量。
這樣的模式，被稱為“垂直農業”或“植物工廠”。憑借節約耕地、一年365天收獲等有別于傳統農業的特性，在國內外不少城市均有實踐。多家初創企業獲得大額融資向外拓展的同時，受限于成本等因素，也有不少追隨風口的企業倒下，只留下探索的腳印。
“究竟是海市蜃樓，還是城市綠洲？”對于垂直農業的未來，人們正在尋找答案。
生長環境“人工定制”
8月的上海，40℃+高溫天持續，熱浪不時來襲。
在花博園內的集裝箱內，卻有一番涼爽的體感。空調機正隆隆地運作著，將溫度調整到作物最舒適的范圍內。

集裝箱內保持著適宜的溫度
“在這里，光照、溫度、水肥、CO?以及其他營養物質等生產環境要素，都可以實現嚴格控制。”光明母港垂直農業研究中心工作人員介紹，垂直農業屬于可控環境農業，應用了農業以及其他行業的諸多“黑科技”，是精準環控、環境控制系統、光照系統、自動化系統、植物生長模型算法等的集大成者。
記者注意到，現場的集裝箱數量雖然不算多，但是囊括中科三安、Mary Ag、Vertical Fields、京東方和未來智農等業內重量級產品，匯集了不同的技術流派。
隨機進入其中之一，在18平方米的空間內，左右分布著五層式立體栽培架，多個品種的生菜浸泡在托盤的營養液里。營養液通過管道與控制臺相連，可以長期保持設定的濃度。集裝箱的金屬外殼并不透光，作物在人工定制的光與液中生長，看起來新鮮茁壯。

集裝箱內五層式立體栽培架

集裝箱內旋轉式栽培架
在它們的葉片上，還有研究人員寫下的當前葉片數，作為生長過程的監測記錄。工作人員解釋，每種作物都有適宜的光照、營養液等配方，配比不同，生長的狀態以及產品的口感都會有差異。因此，需要通過數據收集系統模式，來確定它們在每一個階段的需求量。
單從技術層面上看，垂直農業的生產模式，可以讓農業生產擺脫長久以來“看天吃飯”的困境。高溫干旱、病蟲害等，在精準的環境控制下，不再成為制約生產的因素。同時，在上海這樣的超大型城市，農業用地有限，大部分蔬菜供應來自外地，垂直農業有助于在城市內靈活尋找種植空間，憑借一年四季不間斷產出的優勢，成為城市食物應急保障體系的補充。
“目前，集裝箱面積有限，更多的是作為前期的技術積累以及人才儲備。”根據光明母港的規劃，花博園內的復興館將打造成1000平方米的超級植物工廠，采用全程自動化生產模式，預計達到每天1至2噸蔬菜的產能規模。
誰在做垂直農業？
2017年7月，日本富豪孫正義旗下的軟銀愿景基金，給美國垂直農業公司Plenty的B輪融資砸下2億美元，為垂直農場點上一把火。
向上要空間的垂直農業，已經吸引一批投資者，成為他們投注希望的新型農業模式。不過，“應對城市化進程以及土地資源緊張”的理想很豐滿，現實卻是發展很不平衡。
在國外，它是資本的新寵，已經出現包括Plenty、Bowery Farming、Aerofarm、Infarm等在內的頭部玩家。2017年成立的初創企業Plenty，于2022年1月在E輪融資中融得4億美元，創下垂直農業領域里迄今為止最大的融資紀錄。
而在中國，還未有一家垂直農業經營者獲得融資，能數得上名的也不算多，包括京東方、中環易達、中科三安、京東，以及建立垂直農業研究中心的光明母港等。

“由于國內的城市化進程，一些農用地利用率不高甚至荒棄，尚待進一步開發。而且，垂直農業的蔬菜產品價格遠高于普通農產品。國內對于依靠高科技或者營養液培育的產品，消費習慣也尚未養成。”有業內人士指出，作為面向未來的農業模式，需要在技術成本、創新發展等方面進一步探索，尋找到適宜的發展路徑。
實際上，如今的探索，既是技術積累，也在發揮垂直農業的另一重價值——幫助加快育種研發進程。在跨國公司長驅直入中國市場，民族種子的發展面臨嚴峻挑戰的背景下，垂直農業憑借可控的生產環境，能夠助力解決種業“卡脖子”問題。
比如，中國農業科學院都市農業研究所植物工廠創新團隊與中國水稻研究所錢前院士團隊合作，成功實現植物工廠水稻種植60天左右收獲的重要突破，將傳統大田環境下120天左右收獲的水稻生長周期縮短了一半。
以研發“農業芯片”為主業的光明母港，計劃在植物工廠嵌入育種實驗室、組培實驗室，加入科普體驗功能，體現商務、科研辦公作用，可舉行育種技術論壇、實操培訓。

光明母港垂直農業研究中心
“我們將垂直農業研究中心作為建設的第一步，筑巢引鳳。以植物工廠、設施農業科技為突破，加大與種源農業的融合，超級植物工廠、生物育種平臺、育種加速器等重點科創項目加緊謀劃，回到解決技術卡脖子的落腳點，推進農業高質量發展。”光明母港執行董事、總經理諸偉琦表示。
推廣難題：不僅僅是成本
集裝箱式垂直農業代表著一種高質量、現代化的農業生產方式，它的提出者美國哥倫比亞大學教授迪克遜·德斯帕米爾希望，在由玻璃和鋼筋組成的光線充足的建筑物里生產人類所需的食物，破解農業生產受資源制約的難題。
但不容忽視的是，智慧農業的推廣也面臨一定難題。“我國智慧農業發展水平與發達國家相比還有差距，尤其是農業傳感器、農業模型和核心算法、智能農機裝備等核心關鍵技術需要我們創新和發展。”中國農業大學水利與土木工程學院教授賀冬仙說。
就垂直農業實踐而言，不少前車之鑒也給后來者帶來思考。
北美最大的室內垂直農場Farmedhere成立于2010年，曾一度是行業先驅，后因深受LED燈照明成本的困擾而宣告停業。有數據顯示，如果想利用垂直農業取代美國全年的小麥生產，僅照明用電需要的電量就是美國所有電站1年生產總電量的8倍。
不過，電力成本還不是唯一的難題。

集裝箱內常年需要LED燈照明
包括“就地種植”在內的不少垂直農場，都不約而同地把失敗原因歸結于“位置”。比如農場所在位置的生產成本，除了土地本身，還包括每個集裝箱內所需要的控溫、通風、消毒設備，這背后涉及大量費用。按照中國農業專家的估計，垂直農業的成本每平方米高達5000到1萬元人民幣。一棟高質量的垂直農場可能需要數十億美元，遠超傳統農業。
除此之外，還要讓農場產地盡可能靠近市場和消費者，從而縮短供應鏈環節。另一家大型垂直農業農場PodPonics，其破產的原因就是供應鏈出現了問題。
另外，從實驗室到農場，農科“落地”也有很長的路要走。
“面朝黃土背朝天”是我國幾千年來傳統的農耕方式，不需要光照與土壤的垂直農業，敢于嘗試者還是少數。不少業內人士表示，目前垂直農業在國內很難大面積推廣開來，對于傳統農業來說，這僅是一種創新嘗試。
未來的路怎么走？
盡管垂直農業還處于探索階段，但并不影響歐美等發達國家加速布局。據統計，全行業在2021年共籌集了超過10億美元的資金，超過了2018年和2019年產生的資金總額，增速迅猛。
在發展模式上，垂直農業作為小眾領域，已經探索出一些主攻方向。
比如，基于高成本現實，加大對高附加值作物的科研并投入商用生產。中科三安已經作出示范，利用植物工廠環境可控的優勢條件，生產出自然資源極為稀有的金線蓮，實現市場前景和自然資源保護的雙重價值。
或者，瞄準中高端市場，開拓新消費場景。比如，成立于德國的Infarm，將模塊化的微型垂直農場單元直接放置在超市、購物中心等場景，通過直面客戶的方式增強消費者體驗。光明母港則計劃后續推出模塊化、中小型、全算法的種植設備，走入大型社區或者家庭，并提供一站式種子、水肥、遠程算法控制的服務。
在業內人士看來，或許與國外的發展路徑有所不同，隨著騰訊、拼多多、叮咚買菜等互聯網企業紛紛扎堆農業，行業的發展有了更多可能性。今年初，騰訊領投了荷蘭一家垂直農場公司的新一輪融資，這是騰訊首次對外公開披露對垂直農場初創公司的投資。
近日，2022光明多多垂直農業挑戰賽暨第三屆“多多農研科技大賽”在上海啟動，賽題就是在集裝箱內種植因嚼起來聲音清脆而得名的“水果生菜”品種翠恬（Crunchy）。

“考核的標準就是更低能耗、更短時間、更高產量、更好品質。”本次大賽評委之一、光明母港農業總監王金華希望，通過聚焦上海特大型城市的農業科技發展和高品質產品供應，推動農業產業資源要素集聚。從業者們共同探索垂直行業關鍵共性問題的解決之道，推動智慧農業快速發展。
從太空中種土豆，到集裝箱里種生菜，農業的“腦洞”正越開越大。“令人欣喜的是，我們看到越來越多的新生代農人正投身農業，更多運用科技力量推動行業加速發展。”拼多多副總裁戴志輝說。