通過(guò)對(duì)室內(nèi)農(nóng)業(yè)的深入分析，我們跟蹤研究了1000多家此領(lǐng)域的公司，以了解描繪目前受控環(huán)境農(nóng)業(yè)的技術(shù)生態(tài)，包括垂直農(nóng)場(chǎng)、溫室、城市農(nóng)場(chǎng)、植物工廠和集裝箱農(nóng)場(chǎng)以及在各個(gè)場(chǎng)景中涉及到的科技技術(shù)。

了解行業(yè)風(fēng)景

受控環(huán)境農(nóng)業(yè)或室內(nèi)農(nóng)業(yè)，由于在受控環(huán)境中種植農(nóng)作物具有令人信服的好處，一直受到極大的關(guān)注。此報(bào)告?zhèn)戎赜趯?duì)室內(nèi)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的技術(shù)生態(tài)方面的概況，而非熱點(diǎn)投資圖譜。

報(bào)告跟蹤了室內(nèi)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的1000多家公司。這里包括了那些直接和間接活躍在這個(gè)領(lǐng)域的公司。不同于其他機(jī)構(gòu)的評(píng)估報(bào)告，此報(bào)告僅限于生產(chǎn)傳統(tǒng)作物的室內(nèi)農(nóng)業(yè)，從種子到收獲后的活動(dòng)，以及在生產(chǎn)中用到的數(shù)字和信息技術(shù)。

行業(yè)被劃分為組件技術(shù)、種植生產(chǎn)系統(tǒng)和實(shí)際的種植者的廣義類別。室內(nèi)運(yùn)營(yíng)中的其他一些重要組成部分，如建筑結(jié)構(gòu)本身、能源系統(tǒng)以及傳統(tǒng)設(shè)備和供應(yīng)未包含在內(nèi)。

此外，該領(lǐng)域的許多公司，特別是成熟的供應(yīng)商，會(huì)提供多個(gè)類別的產(chǎn)品，但在報(bào)告中僅被歸納到一種類別。還有，供應(yīng)鏈平臺(tái)和其他下游應(yīng)用程序也未包含在此報(bào)告中。

溫室是室內(nèi)農(nóng)業(yè)行業(yè)的一部分

溫室，作為一種更傳統(tǒng)的室內(nèi)耕作方式，早已被大眾所熟知，但仍包括在討論中。盡管在不見(jiàn)陽(yáng)光的全封閉環(huán)境中，使用人造燈光種植的室內(nèi)植物工廠會(huì)引起更多的關(guān)注，然而溫室同樣有引人注目的優(yōu)點(diǎn)，幾十年來(lái)一直被廣泛用來(lái)提高作物產(chǎn)量。

它們已經(jīng)發(fā)展到技術(shù)成熟，規(guī)模龐大，部署廣泛，同時(shí)在能源、可持續(xù)發(fā)展、照明、環(huán)境控制、灌溉、監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化方面融入了相當(dāng)?shù)膭?chuàng)新。在一些溫室作業(yè)中，生產(chǎn)已經(jīng)完全自動(dòng)化。

組件技術(shù)

室內(nèi)農(nóng)業(yè)科技組件技術(shù)分為環(huán)境、監(jiān)控、管理和自動(dòng)化。一般來(lái)說(shuō)，這些技術(shù)也同時(shí)適用于無(wú)陽(yáng)光的密閉環(huán)境和有陽(yáng)光的半封閉溫室環(huán)境。

環(huán)境部分包括用于維持最佳生長(zhǎng)環(huán)境的系統(tǒng)供應(yīng)商，即環(huán)境控制、灌溉施肥和照明。環(huán)境控制和施肥并不是新技術(shù)，但它們會(huì)影響農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者的決定，使運(yùn)營(yíng)更加精確和規(guī)模更大。

照明，是第三個(gè)組成部分，近年來(lái)經(jīng)歷了更多的變化，因?yàn)長(zhǎng)ED已經(jīng)成為傳統(tǒng)照明技術(shù)的一個(gè)普及化的替代品。照明系統(tǒng)，在沒(méi)有陽(yáng)光的密閉環(huán)境中應(yīng)用最為明顯，但也應(yīng)用于溫室生產(chǎn)，在陽(yáng)光不足時(shí)提供照明。

監(jiān)測(cè)解決方案，包括用于收集環(huán)境、作物健康和病蟲害壓力數(shù)據(jù)的傳感器和成像系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測(cè)公司測(cè)量諸如室內(nèi)和室外天氣、土壤水分以及養(yǎng)分、二氧化碳和光照水平等條件；收集歷史上用于驅(qū)動(dòng)決策和相對(duì)宏觀水平上進(jìn)行控制的數(shù)據(jù)。

最新的病蟲害和作物監(jiān)測(cè)方面的創(chuàng)新，如自動(dòng)偵察、壓力檢測(cè)和生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)，可以將監(jiān)控重點(diǎn)從維持外部環(huán)境條件，轉(zhuǎn)移到植物自身對(duì)種植者決策的實(shí)時(shí)響應(yīng)上。

管理和分析部分，包括作物和農(nóng)場(chǎng)管理解決方案，可能是所有組件技術(shù)中最有前途的。隨著傳感器和相關(guān)大數(shù)據(jù)分析的更廣泛部署，AI將越來(lái)越多地通過(guò)主動(dòng)預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)自主優(yōu)化來(lái)管理作物成長(zhǎng)環(huán)境。

AI可以識(shí)別超出人類種植者能力的復(fù)雜交互。與田間耕作一樣，產(chǎn)量最大化并不意味著農(nóng)場(chǎng)整體成功運(yùn)營(yíng)最大化。預(yù)測(cè)、勞力和整體農(nóng)場(chǎng)管理解決方案可以滿足這一更大的需求。

自動(dòng)化部門包括苗圃產(chǎn)前、產(chǎn)中和收獲后機(jī)械化的公司。苗圃和收獲后的自動(dòng)化解決方案由來(lái)已久，包括前端的自動(dòng)播種機(jī)和移栽機(jī)，以及后端的分揀、分級(jí)和包裝設(shè)備。

用于作物保護(hù)的機(jī)器人噴霧器和內(nèi)部運(yùn)輸方案，如自動(dòng)引導(dǎo)車輛和移動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)，銷售狀況向好。

自動(dòng)化的薄弱環(huán)節(jié)在于作物維護(hù)和收獲領(lǐng)域，特別是對(duì)于結(jié)果實(shí)的作物。盡管近年來(lái)進(jìn)行了大量的研究和開(kāi)發(fā)工作，但這些任務(wù)的自動(dòng)化被證明是難以捉摸的，而且可部署的解決方案還處于萌芽狀態(tài)。

種植生產(chǎn)系統(tǒng)

除了向室內(nèi)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)銷售單個(gè)組件技術(shù)外，企業(yè)還銷售各種配置的種植生產(chǎn)系統(tǒng)，包括家用、商用、全密閉和半封閉系統(tǒng)。

這些系統(tǒng)在尺寸和功能上幾乎是線性擴(kuò)展的，從桌臺(tái)上消費(fèi)級(jí)系統(tǒng)到專業(yè)的商業(yè)化規(guī)模級(jí)別的，供應(yīng)商都有提供完整的生長(zhǎng)環(huán)境。

雖然人們可以在亞馬遜、阿里巴巴和沃爾瑪網(wǎng)站上找到無(wú)數(shù)的消費(fèi)者和業(yè)余愛(ài)好者種植系統(tǒng)，但由于此報(bào)告以商業(yè)作物生產(chǎn)為重點(diǎn)，所以并沒(méi)有關(guān)注他們。

工業(yè)種植裝置

這些獨(dú)立單元旨在用于餐館、超市或公司/學(xué)校的餐飲服務(wù)區(qū)域，專為批量生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，既可以放在商店前也可以放在房子后。目前，雖然主要種植蔬菜和草藥，但他們可為零售商和食品服務(wù)提供最新鮮的產(chǎn)品，幾乎消除了配送途中產(chǎn)生的碳足跡。

這些設(shè)備不僅可設(shè)定生長(zhǎng)環(huán)境，還包括操作軟件的所有必要元素，而且許多設(shè)備還提供服務(wù)/供應(yīng)程序，其中包括種子、養(yǎng)分輸入、種植配方，甚至遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，即設(shè)備供應(yīng)商可以遠(yuǎn)程種植。

集裝箱系統(tǒng)

與工業(yè)裝置一樣，集裝箱系統(tǒng)提供了一個(gè)完整的成長(zhǎng)環(huán)境，但通常被封閉在一個(gè)貨運(yùn)集裝箱中?？傮w而言，這些單元可顯著增加產(chǎn)量，并在位置上提供極大的靈活性，包括在室外及室內(nèi)使用。

只需適度的投資，大約10萬(wàn)美元，它們每年就能生產(chǎn)出數(shù)噸的蔬菜和草藥。其各種優(yōu)勢(shì)吸引了大量客戶，有零售商或食品服務(wù)商在其配送中心的設(shè)置集裝箱農(nóng)場(chǎng)，也有想要嘗試每年室內(nèi)種植的傳統(tǒng)農(nóng)戶。

全密閉和半封閉種植系統(tǒng)

系統(tǒng)制造商可以以工業(yè)規(guī)模部署種植系統(tǒng)。它們通常是模塊化的，允許購(gòu)買者根據(jù)需要來(lái)擴(kuò)展。通常，這些系統(tǒng)含完整的種植環(huán)境，包括生產(chǎn)所需的所有組件，通常配置可以客戶需求制定。

這些系統(tǒng)專為減少勞動(dòng)力和單位空間產(chǎn)量最大化而設(shè)計(jì)，并使用自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。與其他領(lǐng)域一樣，這些系統(tǒng)制造商中的許多都在為全密閉環(huán)境的和半封閉溫室的市場(chǎng)制造產(chǎn)品。

全密閉種植環(huán)境往往利用垂直農(nóng)法，通常配置為堆疊的水平托盤或垂直生長(zhǎng)的管柱/面板/墻壁。這些系統(tǒng)中的大多數(shù)利用水培提供養(yǎng)分，也有一些供應(yīng)商正在提供氣培方法，例如瑞士CombaGroup的可移動(dòng)氣培系統(tǒng)，或是魚菜共生方式。

目前，大多數(shù)的系統(tǒng)都在生產(chǎn)綠葉蔬菜和草藥，還生產(chǎn)草莓等水果。雖然與溫室相比，全密閉種植占地面積通常較小，但由于系統(tǒng)的垂直方向，它們能夠在每層面積上進(jìn)行大量生產(chǎn)。

例如在瓊斯食品公司的垂直種植設(shè)施中，17層種植架堆疊到11米高。不過(guò)，在某些情況下，全密閉種植系統(tǒng)可以占據(jù)更大的面積，例如中科三安在中國(guó)的植物工廠占地面積超過(guò)12畝，每天生產(chǎn)1.5噸綠葉蔬菜。

中科三安植物工廠

這些系統(tǒng)提供了各種商業(yè)模式，從簡(jiǎn)單的設(shè)備銷售到交鑰匙項(xiàng)目，其中供應(yīng)商也可與客戶合作并提供運(yùn)營(yíng)專業(yè)知識(shí)和技術(shù)支持。

溫室生產(chǎn)系統(tǒng)通常是水平定向的，可通過(guò)各種方法輸送養(yǎng)分，如深水浮筏、營(yíng)養(yǎng)薄膜技術(shù)或滴灌。溫室系統(tǒng)能在自然光和補(bǔ)充照明的環(huán)境中運(yùn)行。它們可用于種植一系列作物，從綠葉蔬菜和草藥，到蔓藤類，如葡萄、西紅柿、黃瓜和辣椒等，以及越來(lái)越多的草莓。

典型的溫室占地面積相當(dāng)大，以幾畝地起，甚至以數(shù)十畝為特點(diǎn)。系統(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)化是多種多樣的，通常取決于作物，在蔓藤類種植系統(tǒng)中的用到最少，而在綠葉蔬菜和草本植物中的自動(dòng)化程度就很高。許多供應(yīng)商，如比利時(shí)Hortiplan和荷蘭科迪馬等等，都廣泛提供從播種到收獲的全自動(dòng)化系統(tǒng)。

種植生產(chǎn)商

在今年的行業(yè)側(cè)寫中，除了室內(nèi)農(nóng)業(yè)技術(shù)之外，突出室內(nèi)種植生產(chǎn)者也是必要的。雖然種植生產(chǎn)仍然是農(nóng)業(yè)的核心，但科技是現(xiàn)代室內(nèi)農(nóng)業(yè)及其運(yùn)作的精髓。室內(nèi)種植者不僅利用科技進(jìn)行生產(chǎn)，種植商在許多情況下，如Bowery農(nóng)場(chǎng)和魚菜共生種植商Edenworks農(nóng)場(chǎng)，也都在開(kāi)發(fā)自己的技術(shù)。

這里匯集了今天市場(chǎng)上的優(yōu)質(zhì)室內(nèi)種植經(jīng)營(yíng)者。這些代表，因其各自業(yè)務(wù)中使用的技術(shù)規(guī)模和范圍、創(chuàng)新的系統(tǒng)集成、新穎的方法而聞名，或因他們目前正在其國(guó)家或地區(qū)開(kāi)創(chuàng)并實(shí)踐室內(nèi)科學(xué)種植。

在過(guò)去幾年中備受矚目的現(xiàn)代受控環(huán)境種植者們，正站在亞洲早期植物工廠的肩膀上，那里是25年前開(kāi)始受控環(huán)境農(nóng)業(yè)的地方。雖然過(guò)去幾年為全密閉種植業(yè)提供的大部分公開(kāi)資金都在美國(guó)，但現(xiàn)在亞洲各地有500多家工廠在運(yùn)營(yíng)。

經(jīng)濟(jì)可行性仍然是這些設(shè)施和受控環(huán)境種植系統(tǒng)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和批評(píng)。日本種植商Spread在2018年末開(kāi)設(shè)了他們的第二個(gè)設(shè)施，聲稱通過(guò)使用技術(shù)、規(guī)模和自動(dòng)化，他們不僅可以盈利，而且可以與田間耕作相比具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

日本Spread植物工廠

溫室則是更大更發(fā)達(dá)的種植方式。據(jù)估計(jì)，全球永久性溫室建筑有超過(guò)六百萬(wàn)畝的蔬菜生產(chǎn)。盡管如此，大多數(shù)技術(shù)先進(jìn)和最集中的地區(qū)都在荷蘭，那里“玻璃下”面積比曼哈頓還大。而且，最近對(duì)全密閉受控環(huán)境農(nóng)業(yè)和大麻行業(yè)的興起似乎刺激了該行業(yè)的更多活動(dòng)。

自2018年以來(lái)，已有超過(guò)5億美元的投資投入到受控環(huán)境農(nóng)業(yè)上。在同一時(shí)期，行業(yè)已經(jīng)看到了像谷歌，軟銀，Equilibrium這樣的實(shí)力資本部署了大量投資在受控環(huán)境（食品）行業(yè)；又比如，高譚農(nóng)場(chǎng)和光明農(nóng)場(chǎng)籌集了8400萬(wàn)美元，ValueAct資本和Revolution等投資者對(duì)AppHarvest溫室農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了投資，作為肯塔基州東部美國(guó)最大的溫室之一。

AppHarvest溫室農(nóng)場(chǎng)

同時(shí)，在亞洲，中國(guó)也正在大規(guī)模興建現(xiàn)代化溫室，升級(jí)室內(nèi)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，并引入大批荷蘭知名農(nóng)業(yè)公司參與，利用荷蘭先進(jìn)溫室農(nóng)業(yè)技術(shù)的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

 另外，還有許多令人印象深刻和基于社區(qū)迫切需要和社會(huì)影響的組織，專注于室內(nèi)種植。這些努力的范圍從幫助青少年及弱勢(shì)群體在城市獲得新鮮農(nóng)產(chǎn)品，到增加就業(yè)機(jī)會(huì)。這些都是重要的實(shí)體，但由于本報(bào)告?zhèn)戎赜谏虡I(yè)化的業(yè)務(wù)和生產(chǎn)，因此沒(méi)有包含他們。

不斷變化的行業(yè)

我們將溫室和全密閉種植系統(tǒng)作為不斷增長(zhǎng)的方式或市場(chǎng)進(jìn)行區(qū)分。這種細(xì)分只是為了提高行業(yè)意識(shí)，確保整個(gè)市場(chǎng)和各種方法都得到體現(xiàn)。

室內(nèi)農(nóng)業(yè)是否將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的常態(tài)呢？我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到這樣的說(shuō)法，說(shuō)“這”是室內(nèi)農(nóng)業(yè)的“正確”方法，或者這是農(nóng)業(yè)的“未來(lái)”。實(shí)際上，從“你試圖解決什么問(wèn)題”開(kāi)始會(huì)更加合適。獨(dú)特的環(huán)境、氣候、經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)因素將為種植方式提供參考信息。

所謂一刀切的完美農(nóng)業(yè)解決方案是否存在，或占據(jù)主導(dǎo)地位，是令人懷疑的。應(yīng)該利用最合適的種植結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的作物、位置和商業(yè)目標(biāo)。新加坡的挑戰(zhàn)、需求和各項(xiàng)指標(biāo)，肯定與圣路易斯，中國(guó)或迪拜的不同。

我們不僅看到供貨商和技術(shù)提供商同時(shí)為全密閉和半封閉種植系統(tǒng)提供產(chǎn)品和技術(shù)，一些種植者現(xiàn)在正在利用或結(jié)合這兩種系統(tǒng)方法。

經(jīng)驗(yàn)豐富的室內(nèi)種植商Green Sense農(nóng)場(chǎng)現(xiàn)在正在設(shè)計(jì)組合設(shè)施，而Shenadoah農(nóng)場(chǎng)，作為一個(gè)長(zhǎng)期的田地和溫室種植商，已經(jīng)在他們的運(yùn)營(yíng)中增加了全密閉種植系統(tǒng)。Deliscious是荷蘭生菜種植商，在植物運(yùn)輸?shù)綔厥抑埃褜⑷荛]播種和繁殖無(wú)縫集成到自動(dòng)化工作流程中。

展望未來(lái)

為了實(shí)現(xiàn)承諾和持續(xù)擴(kuò)張，特別是在那些傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展不足的地區(qū)，室內(nèi)農(nóng)業(yè)需要降低其運(yùn)營(yíng)成本。特別是全密閉種植系統(tǒng)，由于缺乏規(guī)?；湍茉词褂眯剩瑫?huì)阻礙它進(jìn)一步的發(fā)展。

雖然室內(nèi)農(nóng)業(yè)成本需要更接近農(nóng)田生產(chǎn)，但沒(méi)有人會(huì)在成本競(jìng)爭(zhēng)中受益。室內(nèi)和農(nóng)田農(nóng)業(yè)都在應(yīng)對(duì)一些相同的挑戰(zhàn)，包括勞動(dòng)力、可持續(xù)性、安全性、可追溯性和盈利能力。

科技在應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)方面發(fā)揮著重要作用，我們期待著在數(shù)據(jù)捕獲和分析、自動(dòng)化以及預(yù)測(cè)和自主控制方面看到進(jìn)一步的進(jìn)步、創(chuàng)新和實(shí)施。

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