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重磅发布,史上最全:2019 “设施农业科技领域” 行业全景图
http://www.agrochemnet.cn 2019-12-05 09:02:34 腾讯网
  【农化网】讯

通过对设施农业的深入分析,我们跟踪研究了1000多家此领域的公司,以了解描绘目前受控环境农业的技术生态,包括垂直农场、温室、城市农场、植物工厂和集装箱农场以及在各个场景中涉及到的科技技术。

了解行业风景

受控环境农业或设施农业,由于在受控环境中种植农作物具有令人信服的好处,一直受到极大的关注。此报告侧重于对室内农业市场的技术生态方面的概况,而非热点投资图谱。

报告跟踪了设施农业领域的1000多家公司。这里包括了那些直接和间接活跃在这个领域的公司。不同于其他机构的评估报告,此报告仅限于生产传统作物的室内农业,从种子到收获后的活动,以及在生产中用到的数字和信息技术。

行业被划分为组件技术、种植生产系统和实际的种植者的广义类别。室内运营中的其他一些重要组成部分,如建筑结构本身、能源系统以及传统设备和供应未包含在内。

此外,该领域的许多公司,特别是成熟的供应商,会提供多个类别的产品,但在报告中仅被归纳到一种类别。还有,供应链平台和其他下游应用程序也未包含在此报告中。

温室是室内农业行业的一部分

温室,作为一种更传统的室内耕作方式,早已被大众所熟知,但仍包括在讨论中。尽管在不见阳光的全封闭环境中,使用人造灯光种植的室内植物工厂会引起更多的关注,然而温室同样有引人注目的优点,几十年来一直被广泛用来提高作物产量。

它们已经发展到技术成熟,规模庞大,部署广泛,同时在能源、可持续发展、照明、环境控制、灌溉、监测和自动化方面融入了相当的创新。在一些温室作业中,生产已经完全自动化。

组件技术

室内农业科技组件技术分为环境、监控、管理和自动化。一般来说,这些技术也同时适用于无阳光的密闭环境和有阳光的半封闭温室环境。

环境部分包括用于维持最佳生长环境的系统供应商,即环境控制、灌溉施肥和照明。环境控制和施肥并不是新技术,但它们会影响农场经营者的决定,使运营更加精确和规模更大。

照明,是第三个组成部分,近年来经历了更多的变化,因为LED已经成为传统照明技术的一个普及化的替代品。照明系统,在没有阳光的密闭环境中应用最为明显,但也应用于温室生产,在阳光不足时提供照明。

监测解决方案,包括用于收集环境、作物健康和病虫害压力数据的传感器和成像系统。环境监测公司测量诸如室内和室外天气、土壤水分以及养分、二氧化碳和光照水平等条件;收集历史上用于驱动决策和相对宏观水平上进行控制的数据。

最新的病虫害和作物监测方面的创新,如自动侦察、压力检测和生长监测,可以将监控重点从维持外部环境条件,转移到植物自身对种植者决策的实时响应上。

管理和分析部分,包括作物和农场管理解决方案,可能是所有组件技术中最有前途的。随着传感器和相关大数据分析的更广泛部署,AI将越来越多地通过主动预测、实时自主优化来管理作物成长环境。

AI可以识别超出人类种植者能力的复杂交互。与田间耕作一样,产量最大化并不意味着农场整体成功运营最大化。预测、劳力和整体农场管理解决方案可以满足这一更大的需求。

自动化部门包括苗圃产前、产中和收获后机械化的公司。苗圃和收获后的自动化解决方案由来已久,包括前端的自动播种机和移栽机,以及后端的分拣、分级和包装设备。

用于作物保护的机器人喷雾器和内部运输方案,如自动引导车辆和移动工作台系统,销售状况向好。

自动化的薄弱环节在于作物维护和收获领域,特别是对于结果实的作物。尽管近年来进行了大量的研究和开发工作,但这些任务的自动化被证明是难以捉摸的,而且可部署的解决方案还处于萌芽状态。

种植生产系统

除了向室内农业市场销售单个组件技术外,企业还销售各种配置的种植生产系统,包括家用、商用、全密闭和半封闭系统。

这些系统在尺寸和功能上几乎是线性扩展的,从桌台上消费级系统到专业的商业化规模级别的,供应商都有提供完整的生长环境。

虽然人们可以在亚马逊、阿里巴巴和沃尔玛网站上找到无数的消费者和业余爱好者种植系统,但由于此报告以商业作物生产为重点,所以并没有关注他们。

工业种植装置

这些独立单元旨在用于餐馆、超市或公司/学校的餐饮服务区域,专为批量生产而设计,既可以放在商店前也可以放在房子后。目前,虽然主要种植蔬菜和草药,但他们可为零售商和食品服务提供最新鲜的产品,几乎消除了配送途中产生的碳足迹。

这些设备不仅可设定生长环境,还包括操作软件的所有必要元素,而且许多设备还提供服务/供应程序,其中包括种子、养分输入、种植配方,甚至远程监控和操作,即设备供应商可以远程种植。

集装箱系统

与工业装置一样,集装箱系统提供了一个完整的成长环境,但通常被封闭在一个货运集装箱中。总体而言,这些单元可显著增加产量,并在位置上提供极大的灵活性,包括在室外及室内使用。

只需适度的投资,大约10万美元,它们每年就能生产出数吨的蔬菜和草药。其各种优势吸引了大量客户,有零售商或食品服务商在其配送中心的设置集装箱农场,也有想要尝试每年室内种植的传统农户。

全密闭和半封闭种植系统

系统制造商可以以工业规模部署种植系统。它们通常是模块化的,允许购买者根据需要来扩展。通常,这些系统含完整的种植环境,包括生产所需的所有组件,通常配置可以客户需求制定。

这些系统专为减少劳动力和单位空间产量最大化而设计,并使用自动化来实现。与其他领域一样,这些系统制造商中的许多都在为全密闭环境的和半封闭温室的市场制造产品。

全密闭种植环境往往利用垂直农法,通常配置为堆叠的水平托盘或垂直生长的管柱/面板/墙壁。这些系统中的大多数利用水培提供养分,也有一些供应商正在提供气培方法,例如瑞士CombaGroup的可移动气培系统,或是鱼菜共生方式。

目前,大多数的系统都在生产绿叶蔬菜和草药,还生产草莓等水果。虽然与温室相比,全密闭种植占地面积通常较小,但由于系统的垂直方向,它们能够在每层面积上进行大量生产。

例如在琼斯食品公司的垂直种植设施中,17层种植架堆叠到11米高。不过,在某些情况下,全密闭种植系统可以占据更大的面积,例如中科三安在中国的植物工厂占地面积超过12亩,每天生产1.5吨绿叶蔬菜。

中科三安植物工厂

这些系统提供了各种商业模式,从简单的设备销售到交钥匙项目,其中供应商也可与客户合作并提供运营专业知识和技术支持。

温室生产系统通常是水平定向的,可通过各种方法输送养分,如深水浮筏、营养薄膜技术或滴灌。温室系统能在自然光和补充照明的环境中运行。它们可用于种植一系列作物,从绿叶蔬菜和草药,到蔓藤类,如葡萄、西红柿、黄瓜和辣椒等,以及越来越多的草莓。

典型的温室占地面积相当大,以几亩地起,甚至以数十亩为特点。系统内的自动化是多种多样的,通常取决于作物,在蔓藤类种植系统中的用到最少,而在绿叶蔬菜和草本植物中的自动化程度就很高。许多供应商,如比利时Hortiplan和荷兰科迪马等等,都广泛提供从播种到收获的全自动化系统。

种植生产商

在今年的行业侧写中,除了室内农业技术之外,突出室内种植生产者也是必要的。虽然种植生产仍然是农业的核心,但科技是现代室内农业及其运作的精髓。室内种植者不仅利用科技进行生产,种植商在许多情况下,如Bowery农场和鱼菜共生种植商Edenworks农场,也都在开发自己的技术。

这里汇集了今天市场上的优质室内种植经营者。这些代表,因其各自业务中使用的技术规模和范围、创新的系统集成、新颖的方法而闻名,或因他们目前正在其国家或地区开创并实践室内科学种植。

在过去几年中备受瞩目的现代受控环境种植者们,正站在亚洲早期植物工厂的肩膀上,那里是25年前开始受控环境农业的地方。虽然过去几年为全密闭种植业提供的大部分公开资金都在美国,但现在亚洲各地有500多家工厂在运营。

经济可行性仍然是这些设施和受控环境种植系统的关键挑战和批评。日本种植商Spread在2018年末开设了他们的第二个设施,声称通过使用技术、规模和自动化,他们不仅可以盈利,而且可以与田间耕作相比具有成本竞争力。

日本Spread植物工厂

温室则是更大更发达的种植方式。据估计,全球永久性温室建筑有超过六百万亩的蔬菜生产。尽管如此,大多数技术先进和最集中的地区都在荷兰,那里“玻璃下”面积比曼哈顿还大。而且,最近对全密闭受控环境农业和大麻行业的兴起似乎刺激了该行业的更多活动。

自2018年以来,已有超过5亿美元的投资投入到受控环境农业上。在同一时期,行业已经看到了像谷歌,软银,Equilibrium这样的实力资本部署了大量投资在受控环境(食品)行业;又比如,高谭农场和光明农场筹集了8400万美元,ValueAct资本和Revolution等投资者对AppHarvest温室农场进行了投资,作为肯塔基州东部美国最大的温室之一。

AppHarvest温室农场

同时,在亚洲,中国也正在大规模兴建现代化温室,升级室内农业产业,并引入大批荷兰知名农业公司参与,利用荷兰先进温室农业技术的帮助来实现目标。

另外,还有许多令人印象深刻和基于社区迫切需要和社会影响的组织,专注于室内种植。这些努力的范围从帮助青少年及弱势群体在城市获得新鲜农产品,到增加就业机会。这些都是重要的实体,但由于本报告侧重于商业化的业务和生产,因此没有包含他们。

不断变化的行业

我们将温室和全密闭种植系统作为不断增长的方式或市场进行区分。这种细分只是为了提高行业意识,确保整个市场和各种方法都得到体现。

室内农业是否将成为农业生产的常态呢?我们经常会听到这样的说法,说“这”是室内农业的“正确”方法,或者这是农业的“未来”。实际上,从“你试图解决什么问题”开始会更加合适。独特的环境、气候、经济和市场因素将为种植方式提供参考信息。

所谓一刀切的完美农业解决方案是否存在,或占据主导地位,是令人怀疑的。应该利用最合适的种植结构、系统和技术来实现所需的作物、位置和商业目标。新加坡的挑战、需求和各项指标,肯定与圣路易斯,中国或迪拜的不同。

我们不仅看到供货商和技术提供商同时为全密闭和半封闭种植系统提供产品和技术,一些种植者现在正在利用或结合这两种系统方法。

经验丰富的室内种植商Green Sense农场现在正在设计组合设施,而Shenadoah农场,作为一个长期的田地和温室种植商,已经在他们的运营中增加了全密闭种植系统。Deliscious是荷兰生菜种植商,在植物运输到温室之前,已将全密闭播种和繁殖无缝集成到自动化工作流程中。

展望未来

为了实现承诺和持续扩张,特别是在那些传统农业发展不足的地区,室内农业需要降低其运营成本。特别是全密闭种植系统,由于缺乏规模化和能源使用效率,会阻碍它进一步的发展。

虽然室内农业成本需要更接近农田生产,但没有人会在成本竞争中受益。室内和农田农业都在应对一些相同的挑战,包括劳动力、可持续性、安全性、可追溯性和盈利能力。

科技在应对这些挑战方面发挥着重要作用,我们期待着在数据捕获和分析、自动化以及预测和自主控制方面看到进一步的进步、创新和实施。

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