自動化機器人為農業提供監測、分析和采摘一條龍

引言：自動化農場的概念起步于20世紀初的農村電氣化建設，用機器人取代勞動力想想法有著明顯的吸引力，但至今在許多國家的農村，還在依靠著廉價的勞動力，這使得自動化的應用在農村很難普被及開來。盡管如此，悉尼大學工程和信息技術學院的Salah Sukkarieh教授正率領著一個團隊，旨在開發機器人系統并將它們應用到亞洲國家。

       為了找到答案，中國一直在進行世界上**的試驗，其結果將從根本上改變這個世界上人口最多國家的農業生產。從新疆偏遠的戈壁沙漠到東部的發達沿海地區，中國政府資助的一個“電氣栽培”項目正在全國范圍內展開，共有面積超過3,600公頃的蔬菜大棚參與其中。上個月，中國農業科學院(Chinese Academy of Agricultural Sciences)和其他政府研究機構公布了近30年來在氣候、土壤條件和種植習慣不同的地區進行此項研究的結果。他們將結果視為一項突破。

       這項技術使蔬菜產量提高了20%至30%，殺蟲劑的使用量減少了70%至100%，化肥的使用量減少了20%以上。這些蔬菜生長在裸露的銅線下。這些銅線高出地面約3米，在蔬菜大棚屋頂下從頭到尾延伸開來。通電后，這些銅線能產生高達50,000伏的快速正電荷，相當于美國標準住宅電壓的400多倍。

       高頻電流能夠殺死空氣或土壤中的細菌和病毒，從而抑制疾病的傳播。它還能夠抑制葉子上水的表面張力，加速蒸發。在植物內部，高頻電流使得天然帶電粒子（如如碳酸氫鹽和鈣離子）的運輸加速，諸如吸收二氧化碳和光合作用等代謝活動也有所增加。劉濱疆教授是政府農業科學家，也是該項目的主要成員。他說，通過銅線的電流只有百萬分之一安培，比智能手機的工作電流還要低。

       他說:“這對植物和站在附近的人絕對沒有傷害。”劉指出，由于這項研究的積極發現，中國電氣化農場的面積正以前所未有的速度增長，每年增長量高達1000公頃到1300公頃。這意味著，在未來12個月內，中國電氣栽培的增長率可達40%。

       “最近的投資大多來自私營部門，”劉說。“業務正在騰飛。我們正在向荷蘭、美國、澳大利亞和馬來西亞等其他國家提供技術和設備。”“中國已經領先于世界。”

       歷史

       情況并不總是如此。事實上，中國在這方面落后了200多年。1746年，就在本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)用風箏在暴風雨中捕捉閃電的幾年前，蘇格蘭愛丁堡的邁姆布雷(Maimbray)博士給兩株桃金娘科植物進行了電刺激。他觀察到樹在十月份長出了新枝，這是以前從未有過的事。消息隨之傳播開來。歐洲各地進行了許多類似的研究，一些證實了邁姆布雷的發現，另一些則沒有。

       例如，在意大利都靈進行的一項試驗發現，經過一段不同尋常的高產時期后，這些植物開始變得不結果實，逐漸枯萎。1902年，物理學教授S. Lemstroem造訪了北極地區，發現一些樹木在北極光的照耀下比南部氣候溫和地區的同類植物生長得要更快。Lemstroem把這種現象歸因于極光(也被稱為北極光)產生的自然電環境。為了證明這一點，他在實驗室里做了一系列實驗，甚至還寫了一本書來推廣他的假設。

       英國物理學家奧利弗?洛奇爵士(Sir Oliver Lodge)是無線電發展的關鍵發明人，他讀過這本書并進行了相關試驗。據報道，在對8公頃小麥田開展的試驗中，其小麥產量提高了24%至39%。這引起了各國政府的注意。英美兩國在20世紀初分別委托科研機構進行了關于電氣栽培的研究。

       英國得到的結果是積極的，但美國的結果是消極的。這些試驗大多是小規模的，往往在開闊的田野中進行，條件因地點而異。不同自然條件的影響使得結果各不相同，而且關于電器栽培并沒有通用的硬件設計標準或技術細節，比如實驗中所采用的電壓和頻率各不相同。在這些開拓性的研究中，科學家們也缺乏先進的設備。比如他們并沒有今天的便攜式光譜分析儀，來研究植物在分子水平上對電的反應。

       因此，對觀察現象的解釋仍然是推測性的。隨著化學肥料和殺蟲劑的出現，大規模農業生產得以實現，人們的興趣也隨之減退。

       中國領先

       隨著有機農業的興起，公眾又重燃了對電氣栽培的興趣。1990年，中國政府開始資助這項技術的實驗。北京**的蔬菜生產商之一榆垡京南蔬菜產銷有限公司(Yufa Jingnan vegetables Production and Sales)高級技術員何峰(音譯)表示，該公司自2014年以來就參與了該項目，結果“非常令人滿意”。在短短兩年內，蔬菜的電器栽培為公司帶來了近120萬元人民幣的額外收入。

       一公頃的電氣化溫室大棚每天需要大約15度電力，大約是美國普通家庭用電量的一半。在溫室大棚里，空氣中彌漫著夏天雷暴過后的味道。濕度低，植物很少生病。他說，**的開支是安裝成本，必要的硬件成本高達數萬元。如果沒有政府的支持，這家公司就無法承擔為所有溫室大棚安裝電線的費用。

       劉永義是北京市大興區北京都市綠海興華觀光農業有限公司的老板，該公司也從事電氣栽培的研究。他說，這項技術將通過大量減少農藥的使用來顯著改善作物品質。“農藥殘留是對公眾健康的一大威脅。電氣栽培為防治疾病和害蟲提供了物理解決方案。它比化學制品干凈得多。”他說。

       劉說，當游客們看到這個系統時都很好奇，他相信公眾會很快接受這項技術。“這個理論很容易理解。我相信，在不久的將來，人們會愿意為電氣栽培的蔬菜和水果支付更高價格。”劉表示。中國科學院植物研究所研究員郭亞龍教授表示，電對植物的影響“肯定存在”。郭亞龍雖然沒有參與該項目，但他表示，“電就像空氣和水。這是自然環境的一部分。植物中的許多電離子都攜帶負電荷或正電荷。它們可以對附近存在的人造電場做出反應。”

       中國的溫室大棚面積超過400萬公頃，每年生產的蔬菜產值近1萬億元。劉濱疆教授說，由于大多數農民無法獨立承擔這筆投資，因此目前還沒有將所有這些大棚通電的計劃。他的項目團隊采用了一種不同的方法，利用電氣栽培技術開發了一種緊湊的、一體式蔬菜種植室。“每個家庭都可以在廚房、陽臺或后院種植自己的食物，”他說。這種小型蔬菜種植室使用人工光源和電場刺激植物生長，預防疾病。操作是完全自動化的，幾乎不需要維護。“總有一天，這些小房子會成為大型農場的替代品，”劉說，“這會引發另一場農業革命。”