水稻种田里,毫无疑义,也司空见惯。深圳福田中心区有片“都市福田”,种麦子、向日葵,下边是地下停车场,中心区土地复合利用,保留耕地,就觉得够难得。
在乡村,屋顶种稻子的也有不少案例。
在深圳河套合作区深圳园区的一栋高楼实验室里,二十多厘米高的矮株“超矮稻”整齐排列在多层种植架上,完全脱离露天土壤与自然日照,依靠科技实现一年四熟,打破了人们对“种稻必须有良田”的传统认知。
这场发生在都市高楼里的水稻种植实验,不仅展示了科技农业的无限可能,也为当下耕地保护与粮食安全议题提供了全新思路。
成本与产出
从产出端看,河套实验的产量表现远超传统种植。
这种专为室内培育的超矮稻株高仅二十多厘米,单株可结400到800粒稻谷,实验室理想工况下按栽培面积折算,亩产可达3000公斤,是传统露天水稻亩产的3倍以上;且由于采用AI调控生长环境,摆脱了季节、气候限制,传统水稻一年最多两熟,这里一年可以收获四茬,空间利用率也因立体种植大幅提升:一个四层种植架摊平面积约一亩,实际产出相当于传统一亩地数倍。
除主产品稻米外,超矮稻干净的根系可入药,稻叶能加工成牲畜饲料,整株都能实现价值利用,进一步拉高了综合产出收益,收获的大米口感偏有嚼劲,也具备商品属性。
但从成本端看,当前实验模式的成本短板十分突出。整个种植过程需要24小时开启模拟日照的专用补光灯,搭配AI温控、湿控与营养液循环系统,电费与设备折旧是最大开支,属于典型的“高能耗种植”。
此外,专用营养液调配、专利补光芯片设备、AI控制系统前期投入都不菲,人力运维成本也高于传统农业——现阶段仅仅是实验室规模种植,就需要专业技术人员全程监控调整,尚未实现全流程无人化运维,摊到每公斤大米的生产成本远高于传统稻田种植,暂时不具备普通市场成本竞争力。
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量产的前景与现存限制
就目前技术条件来看,河套模式暂时无法实现大规模商业化量产,核心限制来自三个方面:
◎超矮稻品种本身仅适配室内人工环境,目前还无法实现露天种植,只能在封闭可控的室内空间推广;
◎高能耗问题尚未解决,当前模式依赖持续电力供给,在常规城市用电成本下难以支撑大规模量产;
◎前期投入门槛过高,整栋大楼改造为室内水稻工厂需要大量资金投入设备与系统,普通农业主体难以承担。
但量产并非完全没有可能,未来的突破路径已经清晰。如“绿电结合”的解决方案:我国西北戈壁荒漠地区拥有丰富的风电、光伏等绿电资源,当前存在一定的弃电率,如果将室内水稻工厂布局到这些区域,就可以用低成本绿电解决能耗问题,同时还能利用无法耕种的闲置荒漠土地生产主粮,不用占用优质耕地。
从技术迭代来看,随着补光芯片效率提升、AI运维成本下降,加上超矮稻品种的持续改良,未来成本有望逐步下探,当前河套实验已经验证了室内高产模式的可行性,接下来只需要逐步优化成本与适配性,在特定场景下的量产已经具备雏形,例如戈壁荒滩的粮食补给站、深空探索的空间站口粮等小众场景,已经可以实现小规模应用。
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对耕地保护的借鉴意义
河套高楼种稻实验,为我国耕地保护开辟了全新的思路,其借鉴意义体现在三个层面:
第一,拓展了农业生产的空间边界,缓解了城市发展与耕地保护的矛盾。我国城镇化进程中,一直面临着“城市发展要用地、粮食安全要耕地”的两难选择,深圳作为高度城镇化的地区,更是面临耕地储备不足的问题,这种“向空间要耕地、向高楼要产量”的模式,让闲置的城市楼宇、地下空间、闲置厂房都可以改造为农业生产空间,不需要占用新增耕地就能实现粮食生产,为城市周边耕地保护腾挪出了空间,也让大城市也能参与粮食生产,分担耕地保护的压力。
第二,为劣质土地、边际土地开发利用提供了新方向。
我国有大量无法开展传统种植的边际土地,比如西北的戈壁荒漠、沿海的盐碱滩涂、北方的沙化土地,这些土地本身无法保存水土、也不适合作物生长,但是室内水培模式完全脱离自然土壤,只要有能源供给就能种植,未来如果能结合绿电资源大规模推广,就能把数十亿亩无法利用的边际土地变成“隐形良田”,不需要挤占现有的优质耕地,相当于从存量空间里“新增”了大量耕地,有效缓解了18亿亩耕地红线的保护压力。
第三,推动了农业集约化发展,提升了耕地保护的质量。
河套模式本身就是极致集约化的代表:同样面积的产出,只需要传统种植不到四分之一的空间,这种思路可以反向应用到现有耕地保护中——通过科技提升单产,就可以在保障总产不变的前提下,把更多劣质耕地退耕还林还草,或者修复受到污染的耕地,实现耕地的休养生息,提升整体耕地质量。
同时这种精准配肥、闭环种植模式,也减少了农业面源污染,对生态保护也有积极作用。
房内种水稻目前还是一场前沿科技实验,距离大规模商业化还有一段距离,但它所打开的想象空间,已经为粮食安全与耕地保护提供了全新的解题思路:
当科技能让稻花香飘进高楼、飘进荒漠,我们保护耕地、保障粮食安全的底气也就更足了。