G大研究人员将农业食品挑战提升至新高度

由圭尔夫大学（University of Guelph）牵头的两支研究团队旨在改变加拿大新鲜农产品的种植方式，现已进入本土创新挑战赛（Homegrown Innovation Challenge）的第二阶段。该挑战赛奖金高达3300万加元，旨在实现在加拿大反季节、大规模种植浆果。挑战赛由维斯顿家族基金会（Weston Family Foundation）资助并实施。

来自安大略农业学院（Ontario Agricultural College）的环境科学学院（School of Environmental Sciences，SES）的教授迈克·迪克森（Mike Dixon）博士和尤斌·郑（Youbin Zheng）博士正带领团队探索延长浆果生长季节的可持续且经济高效的方法。

他们的团队是全国入选的11支团队之一，负责开发小规模的浆果种植验证概念解决方案。研究如何在可持续和具有竞争力的条件下实现反季节种植浆果，将为无数其他水果和蔬菜的种植提供解决方案。

“圭尔夫大学牵头的两支研究团队入选本土创新挑战赛下一阶段，这体现了圭尔夫大学的研究实力，尤其是我们在开发和实施最先进的农业食品技术方面的创新方法，在这种情况下是控制环境农业，”临时副校长（研究）雷内·范·阿克（Rene Van Acker）博士说道。

“迪克森和郑教授是农业食品技术领域的长期领导者，这将成为我们当地和全球可持续粮食系统越来越重要的组成部分。”

应用太空垂直农业经验

迪克森及其团队获得691,730加元，用于开发控制环境农业（CEA）系统，以管理草莓生产，满足市场需求和消费者偏好。

“消费者感受到草莓供应、价格和质量的季节性变化，因为加拿大市场全年由各种生产选项提供服务，包括国产或进口的田间种植和温室种植，”迪克森解释道。

他们的系统将最先进的温室实践与垂直农业方法相结合，采用混合生产策略，提高整体生产力，稳定浆果和植物的供应。

“为了稳定这些因素，减少供应和质量的变化，我们建议使用我们在太空种植食物时开发的解决方案来种植草莓，”迪克森说。

将使用专用LED照明来延长生长季节。通过调整光强和光谱，生产者可以改善消费者偏好的特性，如草莓的风味和保质期，他补充道。

项目团队包括SES研究人员托马斯·格雷厄姆（Thomas Graham）博士和迈克尔·斯塔西亚克（Michael Stasiak）博士，以及北美最大的控制环境草莓种植者穆奇农场（Mucci Farms）的专家。

“我的团队带来了成功实施控制环境农业的宝贵经验，穆奇农场带来了在温室种植草莓的长期经验，”迪克森说。“我们携手合作，为生产者创造一种全年可盈利的浆果解决方案，并为消费者提供他们喜爱的优质产品。”

人工智能节水、消除农药

郑和他的团队获得999,918加元，用于利用人工智能（AI）和智能自动化为浆果提供最佳生长条件，消除猜测。

“在控制环境中种植浆果需要平衡许多相互关联的参数，如光照、空气湿度和温度、根区溶解氧、水和养分，”郑说。“如果一个因素发生变化，其他因素也会发生变化。传统温室实践无法精确有效地管理这些因素。”

他们的系统使用先进的生物传感器监测植物健康，每隔几分钟测量和调整参数，为植物提供即时所需。

例如，根区水分过多会导致缺氧并促进病原体生长。郑说，人工智能允许采用综合管理肥灌的方法，建立理想的植物根区，节约用水和肥料，并消除对农药的需求。

该系统将使生产者更好地控制其成本——能源、水和养分——并最大限度地减少废水和养分排放。

“降低成本并种植优质、高产的水果意味着为生产者实现利润最大化，”郑说。

郑的团队包括智能自动化公司Koidra的人工智能工程师，以及加拿大农业和农业食品部（Agriculture and Agri-Food Canada）和安大略省农业、食品和农村事务部（Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs）的园艺师和工程师。

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CEA技术不局限于浆果种植 

尽管挑战的重点是浆果，但评判参赛者解决方案的标准还包括它们能否适应各种水果和蔬菜的种植。 

迪克森（Dixon）表示，在加拿大北部等恶劣环境或中东炎热干燥的气候中使用受控环境农业（Controlled Environment Agriculture，CEA）技术，可以应对粮食安全方面的重大挑战。 

郑（Zheng）表示，CEA系统还可以通过减少用水、营养物流失和二氧化碳（CO<sub>2</sub>）排放来帮助保护环境，同时，如果发生气候变化，它还可以为传统农业提供替代方案。

草莓是本次挑战的重点，但这些解决方案也可以应用于更多水果和蔬菜（照片由凯瑟琳·霍林雷克拍摄）

关于“本土创新挑战”

“本土创新挑战”旨在鼓励国内水果和蔬菜（尤其是浆果）生产方面的创新，以减少加拿大对进口农产品的依赖，并建立一个更具弹性的粮食系统。

“本次竞赛的核心信念是，合作与广泛专业知识的融合是解决农业领域复杂挑战的关键，”维斯顿家族基金会主席加菲尔德·米切尔（Garfield Mitchell）说，“我们的受助者提出了新颖而切实可行的想法，我们很高兴看到他们通过共同的热情和合作带来的创新。”

今年年底，四支队伍将晋级挑战赛的下一阶段。在接下来的三年里，每支队伍将获得高达500万美元的资金，用于建设农场规模、市场就绪的系统。