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編者按：農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)為灌溉帶來了革命性的突破，但是一些小農(nóng)場主仍舊因為創(chuàng)業(yè)公司提供的解決方案與它們面臨的問題不匹配而面臨窘境。但從世界范圍內(nèi)來看，人們對例如水資源短缺之類的環(huán)境問題正予以越來越多的關(guān)注，為解決環(huán)境問題提供了新的契機。本文作者MARK WALLACE，原文標題The shape of water: How agtech is making irrigation more efficient。

圖片來源：Biletskiy_Evgeniy/iStoc; Mirifada/iStock

Bowles Farming Company位于加州中央山谷（Central Valley）的D-17號田頗為干燥，春天我和Emery Silberman去參觀時，發(fā)現(xiàn)那里還沒有種植什么東西。去年的西瓜7月就已經(jīng)收割了，今年的西紅柿還要幾個月才能下地。我們查看了一系列用來處理該地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的球狀紅砂過濾器，Silberman向我展示了附近用來控制流量的滴灌泵和閥門。他還向我展示了WaterBit公司生產(chǎn)的小型設(shè)備，該設(shè)備的設(shè)計初衷是對農(nóng)田環(huán)境進行更細致的控制，這樣一來，Silberman的老板Cannon Michael這樣的農(nóng)場主就可以節(jié)省水肥等寶貴資源。

WaterBit Carbon是一個小型的傳感器，無論它安裝在什么地方，都可以監(jiān)測土壤濕度、土壤溫度和其他因素。通過將一塊土地進行分割，Waterbit希望能讓農(nóng)民們有效控制種植作物攝取的水分和其他營養(yǎng)物質(zhì)。傳感器收集到的有關(guān)土壤狀況的數(shù)據(jù)顯示在一個遠程儀表盤上，這比人工測試土壤濕度節(jié)省了大量的時間和人力成本?！拔覀冋谧龅氖菫橛脩籼峁┗A(chǔ)設(shè)施，使他們能夠根據(jù)植物的需要更精確地供水，”WaterBit首席執(zhí)行官Andrew Wright說。

Cannon Michael，Bowles Farming Company“掌門人”

圖片來源：Bowles Farming Company

特別是在灌溉用水由運河輸送的地方，許多農(nóng)場只能粗略地了解每片農(nóng)田的每一部分需要多少水。出于不確定性和心理安慰，農(nóng)民們經(jīng)常會把水澆的太多。Silberman說：“如果你膠水澆少了，某種程度上來說你就是在冒險。反正如果澆多了問題也不大”，這么一來，過多灌溉就成了最理性的選擇。

Bowles Farming Company的一條小運河

圖片來源：Bowles Farming Company

而像WaterBit這樣的公司，現(xiàn)在可以依靠它們的技術(shù)向農(nóng)民提供更多關(guān)于農(nóng)田的信息了，這些信息比農(nóng)民們以前任何時候都容易獲得的信息要豐富的多——從詳細的土壤濕度讀數(shù)到關(guān)于陽光、植物健康等方面的現(xiàn)成數(shù)據(jù)，農(nóng)民們現(xiàn)在有機會利用這些數(shù)據(jù)流更好地安排自己的勞動，從而節(jié)約成本和水資源，獲取更大的市場效益之余還能對環(huán)境產(chǎn)生積極影響。但這些新技術(shù)并不總是考慮到農(nóng)場生活的現(xiàn)實，這讓一些農(nóng)場主——比如Michael這種擁有12000畝的中型農(nóng)場主——急于安裝這些令人印象深刻的新工具和設(shè)備，但由于他們面臨的問題與創(chuàng)業(yè)公司提供的解決方案不匹配，這些新技術(shù)的投入使用受到了阻礙。

自我灌溉？

像WaterBit這樣的傳感器，不僅能獲悉灌溉狀況，還能了解降水給植物帶來了多少水分。Michael說：“我們的想法是，在地面上的一系列探測裝置可以讀取土壤的實際濕度，并向控制器發(fā)送信號，這些控制器實際上更像是一個隨需應變的響應系統(tǒng)?！?/span>

事實上，WaterBit的首席執(zhí)行官說，這正是公司想要實現(xiàn)的目標。Wright說：“我們希望不僅能夠執(zhí)行種植者的灌溉建議，而且要幫助他們得出如何灌溉最好的建議。在未來的某個時候，我們能夠?qū)崿F(xiàn)完全自主地灌溉大量作物?！?/span>

WaterBit Carbon傳感器

圖片來源：WaterBit

該公司目前正在其董事長、Cypress Semiconductor前首席執(zhí)行官T.J. Rodgers擁有的小型葡萄園進行這樣的試驗。Rodgers自1992年以來一直在舊金山半島經(jīng)營一家小型釀酒廠。

正是Rodgers對釀酒的濃厚興趣使他來到了WaterBit公司。作為一名葡萄酒商，Rodgers長期以來一直對監(jiān)測和調(diào)整土壤條件很感興趣，他在Cypress的一個項目就是測量葡萄園的濕度。Rodgers在2014年左右被介紹給了WaterBit的創(chuàng)始人Manu Pillai和Leif Chastaine，并與他們進行了兩年的非正式合作，之后他投資了這家公司，并提供了自己的技術(shù)。Wright在2016年離開Cypress之前曾在該公司負責新產(chǎn)品開發(fā)，去年作為首席技術(shù)官加入后不久升任首席執(zhí)行官，當時該公司進行了A輪融資。

近年來，Rodgers進行了一項實驗，他在自己的葡萄園利用WaterBit的系統(tǒng)進行隔行灌溉。他說：“兩年前，我決定把這臺機器投入運行，證明用這種方式生產(chǎn)出來的葡萄酒的品質(zhì)與人工灌溉生產(chǎn)出來的葡萄酒的品質(zhì)沒什么差別?！?/span>

圖片來源：WaterBit

Rodgers說：“根據(jù)我在自己葡萄園的種植經(jīng)驗，我的猜測是，我們灌溉用的水有一半以上被浪費了。我們的技術(shù)將讓人們更仔細地觀察灌溉，并對灌溉方式進行微調(diào)，以更低的灌溉用水投入獲得更高的產(chǎn)量?！?span id="jxfhnffvlz" class="bjh-br">

然而，對于大多數(shù)農(nóng)民來說，這還不像在地里插入傳感器并觀察水流那么簡單。Silberman是Bowles Farming的首席技術(shù)官，他在200英畝的西瓜地里安裝了23個WaterBit的傳感器進行實驗——西瓜是農(nóng)場價值最高的作物。但正如Michael所指出的，在像D-17這樣占地48.6英畝的土地上，不同地方的pH值或水容量可能不同，調(diào)整灌溉基礎(chǔ)設(shè)施以適應這一變化并不總是能夠一蹴而就。Bowles Farming在很大程度上已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎玫喂嗟姆绞?，水通過地下的“滴灌帶”流向植物（而不是效率較低的犁溝灌溉，即每行之間的犁溝被水淹沒）。但是，Michael農(nóng)場所在水源地的灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計并不是為了按照不同的時間表提供精確的水量的。

D-17號田滴灌站

圖片來源：Mark Wallace

新技術(shù)能節(jié)省大量的資源。但新技術(shù)的成本也可能會使像Bowles這樣的中型農(nóng)場望而卻步。Silberman提到，每個傳感器的成本接近1000美元，一個通信單元的成本也差不多。他說：“如果一塊地需要兩個傳感器，這就得3000美元了，而我們有超過147塊地，成本相當高?！?span id="jxfhnffvlz" class="bjh-br">

以農(nóng)業(yè)為中心的設(shè)計

另一種旨在提高農(nóng)業(yè)效率的基于田間的傳感器是來自新澤西州普林斯頓大學Arable實驗室的產(chǎn)品Arable Mark。Arable實驗室的傳感器收集了一系列的輸入值，包括溫度、陽光、葉綠素含量以及通過麥克風測量的降雨量。

“你可以把它理解為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的Alexa，” Arable的創(chuàng)始人兼首席科學家Adam Wolf說，“它能聽得到雨滴的聲音，它實際上有一個麥克風，能夠把所有的聲音頻譜提取出來，然后來估計降雨量?！?/span>

圖片來源：Arable

雖然Arable Mark并不能測量土壤濕度，但它可以與土壤濕度探測器和其他傳感器結(jié)合在一起，對收集到的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出一個綜合的視圖，讓農(nóng)民可以從事該公司所說的“決策農(nóng)業(yè)”。Arable Mark本身也是Nest恒溫器設(shè)計師Fred Bould的得意之作。

Wolf說：“從設(shè)計的角度來看，人們對待農(nóng)業(yè)就像對待垃圾一樣?！痹谕瞥鯝rable項目之前，他是普林斯頓大學的一名研究員，對環(huán)境技術(shù)的總體狀況深感沮喪?！霸谖覀冇脕碜鲅芯亢褪占匀皇澜鐪y量數(shù)據(jù)的所有這些技術(shù)，農(nóng)業(yè)作為其中的一個子集自上世紀80年代以來從未改變?！?/span>

Wolf設(shè)想了一種解決方案，可以利用云技術(shù)，在桌面屏幕和移動設(shè)備之間實現(xiàn)無縫切換?！坝袔准夜疽呀?jīng)開始生產(chǎn)傳感器和數(shù)據(jù)記錄器，但什么都沒有改變。在這里，我們使用復雜的云基礎(chǔ)設(shè)施以及可視化和消費數(shù)據(jù)的方法，對它進行數(shù)據(jù)科學研究。然而，在收集數(shù)據(jù)的領(lǐng)域里，你仍然需要插入一根電纜才能將數(shù)據(jù)下載到你的筆記本電腦上。我不敢相信這就是現(xiàn)實，所以我覺得，我想如果我是那個必須做點什么的人，我就必須拿出行動和成果來?！庇捎趯est的用戶體驗印象深刻，他找了一位設(shè)計師——Bould來幫助自己完成這項任務。

環(huán)境議題的未來

和WaterBit一樣，Arable在進軍市場初期就看到了希望。Arable已經(jīng)在120多個客戶中安裝了大約1000臺設(shè)備，其中一部分是國際客戶。WaterBit大約有3000臺設(shè)備，分布在50個農(nóng)場。雖然很多客戶都在美國中西部的農(nóng)業(yè)區(qū)，但也有很多人在加州，加州的水資源狀況可能是應對日益復雜的未來最重要的一課。專門負責與當?shù)仄髽I(yè)和水務機構(gòu)就一系列廣泛的政策問題進行合作的舊金山灣區(qū)議會（Bay Area Council）公共政策副主席Adrian Covert表示：“加州80%的人類用水都用于農(nóng)業(yè)?！?/span>

當然，農(nóng)業(yè)并不是唯一可以節(jié)約用水的地方。部分原因是，隨著時間的推移，水資源問題只會變得更加緊迫，企業(yè)家們已經(jīng)開始注意到這一點。為旨在解決全球水資源問題的項目提供幫助的非營利組織ImagineH2O總裁Scott Bryan表示，一系列與水有關(guān)的危機——從密歇根州Flint的污染，到開普敦的配給制度，再到加利福尼亞的干旱，等等——已經(jīng)讓人們意識到解決其中一些資源和環(huán)境挑戰(zhàn)刻不容緩。他說：“最大的變化是，公眾對水資源短缺問題的緊迫性有了更大的認識，從而對解決方案的實際內(nèi)容產(chǎn)生了興趣。”