“水形物(wù)語”：農業科技是如何提高灌溉效率的？

編者按：農業領域的新技術爲灌溉帶來了革命性的突破，但是一(yī)些小(xiǎo)農場主仍舊(jiù)因爲創業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。但從世界範圍内來看，人們對例如水資(zī)源短缺之類的環境問題正予以越來越多的關注，爲解決環境問題提供了新的契機。本文作者MARK WALLACE，原文标題The shape of water: How agtech is making irrigation more efficient。

Bowles Farming Company位于加州中(zhōng)央山谷（Central Valley）的D-17号田頗爲幹燥，春天我(wǒ)(wǒ)和Emery Silberman去(qù)參觀時，發現那裏還沒有種植什麽東西。去(qù)年的西瓜7月就已經收割了，今年的西紅柿還要幾個月才能下(xià)地。我(wǒ)(wǒ)們查看了一(yī)系列用來處理該地區農業用水的球狀紅砂過濾器，Silberman向我(wǒ)(wǒ)展示了附近用來控制流量的滴灌泵和閥門。他還向我(wǒ)(wǒ)展示了WaterBit公司生(shēng)産的小(xiǎo)型設備，該設備的設計初衷是對農田環境進行更細緻的控制，這樣一(yī)來，Silberman的老闆Cannon Michael這樣的農場主就可以節省水肥等寶貴資(zī)源。

WaterBit Carbon是一(yī)個小(xiǎo)型的傳感器，無論它安裝在什麽地方，都可以監測土壤濕度、土壤溫度和其他因素。通過将一(yī)塊土地進行分(fēn)割，Waterbit希望能讓農民們有效控制種植作物(wù)攝取的水分(fēn)和其他營養物(wù)質。傳感器收集到的有關土壤狀況的數據顯示在一(yī)個遠程儀表盤上，這比人工(gōng)測試土壤濕度節省了大(dà)量的時間和人力成本。“我(wǒ)(wǒ)們正在做的是爲用戶提供基礎設施，使他們能夠根據植物(wù)的需要更精确地供水，”WaterBit首席執行官Andrew Wright說。

特别是在灌溉用水由運河輸送的地方，許多農場隻能粗略地了解每片農田的每一(yī)部分(fēn)需要多少水。出于不确定性和心理安慰，農民們經常會把水澆的太多。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(dà)”，這麽一(yī)來，過多灌溉就成了最理性的選擇。

而像WaterBit這樣的公司，現在可以依靠它們的技術向農民提供更多關于農田的信息了，這些信息比農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到關于陽光、植物(wù)健康等方面的現成數據，農民們現在有機會利用這些數據流更好地安排自己的勞動，從而節約成本和水資(zī)源，獲取更大(dà)的市場效益之餘還能對環境産生(shēng)積極影響。但這些新技術并不總是考慮到農場生(shēng)活的現實，這讓一(yī)些農場主——比如Michael這種擁有12000畝的中(zhōng)型農場主——急于安裝這些令人印象深刻的新工(gōng)具和設備，但由于他們面臨的問題與創業公司提供的解決方案不匹配，這些新技術的投入使用受到了阻礙。

自我(wǒ)(wǒ)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(wù)帶來了多少水分(fēn)。Michael說：“我(wǒ)(wǒ)們的想法是，在地面上的一(yī)系列探測裝置可以讀取土壤的實際濕度，并向控制器發送信号，這些控制器實際上更像是一(yī)個随需應變的響應系統。”

事實上，WaterBit的首席執行官說，這正是公司想要實現的目标。Wright說：“我(wǒ)(wǒ)們希望不僅能夠執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(wǒ)(wǒ)們能夠實現完全自主地灌溉大(dà)量作物(wù)。”

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

正是Rodgers對釀酒的濃厚興趣使他來到了WaterBit公司。作爲一(yī)名葡萄酒商(shāng)，Rodgers長期以來一(yī)直對監測和調整土壤條件很感興趣，他在Cypress的一(yī)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的創始人Manu Pillai和Leif Chastaine，并與他們進行了兩年的非正式合作，之後他投資(zī)了這家公司，并提供了自己的技術。Wright在2016年離(lí)開(kāi)Cypress之前曾在該公司負責新産品開(kāi)發，去(qù)年作爲首席技術官加入後不久升任首席執行官，當時該公司進行了A輪融資(zī)。

近年來，Rodgers進行了一(yī)項實驗，他在自己的葡萄園利用WaterBit的系統進行隔行灌溉。他說：“兩年前，我(wǒ)(wǒ)決定把這台機器投入運行，證明用這種方式生(shēng)産出來的葡萄酒的品質與人工(gōng)灌溉生(shēng)産出來的葡萄酒的品質沒什麽差别。”

Rodgers說：“根據我(wǒ)(wǒ)在自己葡萄園的種植經驗，我(wǒ)(wǒ)的猜測是，我(wǒ)(wǒ)們灌溉用的水有一(yī)半以上被浪費(fèi)了。我(wǒ)(wǒ)們的技術将讓人們更仔細地觀察灌溉，并對灌溉方式進行微調，以更低的灌溉用水投入獲得更高的産量。”

然而，對于大(dà)多數農民來說，這還不像在地裏插入傳感器并觀察水流那麽簡單。Silberman是Bowles Farming的首席技術官，他在200英畝的西瓜地裏安裝了23個WaterBit的傳感器進行實驗——西瓜是農場價值最高的作物(wù)。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，調整灌溉基礎設施以适應這一(yī)變化并不總是能夠一(yī)蹴而就。Bowles Farming在很大(dà)程度上已經轉變爲采用滴灌的方式，水通過地下(xià)的“滴灌帶”流向植物(wù)（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農場所在水源地的灌溉基礎設施的設計并不是爲了按照不同的時間表提供精确的水量的。

新技術能節省大(dà)量的資(zī)源。但新技術的成本也可能會使像Bowles這樣的中(zhōng)型農場望而卻步。Silberman提到，每個傳感器的成本接近1000美元，一(yī)個通信單元的成本也差不多。他說：“如果一(yī)塊地需要兩個傳感器，這就得3000美元了，而我(wǒ)(wǒ)們有超過147塊地，成本相當高。”

以農業爲中(zhōng)心的設計

另一(yī)種旨在提高農業效率的基于田間的傳感器是來自新澤西州普林斯頓大(dà)學Arable實驗室的産品Arable Mark。Arable實驗室的傳感器收集了一(yī)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。

“你可以把它理解爲農業領域的Alexa，” Arable的創始人兼首席科學家Adam Wolf說，“它能聽(tīng)得到雨滴的聲音，它實際上有一(yī)個麥克風，能夠把所有的聲音頻(pín)譜提取出來，然後來估計降雨量。”

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合在一(yī)起，對收集到的數據呈現出一(yī)個綜合的視圖，讓農民可以從事該公司所說的“決策農業”。Arable Mark本身也是Nest恒溫器設計師Fred Bould的得意之作。

Wolf說：“從設計的角度來看，人們對待農業就像對待垃圾一(yī)樣。”在推出Arable項目之前，他是普林斯頓大(dà)學的一(yī)名研究員(yuán)，對環境技術的總體(tǐ)狀況深感沮喪。“在我(wǒ)(wǒ)們用來做研究和收集自然世界測量數據的所有這些技術，農業作爲其中(zhōng)的一(yī)個子集自上世紀80年代以來從未改變。”

Wolf設想了一(yī)種解決方案，可以利用雲技術，在桌面屏幕和移動設備之間實現無縫切換。“有幾家公司已經開(kāi)始生(shēng)産傳感器和數據記錄器，但什麽都沒有改變。在這裏，我(wǒ)(wǒ)們使用複雜(zá)的雲基礎設施以及可視化和消費(fèi)數據的方法，對它進行數據科學研究。然而，在收集數據的領域裏，你仍然需要插入一(yī)根電(diàn)纜才能将數據下(xià)載到你的筆記本電(diàn)腦上。我(wǒ)(wǒ)不敢相信這就是現實，所以我(wǒ)(wǒ)覺得，我(wǒ)(wǒ)想如果我(wǒ)(wǒ)是那個必須做點什麽的人，我(wǒ)(wǒ)就必須拿出行動和成果來。”由于對Nest的用戶體(tǐ)驗印象深刻，他找了一(yī)位設計師——Bould來幫助自己完成這項任務。

環境議題的未來

和WaterBit一(yī)樣，Arable在進軍市場初期就看到了希望。Arable已經在120多個客戶中(zhōng)安裝了大(dà)約1000台設備，其中(zhōng)一(yī)部分(fēn)是國際客戶。WaterBit大(dà)約有3000台設備，分(fēn)布在50個農場。雖然很多客戶都在美國中(zhōng)西部的農業區，但也有很多人在加州，加州的水資(zī)源狀況可能是應對日益複雜(zá)的未來最重要的一(yī)課。專門負責與當地企業和水務機構就一(yī)系列廣泛的政策問題進行合作的舊(jiù)金山灣區議會（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業。”

當然，農業并不是唯一(yī)可以節約用水的地方。部分(fēn)原因是，随着時間的推移，水資(zī)源問題隻會變得更加緊迫，企業家們已經開(kāi)始注意到這一(yī)點。爲旨在解決全球水資(zī)源問題的項目提供幫助的非營利組織ImagineH2O總裁Scott Bryan表示，一(yī)系列與水有關的危機——從密歇根州Flint的污染，到開(kāi)普敦的配給制度，再到加利福尼亞的幹旱，等等——已經讓人們意識到解決其中(zhōng)一(yī)些資(zī)源和環境挑戰刻不容緩。他說：“最大(dà)的變化是，公衆對水資(zī)源短缺問題的緊迫性有了更大(dà)的認識，從而對解決方案的實際内容産生(shēng)了興趣。”