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2050年世界人口将达91亿!水培蔬菜将成现代农业“养活全世界”的关键?

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 Winnie Lee • 2020-05-29 17:21:59 来源:前瞻网 E6016G1

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随着经济不断发展,世界人口持续增加,但农业所需的耕地资源、水资源却日益稀缺。如何养活快速增长的人口成为了现代农业亟需思考的关键。人造肉、海洋农业、太空农业、农业机器人……在种种新设想之中,水培蔬菜已然在实际生活中落地,并具有广阔的增长前景。

水培蔬菜技术

水培蔬菜,是指大部分根系生长在营养液液层中,只通过营养液为其提供水分、养分、氧气的有别于传统土壤栽培形式下进行栽培的蔬菜。水培蔬菜技术属于无土栽培的一种,有时使用沙子、砾石、锯屑、塑料等不包含固体营养物质的基质进行根系固定。

水培技术主要有营养液模技术(NFT,Nutrient Film Technique),深液流技术(DFT, Deep Flow Technique),浮板水培技术(FCH,Floating Capillary Hydroponics)等。

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(科学家们用水培技术种植洋葱、生菜和小萝卜。图源:NASA)

水培蔬菜种类

在中国,水培蔬菜以叶菜类最为常见,种类包括生菜、木耳菜、空心菜、紫背菜、叶甜菜、苦苣、京水菜和西洋菜等,果菜类则包括黄瓜、甜瓜、番茄等。在欧美国家,水培蔬菜还包括香草、生菜、莴苣、浆果、大麻、胡椒、菠菜、芝麻菜、羽衣甘蓝等。

2017年,全球市场中,绿叶生菜和红叶生菜是室内种植的最大的水培蔬菜,生鲜消耗量较大。估计生菜占2017年全球水培蔬菜市场份额的比重超过32.9%。由于整个北美地区家庭和快餐连锁店的需求不断增加,水培生菜的种植正在不断增加。

2018年,全球市场中番茄的市场份额超过30%,一跃成为全球最大的水培作物,因为种植速度更快,而且与常规种植相比需要的水更少。

室内农民使用岩棉、珍珠岩或椰壳作为番茄水培栽培的生长材料。据估计,到2025年,欧洲和亚太地区将通过水培方法培育出数量最多的西红柿。

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(2017年番茄的不同地区水培市场份额)

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(2019年不同种类水培蔬菜的全球市场份额)

水培法生产的西红柿、生菜和其他多叶蔬菜的产量预计将继续增长。用攀缘植物进行的试验也很有前景,用水培法大规模种植葡萄和李子等水果指日可期。

水培蔬菜系统

根据类型,市场被细分为集料系统(aggregate systems)和液体系统。集料系统在2018年占据了最大的市场份额,因为它的安装简单、价格低廉,在所有室内水培农民中广泛流行。

在这样的系统中,一种惰性和固体介质,如泥炭、岩棉、蛭石、沙子、锯末、珍珠岩或椰子壳,为植物提供了支持。

集料系统的主要技术有滴灌系统、潮汐灌溉系统和灯芯系统(wick systems,通过毛细管作用将水输送到根部)。

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(灯芯系统)

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(潮汐灌溉系统)

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(滴灌系统)

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(深水养殖)

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(营养液膜技术)

潮汐灌溉系统是一个集料系统最常见的模式,人们更喜欢这种模式,因为它易于构建,而且经济成本低廉。

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液体系统部分预计在2019年到2025年以最快的CAGR增长,这是由于在种植者中越来越流行的封闭系统栽培。液体系统不需要使用固体培养基,根系直接浸入营养液中,使栽培过程更容易。此外,由于养分被直接提供给植物的根部,液体系统加速了植物生长,有更大的产量。

虽然无土栽培方法减轻了土传疾病的风险,但通过在封闭系统中再循环营养液,病原体扩散的风险增加了。因此,为了避免这种情况,液体系统需要经常维护以监测和改变营养液。

前景分析

水培蔬菜行业的市场增长因素包括:

消费者购买力提高,对舶来蔬菜和水果的需求一直在以较高速度增长;

消费者食用新鲜蔬菜、沙拉的意识提高,更重视食品安全,对杀虫剂、人工催熟剂对其健康影响的认识不断提高;

不断增加的人口增加了食物需求,根据联合国粮食及农业组织(FAO)的数据,到2050年世界人口预计将达到91亿,粮食产量预计将从25%增长到70%,但亚太和欧洲等地的可耕地和水资源日益稀缺;

水培法消除了由土壤微生物引起的患病风险,养分控制适当,生长周期短,产量高,易于自动化控制,更环保、经济;

生产中心可以靠近消费市场,节约交通运输和冷藏成本;

汉堡王、肯德基、披萨等零售公司对红黄辣椒等奇异蔬菜、红生菜的需求将会推动市场;

由于大麻在加拿大、捷克共和国、南非和其他国家的合法化,大麻种植的替代种植方法的采用迅速增加。

高成本、技术要求较高是水培蔬菜技术的主要缺陷。售价高昂也导致消费者需求较小。不过,全球许多公司都正在进行研发以图降低成本。

国际主要参与者

国际上知名的水培蔬菜技术公司包括Greentech Agro LLC,Argus Control Systems,Logiqs B.V.,General Hydroponics, Inc., Village Farms International, Hydrodynamics International, Inc,AMCO Produce Inc,Village FarmsInternational Inc,Kubo Group,Soave Enterprises LLC和ThanetEarth等。

美国有AeroFarms,AMHYDRO,Freight Farms,Green Sense Farms Holdings, Inc.,LumiGrow,Terra Tech Corp,英国有Hortisystems UK Ltd.,加拿大有Argus Control Systems Limited,阿联酋有Emirates Hydroponics Farms,瑞典有Heliospectra AB,荷兰有Signify Holding等。

2018年10月,总部位于迈阿密的Box greens公司推出了“盒装农场”(farms-In-a- Box),将容器改造成便携式水培农场。

2018年11月,家居用品经销商宜家研发了新型水培栽培套装,用于室内种植草本植物和蔬菜。

2019年2月,美国公司Grow Generation收购了加州的Palm Springs Hydroponics公司,通过这笔交易,Grow Generation成为了加利福尼亚人口最多的大麻零售市场的领先供应商。

国内主要参与者

国内开展蔬菜水培的企业不少,但面积较大、呈规模化运营的企业并不太多。该领域企业有格普通泰、山东菜之初农业科技有限公司、寿光市方立农业科技发展有限公司、寿光科创农业科技有限公司等。

2017年,广州绿垠农业科技发展有限公司已建立面积约为200亩的大棚,棚内全部采用管道水培种植蔬菜,种植品种达40多个,全部取得无公害蔬菜产品认证,主要销往香港、深圳、广州、东莞、佛山、中山等珠三角地区。

2017年6月,珠海香洲辖区首家水培蔬菜种植企业通过了检验检疫备案,成为珠海唯一一家生产水培蔬菜的供港澳蔬菜备案种植基地。该企业种植的全部是即食型沙拉用蔬菜,主要有菠菜、青梗菜、小松菜等品种,日产量约300公斤。

2017年6月,京东集团就与日本三菱化学控股集团签约,双方将在水培蔬菜领域展开业务合作。

2018年12月,京东京东植物工厂落成仪式在北京通州举行,京东自建的植物工厂总面积达1万多平米,是国内最大的日本技术太阳光和人工光结合型植物工厂,也是国内最大的可量产、商业用途的日本技术水培蔬菜工厂。

该植物工厂培育蔬菜的耗水量极低,每棵蔬菜从种子到成菜仅需要500ml水,比一瓶矿泉水的水量还要少,比常规种植节水90%以上;植物工厂中培育的菠菜平均生产周期约为每年19茬,而普通田地种植的菠菜一年不会超过4茬,普通温室一年也不超过6茬,效率高出3-4倍。

2020年报道,峨眉山夏荷村,华运慧农生物科技技术服务有限公司的水培蔬菜种植基地中,芹菜每亩年产量能达到5000公斤,纯利润1.5万元以上。

全球市场

根据grandviewresearch的数据,2018年,全球水培市场规模为13.3亿美元,预计从2019年到2025年将以22.52%的复合年增长率(CAGR)增长。

根据Mordor Intelligence的数据,在预测期间(2020-2025年),全球水培市场的年均复合增长率预计将达到6.8%。

2018年,由于中国、澳大利亚、韩国等国家大量采用水培技术,亚太地区在2018年占据了最大的市场份额。

2010年,欧洲环境署(EEA)鼓励建立垂直农场,以克服气候变化的挑战,并以更环保的方式生产食品,这促进了区域市场的增长。在快速工业化和土地稀缺的推动下,2018年欧洲占据了第二大市场份额。

在2019年,欧洲是被研究的市场中最大的地域部分,约占整个市场的47.3%。成熟的欧洲市场需求由荷兰、西班牙、法国等国家主导。

在欧洲,荷兰是最大的水培作物生产国,预计将在未来10年保持领先地位。德国预计将加快步伐。

欧洲国家使用水培法种植的主要蔬菜和水果作物包括黄瓜、西红柿、玫瑰和辣椒等。随着消费者越来越意识到温室种植蔬菜的质量差异,欧洲对水培栽培的需求也在增加。由于转基因作物技术的不断扩大,预计该区域在预测期间也将出现大幅度的复合年增长率。

由于新兴城市水培农场的出现,中国和印度的水培市场预计将在未来显著扩大。

由于在该地区有许多公司,而且在城市地区越来越多地采用其他耕作技术,北美具有很高的增长潜力。

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(美国水培市场规模与蔬菜种类预测)

由于缺乏政府的激励措施以及缺乏建立大型水培农场的必要设备,预计中东、非洲和南美等发展中国家的发展将受到阻碍。

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全球水培市场是一个小众市场,各种中小型公司在世界上只占有很小的份额。这导致了非常激烈的竞争。

区域市场和世界不同地区的当地参与者的发展是市场分散化的主要因素。

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(图:主要参与者与市场集中度)

国内市场

中国真正应用于商业化生产的水培技术源自20世纪70年代的山东农业大学的邢禹贤教授,他在大庆油田、胜利油田等先后开展了“鲁SC”系列的多层水培技术种植番茄,华南农业大学连兆煌、刘士哲教授等也开发了适应于南方热带亚热带气候条件的水泥砖结构深液流水培设施,并得到了大面积推广。

近年来,中国又掀起了一阵从国外引进大规模、高规格温室及棚室内无土栽培设施的高潮,先后从荷兰、以色列、日本等多个国家引进了大量的此类设施。

水培蔬菜中一茬叶菜从种植到收获只需15-20天左右,年亩产可达5万斤,空心菜的产量甚至可达8万斤。

但由于投资大、管理相对复杂、产量并不理想等原因,大多生产效益还未达到预期水平。

相对于面积巨大的露地栽培来说,我国水培蔬菜种植面积微乎其微。据2017年报道,据不完全统计,全国范围内的水培蔬菜的总面积不超过5000-10000亩。

在2018年农业行业观察的报道中,一位水培蔬菜创业者称,目前蔬菜水培的现状是大部分是用于观光园区的观赏或是一些园区种植的观赏棚及家庭阳台上的一些小面积和兴趣性栽培,商业化比较困难。

业内人士指出,未来破解水培蔬菜的成本解决方法就是工厂化。生产模式的标准化和工厂化,尤其是育苗和种植可分离进行,如此可极大降低成本,提高经济效益。

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