編者按：農業領域的新技術為灌溉帶來了革命性的突破，但是一些小農場主仍舊因為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。但從世界范圍內來看，人們對例如水資源短缺之類的環境問題正予以越來越多的關注，為解決環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。

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，發現那里還沒有種植什么東西。去年的西瓜7月就已經收割了，今年的西紅柿還要幾個月才能下地。我們查看了一系列用來處理該地區農業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公司生產的小型設備，該設備的設計初衷是對農田環境進行更細致的控制，這樣一來，Silberman的老板Cannon Michael這樣的農場主就可以節省水肥等寶貴資源。

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希望能讓農民們有效控制種植作物攝取的水分和其他營養物質。傳感器收集到的有關土壤狀況的數據顯示在一個遠程儀表盤上，這比人工測試土壤濕度節省了大量的時間和人力成本。“我們正在做的是為用戶提供基礎設施，使他們能夠根據植物的需要更精確地供水，”WaterBit首席執行官Andrew Wright說。

特別是在灌溉用水由運河輸送的地方，許多農場只能粗略地了解每片農田的每一部分需要多少水。出于不確定性和心理安慰，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”，這么一來，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源，獲取更大的市場效益之余還能對環境產生積極影響。但這些新技術并不總是考慮到農場生活的現實，這讓一些農場主——比如Michael這種擁有12000畝的中型農場主——急于安裝這些令人印象深刻的新工具和設備，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。”

事實上，WaterBit的首席執行官說，這正是公司想要實現的目標。Wright說：“我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，我們能夠實現完全自主地灌溉大量作物。”

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長期以來一直對監測和調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。Wright在2016年離開Cypress之前曾在該公司負責新產品開發，去年作為首席技術官加入后不久升任首席執行官，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出來的葡萄酒的品質與人工灌溉生產出來的葡萄酒的品質沒什么差別。”

Rodgers說：“根據我在自己葡萄園的種植經驗，我的猜測是，我們灌溉用的水有一半以上被浪費了。我們的技術將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產量。”

然而，對于大多數農民來說，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，調整灌溉基礎設施以適應這一變化并不總是能夠一蹴而就。Bowles Farming在很大程度上已經轉變為采用滴灌的方式，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農場所在水源地的灌溉基礎設施的設計并不是為了按照不同的時間表提供精確的水量的。

新技術能節省大量的資源。但新技術的成本也可能會使像Bowles這樣的中型農場望而卻步。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。”

以農業為中心的設計

另一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學Arable實驗室的產品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業領域的Alexa，” Arable的創始人兼首席科學家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。”

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起，對收集到的數據呈現出一個綜合的視圖，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樣。”在推出Arable項目之前，他是普林斯頓大學的一名研究員，對環境技術的總體狀況深感沮喪。“在我們用來做研究和收集自然世界測量數據的所有這些技術，農業作為其中的一個子集自上世紀80年代以來從未改變。”

Wolf設想了一種解決方案，可以利用云技術，在桌面屏幕和移動設備之間實現無縫切換。“有幾家公司已經開始生產傳感器和數據記錄器，但什么都沒有改變。在這里，我們使用復雜的云基礎設施以及可視化和消費數據的方法，對它進行數據科學研究。然而，在收集數據的領域里，你仍然需要插入一根電纜才能將數據下載到你的筆記本電腦上。我不敢相信這就是現實，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。”由于對Nest的用戶體驗印象深刻，他找了一位設計師——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多個客戶中安裝了大約1000臺設備，其中一部分是國際客戶。WaterBit大約有3000臺設備，分布在50個農場。雖然很多客戶都在美國中西部的農業區，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。專門負責與當地企業和水務機構就一系列廣泛的政策問題進行合作的舊金山灣區議會（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，農業并不是唯一可以節約用水的地方。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，企業家們已經開始注意到這一點。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——已經讓人們意識到解決其中一些資源和環境挑戰刻不容緩。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容產生了興趣。”