Volcani Center——以色列农业部农业研究中心

1921年,以色列农业研究中心Volcani(Agricultural Research Organization Volcani Center)诞生于Beit Shemen镇。这家成立近百年的机构是以色列历史最悠久、规模最大的尖端农业科技和创新的中心,深受以色列主要大学的认可,包括希伯来大学、特拉维夫大学、巴伊兰大学、海法大学等。

 

如今,Volcani中心的总部园区位于特拉维夫附近的里雄莱锡安(Rishon LeZion),这所农业研发结构拥有六所研究院:土壤、水资源与环境科学,动物生命科学,植物保护,植物科学,农业工程,以及采后处理和食品加工科学。

 

除了总部园区,Volcani中心还运营着其它三个园区,分别是位于以色列南部沙漠地带的Gilat园区、北部山地地区的Newe Ya'ar园区、以及最南端的红海沿海地区IOLR园区。这些园区均用于农产品和设备研发在不同环境气候条件下的实验和检测。目前Volcani中心及其下属机构共有超过200位博士科学家、400名工程和技术助理,以及300多名研究生,占以色列农业研究队伍的70%以上。

 

截止2019年底,从Volcani中心以及其孵化的初创公司研究出来的农作物品种和农业科技专利已超过5000个,不仅为以色列本土,也为世界农业科技的发展做出了卓越的贡献。


“Volcani成功开发了具有实际应用价值的农业研究前沿创新和方法,以及在干旱、半干旱和沙漠环境中促进粮食安全、增进人类福祉的赋能项目。”

 

果蔬种植

Volcani中心研究的橄榄新品种种植和采摘技术,让橄榄的产出提高了5倍,且采摘设备可调节用于其他果实的采摘,大大节约了果农的设备成本。种植农艺和采摘农机的结合,某种意义上推动了以色列农业体系的改变。

 

Volcani中心培育的数千个果蔬品种中,除了中国消费者熟知的樱桃番茄,还有许多甜度水分充足的高产品种。如和Meloni公司合作培育的高甜度无籽甜瓜,可使每公顷产出提高了50-70%。

 

颜色鲜红的Omer芒果,不仅果实硕大肉质甜美,而且种植期短、产量高,保质期也比普通品种长。

 

其他优质品种还包括缩短了种植期、增加产量、颜色鲜红的高甜度石榴,以及被认为是以色列品质最好的草莓品种Yasmin & Rocky等。

采后处理及保鲜

由于农业人口不足,以色列农业的自动化普及程度非常高。比如这套Volcani和Eshet Eilon公司合作开发的自动分选设备,可通过重量和视觉对果蔬进行自动分选分级,而且加入了近红外(NIR)技术,可对果蔬进行多种有机成分的无损检测。这套设备已广泛应用于食品行业,可对蜜枣、苹果、牛油果、芒果、菠萝、大蒜等进行自动分选分级。

 

果蔬和食物的保鲜一直是农业技术难题。据统计,全球粮食的产出在运输过程中的损耗高达30%-50%。Volcani中心在新鲜果蔬和食品包装领域也拥有多项技术,如利用浓缩薄荷喷剂作为保鲜剂、利用密封的气调包装新鲜果蔬、可食用的新型保鲜包装材料等。

 

病害、温室管控

在虫害管控方面,Volcani中心也有多项创新技术。如培育特殊品种的黄蜂治理虫害、用于辣椒、西红柿、茄子、黄瓜、西葫芦草本植物、草莓、花类等作物的可食用油杀虫剂。

 

农作物的防护和病害监测是数字农业很重要的一环。利用Lidar、红外线、无人机等技术,农场主可以随时监测病害虫害的情况。

 

通过研究阳光透过不同颜色的网罩后照射对网室/温室内的不同因素,如光照、温度、湿度、空气调节、对土壤的保护等,以及利用网罩针对虫害、自然灾害的进行防护,Volcani中心的网罩产品已经可以实现对植物在温室中的生长调控,并商业化多年。

 

健康食品、食品加工

据统计,在北美和欧洲等国家,分别有1%和0.5%的儿童及成人对花生过敏。在美国每年有100-200个病人死于花生过敏。随着花生食品的广泛食用,花生过敏人群不断增加。在亚洲一些国家和地区,花生制品也是引起儿童食物过敏的主要致敏原之一。中国医学科学院变态反应研究人员对就诊病人统计发现,约有4%的病人对花生过敏。

 

Volcani与Shiba医学中心、NRS代理公司合作的这个用于治疗和预防花生过敏的天然产品目前已经投入市场,尤其针对婴幼儿市场。2015年,花生过敏市场规模约为43亿美元。预计到2025年将达到113亿美元。

 

红葡萄酒中的白藜芦醇已被证实确实拥有预防癌症和糖尿病、以及促进心脏健康的功效。不过除红葡萄酒外,现在从其他途径也一样能获得白藜芦醇。Volcani中心已经实现通过用高白藜芦醇培育葡萄组织,不受葡萄种植、酿酒工艺等环节影响,在工厂里量产具有和红酒一样功效的功能食品。一颗糖果的白藜芦醇就相当于一杯红酒的含量!

 

畜牧管理新科技

Volcani中心对动物性食品的研发处于世界领先水平。养殖场可用Volcani中心最新研发的技术,通过扫描鸡蛋,即可对未出生的小鸡进行性别识别。

 

Volcani开发的高科技畜牧监控系统也同样被用于以色列的肉牛农场。全天候的检测系统包括了自动跛足检测、自动身体状况评分、自动早期发现产犊病、精准投喂养、提高饲料效率的动物RFID技术、农场设计模拟软件等功能,在缩减农场的管理成本的同时,提高了肉牛和牛奶的产量。

 

身上带有5个“运动手环”,针对脂肪、蛋白质、血糖、体重、饲料进食、活动状况、躺卧时间、反刍时间等生命体征进行24小时实时监测的以色列“高科技”奶牛,平均年产奶量可达14000公斤,是全球平均产奶量的两倍。

 

精准农业

此外,有赖于人工智能和机器视觉等技术的加持,Volcani的精准农业解决方案也处于世界领先水平。从建立农业大数据平台,到作物种植的规模化、集约化实时监控管理,对农业生产决策进行分析和调整,农产品溯源等,都有完整的解决方案。

 

通过输入单果图像数据,Volcani开发的AI进行深度学习后,已可以对无人机监控的监控图像进行产出预测,比传统技术预测的准确率高出4-16%。

 

人工智能可以对无人机监控种植园图像进行分析,识别出棉花种植的生长异常和异常程度,精准定位到异常的棉花植株。

 

在Volcani的精准农业解决方案中,无人机的监控除了可见光监控,也应用了红外线、激光雷达等常见于地理测绘的技术。应用这些技术,可以监控果园的灌溉(尤其是滴灌)情况,并随时对某一片区进行调整。

 

农业机器人

为了应对农业劳动力短缺的情况,以色列从八十年代已开始研究农业自动化,提供农业人口的劳动效率。如今,Volcani研发的农业机器人和自动化设备在农业生产的枝叶修剪、果蔬采摘、喷淋、分选、甚至石榴籽的分离等环节,都已进入生产应用。

 

由于对工作环境比较高,目前全球范围内农业机器人的应用主要在封闭环境进行。如在这个温室垂直农场的西红柿种植项目中,这个搭载了红外摄像头的机器人可在温室排列中自主行走并自行识别果实,加上不同功能的机械臂后可进行不同的作业,如修剪、喷洒、采摘等。

 

Volcani的精准农业和农业自动化创新技术对每一株作物进行个性化栽培,提高了灌溉和施肥的效率,不仅产量得到提高,浪费和环境影响也减到最小。根据2014年的估计,全球农业机器人市场预计将从10亿美元增长到2020年的180亿美元。利用数字化手段改善农业经营管理,不仅仅是在市场和营销领域的噱头,而是从田间到餐桌全链条的创新。

 

合作

2019年12月,应中国以色列交流中心/中以集知的邀请,Volcani中心事业发展部部长Shemer Topper先生曾来访广州,参加中以农业科技国际合作广州峰会以及第二届中国校地合作创新大会,介绍了以色列的农业创新及未来发展情况。

 

Shemer Topper先生随中国以色列交流中心/中以集知团队拜访广州国家现代农业产业科技创新中心,就中以间的农业创新合作进行交流。