今年春天，当我和Emery Silberman一起参观鲍尔斯农业公司位于加州中央山谷的牧场时，这块被编号为D－17的田地还是干燥且尚未种植的。西瓜作物早在去年7月就已经收割，而今年的西红柿还要几个月才能下田种植。我们查看了用于处理水的球形红砂过滤器阵列，Silberman也向我展示了附近用于控制水流的滴灌泵和阀门组件。他向我展示的是一家名为WaterBit的公司生产的一款小设备，该公司通过提供更精细的田间条件控制，让Silberman的老板Cannon Michael这样的农民节省水和肥料等宝贵的资源。

WaterBit Carbon是一个小型传感器单元，无论安装在哪里，它都可以监测土壤湿度、土壤温度和其他因素。通过将一块田地分割成“微块”（可能只覆盖一片田地的一部分，甚至只覆盖一排植物的一小部分），WaterBit希望让农民能够更好地控制作物所获得的水和营养物质含量。传感器收集的有关土壤状况的数据显示在一个远程仪表板上，这与人工土壤湿度测试相比，节省了大量的时间和人力成本。此外，WaterBit的远程阀门控制器允许农民将不同量的水引导到田地的不同部分。WaterBit首席执行官Andrew Wright表示：“我们通过提供一种基础设施，让种植者能够根据植物的需要更精确地给水。”

在通过灌溉渠输送灌溉用水的地方，许多农场只能粗略了解每块田地的每一部分灌溉了多少水。保险起见，农民们经常会过度灌溉庄稼。Silberman说：“如果你减少灌溉，从某种程度上来说你就是在冒险。如果过度灌溉，土壤终究还是会吸收。因此农民们宁愿选择过度灌溉。”

如今，WaterBit和“决策型农业”初创公司Arable Labs等公司的技术，可以更容易给农民提供更多田地信息，包括详细的土壤湿度读数到有关阳光和植物健康等数据。农民们现在有机会利用这些数据流来进行更好地管理，通过节约成本、节约水资源，对环境产生积极影响，并带来市场效益。但是这些新技术并不总是能够考虑农场生活的现实，这使得一些农民——尤其是像Michael这样拥有占地1．2万英亩中型农场的农场主——在渴望部署这些新工具和设备之时，却又面临解决方案与所遇问题不相匹配的尴尬。

自动灌溉

像WaterBit这样的传感器，能够了解灌溉和降雨量对湿度的影响。Michael说：“田地里的一系列探测器读取土壤的实际湿度，然后向控制器发送信号。而这些控制器实际上更像是按需系统，对需求做出响应。”

WaterBit首席执行官说，事实上，这正是公司想要开发的领域。Wright说：“我们希望不仅能够实施种植者的灌溉建议，还能帮助他们做出这些建议。从更长远的角度来说，我们希望能够达到完全自主灌溉多种作物的地步。”

该公司目前正在董事长、前Cypress Semiconductor首席执行官T．J． Rodgers所拥有的小葡萄园里进行这样的试验。Rodgers自1992年以来，一直在旧金山半岛经营着一家小酒厂，每年会生产几千箱非常高端的黑皮诺。

Rodgers对酿酒的兴趣让他遇见了WaterBit。作为葡萄酒商，Rodgers长期以来一直对监测和调整土壤条件感兴趣，他在Cypress的一个原型项目就是测量葡萄园湿度。Rodgers在2014年左右被介绍给WaterBit创始人Manu Pillai和Leif Chastaine，并与他们非正式地合作了两年。随后，Rodgers携自己的技术，投资了这家公司。Wright在2016年离开Cypress之前，曾在该公司负责新产品开发。去年，当WaterBit发起A轮融资时，他从首席技术官升职为首席执行官。

近年来，Rodgers进行了一项实验，让WaterBit系统在他的一个葡萄园里交替进行灌溉决策。“两年前，我启动了这个项目，结果显示葡萄酒的质量几乎没有差别，”他说。

Rodgers说：“通过这一实验，我猜想农业用水的一半以上都被浪费了。这并不是指人们的粗心大意造成了浪费，而是我们总会导致过度灌溉或灌溉不足。我们的技术将会让人们更仔细地观察灌溉水量，并通过微调，实现以更低的水投入获得更高的产量。”

然而，对大多数农民来说，这并不是插上传感器观察水流就可以的。作为鲍尔斯农场的首席技术官，Silberman正在农场200英亩的西瓜田地上进行试验，并部署了23个WaterBit传感器。但是正如Michael所指出的，在像D17这样占地48．6英亩的土地上，不同的地点可能有不同的酸碱度或不同的水容量，因此调整灌溉基础设施来解决这个问题并不总是能够在短时间内完成。Bowles在很大程度上已经转变为滴灌，即水通过“滴灌带”流向植物。这样按照可变的时间表输送精确数量的水，并在农场进行水资源储存的灌溉设施，需要一定的土地和能源，而大多数农场——包括Michael的在内——都没有这些资源。

节约带来的诱惑很大，但是设备铺设成本则会削弱Bowles等中型农场的热情。Silberman提到的传感器价格接近1000美元，通信单元的价格也差不多。“如果一个场地需要两个传感器，那么你就要支出3000美元，”他说。“如果再乘以147，那将是一个相当高的成本。”

以农业为中心的设计

新泽西州普林斯顿Arable Labs的Arable Mark是另一种旨在提高农业效率的田间传感器。Arable的传感器收集一系列输入，包括温度、阳光、基于叶绿素指数的植物健康状况，以及通过麦克风测量降雨量。

Arable的创始人兼首席科学家Adam Wolf说：“这就好比是农业领域的Alexa，它通过麦克风，录制所有的声谱，提取出单个的雨滴，并利用它来估算降雨量。”

虽然Arable Mark不测量土壤湿度，但它能够与土壤湿度探测器和其他传感器相结合，对收集到的数据提供综合的见解，让农民能够追求公司所说的“决策型农业”。Mark是由Nest恒温器设计师Fred Bould所涉及。

“从设计的角度来看，农业是一个人们低看的行业，”Wolf说道。曾经是普林斯顿大学研究员的他，对环境技术的总体发展状况深感沮丧。“自20世纪80年代以来，我们用来研究和收集自然世界测量数据的所有技术都没有发生改变。”

Wolf设想了一种能够利用云并在桌面屏幕和移动设备之间无缝工作的解决方案。“虽然已经有几家公司已经开始制造传感器和数据记录器，但并没有造成任何变化。我们现在所做的是，利用这种复杂的云基础设施以及可视化和消费数据的方式，在农业上进行这种非常复杂的数据科学。然而，在收集数据的领域中，你仍然需要插入一根9针导线才能将数据下载到你的笔记本电脑上。我不敢相信这就是现实的状态，所以我觉得，我必须做出改变。”由于对Nest用户体验印象深刻，他向Bould寻求设计帮。

展望加利福尼亚

像WaterBit一样，Arable在早期进军市场时就看到了希望。Arable已经在包括国际客户在内的120多个客户中安装了大约1000台设备。WaterB在将近50个农场里安装了大约3000个设备。虽然这些客户中有许多位于美国中西部的农业地带，但也有许多位于加利福尼亚，该州的水资源状况可能为如何驾驭日益复杂的未来提供最重要的经验。“农业用水占据了加州80％的人类用水，”旧金山商业协会湾区委员会公共政策副总裁Adrian Covert表示，该协会与当地企业和水务机构就一系列政策问题开展合作。

当然，农业并不是唯一可以节约用水的地方。不过企业家们正在注意到水资源紧缺的问题。Scott Bryan是非营利组织ImagineH2O的总裁，该组织经营着一个创企加速器和其他旨在解决全球水资源挑战的项目。他说，一系列与水资源相关的危机——从密歇根州弗林特的水污染到开普敦的配给制、加州的干旱等等——已经让人们意识到其中一些挑战已经到了临界点。他说：“随着公众对水资源挑战的认识有所提高，人们对解决方案的实际内容也开始产生兴趣。”