首爾的城市垂直農(nóng)場 圖片來源：百度圖片
“想知道未來人們的食物可能會產(chǎn)自哪里嗎？請向上看。”——這是“垂直農(nóng)業(yè)”為我們描繪出的一幅圖景。未來，人們周圍的摩天大樓可能不再是酒店、寫字樓或者商業(yè)中心，而是一座座農(nóng)場——我們吃的瓜果蔬菜，甚至雞鴨魚肉，都將來自其中。
支持者們聲稱，地面農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型成垂直農(nóng)業(yè)后，人類再也不必?fù)?dān)心耕地會耗盡。而且因?yàn)槭窃谑覂?nèi)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，人們?nèi)甓伎梢苑N植作物，不用擔(dān)心壞天氣、干旱或自然災(zāi)害的影響。如果將建筑物密封起來并仔細(xì)監(jiān)控，就不需要使用殺蟲劑來消滅害蟲和寄生蟲。
質(zhì)疑者也大有人在。核心的反對觀點(diǎn)是：傳統(tǒng)農(nóng)場是生產(chǎn)農(nóng)作物最簡單、最有效的地方。另外，利用人造光和其他特殊設(shè)備在室內(nèi)種植農(nóng)作物意味著更多的投入和花費(fèi)，并且抵消了靠近消費(fèi)者的好處。
設(shè)想：摩天大樓里種糧食
當(dāng)傳統(tǒng)的土地已經(jīng)難以挖掘更多潛力時，人們將目光對準(zhǔn)了空中。有科學(xué)家提出，可以將莊稼種到空中去——建造摩天大樓，令其變身為垂直農(nóng)場。
由此可見，垂直農(nóng)業(yè)的原則基礎(chǔ)非常簡單：不是把農(nóng)作物從農(nóng)場運(yùn)到城市，而是盡可能在向上延伸而不是向外擴(kuò)展的城市溫室中種植作物。
1999年，紐約哥倫比亞大學(xué)的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)及微生物學(xué)名譽(yù)退休教授迪克森·戴斯波米爾稱，垂直農(nóng)場不僅能解決未來的糧食短缺問題，還可以阻止全球變暖，提高第三世界國家的生活水平，改變?nèi)祟惈@取食物和處理廢棄物的方式。
戴斯波米爾領(lǐng)導(dǎo)了“垂直農(nóng)場項(xiàng)目”，該項(xiàng)目農(nóng)場室內(nèi)一畝的耕作產(chǎn)量等同于室外四到六畝的耕作產(chǎn)量。與此同時，美國佛羅里達(dá)州有個農(nóng)場被改造成了室內(nèi)水耕農(nóng)場，用于大批量生產(chǎn)草莓。現(xiàn)如今，在這座農(nóng)場中，每1畝暖房能產(chǎn)出相當(dāng)于30畝地的草莓。
那么，摩天大樓到底如何種糧食？
據(jù)記者了解，垂直農(nóng)場在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)主要有三種：滴灌、水培和氣培。
滴灌法已經(jīng)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，主要是利用塑料管道將水通過直徑約10毫米的孔口或滴頭送到作物根部進(jìn)行局部灌溉，對水的利用率可達(dá)95%。
水培法則是將植物種在溶解了各種營養(yǎng)物質(zhì)的水槽中。在水培溫室里，農(nóng)作物可以全年生長，產(chǎn)量可以達(dá)到最大。只要有足夠的水分和能量供應(yīng)，室內(nèi)種植可以在任何地方進(jìn)行，而且空間利用非常靈活，不會破壞土壤的結(jié)構(gòu)。
氣培法是將農(nóng)作物栽培在生物箱內(nèi)，作物根部懸于營養(yǎng)液上方，營養(yǎng)液以氣體的形式噴到作物根部。用這種方法種植農(nóng)作物可以大量節(jié)約用水。有研究表明，氣培法所生產(chǎn)的作物含有更高的鈣和鉀，對人體健康更有益。
而在能源供應(yīng)方面，農(nóng)業(yè)摩天大樓整體運(yùn)作包括電力供應(yīng)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和智能化補(bǔ)光系統(tǒng)。
垂直農(nóng)業(yè)無疑是一個美好的設(shè)想。理論上說，在室內(nèi)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn),人們?nèi)甓伎梢苑N植作物,不用擔(dān)心壞天氣、干旱或自然災(zāi)害的影響, 更不用擔(dān)心害蟲和寄生蟲。垂直農(nóng)場里擁有高精度的環(huán)境控制——溫度、光照、二氧化碳的濃度以及營養(yǎng)液的含量都由電腦全自動控制,能量的植物轉(zhuǎn)化率是普通農(nóng)業(yè)的2~3倍，而無土栽培也讓人不用擔(dān)心重金屬污染等問題。
爭議：成本、技術(shù)仍待解決
但事實(shí)上，不少業(yè)內(nèi)專家都對《中國科學(xué)報》記者表示，垂直農(nóng)業(yè)很難大面積推廣開來。對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)來說,這僅是一種補(bǔ)充和創(chuàng)新思維。具體的實(shí)施中,也有一些現(xiàn)實(shí)的困難和爭議擺在眼前。
2015年，谷歌母公司Alphabet停止了谷歌X實(shí)驗(yàn)室的100多個“登月”項(xiàng)目，其中就包括自動化的垂直農(nóng)業(yè)項(xiàng)目。
“在自動收割和提高光照效率等方面，我們?nèi)〉昧诉M(jìn)展。但最終，我們無法以這種方式生產(chǎn)水稻和小麥等主要糧食作物，因此我們放棄了這一項(xiàng)目。如果有人能研究出植株較矮的水稻，請聯(lián)系我們，因?yàn)檫@或許就是問題解決的關(guān)鍵。”在發(fā)表在博客網(wǎng)站Medium的TedX演講中，谷歌X負(fù)責(zé)人阿斯特羅·泰勒這樣解釋項(xiàng)目中止的原因。
而在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院講師陳旭銘看來，垂直農(nóng)業(yè)若要實(shí)現(xiàn)自身設(shè)定的目標(biāo)，需要極高的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。“目前看來，尤其是在中國，這種水平難以達(dá)到。”
陳旭銘告訴《中國科學(xué)報》記者，在戴斯波米爾的描述中,一座占地只有一畝、30 層高的垂直農(nóng)場,可以為5 萬人提供一年的食物和飲用水。如果按照正常情況下，一個人每年平均要消耗1 噸的食物與飲用水，5萬人一年的需求是5萬噸糧食，所需要的耕地面積是53960畝。而戴斯波米爾的農(nóng)場建筑只有30畝，在建筑設(shè)計(jì)面積達(dá)到最大的情況下，種植平均畝產(chǎn)926.6公斤的“Y 兩優(yōu)2 號”超級雜交稻,一年只能提供27.79 噸糧食,僅能滿足27.79人一年的糧食需要。如果要養(yǎng)活中國14億人，就需要5000萬座垂直農(nóng)場。
陳旭銘進(jìn)一步舉例，假設(shè)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平極高,構(gòu)想的垂直農(nóng)場確實(shí)能養(yǎng)活5萬人，由于人消耗的糧食不會有太大波動,所以5萬人仍然需要5萬噸糧食,那么垂直農(nóng)場的畝產(chǎn)量必須達(dá)到166 噸，是中國目前最高糧食畝產(chǎn)量的179 倍。
不僅如此，在現(xiàn)階段，垂直農(nóng)業(yè)的成本和能耗也始終居高不下。
按照中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所環(huán)境工程研究室主任楊其長的估計(jì),垂直農(nóng)業(yè)的成本每平方米高達(dá)5000~10000 元。一棟高質(zhì)量的垂直農(nóng)場可能需要數(shù)十億美元，這顯然遠(yuǎn)超傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。第二個問題是能源的消耗。有數(shù)據(jù)顯示，如果想利用垂直農(nóng)業(yè)取代美國全年的小麥生產(chǎn)，僅照明用電需要的電量就是美國所有電站1 年生產(chǎn)總電量的8 倍，這顯然背離了綠色的初衷。
實(shí)踐：探索需要結(jié)合國情
盡管垂直農(nóng)場的設(shè)想還存在著很多問題，但糧食安全問題的緊迫性和理論上的巨大優(yōu)勢，仍然吸引著各國競相嘗試這一新型農(nóng)業(yè)模式。目前，在新加坡、日本、韓國、美國、古巴、荷蘭以及我國都有了垂直農(nóng)場的雛形。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院副教授王宇欣向《中國科學(xué)報》記者介紹，在荷蘭，垂直農(nóng)場生產(chǎn)的食品已經(jīng)在超市中可以見到。當(dāng)?shù)匾患颐麨椤爸参飳?shí)驗(yàn)室”的公司栽培了各種作物,如草莓、豆角、黃瓜和玉米。更重要的是,它比傳統(tǒng)農(nóng)場減少了近90% 的用水量。
“中國城市規(guī)模的急速擴(kuò)張與城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn),加劇了建設(shè)用地短缺與農(nóng)田保障的矛盾。戴斯波米爾曾經(jīng)表示，最應(yīng)該實(shí)行垂直農(nóng)業(yè)的國家是中國和印度。”王宇欣認(rèn)為，探索垂直農(nóng)業(yè)對于我國來說有著現(xiàn)實(shí)意義。
“垂直農(nóng)場的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)同樣明顯。”陳旭銘認(rèn)為，中國完全可以利用其長處，結(jié)合自身國情，發(fā)揮垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)有的優(yōu)勢。
陳旭銘以城中村改造為例，提議可以將城中村改造成集居住和現(xiàn)代化生產(chǎn)結(jié)合的垂直農(nóng)場。“城中村的改造一直是城市規(guī)劃中面臨的一個比較頭疼的問題。城中村如何改造？改造后如何安置村民？改造后村民如何謀生？如果能在原來城中村的基礎(chǔ)上，建成一棟棟立體農(nóng)場，又能居住又能生產(chǎn)，就既可以解決村民安置的問題，又能使他們發(fā)揮一技之長，解決就業(yè)問題，同時還能為城市居民提供新鮮的農(nóng)副產(chǎn)品，改善城市生態(tài)環(huán)境。”
中國鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：《中國科學(xué)報》 (2016-03-09 第7版 產(chǎn)經(jīng))
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