楊琳彥

理想中的“垂直農(nóng)場”是一個(gè)完全自給自足的生態(tài)系統(tǒng)，其能源來自于風(fēng)力、太陽能和不可食用的作物廢料

城市和農(nóng)業(yè)的“牽手”之緣

據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）預(yù)計(jì)，2030年世界總?cè)丝谟型_(dá)到85億;2050年時(shí)，將有97億人口生活在我們這顆藍(lán)色星球上。為了養(yǎng)活如此多的人口，屆時(shí)全球糧食必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再提升70%的產(chǎn)量。

按照傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕種的規(guī)律，糧食產(chǎn)量的提升，意味著需要更多的土地。然而，隨著城市化進(jìn)程不斷加速，預(yù)計(jì)2050年全球?qū)⒂腥种娜丝谏钤诔鞘兄?。在此情形下，耕地面積無疑將被城市的“水泥森林”所擠壓，城市附近的農(nóng)業(yè)用地也將被持續(xù)壯大的第二、第三產(chǎn)業(yè)所占據(jù)。面對(duì)如此龐大人口吃飯問題，人們不得不考慮對(duì)現(xiàn)有的食物生產(chǎn)模式進(jìn)行“更新?lián)Q代”！在此背景下，一種名為“垂直農(nóng)場”（Vertical Farm）的全新耕作技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。簡言之，就是在城市摩天大樓中生產(chǎn)食物以供給周邊居民。這一構(gòu)想看似“天方夜譚”，其實(shí)已在哥本哈根、東京等大型城市中悄然萌芽。瓊斯食品公司（Jones Food Company）計(jì)劃于本年度內(nèi)，在英國建立起世界最大的“垂直農(nóng)場”，占地面積達(dá)到1.4萬平方米左右。

“垂直農(nóng)場”的概念，最初由生態(tài)學(xué)家迪克森·德斯波米爾（Dickson De-spommier）所提出。構(gòu)想中的“垂直農(nóng)場”，在外形上與普通的商務(wù)辦公樓沒有明顯區(qū)別，樓高大多在30層至40層之間。專業(yè)人員通過技術(shù)手段，可在摩天大樓中模擬農(nóng)作物甚至是禽類、魚類生長及繁殖所需的陽光、溫度、濕度等環(huán)境條件。這些農(nóng)作物的種植都處于人工調(diào)節(jié)下，并可根據(jù)不同農(nóng)作物的自身特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)有效地分層種植，以最大程度滿足作物的生長需求。

理想中的“垂直農(nóng)場”是一個(gè)完全自給自足的生態(tài)系統(tǒng)，其能源來自于風(fēng)力、太陽能和不可食用的作物廢料。按照構(gòu)想中的測算，一棟30層高的“垂直農(nóng)場”摩天大樓，每年可為5萬人提供足量的食物?！按怪鞭r(nóng)場”的運(yùn)作，不僅覆蓋農(nóng)作物的種植，還考慮到了從作物生產(chǎn)到廢物處理的全過程轉(zhuǎn)化。其仿照了自然生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈結(jié)構(gòu)，通過動(dòng)植物和微生物的合理組配，最大程度保證能源利用率?！按怪鞭r(nóng)場”使用循環(huán)用水在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行澆灌，不僅可以減少水量消耗，還可避免因徑流導(dǎo)致的養(yǎng)分流失。此外，“垂直農(nóng)場”在消解溫室氣體效應(yīng)方面還有著獨(dú)特優(yōu)勢。綠色農(nóng)作物在吸收城市生成二氧化碳的同時(shí)，還可以減少因長途運(yùn)輸作物而產(chǎn)生的二氧化碳。

簡言之，未來的“垂直農(nóng)場”就是在城市高樓大廈中，利用溫室種植、可再生資源等專門手段來進(jìn)行農(nóng)作物生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量大幅提升和減少土地使用等目的的一種“未來技術(shù)”。

從構(gòu)想邁向現(xiàn)實(shí)的“垂直農(nóng)場”前行之路

由于受到各類客觀因素的制約，類似于構(gòu)想中的那種超大規(guī)模，且擁有深度自主生態(tài)系統(tǒng)的“垂直農(nóng)場”，可能在未來的一段時(shí)間內(nèi)還難以完全實(shí)現(xiàn)。不過，一些“初創(chuàng)版”“探索版”的“垂直農(nóng)場”雛形，已在世界范圍內(nèi)開始萌芽。

丹麥一家名為“北歐收獲”（Nordic Harvest）的企業(yè)在哥本哈根一座7000多平方米的巨大倉庫里，建立了一座完全依賴風(fēng)力發(fā)電的“垂直農(nóng)場”，以期每年能夠生產(chǎn)出足量的碳中和、無農(nóng)藥的農(nóng)作物。在這個(gè)占地20個(gè)足球場大小的“垂直農(nóng)場”中，沒有陽光，也沒有土壤，自地面起從低到高一共架設(shè)了14層種植槽架。農(nóng)場中的植物種子并非播撒在土壤中，而是在凝膠中進(jìn)行發(fā)芽直至根系存活，其養(yǎng)分則來源于由發(fā)酵的農(nóng)作物殘?jiān)吞烊坏V物質(zhì)所制成的“生物肥料”。

植物的生長需要光合作用，但哥本哈根的“垂直農(nóng)場”并不依賴自然光，而是由2萬枚專業(yè)的LED光源提供全天候的照明。每一層種植槽架的頂部都安裝有模擬太陽光的LED照明系統(tǒng)，研究人員針對(duì)不同的農(nóng)作物，分別設(shè)定了最適宜其生長的光照強(qiáng)度和頻譜。我們?nèi)庋劭吹降腖ED燈，都呈現(xiàn)出白光，對(duì)于植物而言，其在享受著舒適的藍(lán)光、紅光的同時(shí)，種植槽的作物很快就會(huì)生長，根本不用擔(dān)心自然界中諸如干旱、洪澇、霜凍、蟲害等極端因素的影響。

“垂直農(nóng)場”每一層種植槽架的頂部都安裝有模擬太陽光的LED 照明系統(tǒng)

“垂直農(nóng)場”中種植的農(nóng)作物預(yù)計(jì)有望達(dá)到每年收獲15次的超高頻次

“垂直農(nóng)場”在外形上與普通的商務(wù)辦公樓沒有明顯區(qū)別

該“垂直農(nóng)場”首批種植的農(nóng)作物包括芝麻菜、小菠菜、香菜、薄荷、歐芹、羅勒等綠葉植物，未來幾年還將進(jìn)一步擴(kuò)展至漿果以及根莖類蔬菜?！按怪鞭r(nóng)場”中，自動(dòng)機(jī)器人會(huì)將植物種子依次送往各個(gè)過道及槽架，其生長情況也實(shí)時(shí)處于傳感系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測中。相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)通常一年收獲兩季的頻次，“垂直農(nóng)場”中種植的農(nóng)作物預(yù)計(jì)有望達(dá)到每年收獲15次的超高頻次。2021年底，隨著哥本哈根“垂直農(nóng)場”正式投入全面生產(chǎn)，其農(nóng)產(chǎn)品年產(chǎn)量可達(dá)到1100噸左右。6F8C9C5B-C31F-468D-AD12-9F7DECB40C52

誠然，哥本哈根“垂直農(nóng)場”的日常運(yùn)作，完全依賴于電能消耗。但其百分百使用風(fēng)車供能的特點(diǎn)，保證了農(nóng)場二氧化碳的中和性。綠色電力的使用，加之農(nóng)場地緣環(huán)境就處于消費(fèi)者身邊，使得“垂直農(nóng)場”也有著較好的環(huán)保效應(yīng)。農(nóng)場中消耗的水資源經(jīng)過過濾和重新利用，使其用水量消耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。據(jù)測算，“垂直農(nóng)場”中產(chǎn)出的每千克農(nóng)作物的用水量約為1升，僅僅是同等產(chǎn)量下傳統(tǒng)田間農(nóng)業(yè)用水量的1/250。

由于“垂直農(nóng)場”中的農(nóng)作物完全處于可控的生長環(huán)境下，這就意味著在種植過程中并不需要?dú)⑾x劑，也不會(huì)涉及氮肥和有毒化學(xué)物質(zhì)的使用。該生長條件與有機(jī)食品的要求完全一致，但讓人頗為不解的是，哥本哈根“垂直農(nóng)場”的農(nóng)產(chǎn)品并未加標(biāo)有機(jī)食品的標(biāo)簽。究其緣由，涉及歐盟法規(guī)對(duì)于有機(jī)食品的界定。根據(jù)歐盟規(guī)定，“有機(jī)”一詞與“土壤”相關(guān)聯(lián)。由于“垂直農(nóng)場”的種植技術(shù)已然不再需要土壤，故經(jīng)由“垂直農(nóng)場”生產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品也并不冠以有機(jī)食品的名稱。

“垂直農(nóng)場”技術(shù)的長板與短板

作為一項(xiàng)擁有廣泛應(yīng)用空間的未來技術(shù)，“垂直農(nóng)場”有著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)難以企及的巨大優(yōu)勢。就土地利用率而言，基于摩天大樓架構(gòu)理念的“垂直農(nóng)場”，充分利用了空間與層高，這讓其較之于完全平面狀態(tài)下的傳統(tǒng)農(nóng)場，能夠節(jié)約更多的土地面積?！按怪鞭r(nóng)場”內(nèi)是一個(gè)適宜作物生長的獨(dú)立環(huán)境，完全擺脫了自然災(zāi)害、地理氣候以及土壤條件等因素的束縛，有利于大幅度提升作物的產(chǎn)量。由于“垂直農(nóng)場”技術(shù)兼具了綠色環(huán)保和生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，其可以充分利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源，并可將農(nóng)作物生產(chǎn)過程中形成的有機(jī)廢物通過環(huán)保技術(shù)轉(zhuǎn)化為可供利用的清潔能源。此外，“垂直農(nóng)場”技術(shù)還可將城市中的“鋼筋混凝土森林”變?yōu)檎嬲G色的生態(tài)森林。

不過，綜合“垂直農(nóng)場”技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢而言，其未來應(yīng)用也面臨著諸多亟待解決的難題。

單就“垂直農(nóng)場”建設(shè)的成本來說，其一定程度上阻擋了該技術(shù)快速推廣的腳步。據(jù)測算，要建造一個(gè)規(guī)模化的“垂直農(nóng)場”，其成本將高達(dá)數(shù)十億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。此外，“垂直農(nóng)場”需要使用LED光源系統(tǒng)進(jìn)行全天候照明，如果無法完全利用綠色能源來供應(yīng)，其對(duì)于電能將產(chǎn)生極大的消耗。需要注意的是，并不是所有的農(nóng)作物都適合“垂直農(nóng)場”的生長模式，其種植范圍較為有限的問題，同樣也是影響“垂直農(nóng)場”技術(shù)迅速推廣的另一大因素。

編輯：黃靈? yeshzhwu@foxmail.com6F8C9C5B-C31F-468D-AD12-9F7DECB40C52