首爾的城市垂直農場 圖片來源：百度圖片
“想知道未來人們的食物可能會產自哪里嗎？請向上看?！薄@是“垂直農業”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、寫字樓或者商業中心，而是一座座農場——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，地面農業轉型成垂直農業后，人類再也不必擔心耕地會耗盡。而且因為是在室內進行農業生產，人們全年都可以種植作物，不用擔心壞天氣、干旱或自然災害的影響。如果將建筑物密封起來并仔細監控，就不需要使用殺蟲劑來消滅害蟲和寄生蟲。
質疑者也大有人在。核心的反對觀點是：傳統農場是生產農作物最簡單、最有效的地方。另外，利用人造光和其他特殊設備在室內種植農作物意味著更多的投入和花費，并且抵消了靠近消費者的好處。
設想：摩天大樓里種糧食
當傳統的土地已經難以挖掘更多潛力時，人們將目光對準了空中。有科學家提出，可以將莊稼種到空中去——建造摩天大樓，令其變身為垂直農場。
由此可見，垂直農業的原則基礎非常簡單：不是把農作物從農場運到城市，而是盡可能在向上延伸而不是向外擴展的城市溫室中種植作物。
1999年，紐約哥倫比亞大學的環境衛生學及微生物學名譽退休教授迪克森·戴斯波米爾稱，垂直農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，改變人類獲取食物和處理廢棄物的方式。
戴斯波米爾領導了“垂直農場項目”，該項目農場室內一畝的耕作產量等同于室外四到六畝的耕作產量。與此同時，美國佛羅里達州有個農場被改造成了室內水耕農場，用于大批量生產草莓。現如今，在這座農場中，每1畝暖房能產出相當于30畝地的草莓。
那么，摩天大樓到底如何種糧食？
據記者了解，垂直農場在農業生產過程中的重要技術主要有三種：滴灌、水培和氣培。
滴灌法已經在傳統農業生產中廣泛應用，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行局部灌溉，對水的利用率可達95%。
水培法則是將植物種在溶解了各種營養物質的水槽中。在水培溫室里，農作物可以全年生長，產量可以達到最大。只要有足夠的水分和能量供應，室內種植可以在任何地方進行，而且空間利用非常靈活，不會破壞土壤的結構。
氣培法是將農作物栽培在生物箱內，作物根部懸于營養液上方，營養液以氣體的形式噴到作物根部。用這種方法種植農作物可以大量節約用水。有研究表明，氣培法所生產的作物含有更高的鈣和鉀，對人體健康更有益。
而在能源供應方面，農業摩天大樓整體運作包括電力供應系統、水循環系統和智能化補光系統。
垂直農業無疑是一個美好的設想。理論上說，在室內從事農業生產,人們全年都可以種植作物,不用擔心壞天氣、干旱或自然災害的影響, 更不用擔心害蟲和寄生蟲。垂直農場里擁有高精度的環境控制——溫度、光照、二氧化碳的濃度以及營養液的含量都由電腦全自動控制,能量的植物轉化率是普通農業的2~3倍，而無土栽培也讓人不用擔心重金屬污染等問題。
爭議：成本、技術仍待解決
但事實上，不少業內專家都對《中國科學報》記者表示，垂直農業很難大面積推廣開來。對于傳統農業來說,這僅是一種補充和創新思維。具體的實施中,也有一些現實的困難和爭議擺在眼前。
2015年，谷歌母公司Alphabet停止了谷歌X實驗室的100多個“登月”項目，其中就包括自動化的垂直農業項目。
“在自動收割和提高光照效率等方面，我們取得了進展。但最終，我們無法以這種方式生產水稻和小麥等主要糧食作物，因此我們放棄了這一項目。如果有人能研究出植株較矮的水稻，請聯系我們，因為這或許就是問題解決的關鍵。”在發表在博客網站Medium的TedX演講中，谷歌X負責人阿斯特羅·泰勒這樣解釋項目中止的原因。
而在華南農業大學水利與土木工程學院講師陳旭銘看來，垂直農業若要實現自身設定的目標，需要極高的農業發展水平。“目前看來，尤其是在中國，這種水平難以達到?！?
陳旭銘告訴《中國科學報》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。而戴斯波米爾的農場建筑只有30畝，在建筑設計面積達到最大的情況下，種植平均畝產926.6公斤的“Y 兩優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。如果要養活中國14億人，就需要5000萬座垂直農場。
陳旭銘進一步舉例，假設農業發展水平極高,構想的垂直農場確實能養活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,那么垂直農場的畝產量必須達到166 噸，是中國目前最高糧食畝產量的179 倍。
不僅如此，在現階段，垂直農業的成本和能耗也始終居高不下。
按照中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所環境工程研究室主任楊其長的估計,垂直農業的成本每平方米高達5000~10000 元。一棟高質量的垂直農場可能需要數十億美元，這顯然遠超傳統農業。第二個問題是能源的消耗。有數據顯示，如果想利用垂直農業取代美國全年的小麥生產，僅照明用電需要的電量就是美國所有電站1 年生產總電量的8 倍，這顯然背離了綠色的初衷。
實踐：探索需要結合國情
盡管垂直農場的設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勢，仍然吸引著各國競相嘗試這一新型農業模式。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場的雛形。
中國農業大學水利與土木工程學院副教授王宇欣向《中國科學報》記者介紹，在荷蘭，垂直農場生產的食品已經在超市中可以見到。當地一家名為“植物實驗室”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,它比傳統農場減少了近90% 的用水量。
“中國城市規模的急速擴張與城鎮化的不斷推進,加劇了建設用地短缺與農田保障的矛盾。戴斯波米爾曾經表示，最應該實行垂直農業的國家是中國和印度?！蓖跤钚勒J為，探索垂直農業對于我國來說有著現實意義。
“垂直農場的優點與缺點同樣明顯。”陳旭銘認為，中國完全可以利用其長處，結合自身國情，發揮垂直農業應有的優勢。
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代化生產結合的垂直農場?！俺侵写宓母脑煲恢笔浅鞘幸巹澲忻媾R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上，建成一棟棟立體農場，又能居住又能生產，就既可以解決村民安置的問題，又能使他們發揮一技之長，解決就業問題，同時還能為城市居民提供新鮮的農副產品，改善城市生態環境?！?
中國鄉村發現網轉自：《中國科學報》 (2016-03-09 第7版 產經)
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