垂直農場：在摩天大樓里種莊稼

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山西科技報 2015年14期

芥末番茄沙拉醬的味道美極了，但不同尋常的并非只是它的味道，還有其獨特的生長環境——倫敦南部的大街地底下二戰時留下的防空洞——這可能是世界上最獨特的農場了。按計劃，它將在今年下半年實現商業化生產。

這個地下農場將為倫敦的店鋪和飯店供應“微綠食品”（用蔬菜種子發芽長出的微小蔬菜苗，可以用來做沙拉、蔬菜湯、三明治及其他一些餐飲產品的配菜。嫩芽產品雖小，營養價值卻高，是一般食品的數倍），這種當地生產的高級沙拉植物不是生長在田間地頭，而是種植在大城市的中心地帶，甚至生長在終日不見天日的地方。

聽起來似乎像是天方夜譚，讓人難以置信。實際上，倫敦的地下防空洞并不是第一個“室內農場”，世界其他地方的一些種植者已經開始完全利用室內燈光來種植植物了，這會是另一場重大農業耕種方式變革的開端嗎？

向上垂直和向下垂直

一個新的農業發展趨勢正在以不同的新名詞出現：“城市農業”、“室內農場”或“垂直農場”。美國普渡大學園藝學家卡瑞·米切爾介紹說，垂直農場的初衷是通過向空中發展的農場，解決農業生產發展與農業用地之間的矛盾。設計者期望，在城市摩天大樓和高層建筑上種植的各種植物，可以滿足整個城市人口的需求。

但這種美好的設想要成為現實，卻是說來容易做起來難。一些嘗試者開始將垂直農場的理想變成現實。在離美國芝加哥不遠的用廢舊工廠倉庫改建的一個綠色農場里，巨大而密集的一層層架子上，種植了各種藥草、沙拉植物。

LED照明的出現，使得這種無陽光的垂直耕種方式成為可能。雖然現有的LED照明在將電能轉化為光能方面并不比最新的鈉燈更有效率，但關鍵是，它所集中的熱量卻要少得多，因此它“可以安置在離植物更近的地方，令植物可以在架子上生長。”美國猶他州州立大學（洛根）的布魯思·布格比說。這意味著在較小的空間里可以生產更多的莊稼。在日本宮城農場里的16層種植架上，莊稼可以一年四季生長，據報告稱，其產量是露天田野農場的100倍。

“如果沒有LED照明，這幾乎是不可能的。”零碳食品公司的創始人之一斯蒂文·德林說。也正是這家公司，開辦了倫敦的地下農場。但布格比指出，更需要考慮的是室內農場人工光照的高成本問題。但室內農場的擁護者稱，由于LED光照的發展，使得農場發展不再局限于只能種植利潤空間極大的植物了。有人預測，未來的室內農場甚至可能有助于解決世界糧食危機。

將傳統溫室“立體”“升高”

立體循環產量高

水培法是垂直農場采用的主要技術，它將植物種在不含土壤的水槽中，溶解了各種營養物質的水則在水槽內循環。

劉教授表示，在水培溫室里，室內農作物可以全年生長，時常造成絕收的旱澇災害得以避免，作物產量可以達到最大。由迪克森·戴斯波米爾教授帶領的垂直農場項目組通過調查顯示，室內一畝的耕作產量等同于室外四到六畝的耕作產量。

更為重要的是，水培法使種植者不用擔心室外環境條件，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，而且不會破壞土壤的結構。

按照戴斯波米爾教授對于垂直農場的設想，每棟大樓不僅能種百種果蔬，還不產生垃圾，可以用垂直農場實現真正的城市可持續生活：城市廢水可以作為灌溉用水重新回收利用，殘存的固體廢棄物以及不可食用的植物體都可以通過焚燒來制造驅動渦輪的蒸汽，為農場供電。對此，劉教授認為這相當于一個立體循環農業，確實是可操作的。

造價成本非常高昂

有專家認為，為了最大限度地改善環境、節約能源，垂直農場應建設在城市中心。這樣，既可以減少運輸費用和運輸中產生的污染，也可以將多余的農田還原為森林。此外，農作物可以直接利用來自城市的有機垃圾和不合殺蟲劑的生活廢水。

在中國的大城市中適合建垂直農場嗎？劉教授表示，它涉及許多高科技因素，如環保治污、能源再生、生物遺傳等等，其造價成本非常高昂，就目前我國的情況來看，暫時并不需要建這么一個高成本的垂直農場。但是，它為城市如何節約土地實現糧食自給自足提供了新思路，各種研究可以為將來做好技術上的儲備。

室內農場是否更綠色、更環保

“在室內農場種植一些特色產品賣到專門市場上去，這樣的經營模式是可行的。”布格比說，“但在垂直農場種植主要糧食作物的想法是荒謬的。”據美國康奈爾大學的路易斯·艾爾布萊特估算，在人工光照下種植可以做成一條面包的麥子所需付出的電費賬單高達23美元。

同時，正如許多人所擔心的那樣，室內農場是否更綠色、更環保？據已退休的艾爾布萊特的計算，完全用美國電網發電提供光照種植每公斤萵苣的碳排放高達8公斤。“百分之百的光代表著大量的二氧化碳。”他說。根本的問題是，將化石燃料、風能或太陽能轉化為電，然后轉化為光，是一個極其低效高能耗的過程，在這個過程中浪費的能量高達90%。

對艾爾布萊特計算數字的普遍反對意見是，這些數字已過時，沒有將現代技術的飛速發展考慮進去。德林和“綠識農場”的負責人羅伯特·科蘭吉羅也對這個結果有所質疑：“田間耕種、溫室培育和室內農業之間很難進行比較，城市農業是一個新興行業，對其分析我們要慎之又慎。”

目前沒有一家公司能提供數據證明，室內農業比傳統農業或溫室種植產生更少溫室氣體排放。德林指出，與萵苣相比，微綠產品生長期更短，產量更高。米切爾也認同道：與其他作物相比，微綠產品所消耗的能量更少，因為它們能從種子中獲得所需的部分能量。

“可控環境農業”的發展條件與設想

“零碳食品”公司將從可更新能源供應商那里購電，用可更新能源提供光照用電顯然比使用電網供電更能減少排放。但布格比認為，室內農業的大規模生產仍然會對環境造成很大影響。據他估算，即使LED和太陽能面板的效率相對更高，完全依靠太陽能提供光照所需要的太陽能面板面積將是植物生長面積的13倍。龐大的太陽能面板陣列的制造也是一個高能耗過程。另外還有安裝問題，如何在不占用農田和野生動植物棲息地的情況下妥善安置這些太陽能面板呢？

米切爾認為，包括傳統溫室栽培和室內農業在內的“可控環境農業”或“環控設施農業”已經具備了一定的發展條件，例如，在美國更低的能源成本使得室內農業輔助光照不再難以承受。

室內農業的發展對于遏制氣候變化未必就是一個壞消息，艾爾布萊特和弗雷迪亞尼認為，通過一些改進措施，如更好的隔熱條件、更智能化的溫度控制系統等。在氣候控制溫室里生產食品的碳足跡可大大減少，從而使得在城市里或城市周邊生產食品成為一種綠色環保的選擇。一些創新設想正在不斷嘗試之中，正如弗雷迪亞尼所說，“這將成為未來的發展趨勢。”

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