农业新科技：摩天高楼变身摩天农场——路还有多长？

农业新科技正以惊人的速度改变着传统农场的面貌。摩天高楼变身摩天农场的出现，将农业生产带入了一个全新的纬度。这种革命性的变革使得农业生产可以摆脱对土地的依赖，实现垂直种植和立体化生产。利用先进的自动化种植系统和智能化的农业装备，摩天农场能够实现高效的生产和资源利用，显著提高粮食产量。然而，这一新兴领域仍面临着许多挑战，如设施成本高昂、环境控制难度大、风险管理等。因此，农业新科技发展之路仍然漫长，需要政府支持、科研力量和企业合作共同推动。摩天高楼变身摩天农场的前景虽然充满了希望，但在路上还有许多困难和未知等待着我们。

垂直农场是近年来提出的一个农业新科技构想，引起了世界各地专家学者的关注。《经济学人》对这一新科技近年来的研究发展情况进行了调查，本报道就是调查详情。

《经济学人》：垂直农场——作物真能种到那么高吗？

农业新科技：在城市中心位置的垂直农场里栽培作物据说可作为一条生产绿色食品的新途径，但这个构想现在还没成真。

拥挤的城市里已经没有土地了容下更多的人了，怎么办？很明显只有这条路：尽量往上挤 。对于像香港、曼哈顿、伦敦这样土地有限、人口拥挤的地区来说，他们就是通过建造高楼的办法以容下大量的住宅和办公室。人类现在正面临着这样的全球性人口问题，据联合国统计，世界人口到2050年将会增至91亿。联合国粮农组织预计，到那时想要让所有的人都吃饱，世界的粮食产量需要增加70%，那意味着土地亩产量与土地耕作面积都要增加。但现在全球可新增的耕作土地分布很不均衡，而且其中很大部分只能耕作一点作物。那为什么不能把农场往高处建呢？

这些现实就是垂直农场设想出现的背景。垂直农场提出在摩天大楼的楼层中开发出果园与耕地，终年不断地生产各种农产品，并将此种方法推广至全球各地的城市中。这样做不仅可以在高空稀薄的空气中开发出更多的宜耕土地，同样亦可减少农产品的运输成本与长途运输所产生的二氧化碳排放量，还能有效降低生鲜农产品在物流过程中无法避免的衰老与腐烂现象。纽约哥伦比亚大学的公众与环境健康系教授迪克森·德斯波密尔（DicksonDespommier）在他最近出版的新书《垂直农场》中介绍了这一构想，他被公认是垂直农场构想的鼻祖。德斯波密尔说，据联合国人口司的预计，到2050年世界大约70%的人口会居住在城市地区，因此，将农田移动到离人的居住地更近的想法是可行的。 德斯波密尔博士表示，在可控的室内环境中栽培植物还能带来更多的好处，比如杀虫剂，除草剂和杀真菌剂的使用都可被减少到最低。土地污染也不再是个问题，因为作物是水培的——换句话说，就是在溶入了矿物质的水中生长。与传统农业比较，水培法是更好的循环栽培技术，它仅需使用很少的水与营养素，不会出现农业径流（指农田土壤因农业灌溉充满水份后，无法吸收外来的多余水份如雨水、冰雪融水等，土壤水份溢出外部的现象，极易造成土壤污染。译者注）。

建筑公司们已经设计出了各种各样的垂直农场（最早的设计可追溯至巴比伦空中花园时代，约建于公元前600年）。尽管如此，垂直农场的构想至今还只是停留在设计图纸上，它真能有效实施么？ 建设垂直农场所需的技术早已具备。位于图森的亚利桑那大学可控环境农业中心主任基因·贾科梅利（GeneGiacomelli）表示，人类通过温室在室内大量栽培作物已经有超过一个世纪的历史。现在，不管你身处世界何地，都可以在温室内通过设定温度、湿度、光照，气流和营养条件的方式，终年不断地进行耕作并使作物产量最大化。从块根植物（比如萝卜和土豆）到水果（比如瓜类）到谷物（比如玉米），水培法可让几乎所有种类的植物在营养液中生长。

水培法有多种方式，不过最基本的水培技术是将作物栽于在某种基质之上——比如砾石、羊毛或被称为珍珠岩的火山玻璃——作物根部则浸没于营养液里。室内空气保持不停流动，确保作物随时"沐浴"在二氧化碳之中。不被根系所吸收的营养与水份则可回收，不会在土壤中流失掉。贾科梅利说：“你可以通过水培法栽种任何一种作物。”

早在，贾科梅利与他的同事们就创办了名为“南极食品生长室”的项目。他们在南极洲建设了一套半自动化的水培设施，在南极冬季到来时，这套设施每天可为美国阿蒙森·斯科特南极站（the Amundsen-Scott South PoleStation）的65位工作人员提供至少一顿新鲜沙拉。这间生长室占地22平方米，可生产种类繁多的水果与蔬菜，同时只消耗很少的水与营养素。不过，这里还是需要人工照明，因为在南极的冬天里，大部分时间内不会出现自然光照。

光！光！光！ 南极项目的经验指出了垂直农场实施过程一个潜在的缺陷。在南极，提供人工照明所需的花费与进口食品的运输费用相比可谓微不足道。可要是换个地方，使用电源进行人工照明会使得室内栽培的成本变得非常高。就算作物是在玻璃墙体的摩天大楼中生长，白天可以得到一些自然光照，但这点光照远远不足。来自英国奥雅纳工程咨询有限公司（Arup）的彼得·海德（Peter Head）说，没有人工光照，作物的生长会很不平均，靠近窗户的作物由于能得到更多的阳光，因此它们会生长得更快。奥雅纳公司是一家全球领先的专营工程规划设计和社会环境可持续发展的公司。海德还说：“光照是决定高品质作物的质量是否均一的重要因素。”

实际上，即使是当代的单层温室，人工光照在全年的耕作中也是不可或缺的。位于英国肯特郡的英国最大温室项目——但内地球（ThanetEarth），于建成使用，它占地90公顷，英国人制作沙拉所需作物用量的15%是由它提供的。这个温室带有独立的小型供电站，在冬日来临时，供电站每天要为作物提供15小时的光照。希德注意到，但内地球的供电举措让垂直农场能节能减排的说法站不住脚，他已经对垂直农场的构想进行了好几次研究。他认为，垂直农场需要有更廉价的可再生能源出现才能实施。 某些研究者， 如非盈利组织纽约太阳探秘（New York Sun Works）的创办者、环境工程师特德·开普罗（TedCaplow）认为即使使用了可再生能源，也不见得可让垂直农场的设想顺利实施。在-间，开普罗博士与他的同事一起实施了“科学驳船”项目（ ScienceBarge），那是一个停泊在曼哈顿的浮动水培温室（现在已经移动到纽约的扬克斯了）。开普罗说：“这个项目是为了探讨我们能不能在城市中央栽培粮食，并以最小的能耗来换取最大的收成。”

开普罗介绍说，驳船上的用水只有普通田地的十分之一，也没有农业径流，使用生物天敌防治像瓢虫这样的温室蔬菜害虫而不是化学农药。由于耕作终年不断，与同等面积的田地比，驳船上可多获20倍以上的收成。

驳船上使用太阳能与风能来生产粮食，因此碳排放为零。由于驳船上的温室只有一层楼高，因此不太需要人工光照。不过开普罗说，一旦温室要一层层建起来，麻烦就来了。根据在驳船上的经验，他总结出一条规则：要为特定面积的土地提供照明，就需要使用约相当于此面积20倍大小的太阳能面板来提供电力。对于垂直农场来说，这显然很不实际。开普罗博士最后总结说，垂直农场只能在利用自然光能的条件下实施。

在德克萨斯州，温哥华和康沃尔都建有基地的垂直农场经营公司——威臣公司（Valcent）研究出了一个解决办法，将垂直堆叠起来的水培托盘放在轨道上运转，这样可以确保所有的植物都能获得均等的阳光。该公司在英国德文郡（Devon）佩恩顿动物园（PaigntonZoo）建有100平方米的农场原型并已投入使用，这个农场生产能快速循环生长的叶菜类作物如生菜，供动物园的动物们食用。威臣公司的丹·凯奇·史密斯（DanCaiger Smith）说，他们的垂直种植系统（如图所示）能确保作物得到均等的光照与气流；使用相当于一台台式电脑每天运行10小时所需的电能，每年便能生产出500000株生菜；如果是在普通的田地里栽培同样的作物，需要耗费7倍以上的能量及20倍以上面积的土地与水才能得到同样的收成。

不过威臣公司是在相当于一层楼高的温室内安置多层堆叠的托盘，阳光可从头顶及四周射入室内。他们的方法虽然可以增加产量，但对于要建筑在多个楼层中的垂直农场来说还是无济于事的。开普罗博士说，就算每个楼层的作物都能绕着窗户运行并获得均等的日光照射，作物得到的光照量还是很少的，只能制造出少量的生物质。他更喜欢“垂直整合型温室”的构想。“垂直整合型温室”提出把垂直农场整合到建筑与办公室中，作物沿着建筑边沿生长，像三明治一样被夹在两层玻璃中间，顺着传送带绕圈旋转。用作物覆盖整座建筑可有效解决作物生长所需的光照问题，并可作为建筑的被动式环境气候控制手段，让建筑看起来更美观。不过这样一来，可供耕作的面积就小了许多。

海德说，就目前来看，人们仅能利用城市屋顶空间进行耕作，追求垂直农场还不如直接实施屋顶农场。纽约太阳探秘组织（NYSW）的商业分公司“光明农场系统”（BrightFarms Systems）正在与“高谭绿党”公司（Gotham Greens，如果你不知道Gotham是那座城市就看看蝙蝠侠吧，译者注）合作在纽约布鲁克林区创造世界首座商业化的城市水培温室农场。“高谭绿党”公司是另一家从“科学驳船”项目分离出的公司。这座农场将于投入使用，占地15000平方英尺，每年能生产出30吨蔬菜，并打上“高谭绿党”的商标销售给当地的商店。

海德表示，虽然这只是城市水培温室农场，算不上垂直农场的实现，但这仍是往正确目标走出的一步。他说：“如果有一天，我看到那些大的零售商家在屋顶的温室里栽培作物，转手就把收成在楼下卖掉，我一点儿都不会惊讶。”有迹象表明这一切已在悄然发生。比如，光明农场系统公司现在正在和一家名为“好上好食品”（BetterFood Solutions）的公司合作，自10月份开始在一家大超市的屋顶上建造一座单层的大温室。“好上好食品”负责温室的建造及运营，超市已应允买下农场的所有产品。农场生产出的首批水果与蔬菜产品有望在初上市。

海德说，现在我们还不知道这种做法是否有竞争力。屋顶农场的产品也许还不能在全球市场上与其它供应商的产品相竞争，除非人们愿意付更多的钱来购买本地产的新鲜食物。在屋顶的小小农场里种田的做法，和在高大夺目的绿色玻璃塔里种植作物那样的宏伟远景比，确实不那么“炫”。不过，至少是目前，比起在天空中种田的科学梦来说，这倒是更脚踏实地的做法。