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垂直農(nóng)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(huán)境——倫敦南部的大街地底下二戰(zhàn)時留下的防空洞——這可能是世界上最獨特的農(nóng)場了。按計劃，它將在今年下半年實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。
這個地下農(nóng)場將為倫敦的店鋪和飯店供應(yīng)“微綠食品”（用蔬菜種子發(fā)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(chǎn)品的配菜。嫩芽產(chǎn)品雖小，營養(yǎng)價值卻高，是一般食品的數(shù)倍），這種當(dāng)?shù)厣a(chǎn)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(nèi)農(nóng)場”，世界其他地方的一些種植者已經(jīng)開始完全利用室內(nèi)燈光來種植植物了，這會是另一場重大農(nóng)業(yè)耕種方式變革的開端嗎？
向上垂直和向下垂直
一個新的農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢正在以不同的新名詞出現(xiàn)：“城市農(nóng)業(yè)”、“室內(nèi)農(nóng)場”或“垂直農(nóng)場”。美國普渡大學(xué)園藝學(xué)家卡瑞·米切爾介紹說，垂直農(nóng)場的初衷是通過向空中發(fā)展的農(nóng)場，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與農(nóng)業(yè)用地之間的矛盾。設(shè)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(shè)想要成為現(xiàn)實，卻是說來容易做起來難。一些嘗試者開始將垂直農(nóng)場的理想變成現(xiàn)實。在離美國芝加哥不遠(yuǎn)的用廢舊工廠倉庫改建的一個綠色農(nóng)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(xiàn)，使得這種無陽光的垂直耕種方式成為可能。雖然現(xiàn)有的LED照明在將電能轉(zhuǎn)化為光能方面并不比最新的鈉燈更有效率，但關(guān)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�！泵绹q他州州立大學(xué)（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(chǎn)更多的莊稼。在日本宮城農(nóng)場里的16層種植架上，莊稼可以一年四季生長，據(jù)報告稱，其產(chǎn)量是露天田野農(nóng)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(chuàng)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(nóng)場。但布格比指出，更需要考慮的是室內(nèi)農(nóng)場人工光照的高成本問題。但室內(nèi)農(nóng)場的擁護(hù)者稱，由于LED光照的發(fā)展，使得農(nóng)場發(fā)展不再局限于只能種植利潤空間極大的植物了。有人預(yù)測，未來的室內(nèi)農(nóng)場甚至可能有助于解決世界糧食危機(jī)。
將傳統(tǒng)溫室“立體”“升高”
立體循環(huán)產(chǎn)量高
水培法是垂直農(nóng)場采用的主要技術(shù)，它將植物種在不含土壤的水槽中，溶解了各種營養(yǎng)物質(zhì)的水則在水槽內(nèi)循環(huán)。
劉教授表示，在水培溫室里，室內(nèi)農(nóng)作物可以全年生長，時常造成絕收的旱澇災(zāi)害得以避免，作物產(chǎn)量可以達(dá)到最大。由迪克森·戴斯波米爾教授帶領(lǐng)的垂直農(nóng)場項目組通過調(diào)查顯示，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。
更為重要的是，水培法使種植者不用擔(dān)心室外環(huán)境條件，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，而且不會破壞土壤的結(jié)構(gòu)。
按照戴斯波米爾教授對于垂直農(nóng)場的設(shè)想，每棟大樓不僅能種百種果蔬，還不產(chǎn)生垃圾，可以用垂直農(nóng)場實現(xiàn)真正的城市可持續(xù)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(qū)動渦輪的蒸汽，為農(nóng)場供電。對此，劉教授認(rèn)為這相當(dāng)于一個立體循環(huán)農(nóng)業(yè)，確實是可操作的。
造價成本非常高昂
有專家認(rèn)為，為了最大限度地改善環(huán)境、節(jié)約能源，垂直農(nóng)場應(yīng)建設(shè)在城市中心。這樣，既可以減少運輸費用和運輸中產(chǎn)生的污染，也可以將多余的農(nóng)田還原為森林。此外，農(nóng)作物可以直接利用來自城市的有機(jī)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(nóng)場嗎？劉教授表示，它涉及許多高科技因素，如環(huán)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(nóng)場。但是，它為城市如何節(jié)約土地實現(xiàn)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(shù)上的儲備。
室內(nèi)農(nóng)場是否更綠色、更環(huán)保
“在室內(nèi)農(nóng)場種植一些特色產(chǎn)品賣到專門市場上去，這樣的經(jīng)營模式是可行的�！辈几癖日f，“但在垂直農(nóng)場種植主要糧食作物的想法是荒謬的�！睋�(jù)美國康奈爾大學(xué)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(dá)23美元。
同時，正如許多人所擔(dān)心的那樣，室內(nèi)農(nóng)場是否更綠色、更環(huán)保？據(jù)已退休的艾爾布萊特的計算，完全用美國電網(wǎng)發(fā)電提供光照種植每公斤萵苣的碳排放高達(dá)8公斤�！鞍俜种俚墓獯碇罅康亩趸肌！彼f。根本的問題是，將化石燃料、風(fēng)能或太陽能轉(zhuǎn)化為電，然后轉(zhuǎn)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(dá)90%。
對艾爾布萊特計算數(shù)字的普遍反對意見是，這些數(shù)字已過時，沒有將現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展考慮進(jìn)去。德林和“綠識農(nóng)場”的負(fù)責(zé)人羅伯特·科蘭吉羅也對這個結(jié)果有所質(zhì)疑：“田間耕種、溫室培育和室內(nèi)農(nóng)業(yè)之間很難進(jìn)行比較，城市農(nóng)業(yè)是一個新興行業(yè)，對其分析我們要慎之又慎�！�
目前沒有一家公司能提供數(shù)據(jù)證明，室內(nèi)農(nóng)業(yè)比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)或溫室種植產(chǎn)生更少溫室氣體排放。德林指出，與萵苣相比，微綠產(chǎn)品生長期更短，產(chǎn)量更高。米切爾也認(rèn)同道：與其他作物相比，微綠產(chǎn)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(huán)境農(nóng)業(yè)”的發(fā)展條件與設(shè)想
“零碳食品”公司將從可更新能源供應(yīng)商那里購電，用可更新能源提供光照用電顯然比使用電網(wǎng)供電更能減少排放。但布格比認(rèn)為，室內(nèi)農(nóng)業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)仍然會對環(huán)境造成很大影響。據(jù)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(nóng)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(rèn)為，包括傳統(tǒng)溫室栽培和室內(nèi)農(nóng)業(yè)在內(nèi)的“可控環(huán)境農(nóng)業(yè)”或“環(huán)控設(shè)施農(nóng)業(yè)”已經(jīng)具備了一定的發(fā)展條件，例如，在美國更低的能源成本使得室內(nèi)農(nóng)業(yè)輔助光照不再難以承受。
室內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)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(rèn)為，通過一些改進(jìn)措施，如更好的隔熱條件、更智能化的溫度控制系統(tǒng)等。在氣候控制溫室里生產(chǎn)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(chǎn)食品成為一種綠色環(huán)保的選擇。一些創(chuàng)新設(shè)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(fā)展趨勢�！�
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