在摩天大楼里种蔬菜是一种什么体验？

未来，人们周围的摩天大楼可能不再是酒店、写字楼或者商业中心，而是一座座农场。

我们吃的瓜果蔬菜，甚至鸡鸭鱼肉，都将来自其中。

Part 1

LED灯打造的植物工厂

早在上世纪80年代，美国在爱德华就建起了目前全球最大的超大型植物工厂--------生物圈二号。

这个植物工厂模拟太空殖民中封闭生态系统，说白了就是如果以后人类真从地球搬到火星上生活，这个植物工厂能确保人类有东西吃......

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生物圈二号

这座工厂占地1.3万平方米，约有8层楼高，为圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物。

生物圈二号被用于测试人类是否能以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作，也探索了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途。

生物圈二号使得人们能在不伤害地球的前提下，对生物圈进行研究与控制。

遗憾的是，这个实验最终被证明失败了，但生物圈二号却提供了一个非常好的学习样板。美国垂直空中植物工厂、太空植物工厂已开始由设计图向现实转变。

如今，凭借着全球领先的温控和环控技术，美国不仅在国内25个城市推广了植物工厂，还将技术输入至中东等地区。

而一家位于印第安纳州的植物工业园-----Green Sense Farms（GSF)，目前就掌握了未来市场园艺农业以及蔬菜栽培的关键技术。GSF与飞利浦（Philips）合作，针对特定作物使用LED生长光源打造室内植物工业园，这家工业园已经投资了数百万美元，也是全球最大的植物工厂之一。

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Green Sense Farms

这个工业园内配备14个高度为7.62米的种植塔，上面布满了各类农作物。这些农作物一年365天，每天有22个小时都在日照环境下不断成长。

该农场内部采用了飞利浦LED的“光配方”来精确控制产量。在使用这些设备后，该农场内的卷心菜、甘蓝菜、罗勒属植物以及香葱这些产物一年中将能有20-25次采收，同时节省85%的能源。

GSF创始人兼总裁Robert Colangelo表示：

这个植物工厂提高了每英亩的种植量和每年的收成，我们只产生很少的废弃物。

由于生产出来的作物就在当地消费，因此也最大程度地减少了温室气体的排放。

同时，由于LED光源的波长可以进行有效控制，所以我们也可以使所种植的卷心菜变得更脆、更软，吃起来也更美味。

该植物工厂的“光配方”技术大大缩短了作物的生长周期！成熟时间直接减少了一半！开启随时享受各类新鲜蔬菜的外挂模式！

由于LED灯的温度较低，所以可以放置在离植物最近的最佳位置上，确保植物的各部分得到完全一致的照度。

这也杜绝了有害农药、化肥和防腐剂的使用，使产量得到有机提高，与现代人追求高品质的绿色健康生活宗旨不谋而合。

就目前而言，这一种植方式可能还不适合于诸如玉米和土豆这些对产量需求极高的农作物。但如果Green Sense Farms的方法被证明在商业中可行的话，还是有可能被推广至绿叶蔬菜和其他具备更高价值的农作物身上。

Part 2

植物摩天大厦

1999年，美国哥伦比亚大学公共环境健康系的教授迪克森·德斯帕米尔提出了“垂直农业”这一概念。他认为，垂直农场不仅能解决未来的粮食短缺问题，还可以阻止全球变暖，提高第三世界国家的生活水平，改变人类获取食物和处理废弃物的方式。

在他的设想中，未来的农业应该在由玻璃和钢筋组成的摩天大楼里，这栋大楼能够生产出满足人类生活所需各类农作物。

金字塔农场

摩天大楼的楼层由上至下分别使用气雾耕、水耕和滴灌的栽培技术，能源来自顶楼及墙壁上的太阳能电池，以及每一楼层废弃物所产生的电力，净化过的城市污废水可用于灌溉植物。楼下的杂货店和餐馆还可以负责销售鲜食。

“垂直农业”是当前普遍存在的室内温室的“升级版”，它与室外种植相比有很多优势。比如，拥有更高的水肥利用率，燃料可以实现自给自足。不仅如此，在室内种植作物也有很大灵活性；不必担心遭遇恶劣的气候条件，如干旱、洪水、疫情等。

在此以后，许多结合建筑美学的农业摩天楼构想纷纷兴起。

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农业摩天大厦• 西雅图

由美国Weber Thompson建筑师事务所设计的“生态实验室”在美国西雅图社区实行。

这个农业摩天大厦是一座12层的生态实验室，拥有居住和农业生产双重功能，建在大楼内的花园可为当地社区提供食品。

该建筑师事务所估计，采用水栽法栽种在生态实验室菜园内的马铃薯和莴苣每年可带来大约100万美元的收入。

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农业摩天大厦• 纽约

来自纽约的建筑师布莱克·库拉塞克还在纽约设计了一座生活型农业摩天大厦。

库拉塞克的设计理念为，将城市农场建在居住性公寓外部边缘一些楼层，这里将种植温室农作物，这样农业生产得以贯穿全年。

包括阳台在内的其他一些楼层则种植果树等季节性作物。第一层将建有一个农民市场，建筑物内的居民可以在市场彼此交易或者将收获的粮食卖给普通大众。

四季更替，看着阳台上果树在春夏秋冬的不同风景，想想也是挺美的不是？

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农业摩天大厦• 比利时

比利时建筑设计师文森特-卡尔博特根据蜻蜓的双翼设计了一种所谓的“蜻蜓垂直农场”。

这种设计方案或许可以解决纽约罗斯福岛食品长途运输的问题。

在这栋132层的巨型建筑中，包括了28个不同的农业生产领域，可以供应水果、蔬菜、肉类、牛奶和鱼类等各种农副产品。这栋建筑还包含有多个实验区、办公区和居住区等生活空间。

上面提到的“蜻蜓垂直农场”长这样☟

“今天，众多开发商、投资商、市长和城市规划师已成为立体农场的拥护者，还表达了建造一座立体农场模型的强烈愿望。”德斯帕米尔教授说。

“来自纽约、洛杉矶、拉斯维加斯、西雅图、巴黎、迪拜、仁川、上海和北京等地的规划师都曾找过我。芝加哥已经在做详细的规划。”

垂直农业无疑是一个美好的设想。理论上说，在室内从事农业生产，人们全年都可以种植作物，不用担心坏天气、干旱或自然灾害的影响，更不用担心害虫和寄生虫。垂直农场里拥有高精度的环境控制——温度、光照、二氧化碳的浓度以及营养液的含量都由电脑全自动控制，能量的植物转化率是普通农业的2—3倍，而无土栽培也让人不用担心重金属污染等问题。

争议：成本、技术仍待解决

但事实上，不少业内专家表示，垂直农业很难大面积推广开来。对于传统农业来说,这仅是一种补充和创新思维。具体的实施中,也有一些现实的困难和争议摆在眼前。

2015年，谷歌母公司Alphabet停止了谷歌X实验室的100多个“登月”项目，其中就包括自动化的垂直农业项目。

“在自动收割和提高光照效率等方面，我们取得了进展。但最终，我们无法以这种方式生产水稻和小麦等主要粮食作物，因此我们放弃了这一项目。如果有人能研究出植株较矮的水稻，请联系我们，因为这或许就是问题解决的关键。”在发表在博客网站Medium的TedX演讲中，谷歌X负责人阿斯特罗·泰勒这样解释项目中止的原因。

而在华南农业大学水利与土木工程学院讲师陈旭铭看来，垂直农业若要实现自身设定的目标，需要极高的农业发展水平。

陈旭铭表示，在戴斯波米尔的描述中,一座占地只有一亩、30层高的垂直农场,可以为5万人提供一年的食物和饮用水。如果按照正常情况下，一个人每年平均要消耗1吨的食物与饮用水，5万人一年的需求是5万吨粮食，所需要的耕地面积是53960亩。而戴斯波米尔的农场建筑只有30亩，在建筑设计面积达到最大的情况下，种植平均亩产926.6公斤的“Y两优2号”超级杂交稻，一年只能提供27.79吨粮食，仅能满足27.79人一年的粮食需要。如果要养活中国14亿人，就需要5000万座垂直农场。

陈旭铭进一步举例，假设农业发展水平极高，构想的垂直农场确实能养活5万人，由于人消耗的粮食不会有太大波动，所以5万人仍然需要5万吨粮食，那么垂直农场的亩产量必须达到166吨，是中国目前最高粮食亩产量的179倍。

不仅如此，在现阶段，垂直农业的成本和能耗也始终居高不下。

按照中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所环境工程研究室主任杨其长的估计,垂直农业的成本每平方米高达5000—10000元。一栋高质量的垂直农场可能需要数十亿美元，这显然远超传统农业。第二个问题是能源的消耗。有数据显示，如果想利用垂直农业取代美国全年的小麦生产，仅照明用电需要的电量就是美国所有电站1年生产总电量的8倍，这显然背离了绿色的初衷。

实践：探索需要因地制宜

尽管垂直农场的设想还存在着很多问题，但粮食安全问题的紧迫性和理论上的巨大优势，仍然吸引着各国竞相尝试这一新型农业模式。目前，在新加坡、日本、韩国、美国、古巴、荷兰以及我国都有了垂直农场的雏形。

中国农业大学水利与土木工程学院副教授王宇欣表示，在荷兰，垂直农场生产的食品已经在超市中可以见到。当地一家名为“植物实验室”的公司栽培了各种作物,如草莓、豆角、黄瓜和玉米。更重要的是,它比传统农场减少了近90% 的用水量。

“中国城市规模的急速扩张与城镇化的不断推进,加剧了建设用地短缺与农田保障的矛盾。戴斯波米尔曾经表示，最应该实行垂直农业的国家是中国和印度。”王宇欣认为，探索垂直农业对于我国来说有着现实意义。

“垂直农场的优点与缺点同样明显。”陈旭铭认为，中国完全可以利用其长处，结合自身国情，发挥垂直农业应有的优势。

陈旭铭以城中村改造为例，提议可以将城中村改造成集居住和现代化生产结合的垂直农场。“城中村的改造一直是城市规划中面临的一个比较头疼的问题。城中村如何改造？改造后如何安置村民？改造后村民如何谋生？如果能在原来城中村的基础上，建成一栋栋立体农场，又能居住又能生产，就既可以解决村民安置的问题，又能使他们发挥一技之长，解决就业问题，同时还能为城市居民提供新鲜的农副产品，改善城市生态环境。”

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本文参考来源：时代周报、易农汇，由中国之光网综合整理。