據聯合國糧食及農業(yè)組織預測，2030年世界總人口有望達到85億，2050年將會達到97億。
經測算，想要養(yǎng)活這么多人口，全球糧食產量必須提高70%。
與此同時，隨著城市化進程的不斷加快，城市人口也越來越多——2050年全球城市人口將會再增加25億，世界三分之二的人將生活在城市中。
這種情況下，耕地面積勢必遭到擠壓，城市內部和周邊的農業(yè)用地也被不斷崛起的第二、三產業(yè)一步步蠶食。
城市周邊沒有地方種糧種菜了，那遠點的地方行不行？
當然可以，但是在長距離運輸途中，糧食的損壞和蔬果的腐爛一直是一個難以完美解決的問題。
僅2016年一年，我國糧食在收割、倉儲、運輸、加工這些過程中的損失，就超過700億斤，相當于2億人1年的分量。
如果再算上更容易變質的蔬果，這個數字就更大了。
一邊是人口爆炸性增長，另一邊是耕地急劇減少，這似乎將人類推向了一個兩難的境地。
未來，要解決如此龐大人口的吃飯問題，我們或許需要一種新的食物生產模式——在摩天大樓里種植糧食蔬菜的垂直農場。
垂直農場設計效果圖
文 | 李浩然
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想象這樣一個場景：
在市中心的摩天大樓里，
每一個布滿LED燈的房間都種著
西紅柿、黃瓜、西瓜等等。
聽起來是不是很像科幻電影？
其實，這就是垂直農場，
它為解決未來97億人的吃飯問題提供了無限想象。
1
逆天技術，把農場搬到室內
在垂直農場里，
植物不是種在土里，
而是在一個個垂直堆疊的植物槽里。
工作人員先將種子撒在特殊的編織物上，
這里用的種子與室外種植無異，
而特殊編織物是用可循環(huán)的塑料制品制成，
綠色環(huán)保。
種子放好后，
附著種子的編織物被放進植物槽。
最開始植物的根部是被浸在水里的，
通過水來實現氧化。
后來，科學家們意識到，
如果將營養(yǎng)液霧化進根部，
將會有更好的氧化作用。
于是，就有了“氣培法”這一種植方式——
在容器的底部放一些培養(yǎng)液，
植物的根系大部分處于懸空狀態(tài)，
培養(yǎng)液蒸發(fā)后形成氣霧，
然后再附著在植物的根系上。
相比傳統(tǒng)種植方式，
在同等面積的情況下，
“氣培法”能減少95%的水分消耗，
同時高出75%的產量。
垂直農場比傳統(tǒng)農場的用水量可以節(jié)約近95%
除了水分和營養(yǎng)，
作物生長的另一個重要需求就是陽光。
垂直農場用LED燈照替代陽光，
能通過控制燈的顏色、強度來適應培養(yǎng)液的成分。
此外，容器內還有負責排氣和供氧的小風扇，
以及密布的、可監(jiān)測作物生長的傳感器，
遇到長得不好的會直接摧毀，
免得浪費資源。
時間久了，
科學家們還研究出了一套算法。
利用算法可以改變蔬菜中營養(yǎng)成分的配比，
從而改變蔬菜、糧食的口味，
比如讓西瓜更甜一點、
讓辣椒更辣一點。
更為重要的是，
這些復雜的操作都能通過電腦或手機APP遠程控制。
別人以為你在玩手機，
其實是在搞逆天的科學種植！
2
垂直農場，翻倍的不僅是收成
24小時提供光源，
不需要農藥和化肥，
再加上眾多科學家和精密儀器的悉心守候，
部分作物的生長期甚至縮短到12—16天，
這樣的垂直農場，
首先帶來的必然是翻了幾番的收成。
美國科學家迪克森·戴斯波米爾的測算顯示，
一座占地不足600平方米、
30層高的垂直農場
可為5萬人提供大約一年的食物和飲用水。
如果建造大約170座這樣的垂直農場，
就能為整個紐約市提供一年的糧食、蔬菜和飲用水。
美國科學家迪克森·德波爾教授的垂直農場設計圖
在實踐中，
垂直農場的產量也同樣驚人，
以現在比較成熟的美國Aero Farms公司為例，
他們一年能收成20次萵苣，
而在美國農業(yè)區(qū)，
即使在豐收年，一年也只能收3次左右，
這相當于將收成次數至少提高到原來的6倍！
除了顯著提高的收成之外，
垂直農場還有著其他諸多優(yōu)點，我們一一來看：
一是充分利用土地，
堆疊式的種植將農田延伸到空中，
大大節(jié)省了耕地。
二是不再懼怕干旱、洪水、蟲害等的影響，
徹底擺脫了“靠天吃飯”。
這個意義是重大的，
相關資料顯示，單是我國，
每年因自然災害而造成的經濟損失
就高達上萬億元。
三是環(huán)保效能明顯，
在垂直農場里，
可以利用雨水收集系統(tǒng)、
中水系統(tǒng)等先進的綠色環(huán)保技術，
把農作物生產過程中產生的有機廢物
轉化成可以利用的清潔能源。
垂直農場能源流動圖
一座座高樓大廈
變成了種植園和花壇，
“鋼筋混凝土”成為綠色森林，
這對調節(jié)城市氣候也很有幫助，
城市的夏天將會變得更涼快。
四是豐富了城市文化，
一幢樓里面既可以辦公，
又可以進行農作物生產，甚至還能養(yǎng)畜，
工作之余我們可以去看看菜、賞賞花，
周末可以帶孩子見識下蔬菜、糧食的生長，
簡直不要太“田園范兒”！
垂直農場設計效果圖
最后，垂直農場提供了大量就業(yè)機會，
它其實是個自給自足的生態(tài)系統(tǒng)，
不僅包含農業(yè)，
還包含了建筑業(yè)、機械制造業(yè)等，
不僅需要專業(yè)的農業(yè)技術專家，
也需要建筑師、工程師、城市規(guī)劃師等，
這是一系列智慧的集結。
這樣的“農場”，實在太亮眼！
3
優(yōu)點亮眼，但“硬傷”也很扎眼
垂直農場就沒軟肋嗎？
庫叔帶著探究的心情
請教了幾位農業(yè)及生態(tài)方面的朋友。
他們告訴庫叔，
垂直農場的優(yōu)勢確實亮眼，
可劣勢也同樣扎眼，
從現階段來看，只是“看上去很美”。
首先，由于投資較高，
垂直農場對產量的要求也很高。
一些小而精致的蔬菜占用體積較小，
產量勉強及格，
但對于占用空間較大、
生長周期較長的糧食作物來說就不行了。
想要保證垂直農場種的糧夠吃，
要么將糧食畝產推高數倍，
要么讓小麥或水稻等植株變矮變小，
但目前，這兩樣都很難做到！
即使是那些已經開始搞垂直農場的國外公司，
也刻意避開了種糧這塊難啃的硬骨頭，
他們大多選擇種菜。
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，
其中就有自動化的垂直農業(yè)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，
因為這或許就是解決問題的關鍵?！?/p>
谷歌X負責人阿斯特羅·泰勒這樣解釋道。
其次，庫叔搞農業(yè)研究的朋友表示，
垂直農場不僅對產量要求高，
對技術要求更高。
這是高科技農業(yè)與建筑技術的結合，
肯定需要多種領域的專業(yè)人才來貢獻智慧——
農業(yè)經濟學家、建筑師、工程師、
農藝學家、城市規(guī)劃者……
這就復雜了，
人才培養(yǎng)、團隊磨合、技術融合等都是問題。
再次，室內農場的成本和能耗居高不下。
從經濟方面來說，
垂直農場的成本每平方米高達5000—10000元，
一棟高質量的垂直農場就需數十億美元，
這顯然遠超傳統(tǒng)農業(yè)。
而在能耗方面，
垂直農場就更尷尬了，
有數據顯示，
如果想利用垂直農業(yè)取代美國全年的小麥生產，
僅照明用電就是美國所有電站1年生產總電量的8倍！
有這么多“硬傷”，
垂直農場的規(guī)?；菩械脴O其緩慢，
因為從中獲利太艱辛，
大多數投資人也就不想往里投錢了。
4
望而生畏？依然有人試水
垂直農場“坑”太多，
讓眾多投資者望而生畏，
但也有一些樂觀者，
從這“一半海水，一半火焰”的新生事物中看到了機遇。
在垂直農場的發(fā)源地美國，
就有AeroFarms、
Square Roots、
Freight Farms等多家代表性企業(yè)。
其中，AeroFarms正在美國紐瓦克建世界最大的垂直農場，
建成后總建筑面積將達69000平方英尺（約6400平方米）。
AeroFarms公司位于美國新澤西州紐瓦克市的垂直農場建筑效果渲染圖
這里有必要提一下Square Roots這家公司，
它的創(chuàng)始人叫金布爾·馬斯克（Kimbal Musk）。
金布爾·馬斯克（Kimbal Musk）
看到“馬斯克”這三個字，
再看看這清晰而有立體感的面部輪廓，
高聳帶感的鼻梁，還有那利落的下巴，
你能想到誰？
對了，就是“鋼鐵俠”埃龍·馬斯克（Elon Musk）！
埃龍·馬斯克（Elon Musk）
金布爾·馬斯克是埃龍·馬斯克的弟弟，
哥哥身價過百億美元，
弟弟身價幾十億美元。
這些年來，
哥哥埃龍忙于造電動車特斯拉，
發(fā)射、回收火箭，
并計劃挖隧道造地下高鐵等等，
成為了名副其實的硅谷“鋼鐵俠”。
與仰望浩瀚星空的哥哥不同，
金布爾·馬斯克只盯著方寸大小的餐桌，
決心把橫行上百年的精加工食品趕出這片領地，
推廣非工業(yè)化健康飲食的理念。
相同的是，他們搞的都是顛覆性的東西。
最初，兄弟倆合伙創(chuàng)辦了一家研發(fā)建筑軟件的公司，
后來他們將公司以3.07億美元的價格賣了，
當時，金布爾年僅23歲。
有了第一桶金之后，
哥哥埃龍繼續(xù)留在硅谷開始了他開掛的人生，
金布爾雖然也有這個實力，
可他覺得成為一名硅谷大佬不是他的追求，
他真正想做的是一名“廚子”。
金布爾直接從加州搬到了紐約，
并進入紐約國際烹飪學院開始學做菜！
這給人感覺似乎就是，
身價過億的青年才俊，
本來在硅谷也能攪弄一番風云，
卻開開心心地去了新東方烹飪學校……
金布爾可不管別人怎么想，
從烹飪學校畢業(yè)后，
他迅速投身到飲食行業(yè)，
并頻頻掀起巨浪，
讓人們知道一名“頂級吃貨”應具備的自我修養(yǎng)。
他創(chuàng)立了被稱為“美國頂級餐廳”的The Kitchen，
這是一家自己種植食材的家庭式餐廳，
專門提供脫離工業(yè)化體系的食物，
但太貴了，普通人吃不起。
金布爾思考了一下，
又創(chuàng)建了覆蓋全美的連鎖餐館Next Door，
通過與本地有機農場合作，
讓食物“剛下田頭，就上灶頭”，
從而縮短了產業(yè)鏈，
同時也大幅削減了成本，
讓普通大眾也消費得起健康安全的美食。
他還建立了普及食品教育的組織The Kitchen Community，
為全美超24萬名學生提供親近自然、學習食物的機會，
幫助孩子們從小就建立健康飲食的理念。
……
再就是投資建設垂直農場。
只不過，
他的垂直農場跟我們前面介紹的不太一樣，
他把農場放在一個個集裝箱里，
然后把集裝箱安置在廢棄的停車場。
這些可不是普通的工業(yè)集裝箱，
里面有傳感器、照明系統(tǒng)、精密灌溉管道、
氣候控制系統(tǒng)等高科技設備。
他們利用數字和模型來改變植物的生長環(huán)境，
根據客戶需求來訂制蔬菜，
比如你想要比較甜的植物，
他們就能為你生產出更甜的植物。
金布爾的公司也在積極探索太陽能發(fā)電，
畢竟電力是這項計劃最大頭的成本。
同時，他也在招募更多企業(yè)家參與建設垂直農場，
他經常跟募集來的企業(yè)家說：
“怎么種不是難題，
難的是怎么把果實送到每家每戶的餐桌上。
Square Roots可能解決不了這個問題，
但是從這里出去的人，
前途不可限量。
要做食品界的亞馬遜。
你們當中總有人能做到。
總有人?！?/p>
除了發(fā)源地美國，
還有一些國家也有了垂直農場的雛形，
生產的食品已經能在超市中見到——
比如地狹人稠的島國日本。
2011年福島核事故之后，
日本的很多土地無法再用來種植，
消費者也不再相信他們的食物。
于是日本企業(yè)開始投資垂直農場，
政府、高校和科研單位也給予大力支持，
如今，日本的垂直農場已有150多家，
在全球遙遙領先。
目前，日本最大的垂直農場是Spread，
多種蔬菜從播種到收割都能由機器人來完成，
所使用的機器人具備圖像識別功能，
通過對圖像特征的識別來判斷作物的成熟情況，
這大幅度提高了生產效率，
可節(jié)省約50%的人力成本。
日本的垂直農場中的機器人正在采摘草莓
在陽光明媚的新加坡，
垂直農場的外層由玻璃構成，
不需要人工光照來促進作物生長。
可移動植物架上種植著各類蔬菜，
每層架子不斷旋轉，
架子轉到最上面時能曬到日光，溫度較高；
轉到下面時，溫度下降，
溫度的變化讓蔬果更鮮甜。
新加坡垂直農場
在“牧場之國”荷蘭，
有一家名為“植物實驗室”的垂直農場企業(yè)，
他們采用荷蘭飛利浦公司研制的高效率LED光照系統(tǒng)，
大幅降低了垂直農場的用光成本。
此外，韓國、古巴、阿聯酋等國也紛紛試水垂直農場。
5
這樣的農場，能不能在中國落地生根？
上面這些試水垂直農場的國家，
其實都是利用自身優(yōu)勢大幅沖淡了高成本，
從而使垂直農場具有了落地生根的可能。
美國有技術，
又有類似金布爾·馬斯克這樣有魄力的人才。
日本、荷蘭、韓國等國靠的也是技術，
比如日本的機器人，
荷蘭的LED光照系統(tǒng)。
新加坡、古巴、阿聯酋等近赤道國家，
靠的則是充足的陽光。
但即便這樣，
垂直農業(yè)的大規(guī)模推廣仍然“道阻且長”，
種植的食物在市場的占比基本可以忽略。
那么，中國要不要發(fā)展垂直農場？
中國城市規(guī)模的急速擴張與城鎮(zhèn)化的不斷推進,
加劇了建設用地短缺與農田保障的矛盾。
提出垂直農場概念的迪克森·德波爾教授曾表示，
最應該推行垂直農場的國家其實是中國和印度。
庫叔認為，
對于優(yōu)點與缺點同樣明顯的垂直農場，
盲目推進或避而不談都是不理智的，
最好的方法是利用垂直農場的長處
結合自身國情，
發(fā)揮垂直農業(yè)應有的優(yōu)勢。
光談理論太虛，
我們來舉個例子。
以城中村改造為例，
我們可將城中村改造成
集居住和現代化生產結合的垂直農場。
城中村改造，
一直是城市規(guī)劃中一個比較頭疼的問題。
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，
建成一棟棟垂直農場，
既能居住又能生產，
這樣就既可以解決村民安置的問題，
也能解決就業(yè)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(tài)環(huán)境。
再比如，
中國在城市發(fā)展中產生了很多爛尾樓，
如果能利用相應的農業(yè)技術，
在爛尾樓里建垂直農場，
一能通過垂直農場的循環(huán)技術處理城市廢棄物，
二能美觀城市環(huán)境。
一舉兩得，
豈不美哉？
不管怎樣，垂直農場給我們解決食品問題，
以及城市問題提供了新的思路，
拓展了我們的思考空間。
誠如中國臺灣作家吳明益所說：
“學習如何用不侵犯其他物種權益的方式來供應自己所需，
才是垂直農場最迷人的地方。
唯有朝著這個方向思考，
我們才能擁有一個活著的，
有靈魂的城市。”
