向上是唯一的办法:垂直农场会解决世界日益增长的粮食危机吗?

发布者:bpadmin
发布时间:2019-09-05 12:26
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在苏格兰邓迪市郊外一间不起眼的白色棚子里,坐落着一个可能是世界上最具未来主义风格的农场。在五颜六色的LED灯下种植着蔬菜和水果的金属托盘高耸的堆积起来,但不是由穿着工装裤的粗犷农夫照看的。取而代之的,是由机器人监管。机器人仔细管理每一个环境参数:从光到温度,从二氧化碳到湿度,在一个完全封闭的系统中,没有一把泥土或一缕阳光。


大卫·法夸尔(David Farquhar)在他的垂直农场里


这听起来可能像是科幻小说中的反乌托邦场景,但这个由苏格兰科技公司Intelligent Growth Solutions(IGS)运营的示范农场,并不是未来的愿景。这是在世界各地涌现的越来越多的室内垂直农场中的一个。他们出现在废弃的老工厂,摩天大楼,仓库和废弃的公路隧道中。

 
LED照明下生长的植物

但是为什么我们是向上生长而不是向外生长呢?答案主要在于我们日益减少的自然资源和不断增长的人口,特别是正在经历青年热潮的非洲。根据联合国的说法,到2050年,人均耕地数量可能是1970年可用土地数量的三分之一。与此同时,同期地球人口将增加一倍多,达到近100亿。虽然还有更多的土地可以耕种,但这样做也意味着将破坏更多的森林和野生地区,而可用的耕地分布并不均匀。这就是为什么像纽约,香港和新加坡这样人口密集的地方都“向上”看待农业。这也是为什么必须用十分之一的农田养活世界五分之一人口的中国也转向垂直农场的原因。

日益不可预测的气候使养活全球人口的挑战变得更加复杂,可能会在几天内就抹去一颗庄稼。苏格兰研究中心詹姆斯·赫顿研究所(James Hutton Institute)的科林·坎贝尔(Colin Campbell)教授表示:“如果你能拥有一个独立于气候、天气和土地的系统,你就得到了一个非常具有颠覆性的新的食物供应系统。这就是室内垂直农业可能做到的事情。”该研究所与IGS合作,为垂直农场开发技术。“垂直农场把天气放在一个盒子里。” 科林·坎贝尔说。


1961年以来肉食消耗随着人口增长而暴涨 (百万吨)

但这并不便宜,这就是为什么大多数垂直农场目前都在富裕国家,尽管到2050年地球需要养活的额外人口中的大多数将生活在发展中国家。据经营IGS的连续创业者大卫·法夸尔(David Farquhar)等垂直农业的支持者表示,尽管这项技术仍处于起步阶段,但垂直农业潜在的全球环境和社会利益是巨大的。“它可以带来巨大的好处。可以帮助养活人口,提高农产品质量,减少食品里程,减少化学品的使用,”他说。支持垂直农场的人认为,如果你把害虫和疾病锁在外面,就没有必要使用杀虫剂和其他有毒化学物质。

垂直农场只使用相比较传统农场的很小一部分水。在垂直农场种植1公斤蔬菜只需要2到4公升的水,相比之下,荷兰温室需要16公升水,而地中海农田需要60公升水。通过将粮食生产带到城市,靠近大部分食物消费的地方,就可以避免高耗油的交通工具。通过向上生长,节省了土地,而且好处不仅仅是环境方面的。除去光照,土壤,降雨和其他在户外不能控制的可变因素,也就去除了作物的可变因素。



农业用地生产产生大约24%的温室气体排放

坎贝尔教授表示:“(垂直农场)所有植物的高度完全一样,没有奇形怪状的蔬菜。”通过对光的实验,科学家可以改变植物的味道和感觉,而不需要任何基因修饰。坎贝尔教授说:“通过改变光的波长,你可以改变植物的化学成分。”“你可以增加一些东西,比如味道和味道,也可以增加促进健康的化学物质的浓度。”

然而,其他人坚持认为,在室内重建自然是有代价的。贝尔法斯特女王大学(Queen's University Belfast)研究员安德鲁·詹金斯(Andrew Jenkins)认为,垂直农业对于英国等进口大量食品的国家具有潜力,但他同时警告称,目前人工照明的高能源成本可能会让好处黯然失色。詹金斯博士说:“种植需要四到五倍能源的作物意味着我们(在世界上)的处境比进口更糟糕。”


技术人员在垂直生长设施中种植植物

尽管如此,垂直农业的拥护者们仍然相信,科学家们已经在解决能源问题。法夸尔就是其中之一,他表示,IGS的技术已将典型垂直农场的能耗降低了50%。哥伦比亚大学微生物学和公共卫生荣休教授迪克森·德斯波米尔(Dickson Despommier)是一位垂直农场的梦想家。当他在2010年发表关于这一主题的开创性著作时,那时还没有这样的农场广泛存在。德斯波米耶教授表示:“现在每个人都在从事垂直农业。”

法夸尔对此表示赞同。他说,自从他的垂直农场成立以来的一年里,媒体对他的垂直农场的兴趣超过了他过去25年技术职业生涯中的经手的所有其他企业。荷兰瓦格宁根大学(Wageningen University)室内农场专家利奥·马塞利斯(Leo Marcelis)同意,垂直农业的兴趣是全球性的,但他认为,高昂的成本阻止了向最需要该技术的较贫穷国家传播。马塞利斯教授表示:“在发展中国家,人们对此非常感兴趣,但对他们来说,现在还为时过早,因为这是一个相对昂贵的系统。”“目前,高昂的投资和运营成本将阻止它更快地扩张。”


尽管对IGS技术最感兴趣的是较富裕的国家,但法夸尔表示,仅在最近几周,他就收到了加纳、博茨瓦纳、埃塞俄比亚和印度等地的询盘。中国是追求垂直农业的国家之一,上海正在规划一个占地250英亩的城市垂直农场区域。非洲也在增长和快速城市化。垂直农业的倡导者、伊利诺伊大学的肯尼亚研究员埃丝特·恩冈比(Esther Ngumbi)博士正在推动非洲向上发展农业的想法。尽管她采用了更小、更便宜、更低技术的版本,从富裕世界的垂直农场借鉴了一些节约土地以及节水原则。

虽然从科学的角度来看,几乎任何作物都可以在垂直农场中种植,但目前只有种植绿叶蔬菜和草药植物才具有成本效益,轻质、高价值的作物不需要长时间在昂贵的人造灯光下成熟。它们也足够短,可以堆叠在许多层中。


邓迪垂直农场的LED照明下生长的植物幼苗

考虑到能源成本,马塞利斯教授怀疑垂直农业是否会被用于种植在我们饮食构成中占大部分的廉价、不易腐烂的主食作物,如玉米、大米和小麦。“我不认为主食作物会被种植。这在经济上是不可行的,”他说,“我们看到最多的是新鲜蔬菜,那里有靠近消费者的优势。”

由于大多数商业垂直农场所关注的绿叶蔬菜和草药只占我们每日卡路里需求的很小一部分,使得怀疑者们认为,这些农场在满足粮食安全需求方面将发挥的作用很有限,特别是在较贫穷的国家。其他人也质疑在城市人口附近种植新鲜农产品会促进健康的说法,即使对于那些负担得起的人来说也是如此。最近一项针对纽约室内垂直农场的研究发现,室内种植的生菜和罗勒作物对改善饮食和营养摄入量作用不大。

然而,马塞利斯教授乐观地认为,尽管缺乏卡路里,但更有营养的作物最终将在垂直农场中种植。他说:“越来越多的农场计划开始种植高大的作物,如西红柿和辣椒。这些作物的生长时间较长,所以我们将看到规模逐渐扩大。”垂直农场可能能够帮助生产能源密集型主食的一种方式,可以更快地生产出更好的幼苗,比如土豆幼苗。

坎贝尔教授表示,这是大田农业和室内垂直农场合作的一种方式。邓迪的IGS正在致力于“快速培育”更好的基础作物品种,所需时间仅为室外时间的一半。他说:“传统的大田农业将继续是未来提供主食作物的主要方式,但室内垂直农业可以帮助实现这一点,因为你可以使用室内垂直农场来大规模繁殖你在田间种植的植物。”

法夸尔说,在室内和室外搭配种植农作物,释放出宝贵的土地,可用于种植水稻和小麦等东西。“目前有很多土地的使用效率低下。如果我们能把这些低效作物带到室内,让那块土地可以用来种植主食作物,那肯定是一件好事,”他说。

在室内种植水果和蔬菜不仅仅帮助我们在户外种植更多能量丰富的食物,对于德斯波米尔教授来说,室内垂直耕作是应对气候变化的关键之一。他说:“农业是我们对大自然放任过的最糟糕的事情。”“如果你在室内种植食物,在户外种植树木,它会减缓气候变化。

“户外耕作是失败的,所以室内耕作必须成功。”



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