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2019年3月1日 作者:xwz2367609 [返回]
垂直农场与垂直农业技术概述(1)

当前农业存在的危机不仅仅是耕地减少与人口骤增的食物供求危机,还体现在传统耕作的生态与可持续性危机。当前农业生产方式的不可持续性已成为各国政府面临的战略问题,我国耕地污染率已达8.3%,受重金属污染的耕地已达1/6,如何研发离土化的可持续永久耕作方式已成为战略性课题;随着千万级人口大城市的增加,都市人生活在钢筋水泥的丛林中,远离了支持我们生存与生活的基本元素“农业生产”,人们的身心被囚于人类现代文明构建的牢笼中,严重影响城市人身心的健康发展,都市型泛农耕的融入可以让人们身心释放,真正过上三生(生产、生活、生活)有幸的健康生活。

采用垂直农场式的新型耕作方式,可以数十倍的提高土地利用率,让农业融入都市的发展成为可能。线性的平面拓展是有限的,而空间的利用是无限的,采用垂直农场模式可以在人口不断增长的前提下,无需耕地的拓宽即可解决食物问题;发展垂直农场不再是战略争辩的问题,而成为实践如何构建与推进的实际问题,也就是垂直农场将是未来人类解决食物的必由之路。2015年在英国召开的国际设施园艺会议,就是以垂直农业为主题,而垂直农场是实现垂直农业最有效的手段及解决路径。21世纪,只要采用科学的耕作模式再结合垂直农场科技的快速发展,即可解决上述问题。未来在城市建设中,可以利用空闲空旷地带进行垂直农场的构建,再结合垂直农业技术,以现有建筑物表面作为载体进行现代农耕科技的结合,不仅不减少耕地,而且三维的建筑立面数倍于原有耕地的利用,实现城市化推进而耕地不减少的双赢发展,从矛盾转为协同。垂直农场与垂直农业技术大多以无土化及安全保全型耕作技术为基础,可以实现零排放生态保全生产,是永久可持续的耕作模式,特别是雾培技术的突破,解决了当前垂直农场构建的建筑化高成本问题。雾培农耕与现代都市融合发展,所带来的城市发展变革及生产方式革新是无限的,人们可以利用狭小的空间进行高效耕作,不再受限于土壤与气候,可以在都市的任何环境与空间进行农耕生产,从有限变为无限。美国科学家曾设计150座摩天大楼式的垂直农场,以解决整个纽约的农产品供应问题,这并不是天方夜谭,是可实现的技术梦工场,摩天大楼式的垂直农场估计在未来二十年内,将会遍布世界各国的大中小都市。垂直农场与垂直农业技术,开辟了人类获取食物的新空间新思路新方法与新途径,将会是人类探求式发展中解决生产生活生态问题的伟大里程碑。

第一节、国内外垂直农场研究与发展趋势

垂直农场的提出为1915年美国地质学家吉尔伯特•艾利斯•贝利提出,近百年历史,但真正概念化与引起关注的是1996年,美国哥伦比亚大学的迪克森.戴波米耶,他提出了以城市高楼建筑物为农场耕作平台的堆叠式农场,是垂场农场概念与理论的主要推动者。但如果从实践来说,垂直农场并不是新鲜事物,古代巴比伦空中花园、马丘比丘的悬崖梯田。

作为新生事物及未来农业趋势技术,垂直农场成为设计师、农业设施专家及社会经济学家的关注热点,形成了当前各国不同的垂直农场风格,但总体来说分为两种,一种是纯建筑风格的摩天大楼,内部采用堆叠分层种植,结合能源系统、循环技术、环境调控及人工光源技术,计算机自动化控制技术等,构建成类似植物工厂耕作风格的理想农场,但这种垂直农场目前基本处于理论设想阶段,因投资巨大(占地一亩层高30垂直农场建设成本将达2亿美元),效益回报慢,未能在实践中推行,所以当前摩天楼式的垂直农场尚处理论阶段。城市建筑肤皮耕作型垂直农场 这是广义的垂直农场,实质来说应归为垂直农业,就是利用城市三维肤表,如屋顶、墙面、阳台、护栏、庭院甚至室内空间进行立体耕作,以提高都市农业的空间利用率。最为典型的就是新加坡开发的可移动铝材A架式垂面种植系统,A架可布设9层,每层架如移动车库可上下调换以均匀光照,每组架投资估计1.5万美元,投入也不菲,如果与丽水市农科院开发的立柱雾培或者垂面雾培相比,成本不及其十分之一,其优势不甚明显。美国2015年在米兰世博会上展出的都市墙面垂直耕作农场也属肤表式垂直农业模式,与丽水市农科院开发的垂面雾培相比,其研发的技术更显优势,不管建设生产成本都将更低,更适合普及推广。在垂直农业的开发利用上,丽水市农科院自2005年开始,分别走过了层架式与垂面式补光型植物工厂、立柱式塔架式垂面式雾培等技术偿试与生产应用,已有近十五年历史,2016年在美国建设的梯架雾培蔬菜工厂,受到美国农业部的关注与重视。

严格意义的垂直农场,国际上方案很多,但真正实施的很少,都受限于成本高回报慢的问题;丽水市农科院自2009年开始,对垂直农场进行了系统的研究开发及应用,总结出适合当前农业生产力水平的实用型螺旋梯田式垂直农场,该模式利用简易的农业设施而无需建筑支持即可完成,具有广泛的应用前景与市场空间,可以说实用化低成本的垂直农场建设已有强大的理论与实践基础,走在世界之前列。2013年丽水市农科院援助于韩国南阳州建设的706平方米鸟巢温室垂直农场,采用螺旋梯田方式,实现了低成本的空间利用,在韩国引起较大的反响。

垂直农场的耕作技术上,有种养结合的复合模式,也有单纯种植的垂直利用模式,种养结合的一般采用鱼菜共生方式,或者发酵床养殖禽畜再结合蔬果花园种植,实现资源能量及水的循环利用,是一个协同共生的生态系统。在自动化控制上,大多采用环境的及栽培过程的智能化管理,该方面技术大多比较成熟而稳定,可以进入实用化阶段。世界各国当前实施的植物工厂型垂直农场或者半开放式垂直农场大多以水培为主,而丽水市农科院开发的垂直农场与垂直农业技术,以雾培与水气培为主,品种受限问题得到解决,水气培与雾培几乎适合所有植物的高效耕作。所以雾培的垂直农业技术与垂直农场构建技术的有机结合,将成为当前与未来发展垂直农场的主要模式。而螺旋梯田式的硬件构造,将是当前较为实用的模式,可以实现低成本生产,适合当前生产力水平,是可实现并能高效运行的垂直农场构型。

 

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