为了自身的生存和繁衍,人类一直在进行着前所未有的征服,各种类型的耕作机器、不断改进的肥料和杀虫剂、植物人工繁育获得的更高产量和抗病性,加上对抗常见动物病害的疫苗和药品,虽然曾经暂时使农业生产满足了全球人口的基本生存需求。但由此也带来了很多负面影响。到20世纪80年代,很多地方的农业生产远远超出了土地的承载能力,农业化学品已经破坏了营养物质恢复的自然循环。农业灌溉消耗了世界上可利用淡水资源的70%,由肥料、杀虫剂、除草剂及淤泥导致的污染使不少淡水无法被人类饮用。如果这种趋势持续下去的话,某些人口密集的地区将不再有足够多的安全饮用水。
事实上,从古至今,人类的农业生产一直都有一个致命的弱点,那就是靠天吃饭。在自然灾害面前,人类的粮食供应来源依然非常脆弱,稍许的粮食减产就能令全球粮价波动不已,历史上亦不乏因自然灾害造成饥荒死人的事例。
目前,世界上许多可耕地几乎已经满负荷运作,才勉强养活现在的60多亿人口。如果我们继续通过大量毁林来开垦新的农田,全球气候变暖将以灾难性的速度加快。而且更多的农业径流将造成大量水文“盲区”,足以使大部分河口、甚至部分海洋变成不毛之地。
显然,我们需要一种根本的解决方法。一个有效应对几乎所有下面问题的战略性改变。
1.全世界每年将84亿吨二氧化碳排放至大气。
2.全球人口在未来40年可超过90亿。
3.目前,有60%的人口居住在城市中;到2050年,全球80%的人口将居住在城市里,其中大多数在发展中国家。
4.现在地球陆地表面上近37%的土地用于农业生产。
5.全球每年有近1300万公顷的森林被砍伐,相当于希腊或尼加拉瓜的国土面积。
6.目前全球的可耕作土地面积相当于整个南美洲的大小,供养着全世界60多亿人口,其中至少有上亿人挣扎在饥饿线上。
7.到2050年,随着人口的增加,我们需要在现有耕作面积上增加一个相当于巴西国土面积大小的耕地,来养活新增人口。
“就像人们居住的房屋从平房向高楼进化一样,耕地也从田地向楼层化农场发展。在多层建筑物里模拟农田的农作物生长环境,使其符合农作物的生长发育成熟条件,这是有效扩大农作物生产面积和产量的一种农业发展模式、途径和方法。”
垂直农场的大胆构想最初是由美国哥伦比亚大学环境科学和微生物学教授迪克森·德波米耶(Dickson Despommier)提出的,即将农产品、牲畜养殖等农业环节放入到可模拟农作物生长环境的多层建筑物中,并通过能源加工处理系统,实现城市粮食与能源的自给自足。该概念倡导在城市中探索新型农业生产模式,以解决未来城市中粮食供应、资源优化和人类生存之间的矛盾和问题。其构造模式完全颠覆了人类几千年来的耕种方式,粮食作物第一次离开其赖以生长的土地,在高楼中成长、收割。垂直农场被美国《时代》周刊评为2009年“50项最佳发明”、最具特点的十大发明之一。
垂直绿化是指导充分利用不同的立地条件,选择攀援植物及其它植物栽植并依附或者铺贴于各种构筑物及其它空间结构上的绿化方式。
而垂直农场更强调的是它的生产性,它不仅能解决未来的粮食短缺问题,还可以阻止全球变暖,改变人类获取食物和处理废弃物的方式。
垂直农场可以有效缓解人均耕地面积日益减少造成的农产品供给不足的困境
据统计,近30年来人均耕地面积已从0.33公顷下降到0.22公顷。但是我们不难发现,每一个大都市都有许多闲置的空间,这些都可以用来建造垂直农场。据研究,一幢58层的“农场”,占地仅1.3万平方米,却可以提供74.32万平方米的农作物生长面积,具有相当于一个414.4万平方米传统农场的生产能力。德斯坡米尔曾经估算,只需150栋30层的垂直农场,便可以供应纽约全市人口一年的饮食所需。这样一来,垂直农场轻而易举地解决了目前我们所面临的粮食短缺危机。
垂直农场将改变传统农业“靠天吃饭”的状况
传统的农业生产严重依赖于天气气候条件,而垂直农场依靠精准科学的农业技术,可以使农作物全年不间断生长。农田生产的自动化控制,可以促进农作物的改良和优化,使农作物向高产、优质、高效方向发展。我们可以将命运真正掌握在自己手里,不再受制于自然界的无常变化。
垂直农场中所有的农业生产都可以通过有机方式进行
减少除草剂、杀虫剂、农药等有害化学品的使用,大大减少了有害农业废物和化学物质的产生及排放,不仅减少了对水和土地的污染,也保障了食品安全。
垂直农场可以实现资源的高效利用
据统计,农业灌溉用水已经占人类可利用淡水资源的70%,浇灌后的水却成了污水、废水,含有大量泥沙、杀虫剂和其他化学成分,难以进行二次利用。垂直农场能够利用科技手段将生活废水处理为达到标准的灌溉用水,减少了水资源的浪费,提高了水资源利用效率。垂直农场通过使用可再生能源等方式,不仅减少了能源的消耗,大大提高了能源的使用率,而且还能够产生清洁能源,解决城市面临的日益严重的能源紧缺问题。
垂直农场可以缩短农产品运输环节,降低运输成本和减少交通污染
传统上,由于农作物全部种植在郊区和乡村,而生产的农产品大部分都要运送到城市,这不仅会增加成本,而且在运输过程中还会消耗能源,排放二氧化碳,造成环境污染。将温室栽培引入大都市中,通过“就地生产”,可以减少农产品由农村向都市的运输环节,具有极高的经济效益和环境效益。
自从垂直农场的概念提出之后,围绕它的争论从来没有停止过。支持者认为,这种生产方式可以更有效地利用空间、提升农作物生长效率。然而,一些环保主义者认为,把农作物放入建筑物,用发光二极管(LED)帮助植物进行光合作用,需要耗费大量资源,并且城市的功能是有限的,不能把城市的功能无限放大。尽管垂直农场为城市发展和农业发展提供了一种新的模式,但目前它还处于概念开发和实验设计阶段。有一些瓶颈需要克服,主要表现在下面几方面:
据估算,建设一个最小、最简单的垂直农场也需要两亿美元。由此可见,建造一个真正的垂直农场需要巨大的财力支持。
必须先建造一个小型的垂直农场作为试点,来进行各种技术的研究和实验。特别是对于不同楼层的农作物要获得相同的光照、水分、养分等,需要科学地计算。垂直农场不同于传统的农业耕种,它更加依赖于科学技术的支持和人才的储备,需要寻找并培训合格的现代农民,使他们能够应对复杂而缜密的内部操作系统。
历经千百年发展起来的农业技术体系和知识体系,是传统文化的重要组成部分,凝聚着世世代代劳动人民的智慧。随着垂直农场的发展,可能会带来传统农业文化的消逝。
例如,人们会担心垂直农场长期潮湿的条件会使建筑结构受到锈蚀,在垂直农场中饲养动物会增加公众对于卫生条件的担心,污水处理后用于灌溉会否引发安全问题,垂直农场的实际规模效益究竟如何等。
城市森林塔
城市农场
加拿大“空中农场”
圆形垂直农场
新加坡交织住宅复合体
峡谷生活合作社
O型垂直农场
蜻蜓垂直农场
“生态豆荚”
“城市农业中心”
法国巴黎“垂直农场”
“纽约绿塔”
迪拜“海水利用垂直农场”
丹麦罗多弗雷“空中村庄”
伦敦桥垂直农场
台湾中国信托商业银行总部
垂直农场
美国奥斯汀市“绿色工程”
垂直城市农场
美国西雅图“生态实验室”
荷兰鹿特丹“城市仙人掌”
金字塔农场
绿色摩天大楼
多层城市农场
美国“推进达拉斯”
绿色收获城市垂直农场
我们所能期待的让一场绿色革命萌芽的地方最后只能是城市的仓库、废弃的建筑和高楼大厦。但是从新加坡到宾夕法尼亚州斯克兰顿市,如今世界各城市急速膨胀的人口通过“垂直农场”这样一个全新的对环境无害的方法填饱肚子是充满希望的。
世界最大的立体农场将于三月在斯克兰顿正式启用。由GreenSpiritFarms (GSF)公司建设的农场位于密歇根新布法罗,虽然单层占地面积只有3.25公顷,但其6层的植物架却可以容纳1,700万株植物。而这只是不断涌现的垂直农场中的一个。
纽约“SunWorks”公司的林斯里说:“有机食品不能养活全世界所有的人,农村农业仍然不会消亡。在任何可能的地方,采用更为有机的方式种植谷物,用高产出的温室食品补充有机食品是一个可持续的方式。”
关于“垂直农场”的讨论仍在继续,让我们拭目以待。