未来可以喂饱地球97亿人的逆天技术，美日等国都有了，中国怎么办
作者丨李浩然
来源丨瞭望智库（ID：zhczyj）
据联合国粮食及农业组织预测，2030年世界总人口有望达到85亿，2050年将会达到97亿。
经测算，想要养活这么多人口，全球粮食产量必须提高70%。
与此同时，随着城市化进程的不断加快，城市人口也越来越多——2050年全球城市人口将会再增加25亿，世界三分之二的人将生活在城市中。
这种情况下，耕地面积势必遭到挤压，城市内部和周边的农业用地也被不断崛起的第二、三产业一步步蚕食。
城市周边没有地方种粮种菜了，那远点的地方行不行？
当然可以，但是在长距离运输途中，粮食的损坏和蔬果的腐烂一直是一个难以完美解决的问题。
仅2016年一年，我国粮食在收割、仓储、运输、加工这些过程中的损失，就超过700亿斤，相当于2亿人1年的分量。
如果再算上更容易变质的蔬果，这个数字就更大了。
一边是人口爆炸性增长，另一边是耕地急剧减少，这似乎将人类推向了一个两难的境地。
未来，要解决如此庞大人口的吃饭问题，我们或许需要一种新的食物生产模式——在摩天大楼里种植粮食蔬菜的垂直农场。
垂直农场设计效果图
想象这样一个场景：
在市中心的摩天大楼里，
每一个布满LED灯的房间都种着
西红柿、黄瓜、西瓜等等。
听起来是不是很像科幻电影？
其实，这就是垂直农场，
它为解决未来97亿人的吃饭问题提供了无限想象。
1
逆天技术，把农场搬到室内
在垂直农场里，
植物不是种在土里，
而是在一个个垂直堆叠的植物槽里。
工作人员先将种子撒在特殊的编织物上，
这里用的种子与室外种植无异，
而特殊编织物是用可循环的塑料制品制成，
绿色环保。
种子放好后，
附着种子的编织物被放进植物槽。
最开始植物的根部是被浸在水里的，
通过水来实现氧化。
后来，科学家们意识到，
如果将营养液雾化进根部，
将会有更好的氧化作用。
于是，就有了“气培法”这一种植方式——
在容器的底部放一些培养液，
植物的根系大部分处于悬空状态，
培养液蒸发后形成气雾，
然后再附着在植物的根系上。
相比传统种植方式，
在同等面积的情况下，
“气培法”能减少95%的水分消耗，
同时高出75%的产量。
垂直农场比传统农场的用水量可以节约近95%
除了水分和营养，
作物生长的另一个重要需求就是阳光。
垂直农场用LED灯照替代阳光，
能通过控制灯的颜色、强度来适应培养液的成分。
此外，容器内还有负责排气和供氧的小风扇，
以及密布的、可监测作物生长的传感器，
遇到长得不好的会直接摧毁，
免得浪费资源。
时间久了，
科学家们还研究出了一套算法。
利用算法可以改变蔬菜中营养成分的配比，
从而改变蔬菜、粮食的口味，
比如让西瓜更甜一点、
让辣椒更辣一点。
更为重要的是，
这些复杂的操作都能通过电脑或手机APP远程控制。
别人以为你在玩手机，
其实是在搞逆天的科学种植！
2
垂直农场，翻倍的不仅是收成
24小时提供光源，
不需要农药和化肥，
再加上众多科学家和精密仪器的悉心守候，
部分作物的生长期甚至缩短到12—16天，
这样的垂直农场，
首先带来的必然是翻了几番的收成。
美国科学家迪克森·戴斯波米尔的测算显示，
一座占地不足600平方米、
30层高的垂直农场
可为5万人提供大约一年的食物和饮用水。
如果建造大约170座这样的垂直农场，
就能为整个纽约市提供一年的粮食、蔬菜和饮用水。
美国科学家迪克森·德波尔教授的垂直农场设计图
在实践中，
垂直农场的产量也同样惊人，
以现在比较成熟的美国Aero Farms公司为例，
他们一年能收成20次莴苣，
而在美国农业区，
即使在丰收年，一年也只能收3次左右，
这相当于将收成次数至少提高到原来的6倍！
除了显著提高的收成之外，
垂直农场还有着其他诸多优点，我们一一来看：
一是充分利用土地，
堆叠式的种植将农田延伸到空中，
大大节省了耕地。
二是不再惧怕干旱、洪水、虫害等的影响，
彻底摆脱了“靠天吃饭”。
这个意义是重大的，
相关资料显示，单是我国，
每年因自然灾害而造成的经济损失
就高达上万亿元。
三是环保效能明显，
在垂直农场里，
可以利用雨水收集系统、
中水系统等先进的绿色环保技术，
把农作物生产过程中产生的有机废物
转化成可以利用的清洁能源。
垂直农场能源流动图
一座座高楼大厦
变成了种植园和花坛，
“钢筋混凝土”成为绿色森林，
这对调节城市气候也很有帮助，
城市的夏天将会变得更凉快。
四是丰富了城市文化，
一幢楼里面既可以办公，
又可以进行农作物生产，甚至还能养畜，
工作之余我们可以去看看菜、赏赏花，
周末可以带孩子见识下蔬菜、粮食的生长，
简直不要太“田园范儿”！
垂直农场设计效果图
最后，垂直农场提供了大量就业机会，
它其实是个自给自足的生态系统，
不仅包含农业，
还包含了建筑业、机械制造业等，
不仅需要专业的农业技术专家，
也需要建筑师、工程师、城市规划师等，
这是一系列智慧的集结。
这样的“农场”，实在太亮眼！
3
优点亮眼，但“硬伤”也很扎眼
垂直农场就没软肋吗？
库叔带着探究的心情
请教了几位农业及生态方面的朋友。
他们告诉库叔，
垂直农场的优势确实亮眼，
可劣势也同样扎眼，
从现阶段来看，只是“看上去很美”。
首先，由于投资较高，
垂直农场对产量的要求也很高。
一些小而精致的蔬菜占用体积较小，
产量勉强及格，
但对于占用空间较大、
生长周期较长的粮食作物来说就不行了。
想要保证垂直农场种的粮够吃，
要么将粮食亩产推高数倍，
要么让小麦或水稻等植株变矮变小，
但目前，这两样都很难做到！
即使是那些已经开始搞垂直农场的国外公司，
也刻意避开了种粮这块难啃的硬骨头，
他们大多选择种菜。
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，
其中就有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，
因为这或许就是解决问题的关键。”
谷歌X负责人阿斯特罗·泰勒这样解释道。
其次，库叔搞农业研究的朋友表示，
垂直农场不仅对产量要求高，
对技术要求更高。
这是高科技农业与建筑技术的结合，
肯定需要多种领域的专业人才来贡献智慧——
农业经济学家、建筑师、工程师、
农艺学家、城市规划者……
这就复杂了，
人才培养、团队磨合、技术融合等都是问题。
再次，室内农场的成本和能耗居高不下。
从经济方面来说，
垂直农场的成本每平方米高达5000—10000元，
一栋高质量的垂直农场就需数十亿美元，
这显然远超传统农业。
而在能耗方面，
垂直农场就更尴尬了，
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，
仅照明用电就是美国所有电站1年生产总电量的8倍！
有这么多“硬伤”，
垂直农场的规模化推行得极其缓慢，
因为从中获利太艰辛，
大多数投资人也就不想往里投钱了。
4
望而生畏？依然有人试水
垂直农场“坑”太多，
让众多投资者望而生畏，
但也有一些乐观者，
从这“一半海水，一半火焰”的新生事物中看到了机遇。
在垂直农场的发源地美国，
就有AeroFarms、
Square Roots、
Freight Farms等多家代表性企业。
其中，AeroFarms正在美国纽瓦克建世界最大的垂直农场，
建成后总建筑面积将达69000平方英尺（约6400平方米）。
AeroFarms公司位于美国新泽西州纽瓦克市的垂直农场建筑效果渲染图
这里有必要提一下Square Roots这家公司，
它的创始人叫金布尔·马斯克（Kimbal Musk）。
金布尔·马斯克（Kimbal Musk）
看到“马斯克”这三个字，
再看看这清晰而有立体感的面部轮廓，
高耸带感的鼻梁，还有那利落的下巴，
你能想到谁？
对了，就是“钢铁侠”埃龙·马斯克（Elon Musk）！
埃龙·马斯克（Elon Musk）
金布尔·马斯克是埃龙·马斯克的弟弟，
哥哥身价过百亿美元，
弟弟身价几十亿美元。
这些年来，
哥哥埃龙忙于造电动车特斯拉，
发射、回收火箭，
并计划挖隧道造地下高铁等等，
成为了名副其实的硅谷“钢铁侠”。
与仰望浩瀚星空的哥哥不同，
金布尔·马斯克只盯着方寸大小的餐桌，
决心把横行上百年的精加工食品赶出这片领地，
推广非工业化健康饮食的理念。
相同的是，他们搞的都是颠覆性的东西。
最初，兄弟俩合伙创办了一家研发建筑软件的公司，
后来他们将公司以3.07亿美元的价格卖了，
当时，金布尔年仅23岁。
有了第一桶金之后，
哥哥埃龙继续留在硅谷开始了他开挂的人生，
金布尔虽然也有这个实力，
可他觉得成为一名硅谷大佬不是他的追求，
他真正想做的是一名“厨子”。
金布尔直接从加州搬到了纽约，
并进入纽约国际烹饪学院开始学做菜！
这给人感觉似乎就是，
身价过亿的青年才俊，
本来在硅谷也能搅弄一番风云，
却开开心心地去了新东方烹饪学校……
金布尔可不管别人怎么想，
从烹饪学校毕业后，
他迅速投身到饮食行业，
并频频掀起巨浪，
让人们知道一名“顶级吃货”应具备的自我修养。
他创立了被称为“美国顶级餐厅”的The Kitchen，
这是一家自己种植食材的家庭式餐厅，
专门提供脱离工业化体系的食物，
但太贵了，普通人吃不起。
金布尔思考了一下，
又创建了覆盖全美的连锁餐馆Next Door，
通过与本地有机农场合作，
让食物“刚下田头，就上灶头”，
从而缩短了产业链，
同时也大幅削减了成本，
让普通大众也消费得起健康安全的美食。
他还建立了普及食品教育的组织The Kitchen Community，
为全美超24万名学生提供亲近自然、学习食物的机会，
帮助孩子们从小就建立健康饮食的理念。
……
再就是投资建设垂直农场。
只不过，
他的垂直农场跟我们前面介绍的不太一样，
他把农场放在一个个集装箱里，
然后把集装箱安置在废弃的停车场。
这些可不是普通的工业集装箱，
里面有传感器、照明系统、精密灌溉管道、
气候控制系统等高科技设备。
他们利用数字和模型来改变植物的生长环境，
根据客户需求来订制蔬菜，
比如你想要比较甜的植物，
他们就能为你生产出更甜的植物。
金布尔的公司也在积极探索太阳能发电，
毕竟电力是这项计划最大头的成本。
同时，他也在招募更多企业家参与建设垂直农场，
他经常跟募集来的企业家说：
“怎么种不是难题，
难的是怎么把果实送到每家每户的餐桌上。
Square Roots可能解决不了这个问题，
但是从这里出去的人，
前途不可限量。
要做食品界的亚马逊。
你们当中总有人能做到。
总有人。”
除了发源地美国，
还有一些国家也有了垂直农场的雏形，
生产的食品已经能在超市中见到——
比如地狭人稠的岛国日本。
2011年福岛核事故之后，
日本的很多土地无法再用来种植，
消费者也不再相信他们的食物。
于是日本企业开始投资垂直农场，
政府、高校和科研单位也给予大力支持，
如今，日本的垂直农场已有150多家，
在全球遥遥领先。
目前，日本最大的垂直农场是Spread，
多种蔬菜从播种到收割都能由机器人来完成，
所使用的机器人具备图像识别功能，
通过对图像特征的识别来判断作物的成熟情况，
这大幅度提高了生产效率，
可节省约50%的人力成本。
日本的垂直农场中的机器人正在采摘草莓
在阳光明媚的新加坡，
垂直农场的外层由玻璃构成，
不需要人工光照来促进作物生长。
可移动植物架上种植着各类蔬菜，
每层架子不断旋转，
架子转到最上面时能晒到日光，温度较高；
转到下面时，温度下降，
温度的变化让蔬果更鲜甜。
新加坡垂直农场
在“牧场之国”荷兰，
有一家名为“植物实验室”的垂直农场企业，
他们采用荷兰飞利浦公司研制的高效率LED光照系统，
大幅降低了垂直农场的用光成本。
此外，韩国、古巴、阿联酋等国也纷纷试水垂直农场。
5
这样的农场，能不能在中国落地生根？
上面这些试水垂直农场的国家，
其实都是利用自身优势大幅冲淡了高成本，
从而使垂直农场具有了落地生根的可能。
美国有技术，
又有类似金布尔·马斯克这样有魄力的人才。
日本、荷兰、韩国等国靠的也是技术，
比如日本的机器人，
荷兰的LED光照系统。
新加坡、古巴、阿联酋等近赤道国家，
靠的则是充足的阳光。
但即便这样，
垂直农业的大规模推广仍然“道阻且长”，
种植的食物在市场的占比基本可以忽略。
那么，中国要不要发展垂直农场？
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。
提出垂直农场概念的迪克森·德波尔教授曾表示，
最应该推行垂直农场的国家其实是中国和印度。
库叔认为，
对于优点与缺点同样明显的垂直农场，
盲目推进或避而不谈都是不理智的，
最好的方法是利用垂直农场的长处
结合自身国情，
发挥垂直农业应有的优势。
光谈理论太虚，
我们来举个例子。
以城中村改造为例，
我们可将城中村改造成
集居住和现代化生产结合的垂直农场。
城中村改造，
一直是城市规划中一个比较头疼的问题。
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，
建成一栋栋垂直农场，
既能居住又能生产，
这样就既可以解决村民安置的问题，
也能解决就业问题，
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。
再比如，
中国在城市发展中产生了很多烂尾楼，
如果能利用相应的农业技术，
在烂尾楼里建垂直农场，
一能通过垂直农场的循环技术处理城市废弃物，
二能美观城市环境。
一举两得，
岂不美哉？
不管怎样，垂直农场给我们解决食品问题，
以及城市问题提供了新的思路，
拓展了我们的思考空间。
诚如中国台湾作家吴明益所说：
“学习如何用不侵犯其他物种权益的方式来供应自己所需，
才是垂直农场最迷人的地方。
唯有朝着这个方向思考，
我们才能拥有一个活着的，
有灵魂的城市。”
（本文图片均源于网络）
参考资料：
《科技信息报》，垂直农业：梦想能否照进现实？
《中国水运》，浅析垂直农场在城市中的应用
微信公众号“玩物志”《以后 97 亿人都靠它吃饭，这项新技术逆天了》
《中国国土资源报》，摩天大楼里种大田——走进各国垂直农场
《中国科技奖励》，“垂直农场”:又一场新农业变革?
《园林杂志》，垂直农场：是海市蜃楼还是城市绿洲？
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