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垂直农场又一场新农业变革图[新闻]微果草属

2020-09-29 09:11:30  7月农业网

垂直农场:又一场新农业变革(图)

芥末番茄沙拉酱的味道美极了,但不同寻常的并非只是它的味道,还有其独特的生长环境--伦敦南部的大街地底下二战时留下的防空洞--这可能是世界上最独特的农场了。按计划,它将在今年下半年实现商业化生产。

这个地下农场将为伦敦的店铺和饭店供应“微绿食品”(用蔬菜种子发芽长出的微小蔬菜苗,可以用来做沙拉、蔬菜汤、三明治及其他一些餐饮产品的配菜。嫩芽产品虽小,营养价值却高,是一般食品的数倍),这种当地生产的高级沙拉植物不是生长在田间地头,而是种植在大城市的中心地带,甚至生长在终日不见天日的地方。

听起来似乎像是天方夜谭,让人难以置信。实际上,伦敦的地下防空洞并不是第一个“室内农场”,世界其他地方的一些种植者已经开始完全利用室内灯光来种植植物了,这会是另一场重大农业耕种方式变革的开端吗?

向上垂直和向下垂直

一个新的农业发展趋势正在以不同的新名词出现:“城市农业”、“室内农场”或“垂直农场”。

美国普渡大学园艺学家卡瑞·米切尔介绍说,垂直农场的初衷是通过向空中发展的农场,解决农业生产发展与农业用地之间的矛盾。设计者期望,在城市摩天大楼和高层建筑上种植的各种植物,可以满足整个城市人口的需求。

但这种美好的设想要成为现实,却是说来容易做起来难。在摩天大楼上发展农业成本不菲,至少在启动阶段要有大量的资金投入。但尽管如此,都市农场的理念还是以各种形式发展起来了。例如,纽约城里的GothamGreens公司在建筑物屋顶上建造了多个温室,这些“屋顶农场”的下面,配套的是大型超市。但问题是,适合种植的屋顶并不很多,而且在传统温室里生产作物,所需成本远高于在田地里种植庄稼,例如,夏天需要给它们降温,而在冬天则需要给它们供暖,并增加人工照明。

一些尝试者开始将垂直农场的理想变成了现实。例如,在离美国芝加哥不远的用废旧工厂仓库改建的一个绿色农场里,巨大而密集的一层层架子上,种植了各种药草、沙拉植物和莴苣。在日本宫城,也有一家类似的绿色农场。本文介绍的伦敦地下防空洞里的农场也是基于同样的理念,尽管选址非同寻常,“它也是一种垂直农场,只不过不是向上发展,而是向下发展。”米切尔说。

LED照明的出现,使得这种无阳光的垂直耕种方式成为可能。实际上,植物栽培者在冬天阳光不太强烈的时候采用高压钠光照明已有几十年历史了,虽然现有的LED照明在将电能转化为光能方面并不比最新的钠灯更有效率,但关键是,它所集中的热量却要少得多,因此它"可以安置在离植物更近的地方,令植物可以在架子上生长。"美国犹他州立大学(洛根)的布鲁思·布格比说。这意味着在较小的空间里可以生产更多的庄稼。在日本宫城农场里的16层种植架上,庄稼可以一年四季生长,据报告称,其产量是露天田野农场的100倍。

“如果没有LED照明,这几乎是不可能的。”零碳食品公司(ZeroCarbonFood)的创始人之一斯蒂文·德林说。也正是这家公司,开办了伦敦的地下农场。

阴暗潮湿的地下防空洞已经多年废弃不用,当地交通部门以优惠条件将它租赁了出去。虽然在地下深处的防空洞里,植物种植架只有叠架三层的空间,但伦敦变幻莫测的坏天气丝毫也影响不到这个地下农场。农场经理介绍说,“我们的种植计划可以精确到每一分钟。”

但是,这些农场生产的食物口味如何呢?不同光谱灯光照明显然会对植物生长产生影响,在不同类型LED照明下生长的芥末沙拉的味道,与另一批的口味会有明显的不同。因此人们难免会担心缺少紫外线光照的植物在营养价值上是否会有所缺损?但不管怎样,它们品尝起来的味道可是一点也不差。

相反,布格比指出,更需要考虑的是室内农场人工光照的高成本问题,只有你的农场产品能够卖出一个好价钱,才能支付得起完全依靠人工光照种植方式产生的庞大电费账单,这也是为什么尽管从上世纪80年代起,人们对室内种植进行了大量尝试,能大规模经营室内农场的却只有那些大麻种植者的原因。

但是室内农场的拥护者称,由于LED光照的发展,使得农场发展不再局限于只能种植利润空间极大的植物了。有人预测,未来的室内农场甚至可能有助于解决世界粮食危机。

室内农场是否更为环保

但是在布格比看来,根本性的东西还是没有改变。"在室内农场种植一些特色产品卖到专门市场上去,这样的经营模式是可行的。"他说,"但是在垂直农场种植主要粮食作物的想法是荒谬可笑的。“据美国康奈尔大学的路易斯·艾尔布莱特估算,在人工光照下种植可以做成一条面包的麦子所需付出的电费账单高达23美元。米切尔对室内农场的前景还是比较乐观的,但他也认同,利用室内农场大规模种植主要粮食作物是不可行的。"我们并不打算在仓库里种植麦子、稻米和谷物。”他说。

同时,正如许多新人所担心的那样,室内农场是否是更绿色和环保?例如,“零碳食品”的网站称,其室内农场种植的食物将“减少碳足迹”,且“能源消耗低于传统温室种植方式”。绿识农场(GreenSenseFarms)的网站称,“在离客户更近的地方种植植物,意味着食品的运输线路更短,消耗的汽油燃料更少,同时可大幅度减少碳排放。”

在当地生产食品可大大减少运输费用,但却并不一定能降低碳排放。这是因为,运输过程中产生的碳排放只占食品生产相关环节总排放量的一小部分。2008年,艾尔布莱特向纽约州能源研究和开发署提交了一份关于从纽约州外进口食品与纽约州当地生产食品碳排放比较的报告。报告显示:纽约州的大部分新鲜食品来自美国加州和亚利桑那州,平均运输里程达5000公里。就拿莴苣来说,运进纽约州的每公斤莴苣要产生0.7公斤的碳排放,但在当地温室中以人工光照辅助生产莴苣的碳排放更高,生产每公斤莴苣排放的二氧化碳多达2.4公斤。

英国的情况也类似,英国比克顿学院的凯文·费雷迪亚尼曾对当地的一个垂直农场系统进行了测试,虽然他也是垂直农场的积极支持者和拥护者,但他的调查研究显示,从西班牙进口来的莴苣要比伦敦冬季当地生产产品的碳排放更低。

据已退休的艾尔布莱特的计算,完全用美国电网发电提供光照种植每公斤莴苣的碳排放高达8公斤。“百分之百的光代表着大量的二氧化碳,”他说。根本的问题是,将化石燃料、风能或太阳能转化为电,然后转化为光,是一个极其低效高能耗的过程,在这个过程中浪费的能量高达90%。

对艾尔布莱特计算数字的普遍反对意见是,这些数字已经过时,没有将现代技术的飞速发展考虑进去。但布格比认为这些数字仍然有效,他去年曾发表了一篇关于人工光照效率的论文。德林和“绿识农场”的负责人罗伯特·科兰吉罗也对这个计算结果有所质疑:“田间耕种、温室培育和室内农业之间很难进行比较,城市农业是一个新兴行业,对其分析我们要慎之又慎。”

目前还没有一家公司能够提供数据证明,室内农业比传统农业或温室种植产生更少温室气体排放。德林指出,与莴苣相比,微绿产品生长期更短,产量更高。米切尔也认同道:与其他作物相比,微绿产品所消耗的能量也更少,因为它们可以从种子中获得所需要的部分能量。

“可控环境农业”的发展条件与设想

“零碳食品”公司将从可更新能源供应商那里购电,用可更新能源提供光照用电显然比使用电网供电更能减少排放。但布格比认为,室内农业的大规模生产仍然会对环境造成很大影响,哪怕所有的能源都来自太阳能。据他估算,即使LED和太阳能面板的效率相对更高,完全依靠太阳能提供光照所需要的太阳能面板面积将是植物生长面积的13倍。庞大的太阳能面板阵列的制造也是一个高能耗过程。另外还有安装问题,如何在不占用农田和野生动植物栖息地的情况下妥善安置这些太阳能面板呢?

“免费阳光是无可替代的。”布格比说道。如果我们要遏制危险的气候变化,我们就要一方面减少总能耗,一方面充分利用能够替代化石燃料的每一种可更新能源,以能耗更加密集型方式生产食品,显然不是一个好选择。

尽管如此,米切尔认为,包括传统温室栽培和室内农业在内的“可控环境农业”或“环控设施农业”已经具备了一定的发展条件,例如,在美国更低的能源成本使得室内农业辅助光照不再难以承受。

室内农业的发展对于遏制气候变化未必就是一个坏消息,艾尔布莱特和弗雷迪亚尼认为,通过一些改进措施,如更好的隔热条件、更智能化的温度控制系统等,在气候控制温室里生产食品的碳足迹可大大减少,从而使得在城市里或城市周边生产食品成为一种绿色环保的选择。一些创新设想正在不断尝试之中,正如弗雷迪亚尼所说,“这将成为未来的发展趋势。”

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