无需化肥农药，365天都能收获，科技正在把菜园子搬进城市

文｜贡晓丽

疫情、高温、蝗灾、旱灾、水灾……无法重启的2020年，正在促成人类一系列反思，其中一个重点就是农业。

目前，全球农业生产占用了人类70%用水，每年消耗320万吨农药和2亿吨化肥，与此同时，与40年前相比，全球耕地却减少了30%。

什么样的农业才是可持续性的？答案之一是垂直农场，未来你吃到的蔬菜可能不是来自田间，而是产自几条街之外的某处室内建筑。

相比传统农业，垂直农场最明显的优势在于——节水、不用担心病虫灾害和自然灾害，一年365天可以收获，大大提高了相同面积土地的作物生产力。

蔬菜的风味都能定制

美国疫情期间，经营垂直农场的Bowery Farming公司销量剧增。

“4月，我们的在线销售额增长一倍以上，实体店零售合作伙伴的需求增长了25%至50%。最近，我们又签下了140家超市合同。”Bowery Farming首席执行官欧文·费恩表示。

Bowery Farming内部

Bowery Farming的农场位于一栋建筑物内，里面就像一个实验室，人类控制着水、光照、温度、养分等一切关乎蔬菜生长的环境变量，并根据蔬菜的生长阶段实时调整。

幼苗，都在LED灯下水培生长，然后栽种到多层货架上，机器人会轻松改变货架的位置，整个农场的水都可以循环使用，最大限度减少了浪费。

“蔬菜在一个完全可控的环境中成长，意味着我们一年365天都能收获，完全不受天气和季节的影响。”费恩说，“我们可以告别持续10000年的传统农业生产，不再依赖太阳、雨水或季节。”

Bowery Farming得到了优步首席执行官和谷歌母公司Alphabet的支持，他们的工作不限于用人工手段创造蔬菜生长的环境条件，还包括寻找那些影响蔬菜风味的配方。

在自然环境中，蔬菜瓜果的口感、甜度、产量等，取决于水、阳光、土壤养分、温度变化等一系列变量的共同作用。

Bowery Farming自动收集的农作物参数

Bowery Farming的垂直农场则拥有自己的中枢神经系统——Bowery OS，这套系统是机器学习、算法、物联网设备的结合，能够自动调整各类变量参数以提高产量，也可以找到各类变量与最终风味之间的关系，最终生产出各种配方的蔬菜瓜果。

Bowery Farming视觉系统监测下的蔬菜

“比如让芝麻菜更辣一些，或是让球生菜更顺滑或更苦一些。你可以通过调整所有变量来做到这点，机器学习之后，一种味道会对应着一种专属生产‘配方’。”费恩说。

垂直农业初创公司Plenty也在改良羽衣甘蓝的风味，将其苦味变为更受欢迎的甜味。

“水果作物的甜度会受到阳光等环境条件影响。”Plenty首席执行官兼联合创始人马特·巴纳德说。“如果可以控制照明条件和温度，就可以控制这些属性。”

让城市养活城市人口

新冠疫情导致的农业供应链危机，加速了世界各国垂直农场的发展。

新加坡4月15日宣布，将公共停车场屋顶改造为城市农场，以加大本地食物产量。

新加坡的城市屋顶农场

4月初，AeroFarms公司宣布将在阿布扎比建设全球最大的R＆D垂直农场。

而荷兰公司iFarm也已在芬兰、俄罗斯和哈萨克斯坦启动了11个垂直农场，总种植面积超过8000平方米。

“在家隔离的人们通常自己做饭，新鲜蔬果需求激增。”iFarm首席执行官亚历山大说，“缺乏劳动力和停工对农产品的收割造成了严重影响，人们无法及时获得绿色农产品，本地化生产和生产城市化已成必然，农业自动化和机器人化绝对有必要。”

垂直农业的发展，的确有助于解决一些环境问题，比如水资源短缺、土壤流失、农药过量使用……

全球用水每年增长1%

根据经合组织(OECD)数据，全球70%用水量用于农业灌溉，自20世纪80年代以来，以每年1%的增幅增长。

传统农业需要使用大量农药

联合国预计，未来十年，全球将有多达7亿人因严重缺水流离失所。

考虑到全球变暖带来的局部极端干旱，一些传统农业地区面临严峻挑战。

“干旱远比过去严重。”太平洋研究所研究主任希瑟·库利说，“加州已经连续五年经历了非常严重的干旱，在澳大利亚、巴西乃至全世界都能感受干旱。”

“如果不采取行动，我们将在水资源短缺问题上面临更多挑战，这意味着生命不能维持。”库利说。

几乎所有垂直农场都表示，自己可以节约95%以上灌溉用水，且水培法和气培法根本不需要使用土壤。

发展垂直农场的另一个目的，在于让城市自己养活自己。

2050年，世界人口将从76亿增加到98亿，其中67.2%人口居住在城市，联合国预计粮食产量需要比现在增加70%。

垂直农业能使农作物免于自然灾害

有了垂直农场，蔬菜瓜果生产就不再受制于干旱洪涝，也无需担心虫害肆虐，0农药也避免了土壤污染，人类可以把作物的生长命运牢牢掌握在手。

Bowery Farming就表示，通过全年运营、用水少、不使用杀虫剂的农场种植，同样的土地面积上，产量可以比传统农场高出100倍。

最大的瓶颈是成本

不过，至少现在看来，要实现垂直农场养活数十亿人的目标还非常遥远。

土壤耕种仍无法取代

一些专家认为，土壤是一个非常复杂的生态系统，除了各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气之外，还是无数真菌和微生物的家园，人类并未完全破解土壤与植物生长相互作用的奥秘，水培营养液能否完全替代土壤还是一个问号。

更大的限制来自成本。

Bowery Farming生产的绿叶蔬菜，4.5盎司（约127克）要卖3.99美元（约28元），也就是说，每斤蔬菜的价格要过百元了。

Bowery Farming的蔬菜在超市出售

两年前，明尼苏达大学气候和环境科学家乔纳森·弗利博士就写过一篇论文《不，垂直农场无法养活世界》，指出了垂直农场最大的缺陷：建造和运营成本高、能源消耗大。

美国农业部高级顾问保罗则认为，能耗其实完全取决于垂直农场的位置，“这取决于它的生长地以及该城市的能源因素。”

Bowery Farming正在与施耐德电气公司合作，利用太阳能微电网支持农业生产。

此前，Bowery Farming将照明设施转为园艺专用LED灯具后，照明成本下降了85%以上。

Plenty的新农场则使用风能和太阳能满足巨大的电力消耗。

“构建垂直农业的技术困难、昂贵、费时，但是这些技术对农业经济性、品种及效率都具有直接而明确的影响。”Bowery Farming的费恩说。

费恩认为，垂直农业和互联网产品一样，可以用非常快的速度迭代升级，成本自然也会降低。

技术的提高增加了蔬菜产量

“第二代室内农业技术，可以让垂直农场产量比第一代垂直农场高出55倍，在第一代垂直农场中，照明、热量和二氧化碳的控制等任务已经自动化，但不能通过数据分析进行优化。”费恩说。

根据IDTechEx的《垂直农业：2020年至2030年》最新报告，全球垂直农业市场预计将从2020年的7.81亿美元增长到2030年的15亿美元，年复合增长率为6.85%。

垂直农业在未来也许大有可为，但是要解决城市人口的一日三餐，还有非常漫长的路要走。

参考资料：

Cnet：This vertical farm could be the answer to a future without water

foodnavigator：‘Are vertical farms even remotely efficient?’ Putting a figure on plant factories

globalaginvesting：CONTRIBUTED CONTENT: IS VERTICAL FARMING A WASTE OF TIME AND MONEY? UNEQUIVOCALLY NOT AND HERE’S WHY

agweb：How indoor, vertical Bowery Farming is faring during COVID-19