垂直農業發展高效生態農業

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根據DicksonDespommier2009年發表在Scien-tificAmerican(科學美國人:垂直農業的興起)中的論述，垂直農業有以下幾方面的好處:［1］第一，Farmingisruiningtheenvironment，andnotenougharablelandremainstofeedaprojected9．5billionpeopleby2050．2050年有95億人，土地不夠用。第二，Growingfoodinglasshigh-risescoulddrasticallyreducefossil-fuelemissionsandrecyclecitywastewaterthatnowpolluteswaterways．減少排放和循環利用城市廢水。第三，Aone-square－blockfarm30storieshighcouldyieldasmuchfoodas2，400outdooracres，withlesssubsequentspoilage．面積相當于一個街區30層樓高的農場，其產量與2400英畝戶外農田相當，而耗費更少。第四，Existinghydroponicgreenhousesprovideabasisforprototypeverticalfarmsnowbeingconsideredbyurbanplannersincitiesworldwide．現有溫室水培法為立體農場原型提供了現實基礎，正為全世界的城市規劃師所認可。在中國，土地問題日益嚴重，所以有必要探索一下垂直農業在中國發展，特別是熱帶亞熱帶地區的發展可能性。

中國的垂直農業研究

首先，2003年，華南師范大學引進的中科院院士孫儒泳就曾向廣東省政府打報告要求在廣州市蓋樓建立生態循環種養模式的科研項目。當時的目的是為了解決土地越來越少、人們的食物供應問題，盡管沒有提出垂直農業這個概念，但意思是一樣的，所以說中國在垂直農業方面的研究還要早于美國人(他們是2009年提出這個概念)。

第二，近10年來，廣東農墾在甘蔗大面積種植園中已經成功引進了以色列滴灌技術［3］，通過在大田中的探頭感應，可以分析出什么地方需要水分。在控制室就可以對需要水分的地方實施滴灌。從理論方面分析，所謂垂直農業的概念，其實就是應用植物營養學、計算機網絡技術等現代技術的“精準農業”，就像美國亞桑納大學環境控制農業中心的主任吉恩賈克梅里認為的那樣:通過在室內種植植物，其環境可被前所未有地進行精確控制。所以，從這個意義上講，廣東農墾在垂直農業中的設施農業、精準農業的應用方面也是走在世界農業科學前列的。

第三，前幾年，廣東省農科院作物所在白云區鐘落潭建立了廣州金穎園農科旅游度假區，采用溫室大棚技術，將營養液直接輸送到各式農作物的根系，這種做法也是垂直農業應用的一種。這方面的應用還有很多［4］，比如中國科學院華南植物園投資3億多建設的熱帶雨林、濕地等模擬環境，它們大多作為少年兒童課外實習基地，但由于電費、營養液等花費巨大，現在很多都支撐不下來，不再對外展示。最近，根據中國園林資料網2011年7月8日消息:山東首家實行全程智能化控制的立體垂直農業示范園日前開工建設。智能化立體垂直農業不僅可以充分利用空間進行農業生產，還可以對栽培作物的生長環境進行全程監控。雖然垂直農業節省了傳統農場使用機械、農藥、除草劑、化肥、運輸和其他方面的成本，其中還包括作物減產的成本。但這些不能證明垂直農場在能源和金錢上具有競爭力。其實在城市核心建造高大復雜的建筑物，以及在高端基礎設施和安全密閉負壓通風設備的探測和維護等方面會耗費更大的能源和金錢。所以，目前“垂直農業”仍處于概念階段，還沒有成型的應用模式，具體實施起來會遇到一些障礙。最大的障礙是水和能源這兩個必要條件的來源問題。“垂直農業”需要有完善的城市污水循環利用和能源供應系統作為配套。

熱帶亞熱帶地區發展垂直農業的思考

“垂直農業”作為一種獲取食物和有效利用廢棄物的全新概念，對世界人口增長所帶來的土地和水資源的緊張的今天是一種農業生產方式的新思路，正在引起越來越多人的關注。中國熱帶亞熱帶地區是中國經濟發展相對快速的區域，因而土地資源非常珍貴。廣東省的情況不用說了，土地資源空間已經越來越有限，而隨著海南建設國際旅游區，海南省的土地資源也將會緊張。隨著東盟國際合作的開展，其他亞熱帶地區如廣西云南也同樣會出現土地高度緊張的問題。按照計算，同樣面積的垂直農業耕作的產能是傳統農業的16倍，(一年收成4次，密植2倍，每個耕作面是2層的架子，則4×2×2=16)，也就是說如果是30層樓的垂直農業，一畝垂直農業所占的土地面積抵得上16×30=480畝傳統農業耕地。這里還不算因為室內種植帶來的增產效果，比如增加二氧化碳濃度至1000ppm可以帶來作物最佳生長。因此，從增加熱帶亞熱帶地區土地利用率來說，是很有必要研究一下垂直農業的可能性的。

第二，相對中國其他地區(溫寒地帶)，光溫水條件相對優越。這樣在建造和實施垂直農業的時候，耗費的能源應該會相對少一些。所以，在我們國家要引入垂直農業，我們認為應該是熱帶亞熱帶地區先行為好。

第三，垂直農業是個系統工程，是現代農業科學技術的綜合應用，要引入垂直農業，將不得不引入無土栽培技術、精準農業技術、設施農業技術等項目。如上述所提及，在精準農業的應用方面，華南師范大學、廣東農墾、廣東省農科院和廣州市農科院、華南農業大學植物營養研究室，甚至中國科學院的一些重要研究結構已經建立了一定的基礎或者取得了一些成果。

第四，由于垂直農業是在建筑物中集中種植綠色植物。中山大學生態與進化研究所所長彭少麟和他的團隊，［5］曾經用6年時間跟蹤研究廣州和佛山的城市“熱島效應”。彭少麟對比了1951年至2005年間，廣州市平均氣溫與從化市平均氣溫的溫差，發現溫差有逐年擴大的趨勢，1990年前后，這種擴大的趨勢明顯增強。數據顯示，地表植物對減少城市熱島效應的作用是最大的，另外，城市建筑物的外墻顏色也會影響熱島效應的產生。建筑物的顏色深，就容易吸熱，使市中心溫度明顯升高，因此，在城市發展垂直農業對有效減少城市熱島效應的作用是相當明顯的。因此，針對目前土地資源緊張的情況下，我們國家應重視垂直農業的研究。根據上述原因，中國應該重點考慮在熱帶亞熱帶地區把這項工作首先驅動起來。

作者：劉光華覃新導單位：廣東農工商職業技術學院中國熱帶農業科學院生態能源研究所