广州发展垂直农场的可行性和面临问题

广州发展垂直农场的可行性和面临问题【摘要】在未来50年，联合国估计，世界人口将达到大约90亿，绝大多数将生活在城市，耕地使用率将近80%，由于都市聚集了众多人口，往往衍生各种环境问题，面对人口、土地、粮食环环相扣的议题，“垂直农场”（Vertical farming）的概念作为一种生态效益与经济效益双赢的生产方式应运而生，具有占地面积少、无污染、不受自然气候影响、环保等众多优点，并即将在美国、迪拜等发达国家的大城市中得以落实。

广州市作为广东省省会，广东省政治、经济、科技、教育和文化中心，本文基于广州的地域特征和中国国情、垂直农场的基本架构和利弊，分析垂直农场在广州发展的可行性和面临的问题，并引申出对垂直农村在中国发展的前景和未来展望。

【关键词】广州垂直农场可持续发展可行性0.引言广州市地处中国大陆南方，广东省中南部，位于东经112°57′-114°、北纬22°26′-23°56′，是广东省省会，广东省政治、经济、科技、教育和文化中心。

广州地处南亚热带，属南亚热带典型的季风海洋气候，由于背山面海，海洋性气候特别显著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小，夏季长、霜期短，水热同期利于农作物生长但受台风影响较大等特征。

同时，广州市也是广东省农业产业的重要城市，蔬菜、花卉牛奶生产排行第一，荔枝产量排行第二，农业总产值和畜牧业排行第三，绿色产品生产和标准化生产条件也是全国领先。

随着经济的高速发展，全球人口的激增以及对粮食的需求增加，有限的耕地无法养活日益膨胀的人口，随着低碳和可持续发展成为城市化进程中的主题，农业用地建设也从水平走向了垂直，生产一年四季农作物的摩天大楼将慢慢在世界各大城市萌芽，这也就是由哥伦比亚大学微生物和环境健康科学教授迪克森Despommier提出的“垂直农场”的概念。

垂直农场的概念在广州发展既有推力也有阻力，既是机遇，也是挑战。

1.“垂直农场”的概念1.1垂直农场概念形成的历史过程垂直农场是一个新生概念，它认为经济和生态环境双赢的可行性趋势是在摩天大楼里面或者垂直倾斜的表面模拟农作物生长环境，使其适合于农作物生长发育条件，成为垂直向上发展的农场。

尽管垂直农场是现代建筑与生态结合的概念，但究其本源，此概念的由来经历了三个历史阶段。

1）短语“垂直耕作”最早出现是1915年在由Gilbert Ellis Bailey吉尔波特艾里斯贝利撰写的书上，贝利最早定义了垂直农场的含义和方法，建议用廉价炸药使农民种田更深来增加种植面积，争取更多的作物产量。

2）第二阶段是建筑师ken Yeang早于迪克森教授至少10年提出的概念。

Yeang主张，农作物的种植应该在露天栽培、气候控制和生产消费混合一体的摩天大楼（个人空间或社区种植空间）。

这个垂直农场版本是基于个人或社区，而不是批发生产和销售农作物贯穿整个城市使用，因此，它需要初期投资比较少，规模也比较少，概念应用较于局限。

3）第三阶段是目前人们最为熟悉最完善的垂直农场的概念。

是由美国纽约哥伦比亚大学微生物和环境健康科学教授迪克森Despommier在1999年提出的“垂直农场”摩天大楼的概念。

迪克森声称，一栋30层那么高的“农场”可以为5万人提供一年的食物和饮用水，只要150座垂直农场就能供应整个纽约一年所需的蔬菜粮食。

垂直农场使用再生资源以及温室技术（如水培），可全年生产水果、蔬菜及藻类，而经由转化传统户外的自然环境，同时减少运送食物的能源成本，可减轻二氧化碳排放所造成的全球变暖现象。

迪克森教授说：“这不只是食物的生产方式，还是一个与城市垃圾、回收水系统、能源系统相关联的帮助城市实现可持续发展的方法。

1.2建立垂直农场的原因和目的为什么要在城市中建立垂直农场？随着工业发展对环境的污染，在受控环境中成长的作物具有优势，没有动物转移未经处理的废物疾病或从大气土壤等受污染自然环境得到的损坏；爆炸性的人口增长，人口专家预测，到2050年有额外的30亿的人口增加，如果维持目前的耕作方式，土地利用必将造成浪费而且不能满足需求；海平面上升和全球气候变暖迫使我们必须要更高效消耗能源来达到二氧化碳减排的目的，而垂直农场可以达到低碳的目的；在地球森林面积锐减的今天，耕地面积供不应求，一个垂直农场可以让数千亩农田重新永久性造林，传统农业近年来受不稳定大自然气候影响农作物受自然灾害严重······总的来说是垂直农场概念的提出为了创造一个真正自我维持的生态环境让人类更好生存。

2.垂直农场的特征2．1基本特点2.1.1无土栽培无污染垂直农场里的农作物全部为无土栽培或养殖，无污染、无寄生虫和细菌，产品有益于人类健康2.1.2不受气候影响垂直农场可以根据农作物特征一年四季生产作物而不受自然气候影响，减少了气候的不可预测性对农作物的损害和威胁，从而使农作物在受控环境下增加产量2.1.3占地面积少随着人口飞速增长，近30年的人均耕地面积从0.33公顷下降到0.22公顷，降幅达到31.7%，据相关研究人员称，一栋58层的垂直农场仅占地1.3万平方米，却可以提供7-32万平方米农作物生长面积，其产量相当于一个414.4万平方米的传统农场，足够养活3.5万人2.1.4低碳环保理想状态下的垂直农场是能有助于城市的低碳可持续发展的，既减少了运输费用和运输中产生污染提高能源利用率，又能为居民提供清新空气和饮用水环境不制造任何垃圾。

2.1.5尖端技术和设备的支持室内养殖的概念不新鲜，因为温室生产的西红柿、品种繁多的草药和其他产品已经在市场上流行一段时间了，而垂直农场是这种温室养殖基础上的又一次创新式的革命，一种全新室内种植方法必须发明，很明显垂直农场的实现必须有相应的技术和设备来支持，技术方面要运用到温室培养技术、水培、人工照明植物生长灯、植物修复、堆肥等等。

而一个垂直农场中核心的设备主要有太阳能电池板，风石塔，玻璃面板，控制室，植物传感器，电力系统等等。

2.2垂直农场的运作迪克森教授介绍，在垂直农场中，每个楼层都有自己的浇水和营养监测系统，会有一个专门监测各种植物生长情况营养吸收状况的传感器，你甚至可以通过采用DNA芯片检测技术的系统，通过简单的空气抽样和获取各种病毒和细菌的感染片段监测到植物病原体知道植物病害状况。

此外，气相色谱仪会通过分析告诉我们在什么时候收割农作物能够获得最佳的营养值。

3.广州市发展垂直农场的可行性3.1广州发展垂直农场的推力3.1.1垂直农场增大农作物产量不同于传统农业的按节令种植，垂直农场的室内养殖可以全年生产农作物，全年产量将是原农作物产量的4-6倍，某些农作物如草莓还可以高达30倍。

此外由于作物将在它们生长的同一个基础设施中销售，在生产和销售之间不需要运输，避免了农作物在收获运输过程中的腐败变质的浪费。

广州是中国第三大城市和中国南部最大的城市，也是中国第三大人口城市，外地迁移进广州的人口也日益增长，对粮食需求量也在膨胀。

当今广州的农业基地主要分布在白云区、番禺区、花都区、增城和从化区等郊区，人口密集区是在天河区、海珠区等高楼林立的商业，垂直农场是解决粮食量不足、缓解交通运输压力、提高能源利用率的一个潜在方案。

3.1.2垂直农场避免了不利环境影响由于全球气候变暖的影响，传统农场的农作物种植比从前更容易受到自然灾害的影响而歉收，使劳动力不能有效利用也造成作物浪费，而广州是一个工业化进程较快的大都市，环境质量如空气质量、水资源质量、土壤质量都受到一定程度污染，传统农作物更容易收到有毒物质污染。

在垂直农场中则能避免这一系列不确定因素带来的危害，农作物处于受控环境中，不受气候变化的影响。

3.1.3绿色食品有利于人类健康近年来，中国的食品安全成为了大众关注的重要议题，传统农业中附带的风险使我们有可能接触到一些传染性疾病，也难以避免杀虫剂等有毒化学物质在农作物上残留带给人类的伤害，垂直农场因其环境控制性和可预测性降低了这些风险，室内养殖的有机作物将会是人们向往的绿色食品。

如今在中国，食品加工制作商往往因新鲜农产品昂贵而选用便宜不健康农产品，在销售过程中不良商人还会为提高利润而掺入有害物质，对人类健康造成巨大威胁，而在中心市区新鲜农作物因其运费成本提高而价格昂贵，人们都吃麦当劳、肯德基等快餐，一定程度上造成了不良饮食习惯，这些不良习惯导致了一系列健康问题，如肥胖、心脏病和糖尿病，这都是越来越多都市人存在的健康问题。

垂直农场有可能为人类健康带来福音。

3.1.4垂直农场有利于城市可持续发展垂直农场中的农作物养殖可以直接利用来自城市的有机垃圾和不含化学物的废水，减少水资源浪费；利用太阳光产生热量发电，是植物生长条件达到最优化，大大降低能源使用率和运输、贮藏成本；有助于农业用地休养及恢复生态环境，化石燃料的减少使用会减少空气污染和二氧化碳排放造成的全球气候变暖。

垂直农场产业提供新的就业机会，有助于缓解传统农场拆除造成的失业，扩大城市中心，创造城市中心可持续发展环境。

广州市经济发展速度迅猛，经济和生态环境协调发展是城市发展的核心所在，长远利益看，垂直农场是能够取得这双赢局面的一种途径。

3.2广州发展垂直农场的阻力3.2.1垂直农场造价、运营成本高昂一个60公顷的垂直农场最初建设成本大约需要2亿美元，而垂直农场如果是建造在大城市的中心地带，地价必定更加高昂，再者，运营垂直农场的开支也是及其巨大的，由于农作物是在摩天大楼中室内养殖，必将需要人工照明，因为尽管作物在玻璃摩天大楼里获得白天自然光也是不够的，靠近窗户植物获取更多阳光而造成不平衡作物，人工照明、太阳能电力系统以及尖端的技术设备的养护运作费用更是大大增加垂直农场的成本，这明显是垂直农场发展的巨大牵绊。

3.2.2能源的使用垂直农场的能源需求是非常巨大的，据估计，在30层的垂直农场里，每层楼每平方英尺10-4-瓦补充光是必需的，控制整个环境全年出去受控状态，加热冷却和水培技术处理水用到的电力资源是十分庞大的。

3.2.3污染问题众所周知所，常规的温室生产创造的温室其他比室外农场要多，主要是较高的能源使用带来的，而且植物需要从大气中获得碳元素，温室种植普遍补充的二氧化碳通常是大气里含量的3-4倍，这增加的二氧化碳证明能增加50%的光合作用率，提高农作物收成，但大棚燃烧化石燃料用于此包含了其他污染物如二氧化硫、乙烯将大大损害植物。

另一方面，与普通的摩天大楼一样，光污染问题必将产生，而且垂直农场是通过光光周期控制达到对植物生长控制的，控制者有可能在整个晚上都让整座农场进行人工照明灯火辉煌，在人口稠密区建造垂直农场必定给周围居民带来光污染滋扰。

4.广州发展垂直农场面临问题探析通过对广州发展垂直农场推力和阻力的分析，作者总结出垂直农场在广州发展面临的一系列问题如下。