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垂直农业会成为下一个风口吗?
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新型冠状病毒肺炎的突然袭击,让“宅经济”有了井喷式增长:足不出户买药、足不出户订饭、足不出户上课……而买菜虽有送货到家,但难免会对种植过程有一定担忧,因此,一些在家“闲不住”人群开始研究在家种植、阳台种植,这似乎是有了些许当年井冈山精神般的“自给自足”。其实,没有疫情,这种在家种植、阳台种植、办公室种植的方式也早已被研发,统称为“垂直农业”。

垂直农业,也称为垂直农耕,这是在二战尾声的美国出现,解决了当时给养运输成本过高的问题,通过水培设施及时生产了所需新鲜农产品。这一概念最早是由美国著名教授迪克逊德斯帕米尔提出,他认为垂直农业不仅能解决未来粮食短缺的问题,还可以阻止全球变暖,改变人类获取食物和处理废弃物的方式。

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年将会超过97亿。如果按这种比例测算,想要养活这么多人口,全球粮食产量必须提高70%。而城镇化发展,不断缩小的耕地面积又使粮食生产矛盾重重。因此,垂直农业应运而生。

垂直农业的类型

从理论上说,垂直农业是在城市垂直空间基础上衍生而来,并利用垂直绿化技术进行农业生产,资源化处理城市有机废水、废物。在满足发展需求的基础上,尽可能的实现能源循环使用,因此,按不同的技术方式,垂直农业可以分为垂直农场和垂直农业表皮应用两大类。

1、垂直农场

垂直农场与高楼发展的特点颇为相似,但又有不同。垂直农场在向高处延伸的同时,利用各种先进的技术(最大限度使用自然能源)不仅满足高层建筑原理,还要考虑农作物生产需求,将种植、采摘,甚至加工进行一体化合成。例如O型垂直农场,不仅能减少“食物里程”,满足当地农产品需求,还优化了环境,形成了别致的景观建筑。

O型垂直农场的主要建筑分为两部分:主体农场和果树农场。主体农场是以植物种植、渔业养殖功能为主,包含储藏和农产品加工,另外地面一层和二层还设有餐厅、咖啡厅及住宿等休闲娱乐场所;果树农场独立于主体农场之外,一般位于停车场所,通过一定的技术方法,可以有效改善周围空气。

而垂直农场可以实现的关键技术是设施农业技术、植物工厂技术,这种将人工光和自然光并用,以大型种植栽培床为主体,从植物的生产要求出发,将单层的人工控制温室建筑叠加,形成多层或高层的垂直农场。垂直植物工厂内部可以进行高精密度的环境控制,是一种能够实现农作物周年连续生产的高效农业系统。

目前,国际各国纷纷开设垂直农场,比如:荷兰Dronten镇建立900多平方米的室内垂直植物工厂,用于生产高品质、无农药蔬菜;英国斯肯索普垂直农场,通过全方位的气候控制和循环水栽培系统,成为世界先进的商业垂直农场;迪拜的Crop One Holdings农场投资4000万美元,预计产量为5463.2亩,被称为世界上最大的垂直农场;一向以技术著称的新加坡,该国的Sky Greens农场,不仅利用专利技术(低碳水力驱动垂直农业系统“A-Go-Go”)解决了垂直农场高耗能问题,还衍生了教育、观赏、购物、私人聚会等休闲功能,满足不同类型不同层次的游客需求。

2、垂直农业表皮应用

垂直农业表皮应用是垂直农业与建筑、社区相结合,采用自然生长法、水培法、墙面种植法和墙面模块拼贴法等种植不同的农作物。具体可以细分为:

1) 阳台农业

这是在自家庭院、阳台或办公室种植蔬菜的一种农业方式,我国古代北宋时期就曾出现,现在很多海外城市居民(新加坡、日本等国)都靠“自家阳台菜园”自吃自种,可以说,阳台种植相关技术、种植品种已经达到市场推广的标准。

阳台农业主要采用的是盆栽果蔬或阶梯状种植架上种植,既可以选择土壤栽培,也可以选择无土栽培。一般使用的土壤有腐叶土、厩肥土、园土和田泥,还可以将发酵成熟的木屑堆与土壤配制,形成新的培养土材料;而无土栽培是指植物摆脱土壤束缚,使用更为高效、轻质的介质阶段,如水培、雾(气)培和基质栽培。当然,选择适宜的种植床或种植架,也是阳台农业种植成功的关键。

2) 屋顶农业

屋顶农业按种植方式,还可分为:栽培箱种植、屋顶粗放种植和精细种植。栽培箱种植、屋顶粗放种植又可总称为简易型种植。

简易型屋顶农业种植,与传统农业种植方式类似,使用传统的农业种植工艺,或在平顶建筑上做建筑荷载能力和防水处理,然后将土壤运送到屋顶上种植;或是将生活中的泡沫箱、钙塑箱、木箱和瓦盆等,在容器上打孔,孔下水位的水包装一个星期蔬菜生长所需水分,孔上的水通过水流保持水的流动。

例如,北京房山区十渡镇的一家农户,通过在自家屋顶上做池垫土,建了一百多平方米的小菜园,种有20多个品种的蔬菜,不仅能自产蔬菜,还通过观光农业获得额外收益。

精细型屋顶农业种植,是采用设施农业技术,人工控制植物生长环境,利用水培或气培种植方式生产农作物。

注意:简易型屋顶种植,初期投入资本不多,适合经济不发达地区,但易受自然环境影响;精密型屋顶种植不仅具备农业生产能力,可再生能源的收获能力,同时兼具雨水收集再利用能力,不易受自然环境影响,但初始投入费用较多,适合经济发达地区。

垂直农业的应用范围

在城镇扩大,农用耕地面积不足,人口激增的情况下,以最小的面积将粮食生产最大化的垂直农业应运而生。很多专家认为,垂直农业在城市垂直空间基础上衍生而来,利用垂直绿化技术进行农业生产,不仅能为城市提供新鲜果蔬,缩短食物链,还能资源化处理城市有机废水、废物,绿化城市环境。

但随着乡村经济发展,返乡创客、特色农庄、特色民宿等休闲生活兴起,越来越多城市居民返回乡村体验田园生活,垂直农业将不再仅仅适用于城市,这种既符合时代发展又带有乡野农耕趣味的垂直农业,必将引起大家的追捧体验。

垂直农业的发展前景

随着全球人口的爆炸性增长,不少国家都面临粮食短缺问题,如何在现有耕地上扩大粮食生产是大家需要面对的机遇与挑战。而垂直农业通过向高处精细化延伸,将每层都赋予独立的土地属性和权利,提升了耕地利用率;同时,农作物在可控温度、湿度环境下进行全年生长,将自然灾害影响降到最低,增加了农作物的产量。

另外,无论是垂直农业工厂,还是垂直农业表皮应用,都可以与休闲农业相结合(如研学基地、观光采摘等),形成别具一格特色产业。

垂直农业的局限性

众所周知,由于垂直农业需要采用设施农业技术、植物工厂技术以及其它建筑学原理等等,即便是简易型的表皮垂直农业应用,也是有一定的成本预算,精密型的垂直农业投入成本会更高,因此,造价问题一直都是限制垂直农业发展的重要因素之一。

另外,垂直农业的位置、种植蔬菜的种类,也对垂直农业能否成功的重要因素,因此,要根据当地实际情况发展适宜类型的垂直农业。

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