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“室內(nèi)垂直種植”會是未來農(nóng)業(yè)的新趨勢嗎?

雖然目前成本高昂,但卻是未來發(fā)展的趨勢。

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編者按:在疫情的沖擊下,今年很多餐館都被迫停止?fàn)I業(yè),造成了對農(nóng)產(chǎn)品的需求斷崖式下跌。雖然由于人們居家做飯,商店對農(nóng)產(chǎn)品的需求增加了,但農(nóng)產(chǎn)品在轉(zhuǎn)換運輸目的地的過程中出現(xiàn)了大量損耗。這對農(nóng)民來說是不小的沖擊,在美國,又出現(xiàn)了牛奶被倒進(jìn)下水道的情形。如今的作物和生產(chǎn)和運輸方式比較固化,很難應(yīng)對需求端的大幅變化。這讓我們的眼光轉(zhuǎn)向“室內(nèi)垂直種植”,即利用立體空間,把一片土地的利用面積以倍數(shù)增加,使得土地的利用率大大提高。這種種植方式可以讓作物生產(chǎn)地就位于市中心,隨時為市民提供新鮮的蔬菜和糧食。“室內(nèi)垂直種植”既能解決農(nóng)田對環(huán)境的破壞問題,又能解決作物運輸系統(tǒng)不靈活的問題,帶來的好處是方方面面的。雖然目前“室內(nèi)垂直種植”的成本還很高昂,但是它是未來的發(fā)展趨勢。本文作者Laura Marie,原標(biāo)題為" Indoor Vertical Farms Are the (Very Expensive) Future of Food",希望對您有所啟發(fā)。

今年突如其來的新冠疫情迫使許多餐館關(guān)了門,這導(dǎo)致對某些農(nóng)產(chǎn)品的需求突然下降。在美國,又出現(xiàn)了牛奶被倒進(jìn)下水道的情形。那些長期固定供應(yīng)餐館農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)民,眼睜睜地看著自己平常的訂單化為烏有。與此同時,由于人們被迫在家做飯,食品雜貨店的需求激增。在產(chǎn)品迅速轉(zhuǎn)移的過程中,數(shù)百萬噸農(nóng)產(chǎn)品被浪費了。

農(nóng)學(xué)家和作物科學(xué)家納特·斯托雷(Nate Storey)博士告訴Future Human:“新冠肺炎暴露了我們復(fù)雜的食品配送物流系統(tǒng)的弱點。我們需要讓食物的供應(yīng)免受天氣、季節(jié)、時間、距離、流行病、害蟲、自然災(zāi)害、季節(jié)和缺乏控制的影響和限制。”

氣候變化、可耕地日益稀缺、城市人口不斷增加,也使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)越來越不穩(wěn)定,資源效率越來越低。斯托雷(Storey)認(rèn)為,如果大部分食物是在多層室內(nèi)農(nóng)場種植的,將會形成一個更好的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。斯托雷是垂直室內(nèi)農(nóng)場公司(vertical indoor farming )plenty的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)官,該公司是當(dāng)今走在農(nóng)產(chǎn)品種植前沿的初創(chuàng)公司之一。

室內(nèi)垂直種植使用多層建筑,上面堆放著種植容器和燈,而不是戶外土地和陽光。它們可以建在城市中心,然后向上擴(kuò)張,而不是向外擴(kuò)張,以最小化土地的使用。室外種植的植物必須經(jīng)過培育以適應(yīng)惡劣天氣和長途運輸,而室內(nèi)種植的植物幾乎可以完全為了營養(yǎng)和口味的目的而培育。這些農(nóng)場附近的社區(qū)全年都能吃到高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品,而且這些農(nóng)產(chǎn)品不使用殺蟲劑或除草劑,對環(huán)境的影響也較小。

垂直種植的農(nóng)產(chǎn)品可以顯著減少由傳統(tǒng)耕作和運輸方式造成的下游污染問題。

因為溫度、養(yǎng)分和水分可以在最佳狀態(tài)下提供給農(nóng)作物,而無需根據(jù)天氣和土壤的需求,所以農(nóng)產(chǎn)品可以在室內(nèi)生長得更快,通常以六到八周為周期,而在室外一年只能種一到兩季。室內(nèi)農(nóng)場的每個部分都允許在不同的時間成熟,可以連續(xù)收獲和播種。這種局部城市室內(nèi)農(nóng)場構(gòu)建起的網(wǎng)絡(luò)可以增強(qiáng)我們應(yīng)對未來食品供應(yīng)面臨的沖擊,不管是生物的、經(jīng)濟(jì)的、氣候的、還是政治的。

雖然垂直種植的農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)開始出現(xiàn)在商店里,行業(yè)也在穩(wěn)步增長,但它還沒有成為主流。垂直種植是很昂貴的,而且必須克服作物研究的挑戰(zhàn)和農(nóng)業(yè)歷史不平等問題,這樣我們才能有望在市場上的每個角落,都擺滿室內(nèi)種植的產(chǎn)品。疫情造成的糧食危機(jī)提醒我們,發(fā)展室內(nèi)垂直種植應(yīng)該提上日程了。因為大規(guī)模發(fā)展室內(nèi)垂直種植需要數(shù)年時間,但我們還不知道具體要多久,一種主要的植物疾病或大流行會摧毀我們目前的糧食系統(tǒng)。室內(nèi)垂直種植可能是我們抵御未來不確定性所需要的保障。

1999年,哥倫比亞大學(xué)微生物學(xué)教授迪克森·德斯波米耶博士(Dickson Despommier, phD)研究了屋頂花園種植的食物是否足以養(yǎng)活紐約市。他告訴Future Human,這是個好的解決方案,但還不夠深入。他說:“如果我們把種植物搬到室內(nèi),把整棟樓都裝滿呢?紐約市一度有4000棟廢棄的公寓樓,這些房子毫無用處。如果我們把這些樓里都種上作物呢?”

德斯波米耶接著出版了一本很有先見之明的書《垂直農(nóng)場》(The Vertical Farm),書中概述了農(nóng)業(yè)對環(huán)境的毀滅性影響,并呼吁以多層室內(nèi)農(nóng)場的形式進(jìn)行可持續(xù)性革命。這本書在2010年首次出版時,市面上還沒有這樣的農(nóng)場。在今年出版的十周年紀(jì)念版中,他列舉了全球60多家從事這項工作的公司。

德斯波米耶告訴Future Human,:“我們現(xiàn)在種植作物的面積相當(dāng)于整個南美洲。這太荒謬了,農(nóng)業(yè)對硬木森林、土壤、生物多樣性等都會造成很大破壞。”

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正快速消耗著種植大部分作物所必需的富含營養(yǎng)的表層土壤,在未來的60年里,富含營養(yǎng)的表層土壤可能會全部消失。戶外農(nóng)業(yè)以灌溉的形式消耗了全世界清潔用水的70%,它需要大量的資源從蓄水層中提取、凈化和分配灌溉水。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)還需要化肥、除草劑和殺蟲劑,這些會破壞農(nóng)田,污染下游的生態(tài)系統(tǒng)。而且,在到達(dá)消費者手中之前,產(chǎn)品會被污染的卡車運輸數(shù)百或數(shù)千英里。

相比之下,許多垂直農(nóng)場不使用土壤,而是依靠水培法或氣培法,這兩種方法分別將根系懸浮在富含養(yǎng)分的水中或霧靄中,會比傳統(tǒng)農(nóng)場少消耗70-90%的水和養(yǎng)分。通過控制種植區(qū)的物種進(jìn)入,室內(nèi)農(nóng)場能保持種植室的清潔,減少或消除對所有殺蟲劑和除草劑的使用。在垂直農(nóng)場里,生長設(shè)備和LED燈陣列堆放在建筑物的多層面上,這樣可以讓這些農(nóng)場在城市只占一小塊土地。斯托雷(Storey)說,在plenty公司,“與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比,我們的每英畝的收益是其150 - 350倍。”

自2018年開始種植以來,plenty的農(nóng)場已經(jīng)采取了多種形式,在最近的幾次改造中,從地板到天花板的綠色種植墻都配有明亮的LED燈陣列。由機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動的技術(shù)可以快速識別生病的植物,農(nóng)場工人通過機(jī)器人系統(tǒng)種植、監(jiān)控和收獲作物。

許多室內(nèi)垂直農(nóng)場目前專注于種植微型蔬菜、草本植物、生菜和其他多葉蔬菜,因為它們生長迅速,成本低廉。這是一個良好的開端,但要將整個作物系統(tǒng)從室外農(nóng)業(yè)過渡到室內(nèi)農(nóng)業(yè),盈利作物的種類必須從綠色作物擴(kuò)展到主食作物,包括小麥、大米和藜麥,它們是世界上主要的卡路里來源。這樣做面臨很大挑戰(zhàn),因為每一種植物對室內(nèi)人工照明下的生長都有不同的反應(yīng),而且種植某些植物不太劃算,因為整株植物只有一小部分會被吃掉。例如,主食作物需要植株大量生長,但只需有少量的果仁或種子能作為食物,而羽衣甘藍(lán)植物的大部分都可以食用。因為促進(jìn)植物的生長是很昂貴的,所以每一點收獲都很重要。

AeroFarms是一家總部位于新澤西州的室內(nèi)農(nóng)業(yè)公司,成立于2004年。該公司使用一種獲得專利的航空電子系統(tǒng),每年種植數(shù)百萬磅的綠葉蔬菜。該公司目前正在研究室內(nèi)農(nóng)場中一些變化的變量(比如光波波長、養(yǎng)分水平、溫度和生長介質(zhì)等)是如何影響植物的品質(zhì)和味道的,希望能將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到尚未在室內(nèi)大規(guī)模種植的新產(chǎn)品上。

“我們在表型方面取得了重大進(jìn)展,能快速檢測和確定哪些特定的環(huán)境壓力因素影響植物中重要的植物營養(yǎng)素和揮發(fā)物,從而創(chuàng)造出最美味和最有營養(yǎng)的產(chǎn)品,”AeroFarms公司研發(fā)副總裁史黛西·希梅爾(Stacy Kimmel)博士和首席技術(shù)官羅杰·比洛(Roger buelow)在一封電子郵件中告訴Future Human。

這是一個相對較新的研究領(lǐng)域,種植作物的設(shè)備也在不斷改進(jìn)。“目前還沒有實現(xiàn)那么多的標(biāo)準(zhǔn)化,每個人都在自己研究,”總部位于俄亥俄州的室內(nèi)垂直農(nóng)場公司80 Acres的創(chuàng)意和溝通副總裁麗貝卡·哈德斯(Rebecca Haders)說。“種子培育者也建立了垂直農(nóng)場,他們正在現(xiàn)場測試能夠高效種植的新品種。他們研究的是專門用于垂直農(nóng)業(yè)的種子。”

與此同時,戴斯波米耶(Despommier)也正在研究小麥等主要作物如何在室內(nèi)種植。今年8月,他與人合著了《美國國家科學(xué)院院刊》(proceedings of the National Academy of Sciences)的一項研究。該研究表明,室內(nèi)種植可以通過全年連續(xù)生產(chǎn)小麥,使供給曲線變得平滑,其產(chǎn)量是室外小麥的600倍。只有一個問題:“考慮到人工照明的能源成本和資本成本,”該團(tuán)隊寫道,“與當(dāng)前的市場價格相比,它不太可能具有經(jīng)濟(jì)上的競爭力。”

室內(nèi)垂直農(nóng)場是很昂貴的:控制準(zhǔn)入的潔凈室,精心校準(zhǔn)的種植燈,種植和收割的機(jī)器都需要高昂的前期成本,更不用說為農(nóng)場建造房屋了。機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人技術(shù)和自動化的成本也很高。到目前為止,垂直室內(nèi)農(nóng)場在公共資助、私人投資和社會影響?yīng)劦墓餐瑤椭氯〉昧诉M(jìn)展。但在很大程度上,垂直農(nóng)業(yè)仍然沒有得到足夠的重視,潛力還有待挖掘。

AeroFarms擁有來自私營部門的投資者,但也在積極尋求公共科學(xué)研究基金,以發(fā)展業(yè)務(wù)。它的一些研究得到了食品與農(nóng)業(yè)研究基金會(FFAR)的資助。FFAR是一個由美國農(nóng)業(yè)部創(chuàng)建的非營利組織,旨在為“大膽的”農(nóng)業(yè)研究尋找公共和私人資助。具體來說,它是FFAR的精確室內(nèi)植物(pIp)研究聯(lián)盟的一部分,該聯(lián)盟致力于培育適合室內(nèi)生長的作物,如生菜、番茄和草莓等。

盡管室內(nèi)種植有可能通過增加供應(yīng)來解決食物獲取不平等的問題,但其高昂的成本使其無法成為一種完美的解決方案,至少目前情況是如此。在成本較高,且專注于優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的情況下,該行業(yè)正準(zhǔn)備讓農(nóng)民和特權(quán)階層的消費者受益,就像傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)已經(jīng)做到的那樣。一些業(yè)內(nèi)人士正在試圖改變路線。

威斯琳·阿什頓博士(Weslynne Ashton, phD)是伊利諾斯理工學(xué)院環(huán)境管理和可持續(xù)發(fā)展的副教授,除了在該領(lǐng)域進(jìn)行研究之外,她還與當(dāng)局一起致力于提高城市食品系統(tǒng)的可持續(xù)性和公平性。阿什頓告訴Future Human:“部分挑戰(zhàn)是來源于資金壓力,我認(rèn)為,現(xiàn)金流管理對于室內(nèi)農(nóng)業(yè)的成功來說是一個重要的挑戰(zhàn)。”

室內(nèi)垂直種植不會完全解決如今食物系統(tǒng)的缺點,但它有潛力提供我們需要的靈活性,以適應(yīng)世界的持續(xù)變化。增加作物產(chǎn)量意味著在危機(jī)期間糧食供應(yīng)穩(wěn)定,減少對農(nóng)田的依賴意味著減輕對環(huán)境的負(fù)擔(dān)。戴斯波米耶(Despommier)設(shè)想了這樣一個未來:農(nóng)作物在室內(nèi)種植,而以前的農(nóng)田上發(fā)展出更穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),且所有這一切都不需要放棄我們對城市生活的偏好。

可持續(xù)發(fā)展的問題一直都在,且資源每年都在枯竭,垂直室內(nèi)農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新能幫我們應(yīng)對環(huán)境退化問題,還能幫我們解決農(nóng)作物和蔬菜等的供應(yīng)鏈管理問題,它所帶來的好處是方方面面的。垂直室內(nèi)農(nóng)業(yè)和其他重新構(gòu)想的農(nóng)業(yè)形式現(xiàn)在必須向前發(fā)展,因為未來還有很多東西要研究。我們不知道,目前的食物系統(tǒng)還要經(jīng)歷多少年的發(fā)展,才能強(qiáng)大到足夠抵抗下一次像新冠疫情這樣的沖擊。

譯者:Jane

網(wǎng)頁名稱:“室內(nèi)垂直種植”會是未來農(nóng)業(yè)的新趨勢嗎?
URL地址:http://m.2m8n56k.cn/article30/scdgso.html

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