垂直农业发展高效生态农业

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根据DicksonDespommier2009年发表在Scien-tificAmerican(科学美国人:垂直农业的兴起)中的论述，垂直农业有以下几方面的好处:［1］第一，Farmingisruiningtheenvironment，andnotenougharablelandremainstofeedaprojected9．5billionpeopleby2050．2050年有95亿人，土地不够用。第二，Growingfoodinglasshigh-risescoulddrasticallyreducefossil-fuelemissionsandrecyclecitywastewaterthatnowpolluteswaterways．减少排放和循环利用城市废水。第三，Aone-square－blockfarm30storieshighcouldyieldasmuchfoodas2，400outdooracres，withlesssubsequentspoilage．面积相当于一个街区30层楼高的农场，其产量与2400英亩户外农田相当，而耗费更少。第四，Existinghydroponicgreenhousesprovideabasisforprototypeverticalfarmsnowbeingconsideredbyurbanplannersincitiesworldwide．现有温室水培法为立体农场原型提供了现实基础，正为全世界的城市规划师所认可。在中国，土地问题日益严重，所以有必要探索一下垂直农业在中国发展，特别是热带亚热带地区的发展可能性。

中国的垂直农业研究

首先，2003年，华南师范大学引进的中科院院士孙儒泳就曾向广东省政府打报告要求在广州市盖楼建立生态循环种养模式的科研项目。当时的目的是为了解决土地越来越少、人们的食物供应问题，尽管没有提出垂直农业这个概念，但意思是一样的，所以说中国在垂直农业方面的研究还要早于美国人(他们是2009年提出这个概念)。

第二，近10年来，广东农垦在甘蔗大面积种植园中已经成功引进了以色列滴灌技术［3］，通过在大田中的探头感应，可以分析出什么地方需要水分。在控制室就可以对需要水分的地方实施滴灌。从理论方面分析，所谓垂直农业的概念，其实就是应用植物营养学、计算机网络技术等现代技术的“精准农业”，就像美国亚桑纳大学环境控制农业中心的主任吉恩贾克梅里认为的那样:通过在室内种植植物，其环境可被前所未有地进行精确控制。所以，从这个意义上讲，广东农垦在垂直农业中的设施农业、精准农业的应用方面也是走在世界农业科学前列的。

第三，前几年，广东省农科院作物所在白云区钟落潭建立了广州金颖园农科旅游度假区，采用温室大棚技术，将营养液直接输送到各式农作物的根系，这种做法也是垂直农业应用的一种。这方面的应用还有很多［4］，比如中国科学院华南植物园投资3亿多建设的热带雨林、湿地等模拟环境，它们大多作为少年儿童课外实习基地，但由于电费、营养液等花费巨大，现在很多都支撑不下来，不再对外展示。最近，根据中国园林资料网2011年7月8日消息:山东首家实行全程智能化控制的立体垂直农业示范园日前开工建设。智能化立体垂直农业不仅可以充分利用空间进行农业生产，还可以对栽培作物的生长环境进行全程监控。虽然垂直农业节省了传统农场使用机械、农药、除草剂、化肥、运输和其他方面的成本，其中还包括作物减产的成本。但这些不能证明垂直农场在能源和金钱上具有竞争力。其实在城市核心建造高大复杂的建筑物，以及在高端基础设施和安全密闭负压通风设备的探测和维护等方面会耗费更大的能源和金钱。所以，目前“垂直农业”仍处于概念阶段，还没有成型的应用模式，具体实施起来会遇到一些障碍。最大的障碍是水和能源这两个必要条件的来源问题。“垂直农业”需要有完善的城市污水循环利用和能源供应系统作为配套。

热带亚热带地区发展垂直农业的思考

“垂直农业”作为一种获取食物和有效利用废弃物的全新概念，对世界人口增长所带来的土地和水资源的紧张的今天是一种农业生产方式的新思路，正在引起越来越多人的关注。中国热带亚热带地区是中国经济发展相对快速的区域，因而土地资源非常珍贵。广东省的情况不用说了，土地资源空间已经越来越有限，而随着海南建设国际旅游区，海南省的土地资源也将会紧张。随着东盟国际合作的开展，其他亚热带地区如广西云南也同样会出现土地高度紧张的问题。按照计算，同样面积的垂直农业耕作的产能是传统农业的16倍，(一年收成4次，密植2倍，每个耕作面是2层的架子，则4×2×2=16)，也就是说如果是30层楼的垂直农业，一亩垂直农业所占的土地面积抵得上16×30=480亩传统农业耕地。这里还不算因为室内种植带来的增产效果，比如增加二氧化碳浓度至1000ppm可以带来作物最佳生长。因此，从增加热带亚热带地区土地利用率来说，是很有必要研究一下垂直农业的可能性的。

第二，相对中国其他地区(温寒地带)，光温水条件相对优越。这样在建造和实施垂直农业的时候，耗费的能源应该会相对少一些。所以，在我们国家要引入垂直农业，我们认为应该是热带亚热带地区先行为好。

第三，垂直农业是个系统工程，是现代农业科学技术的综合应用，要引入垂直农业，将不得不引入无土栽培技术、精准农业技术、设施农业技术等项目。如上述所提及，在精准农业的应用方面，华南师范大学、广东农垦、广东省农科院和广州市农科院、华南农业大学植物营养研究室，甚至中国科学院的一些重要研究结构已经建立了一定的基础或者取得了一些成果。

第四，由于垂直农业是在建筑物中集中种植绿色植物。中山大学生态与进化研究所所长彭少麟和他的团队，［5］曾经用6年时间跟踪研究广州和佛山的城市“热岛效应”。彭少麟对比了1951年至2005年间，广州市平均气温与从化市平均气温的温差，发现温差有逐年扩大的趋势，1990年前后，这种扩大的趋势明显增强。数据显示，地表植物对减少城市热岛效应的作用是最大的，另外，城市建筑物的外墙颜色也会影响热岛效应的产生。建筑物的颜色深，就容易吸热，使市中心温度明显升高，因此，在城市发展垂直农业对有效减少城市热岛效应的作用是相当明显的。因此，针对目前土地资源紧张的情况下，我们国家应重视垂直农业的研究。根据上述原因，中国应该重点考虑在热带亚热带地区把这项工作首先驱动起来。

作者：刘光华覃新导单位：广东农工商职业技术学院中国热带农业科学院生态能源研究所