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可持续的垂直农业为不断变化的世界提供了思考的依据
发布时间:2021-12-02        浏览次数:69        返回列表

植物工厂 
 
       有一个蔬菜农场,但不是任何农场;这是一个垂直农场。没有拖拉机。没有穿着尘土飞扬的工作服的农民,没有谷仓猫,甚至没有谷仓。没有天空,没有田野;只有一个高耸的货架上的仓库,每一层都有大量的种植蔬菜,由成排的 LED 灯点亮。它可以证明是未来可持续粮食和粮食安全在我们变暖的世界中的重要组成部分。

       也许你不太喜欢在像“Tron”交叉的花园中心这样的地方种植的蔬菜。所以让我们澄清一件事:垂直农场不是有机的。很难想象一个更精细的人工设计、人工控制的环境。

       但控制才是重点。垂直农业初创公司声称,与传统的露天农场相比,他们每单位面积可以种植数百倍的产品——通常是绿叶蔬菜,同时减少 95% 或更多的用水。它们可以全年保持生产,无需担心破坏作物的害虫,因此无需使用农药,而植物则能获得所需的水分和养分。

       推动这一切的是将农场(也称为植物工厂)与典型的温室分开的自动化水平,并为***农业初创公司提供了比农村农舍更具加州科技感的文化气息。一家名为 Bowery Farming 的公司甚至将在新泽西州和马里兰州运行其农场的软件称为操作系统。

       该公司在一封电子邮件中告诉 The Mainichi,“BoweryOS”每周 7 天、每天 24 小时通过专有机器学习算法以及广泛的传感器和摄像头网络吸收“数百万个数据点”。Bowery 表示,该系统允许对整个种植和收获周期进行不断的调整和改进,“在整个过程中减少浪费。”

       日本千叶大学名誉教授 Toyoki Kozai 说,对于任何足够复杂的垂直农场,所有这些应用技术意味着“光能、水、肥料和土地面积的利用效率已经远远高于露天和温室的利用效率”日本植物工厂协会名誉会长。例如,“在有人工照明的植物工厂(PFAL)中,每公斤产品用于灌溉的水是露天场地的 5-10%,因为 95% 的蒸腾水被冷凝收集以进行回收”在垂直农场的冷却系统。

垂直农场
在日本植物工厂协会提供的这张照片中,可以看到千叶大学柏校区的植物工厂实验设施和温室。
 
       对于生活在淡水似乎丰富的地方的人来说,这种对水的关注可能听起来有些过分。然而,2017 年联合国粮食及农业 (FAO) 的一份报告指出,平均而言,全球 70% 的淡水使用已经用于作物灌溉。与此同时,全球粮食产量在过去 30 年中总体翻了一番,但估计需要增加 60% 才能养活联合国项目将在 2050 年左右的所有 97 亿人,其中 68% 在城市。这意味着水需求再膨胀 50%,尽管粮农组织表示我们只能从农业环境中再榨取 10%。

       此外,即使在扩大规模以满足不断增长的粮食需求之前,传统农业已经对推动气候变化的温室气体排放做出了重大贡献。粮农组织 2019 年的一份报告指出,“世界耕地的原始碳储量减少了 50% 至 70%,这些碳储量以二氧化碳的形式释放到大气中……造成气候变化等全球威胁,并导致成本增加。每年数万亿美元。”

       在这种情况下,一个农场可以使用如此少的水、很少或不使用土壤,并且几乎可以在任何地方建造,这似乎几乎是奇迹,这大大缩短了供应链和因长距离转移产品而产生的二氧化碳排放。但垂直农业并不是农业***的。

       亚利桑那大学农业和生物系统工程教授乔尔·库埃洛 (Joel Cuello) 在接受电子邮件采访时告诉《每日新闻》,虽然垂直农业“不是应对满足世界急剧增长的粮食需求的挑战的灵丹妙药”,但它是“ Cuello 所说的创新“组合”的重要和有能力的部分。

       美国宇航局肯尼迪航天中心的植物生理学家雷蒙德·惠勒 (Raymond Wheeler) 致力于研究在太空种植粮食作物的技术,他谈到一些垂直农业初创公司吹捧的大量能源、水和其他资源节约的承诺,“我认为有些说法是可信的,其他的有点牵强。” 一方面,垂直系统中采用的一些水再循环技术已经用于传统的水培,因此惊人的效率数字取决于所比较的系统。

       谈到该行业的相对起步阶段,Wheeler 说:“我认为维持可持续运营也是一项挑战。您的系统在运行 10 年后能否像***年一样生产?” 尽管如此,美国宇航局的研究人员认为“垂直农业的体积效率非常高,尤其是在土地面积有限的情况下,例如在城市环境中。”

       然而,它不太可能满足我们所有的植物性食物需求。Cuello 教授指出,“一般而言,通常大规模种植并以低价批量出售的商品作物(例如,大米、小麦、大麦、玉米等)不适合”垂直农业。千叶大学教授 Kozai 回应了这一观点,他指出,主食作物“需要高光照强度和长栽培期,可销售部分(谷物)与整株植物的重量比非常低。”

       加拿大圭尔夫大学教授迈克·迪克森 (Mike Dixon) 也同意与美国宇航局合作开展太空农业研究。然而,他还表示,这项技术需要超越种植绿叶蔬菜,这“只会让我们走得更远”。

       “我们需要把脑袋从生菜盒子里拿出来,”迪克森说。“生菜不是食物。” 他主张将垂直农业转向豆类等营养更高的作物。

       另一个潜在的障碍是能源使用。所有这些照明和空调都需要电力,这取决于电力的产生方式,可能会导致二氧化碳排放。但据 Kozai 称,这方面正在取得进展。

       “五年前,照明和空调成本占总 (PFAL) 生产成本的 30%。现在这个数字是 20% 或更低,五年内将下降到 15%”,由于改进了 LED,植物类型的选择,以及其他因素,他预计。

       垂直农业运营在世界各地如雨后春笋般涌现,而日本的重大项目得到了电信巨头 NTT 集团和能源集团 Eneos 集团等公司的支持。但是在加拿大***北部的育空地区的海洋上可以找到垂直农业前景的一个主要例子。在那里,企业家桑尼·格雷即将在寒冷的育空地区 1 月将新鲜蔬菜变成现实。

       格雷的北极星农业将在育空地区首府怀特霍斯推出一个工业规模的垂直农场。由附近温泉度假村的水加热,它将为社区提供新鲜的蔬菜,这个社区现在必须依靠来自美国或墨西哥的蔬菜来度过冬天——蔬菜在路上经过几天和几天后变得缺乏营养。

       “说到室内农业,雨、雪,无论什么,我们都很好。这就是我们这样做的原因,”格雷告诉每日新闻。“我们开始在一个更受控制的环境中转移和从事农业的原因之一是因为现在的环境已经失控。气候变化是我们在北方经常看到的一个真实的事情。有很多巨大的波动,”他继续说道。“我不知道明天我们会得到什么天气。它可能是任何东西。”

       如果成功,格雷将通过消除跨大陆航运的需要来帮助改善社区的健康状况、促进当地经济并减少温室气体排放。当我们学会在面对不确定的环境未来时保持快乐和健康时,我们可能会看到这种模式在我们的星球上传播。

        (来源于:每日日本)