垂直農場

前沿> 2007年9月23日　作者:xwz2367609 [返回]


垂直农场”：在摩天大楼里种地

垂直农场”：在摩天大楼里种地
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2007年08月05日 深圳特区报


“垂直农场”：在摩天大楼里种地

一座30层楼高的农场能为5万人提供一年的粮食和饮用水，这样的环保农场不会产生任何废物，建造一座“垂直农场”需要数十亿美元

面对日趋严重的全球气候变暖问题及城市人口剧增之势，一位美国科学家提出了大胆的设想：把摩天大楼开辟成农场！这样，既可以为数百万人提供饮食所需，又能利用植物光合作用，吸收二氧化碳，从而达到给地球降温的目的，这不失为是一举两得的好办法。然而，这种看似不切合实际的想法果真能够变成现实吗？

改变传统种地方式遏制环境恶化

美国前副总统戈尔在其担任制片人的纪录片《难以忽视的真相》中呼吁每一个人都来植树造林。但是，现年67岁哥伦比亚大学微生物学家迪克森·德斯波米尔（Dickson Despommier）认为，为满足急剧增长的人口的需要，地球上越来越多的森林正变成耕地，倘若真如科学家所建议的那样，我们又能到哪里去植树？一方面，现在地球上近41％的土地用于农业，另一方面，人口却在不断地急速增长，估计到2050年会从今天的67亿人增至92亿人，而绝大多数人生活在熙熙攘攘的城市。

专家认为，面对全球变暖趋势，只有植树造林才能遏制这种不利局面。德斯波米尔强调，如今唯一能为吸收二氧化碳的树林腾出空间的方法就是改变我们种地的方式。他还想像了这样一幅图画：将世界上最大一些城市变成“垂直农场”，每座农场有30层楼高，能为5万人供应一年的饮水粮食所需，重要的是，不会产生任何废物。

德斯波米尔目前正在同潜在投资者们研讨建设第一座“垂直农场”示范园一事。另外，他还是美国曼哈顿环保工程公司“纽约太阳能利用”（NewYorkSunWorks）的董事会成员，该公司曾于今年5月在一个钻井浮船上展示了类似的城市农场概念。

高科技农业与新建筑技术相结合

城市农场向来被看作是唐吉诃德式的付出。从栖息于纽约上西区（著名文化人居住社区）公寓楼顶的小畜牧场到受到房地产开发威胁的社区公园，在城市中保留一点乡村气息的梦想在很多人看来就是乌托邦式的梦想。美国哥伦比亚大学环境学教授和微生物学家迪克森·德斯波米尔的梦想相信让很多人望尘莫及，他认为在摩天大楼建设“垂直农场”有助于抑制全球变暖趋势。

可以想像一下这样的情景：纽约总督岛30层的摩天大楼一边生产水果、蔬菜和谷物，一边还能产生清洁能源，净化污水。据德斯波米尔估计，约150栋此类建筑物便能供应纽约全市一年的饮食所需。利用现有的绿色建筑系统，垂直农场不仅能实现自给自足，还能为城市居民提供新鲜食品，净化城市环境。

德斯波米尔于6年前提出了垂直农场概念，并同对建设“城市可持续农业发展中心”感兴趣的荷兰、迪拜等地的科学家和风险投资家签署了合作协议。据他估计，若想将高科技农业实验同最新建筑技术完美结合起来，需要农业经济学家、建筑师、工程师、农艺学家和城市规划者用5到10年时间来解决这个问题。

“垂直农场”使退耕还林成为可能

垂直农场怎样才能遏制气候变化？德斯波米尔教授认为，唯一的办法就是将地球大部分土地“退耕还林”，这样才有机会使气候模式稳定下来。减少能源消耗则是抑制全球变暖趋势的上上策，这也是美国前总统最近提交给国会一项提议的中心内容。他表示，在目前用于耕地的土地上植树造林，会降低二氧化碳向大气的排放量，取得的成果同采用能效更高的节能方式相同。

发展室内农业还有另外一个原因：世界人口急剧增长。据人口统计学家估计，到2050年，全球总人口将比现在多出30亿人，达到92亿人。如果继续维持现有的农业发展模式，那么只能把相当于巴西国土面积的土地开辟成耕地，才能养活多增加的几亿人口。然而，现在地球上几乎所有能生产粮食的土地已经变成耕地，这还是在没有考虑到因全球气候变暖导致海平面上升而淹没更多陆地的前提下。

根据播种的农作物类型，一个垂直农场也许能够把数千英亩农田永远地变成树林。眼下，这些估算很大程度上还只是一种推测，不过一个现实案例可以让我们一窥垂直农场未来发展的前景：在佛罗里达州的一块种草莓的农场被“安德鲁”飓风夷为平地之后，农场主将其变为一个水培农场。他们在室内和大楼每一层顶部种植草莓，如今，一英亩地的产量相当于过去30英亩土地的产量。

在摩天大楼里办农场好处多多

为什么要在城市中建设垂直农场呢？专家指出，在可控环境下种植农作物有诸多好处：第一，城市中没有家畜，因此不会通过未经处理的废物传播疾病；第二，不会因天灾造成农作物大规模歉收；第三，“无赖”转基因品种进入“天然”植物世界的可能性微乎其微。所有农作物都可以通过有机栽培方式生长，不会使用除草剂、杀虫剂或农药，从而没了有害的农业废物。到2050年，全球80％的人口将居住在城市。另外，城市已经拥有建设垂直农场所需的密度和基础设施，而“超绿色”摩天大楼不仅生产粮食，还能供应能源，创造真正意义上的自给自足的环境。

像美国亚利桑那州的“生物圈2号”项目一样，真正的垂直农场也许需要腰缠万贯的乌托邦式慈善家的鼎力支持。比如像美国得克萨斯州石油大王爱德华·巴斯这样的人。上世纪80年代，巴斯个人出资2亿美元，在美国亚利桑那州图森市以北的沙漠中建起了“生物圈2号”实验基地。这个基地占地1.3万平方米，仿佛一个巨大的温室，雨林、沙漠、草原和海洋应有尽有。

在当今社会，建设一个更小、更简单的垂直农场可能也需要2亿美元，据悉，来自耕地供应不足的地方的富翁也许会提供这笔建设资金，如日本、冰岛，迪拜的可能性最大。德斯波米尔教授相信，第一个垂直农场将在15年内建成，不过颇具讽刺意味的是，建设垂直农场的资金很有可能就来自于销售石油所得。

5到10年内建示范园

—“垂直农场”设计师德斯波米尔访谈录

问：你怎么会想到在摩天大楼上建设农场呢？

答：大概8年前，我要求我的学生研究有关城市可持续发展的诸多方案，他们提出在曼哈顿的商业大厦屋顶建设13英亩的可耕地。根据我们的推算，它能养活这座城市2％的人口。于是我说，“让我们充分利用曼哈顿1723栋遭废弃的建筑吧，对其进行改进，接着采用水耕法，将它们一个个变成农场。我又说，‘我们暂且不要考虑资金、空间和时间，先来设计一栋可以向5万人供应一年饮水粮食所需的大楼吧。’”

问：这意味着水来自于植物吗？

答：是的。浓缩液来自于植物叶子，即使你将水输送到屋顶。如果拥有相当于一个城区规模的垂直农场，那么里面的植物能产生足够5万人需要的饮用水。

问：灌溉用水来自于哪里？

答：污水，首先，清除污水中的泥渣。接着，让它在不可食用的植物和饲养斑马贝的塔楼内（最好的有机物过滤系统）中反复过滤。在完成这几个步骤之后，水就会变得干净了。

问：你能在摩天大楼内种植多少种水果和蔬菜？

答：超过100种，如草莓、蓝莓，甚至微型香蕉。我们从宇航局那里得到了能在室内生长的植物名单。原来，宇航局拥有一个庞大的水耕法项目，因为火星上可没有外卖——你不能派人去取比萨饼。遗传工程和人工选择还将在垂直农场发挥重要作用，因为有很多植物我们尚不知道如何在室内生长，如传统玉米。

问：这种方法怎样抑制全球变暖趋势？

答：所有政府报告不约而同指出一件事：传统农业也是一个严重的污染源。我很喜欢看一望无际的麦田，但这种污染也是在城市之外种植粮食的一大代价——地球上40.5％的土地都用于农业生产。随着人口剧增，对粮食的需求自然会上升，这当然需要开辟更多土地用于耕种。因此，必须找到替代传统农业的方法。我们已经拥有吸收二氧化碳的良策——植树造林。

问：建设垂直农场的成本高吗？

答：第一座垂直农场可能需要数十亿美元。我计划给它注入各种高科技元素：植物将被放到自动输送带上，这样，就可以源源不断地带来植物生长所需的光线，让营养液输送系统实现自动化。当然，政府应该向第一座垂直农场提供补助和减税等激励措施。我们正在讨论的项目的重要性可不亚于开发“土星”火箭啊。

问：第一座垂直农场何时能建成？

答：一旦得到了资金支持，我们能在5到10年内建设一个示范园。我希望自己能活到106岁，那样的话，到时就能看到地平线上到处都是垂直农场了。

垂直农场横切面

①农作物 收割器使用电子眼监控水果和蔬菜生长情况，检验农作物是否成熟。

②麦田 空间利用最大化十分关键，所以，在此图中，我们看到上下两层都种农作物。

③水池 灌溉剩下的废水在此处收集，通过水管流向过滤系统。

④输送装置 将适量的水和光线分别输送到最需要它们的农作物中。

垂直农场结构图

①太阳能电池板 垂直农场所需大部分能量由颗粒发电系统供应。这个太阳能电池板可跟着太阳方向旋转，驱动内部制冷系统运行，在阳光最强烈时，制冷系统的使用达到最大化。

②风力螺旋叶 这是对太阳能发电的一种替代或补充，这是美国克利夫兰州立大学工程学教授的创意。常规风车太大，不太适合城市使用。风力螺旋叶能像螺旋桨一样通过小叶片驱动空气向上流动。

③玻璃板 由钛氧化物制成的清洁涂层，可收集污染物，防止雨珠溅落到地面；雨水流到玻璃下，同时使光线效果达到最大化，还能清洁污染物。水槽可收集雨水，进行过滤。

④主控室 从这里可以调节垂直农场的环境，使其全年365天不间断地种植、收割庄稼。

⑤建筑设计 设计灵感源自好莱坞Capitol唱片公司总部。圆形循环设计使空间利用实现最大化，同时最大程度地让阳光进入大厦。模块式楼层像筹码一样堆叠起来，弹性更强。

⑥农作物生产 垂直农场不仅可以种植水果蔬菜，还能养鱼、养猪和家禽。据德斯波米尔估计，一个垂直农场足够5万人一年的饮食所需。

颗粒发电系统

垂直农场的另外一个电力来源是将不可食用的植物颗粒（如玉米麸皮）变成燃料。

将植物废料输入颗粒发电系统①，植物废料先是被加工成粉末状②，接着压缩成可全部烧掉的燃料颗粒③，最后变成水蒸气④。北美60多个颗粒制造工厂每年可生产60万吨燃料；美国爱达荷州一片占地3400平方英尺的住宅就利用颗粒来满足自身电力需要。

图：夜幕中的“垂直农场”。专家估计，约150栋此类建筑物便能供应纽约全市一年的饮食所需。

本版撰文任秋凌