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資本實(shí)驗(yàn)室·今日創(chuàng)新觀察

聚焦前沿科技創(chuàng)新與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

李鑫

垂直農(nóng)業(yè)是一種革命性且可持續(xù)性的農(nóng)業(yè)方法，可以降低大量的農(nóng)業(yè)用水需求，也節(jié)省了大量的空間和土地。這種以可持續(xù)性為核心的農(nóng)業(yè)創(chuàng)新，讓越來(lái)越多人開始關(guān)注其生態(tài)環(huán)保方法，以及極端環(huán)境下實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可能性。

盡管不少人還在質(zhì)疑垂直農(nóng)業(yè)是否能真正解決世界糧食短缺的問(wèn)題，但這擋不住眾多初創(chuàng)公司在各種極端環(huán)境下進(jìn)行糧食生產(chǎn)的探索。

例如，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能否不再看天吃飯？能否把整個(gè)建筑變?yōu)檗r(nóng)場(chǎng)？風(fēng)力塔如何與垂直農(nóng)業(yè)相融合？模塊化、定制化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域能夠發(fā)揮怎樣的價(jià)值？在垂直農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生哪些新技術(shù)與新模式？……總之，探索者們正在大膽加速推進(jìn)垂直農(nóng)業(yè)的變革，便不斷形成新的種菜方式。

以下13種創(chuàng)新技術(shù)及其應(yīng)用代表了垂直農(nóng)業(yè)領(lǐng)域值得關(guān)注的最新進(jìn)展：

1.水培法——無(wú)需土壤的植物生長(zhǎng)方法

水培法是一種植物培育的新方法，在垂直農(nóng)業(yè)中得到廣泛使用。這種方法通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液替代土壤，從而杜絕了土壤中的細(xì)菌和有害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)真正的綠色食品生產(chǎn)。

由于植物的根部浸沒在營(yíng)養(yǎng)液中，通過(guò)傳感器可以輕松實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)成份的監(jiān)測(cè)，為植物生長(zhǎng)提升最佳環(huán)境。

2.氣霧栽培——沒有土壤和很少水的植物栽培

氣霧栽培技術(shù)（Aeroponics）是一種新型的栽培方式，由美國(guó)NASA在20世紀(jì)90年代發(fā)明，以尋找有效的太空植物種植技術(shù)。后來(lái)這種技術(shù)被稱為“Aeroponics”，意思是“生長(zhǎng)在沒有土壤和很少水的空氣/霧環(huán)境中的植物”。

氣霧栽培通過(guò)噴霧裝置將營(yíng)養(yǎng)液霧化為小霧滴，直接噴射到植物根系上，以提供植物生長(zhǎng)所需的水分和養(yǎng)分。

在垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)中，氣霧栽培是最節(jié)水的一種技術(shù)，與水培技術(shù)相比，可以減少90%的用水量。同時(shí)，氣霧栽培可以使植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率更高，植物生長(zhǎng)更健康，更有營(yíng)養(yǎng)。

3.魚菜共生——一種整合植物和魚類養(yǎng)殖的生態(tài)系統(tǒng)

魚菜共生系統(tǒng)很像水培系統(tǒng)，但更優(yōu)化。該方法旨在將魚類和植物整合在同一生態(tài)系統(tǒng)中，魚在室內(nèi)池塘中生長(zhǎng)并產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)豐富的廢物，可以充當(dāng)垂直農(nóng)場(chǎng)中植物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。

另一方面，這些植物可以凈化和過(guò)濾廢水，供魚塘使用。魚菜共生系統(tǒng)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，可以使生產(chǎn)效率最大化。

與大多數(shù)垂直農(nóng)業(yè)創(chuàng)新技術(shù)相比，目前魚菜共生系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)模相對(duì)較小。

4.Lokal——自給自足的小型家庭蔬菜系統(tǒng)

2017年9月，宜家創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室Space10提出了使用水培農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的Lokal的想法。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液替代土壤，用LED燈取代太陽(yáng)光，讓人們可以在室內(nèi)無(wú)陽(yáng)光或土壤的地方種植并收獲作物。這項(xiàng)創(chuàng)新可以真正幫助人們?cè)谧约旱募抑蟹N植新鮮食物。

據(jù)SPACE 10介紹，該系統(tǒng)可以使植物生長(zhǎng)速度比傳統(tǒng)種植方法快三倍，用水量減少90%。用過(guò)傳感器，用戶在手機(jī)上就可以隨時(shí)掌握作物的生長(zhǎng)狀態(tài)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，宜家希望利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)收集和分析人們使用Lokal的數(shù)據(jù)。

5.AeroFarms——智能垂直農(nóng)業(yè)創(chuàng)新

成立于2004年的美國(guó)垂直農(nóng)場(chǎng)AeroFarms是室內(nèi)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，通過(guò)使用LED照明、氣霧栽培技術(shù)和氣候控制等最新技術(shù)，可以在沒有陽(yáng)光、土壤和農(nóng)藥的環(huán)境下種植蔬菜。目前公司已經(jīng)可以種植250多個(gè)蔬菜品種。

通過(guò)傳感器，該公司可以實(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)全流程的智能化數(shù)字管理，可以縮短作物收獲期，并提高食品質(zhì)量，并減少對(duì)環(huán)境的影響，使作物的生長(zhǎng)與收獲更加可控高效。

公司已經(jīng)在世界各地建造了多個(gè)農(nóng)場(chǎng)，包括2016年在美國(guó)紐瓦克市建立的世界上最大的垂直農(nóng)場(chǎng)。該農(nóng)場(chǎng)面積為69000平方英尺，每年可以生產(chǎn)200萬(wàn)磅的蔬菜和香料，并比普通田地里種植的作物節(jié)約95％的水。

AeroFarms公司已累計(jì)融資1.38億美元。

6.Plantscapers——為住戶提供食物的建筑

瑞典食品科技公司Plantagon提出一種創(chuàng)新的解決方案，直接讓辦公空間和建筑物為人們提供食物。為此，Plantagon購(gòu)買了名為ke Olsson的農(nóng)民發(fā)明的垂直溫室的專利，該專利使用一種架式運(yùn)輸系統(tǒng)，逐漸將種植箱從垂直溫室的地板移動(dòng)到天花板，而不需要人工照明。

Plantagon將該專利融入到辦公樓中，該建筑將被命名為World Food Building，目標(biāo)是每年生產(chǎn)至少550噸蔬菜，預(yù)計(jì)可以為近5000人提供日常所需。為了保持低成本，該建筑將采用高度自動(dòng)化技術(shù)來(lái)維護(hù)和收獲。

此外，陽(yáng)光、溫度、營(yíng)養(yǎng)以及空氣質(zhì)量等都將通過(guò)自主系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

7.VertiCrop——城市可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)

總部位于加拿大溫哥華的VertiCrop公司推出了一項(xiàng)用于城市的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)專利，在2009年被時(shí)代雜志評(píng)為世界上最偉大的發(fā)明之一。

該技術(shù)基于水培技術(shù)，通過(guò)輸運(yùn)系統(tǒng)移動(dòng)特制的懸浮托盤，為植物提供最佳的人工光和自然光。

該設(shè)計(jì)使作物能夠在受控和封閉環(huán)境中健康生長(zhǎng)，完全不需要除草劑和殺蟲劑，且產(chǎn)量為普通農(nóng)田作物產(chǎn)量的20倍，只需土壤耕作所需的8%的水。

8.模塊化農(nóng)場(chǎng)——在世界任何地方生產(chǎn)新鮮植物

模塊化農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)是加拿大公司ModularFarms的一項(xiàng)重大創(chuàng)新。它是一個(gè)完全室內(nèi)的垂直農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，能夠在任何氣候和任何地方生產(chǎn)健康和新鮮的植物。

該模塊化農(nóng)場(chǎng)是一個(gè)基于城市農(nóng)場(chǎng)理念的定制設(shè)計(jì)，提供可用于各種目的的模塊，用戶可以根據(jù)農(nóng)業(yè)需求定制系統(tǒng)并擴(kuò)展其功能。

模塊化農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)專注于農(nóng)民的投資回報(bào)和植物健康，該系統(tǒng)是集裝箱農(nóng)場(chǎng)的完美配對(duì)，也是垂直農(nóng)業(yè)的試驗(yàn)性技術(shù)。

9.立方農(nóng)業(yè)系統(tǒng)——下一代可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

加拿大公司Cubic Farms的CEO Dave Dinesen曾在TED演講中指出，公司是下一代一致性、可預(yù)測(cè)的和有利可圖的農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)品開發(fā)商。

公司開發(fā)的立方農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過(guò)輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)法、自動(dòng)營(yíng)養(yǎng)輸送系統(tǒng)和LED照明進(jìn)行工作，為綠色植物創(chuàng)造最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，用水量?jī)H為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的1/26。

該公司的技術(shù)完全消除了普通農(nóng)業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)控制投入實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)出。農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)出的產(chǎn)品在大小、味道和顏色上都非常一致，還可以提供更長(zhǎng)的保質(zhì)期和更高的營(yíng)養(yǎng)成分。這也意味著穩(wěn)定且更可預(yù)測(cè)的收入。

10.ZipGrow——現(xiàn)代農(nóng)民的垂直耕作

美國(guó)公司ZipGrow把垂直農(nóng)業(yè)與無(wú)土栽培相結(jié)合。其垂直種植塔的工作原理，是利用傳統(tǒng)的水培技術(shù)結(jié)合垂直重力供給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有限空間的利用最大化，增加單位面積的效益。

ZipGrow公司基本上徹底改變了垂直農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，包括系統(tǒng)控制、垂直平面生長(zhǎng)技術(shù)和高科技工作流程設(shè)計(jì)。

11.Bowery——世界上技術(shù)最先進(jìn)的商業(yè)室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)

美國(guó)室內(nèi)養(yǎng)殖公司Bowery開發(fā)的技術(shù)先進(jìn)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)BoweryOS，可以控制作物的全室內(nèi)生長(zhǎng)過(guò)程而不使用殺蟲劑，產(chǎn)量是傳統(tǒng)種植方式的30倍以上，可以種植100多種草本植物和綠葉蔬菜。

該技術(shù)將自動(dòng)生成植物的理想條件，同時(shí)收集生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，并為植物提供精準(zhǔn)的光照強(qiáng)度和時(shí)間、營(yíng)養(yǎng)和純凈水。通過(guò)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)可以測(cè)量和維持蔬菜生長(zhǎng)所需水量的最佳水平，比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)節(jié)省95%的用水。

12.Skyfarm - 風(fēng)力垂直農(nóng)場(chǎng)塔

英國(guó)建筑公司Rogers Stirk Harbour + Partners在2014年世界建筑節(jié)期間提出了一個(gè)名為Skyfarm的概念。意圖打造一個(gè)雙曲面塔，采用不同的耕作技術(shù)，包括魚菜共生和傳統(tǒng)的土壤種植方法，適合在高密度城市地區(qū)或土地供應(yīng)較少的地方生產(chǎn)作物。

這座多層建筑采用竹子制作一個(gè)堅(jiān)固的圓形框架，同時(shí)最大限度地將陽(yáng)光照射到農(nóng)場(chǎng)。通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)支持作物和魚類的生長(zhǎng)，其中來(lái)自魚類的養(yǎng)分被輸送到作物，而作物為魚類提供經(jīng)過(guò)過(guò)濾的水。

塔的底部設(shè)計(jì)有一個(gè)大型透明水箱，用于養(yǎng)殖鱸魚、羅非魚和澳洲肺魚等魚類。塔的中間，通過(guò)水培法種植植物。再往上，植物通過(guò)氣霧和無(wú)土生長(zhǎng)，塔頂由水箱和渦輪機(jī)組成。

該塔旨在為城市居民全年提供保持期短的農(nóng)作物產(chǎn)品，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)解決方案的一個(gè)典型案例。

13.Sky Greens——世界上第一個(gè)液壓垂直農(nóng)場(chǎng)

新加坡公司Sky Greens開發(fā)了革命性的垂直農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)也是世界上第一個(gè)低碳水力驅(qū)動(dòng)的農(nóng)場(chǎng)。蔬菜種植在貨架上，可以全天候不停地旋轉(zhuǎn)。

在該農(nóng)場(chǎng)，底部的植物吸收水，而頂部的植物獲得陽(yáng)光，整個(gè)過(guò)程不斷循環(huán)。與傳統(tǒng)的耕作技術(shù)相比，這種方法最大限度地減少了水、土地和能源的消耗。

此外，與傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng)相比，該系統(tǒng)的產(chǎn)量可提高10倍。雖然該系統(tǒng)目前用于種植亞洲蔬菜，但也可用于種植各種水果和其他蔬菜。

總體來(lái)看說(shuō)，垂直農(nóng)業(yè)長(zhǎng)在日益成為一個(gè)有吸引力的選擇，因?yàn)樵絹?lái)越多的消費(fèi)者都已經(jīng)開始接受這種生產(chǎn)方式。而這些創(chuàng)新技術(shù)將會(huì)越來(lái)越受歡迎，并在未來(lái)徹底改變垂直農(nóng)業(yè)的面貌！