立体农场背景资料

【危机与挑战】

随着地球资源被人类蚕食性开发,荒漠化加剧和海平面上升令地球可利用的耕地越来越少,目前全球80%可耕地已被利用,而人口却以每年2%的速度递增,预计到2050年,全球人口将超过90亿,且其中80%居住在城市。如果到时我们还沿用现有的耕作方式,将需要增加相当于巴西国土面积的耕地才能应付人类的粮食需求。而如此大面积的耕地是不存在的。 目前在全世界范围内,80%适宜耕种的土地已被使用,其中15%由于管理问题存在着严重的浪费。如不采取措施,人类可能会面临严重的粮食和耕地短缺,并由此引发一系列饥荒和生态灾难。更可怕的是,如果我们继续通过大量毁林来开垦新的农田,全球气候变暖就将以灭顶之势加速。更多农业用地的流失将在大部分河口甚至部分海域形成大面积贫瘠荒芜的“死亡区”。

中国城市规模的急速扩张与城镇化的不断推进进一步加剧了建设用地短缺与农田保障的矛盾。2010年,中国的城市化率已接近50%。未来五年,中国城镇人口数量将首次超过农村。而在1994年之后,我国的粮食增长率开始低于人口增长率。据国土资源部公布的土地调查结果显示,截至到2008末,全国耕地面积第12年连续下降。12年间我国耕地面积净减少了1.2526亿亩。 目前,我国人均耕地面积排名世界第126位,是世界人均耕地面积的40%。耕地减少是造成粮食危机的一个重要原因。另外,基本农田总体质量下滑,农田产量减弱、污染严重,全国现有耕地中高产田仅占28%。中国农业科学院张振本教授表示,虽然我国农业自然资源总量大,但人均占有量很低。靠扩大外延方式来实现中国农业现代化显然难以为继,节约资源与保护环境,探讨节地、节水、节肥、节饲型资源综合利用技术,已成为刻不容缓的重大科学问题。

显然,我们需要一种根本的解决方法。一个能够有效应对几乎上述所有挑战的战略性改变就是:在严格的控制条件下, 在室内的立体农场中种植农作物,调节各种生长条件至最佳状态。 全年进行食品生产,减少数量可观的淡水使用和垃圾产生,作物感染疾病的风险也会大大降低,而且不需要化石燃料驱动农用机械,更无需长途运输。此外,“本地生产、本地销售”使得食物的新鲜度和口味也大为改善。

【概念】
立体农场的大胆构想最初是由美国哥伦比亚大学环境科学和微生物学教授迪克森·德波米耶(Dickson Despommier) 在2000年提出的,即将农产品、牲畜养殖等农业环节放入到可模拟农作物生长环境的多层建筑物中,并通过能源加工处理系统,实现城市粮食与能源的自给自足。该概念倡导在城市中探索新型农业生产模式,以解决未来城市中粮食供应、资源优化和人类生存之间的矛盾和问题。其构造模式完全颠覆了人类几千年来的耕种方式,粮食作物第一次离开其赖以生长的土地,在高楼中成长、收割。立体农场被美国《时代》周刊评为2009年“50项最佳发明”、最具特点的十大发明之一。德波米耶宣称它不仅能解决未来的粮食短缺问题,还可以阻止全球变暖,提高第三世界国家的生活水平,改变人类获取食物和处理废弃物的方式。

在德波米耶的立体农场官网上,我们可以看到他的设计蓝图:采用无土溶液栽培方式,每一层楼都是一片农地,具有高度集成的高效率灌溉系统,所有农作物都在受控制的环境中生长,并使用电子监控来检验是否成熟,全年365天不间断地种植、收割。其能源来源于充分利用太阳能和风力涡轮,并且能将不可食用的植物茎须、颗粒加工成燃料。农场底部的污水处理池可以处理城市污水,污水集中处理成碳和水,用来作为蒸汽机发电的原料。被处理提取过的污水经过滤后,还可用于植物灌溉和排放。这样,每栋大楼就可以实现一边生产水果、蔬菜和谷物,一边净化污水,并产生清洁能源。

他说:“就像人们居住的房屋从平房向高楼进化一样,耕地也从田地向楼层化农场发展。在多层建筑物里模拟农田的农作物生长环境,使其符合农作物的生长发育成熟条件,这是有效扩大农作物生产面积和产量的一种农业发展模式、途径和方法。”

立体农场必须是一个自循环体系,整体就像一棵巨大的植物一样,进行光合作用、吸收温室气体、排放氧气、净化污水、生产出谷物和蔬菜、有机废料也进行沼气发电。总之,它不但为城市居民提供了新鲜的食品,还可以净化城市环境,而其本身又不制造任何垃圾。可以实现真正的城市可持续生活:城市废水可以作为灌溉用水重新回收利用,残存的固体废弃物以及不可食用的植物体都可以通过焚烧用来制造驱动涡轮的蒸汽,为农场供电。此外,立体农场内部应是是一种没有污染、没有寄生虫和各类危险细菌的可控环境,可以常年生产农作物、家禽和各种鱼类。

专家们认为,为了最大限度地改善环境、节约能源,立体农场应建在城市里或城市近郊。这样,农作物可以直接利用来自城市的有机垃圾和不含化学物的生活废水,同时,又省却了农作物的贮藏和运输过程,城市居民可以直接吃到新鲜农作物。

【优势】

有效缓解人均耕地面积日益减少造成的粮食短缺危机。德波米耶曾经估算,只需150栋30层的立体农场,便可以供应纽约全市人口一年的饮食所需。
不仅将彻底变革和改善城市生活,还能使被传统农业损害的土地恢复元气。1英亩立体农场可以使10~20英亩户外农地恢复原始生态。可以将传统的农场解放出来,退耕还林还草,抑制气候恶化。
能够利用科技手段将生活废水处理为达到标准的灌溉用水,减少水资源的浪费并提高水资源的利用效率。同时可以实现营养液和水资源的循环利用,是最集约最节省资源的一种耕作形式。用水量只需土壤栽培的1/10,用肥量也降低至传统投入总量的30%,是节水农业的一种最佳模式。
通过使用可再生能源等方式,不仅减少了能源的消耗,大大提高了能源的使用率,而且还能产生清洁能源,解决城市面临的日益严重的能源紧缺问题。
所有的农业生产都可以通过有机方式进行,减少除草剂、杀虫剂、农药等有害化学品的使用,大大减少了有害农业废物和化学物质的产生及排放,不仅减少了对水和土地的污染,也保障了食品安全。
粮食的种植、运输、食用和废物处理都在同一区域内完成,从而不但节约了运输成本也杜绝了运输产生的能耗和污染,具有极高的经济效益和环境效益。
可以对地点、气温、湿度、土壤成分等作物生长所需基本要素进行自由选择;可以实现全年耕作全年收获,且不必担心遭遇恶劣的气候环境带来的无法预测的损失等。
无需考虑病虫害的防治就可达到免农药无公害的要求,环境因子又相对稳定,再加上光源的人工可控性,使作物的产量得以提高,是未来农业发展的一条必然之路,也是未来生态城市建设的一个重要辅助技术与工程。
不仅空间利用率得以数倍提高,职务本身的生长速度也能得以数倍加速,是高效农业的必由之路。



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