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在摩天大樓上種糧食

2011-12-29 00:00:00鄭風(fēng)田
中國經(jīng)濟(jì)周刊 2011年27期


  當(dāng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)遭遇極端氣候變化時,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就顯得非常脆弱。世界銀行預(yù)計,到21世紀(jì)80年代,氣候變化將會造成全球農(nóng)業(yè)減產(chǎn)15%以上。與此同時,人口的增長又使得土地極度缺乏。根據(jù)聯(lián)合國人口報告估計,到2050年,全球?qū)⒂?0億新增人口,總?cè)丝谶_(dá)93億。如果依然按照目前的傳統(tǒng)農(nóng)作物生產(chǎn)方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),將需要109公頃的新土地來生產(chǎn)食物,但是目前全世界80%的適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地都已經(jīng)被使用。未來,糧食安全問題如何解決,成為全世界關(guān)注的焦點。
  在此背景下,以迪克森·戴斯波米爾為代表的科學(xué)家們提出了“農(nóng)業(yè)摩天大樓”的概念。農(nóng)業(yè)摩天大樓是使用最先進(jìn)的室內(nèi)農(nóng)業(yè)技術(shù),從經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性兩個方面出發(fā),將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到摩天大樓里的一種創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。農(nóng)業(yè)摩天大樓如果成功運作,將會為都市提供多種多樣的健康食品,同時也能夠修復(fù)被傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)所損壞的生態(tài)環(huán)境。
  當(dāng)前,農(nóng)業(yè)摩天大樓設(shè)計主要分為三類:一類為節(jié)能型,一類為新能源利用型,還有一類將社區(qū)生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。?
  
  摩天大樓如何種糧食
  
  農(nóng)業(yè)摩天大樓在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)主要有三種:滴灌、水培和氣培。
  滴灌法已經(jīng)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用,主要是利用塑料管道將水通過直徑約10毫米的孔口或滴頭送到作物根部進(jìn)行局部灌溉,對水的利用率可達(dá)95%。
  水培法則是將植物種在溶解了各種營養(yǎng)物質(zhì)的水槽中。在水培溫室里,農(nóng)作物可以全年生長,產(chǎn)量可以達(dá)到最大。只要有足夠的水分和能量供應(yīng),室內(nèi)種植可以在任何地方進(jìn)行,而且空間利用非常靈活,不會破壞土壤的結(jié)構(gòu)。
  氣培法是將農(nóng)作物栽培在生物箱內(nèi),作物根部懸于營養(yǎng)液上方,營養(yǎng)液以氣體的形式噴到作物根部。用這種方法種植農(nóng)作物可以大量節(jié)約用水,且已有研究表明,氣培法所生產(chǎn)的作物含有更高的鈣和鉀,對人體健康更有益。
  在能量循環(huán)方面,農(nóng)業(yè)摩天大樓整體運作包括電力供應(yīng)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和智能化補(bǔ)光系統(tǒng)。
  傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴于消耗化石、煤炭等枯竭型能源,但是以垂直農(nóng)業(yè)為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)利用的則是太陽能、風(fēng)能、液體內(nèi)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等可循環(huán)、可再生的清潔能源。農(nóng)業(yè)摩天大樓頂部可以安裝太陽能板,吸收太陽能,還可以安裝風(fēng)力風(fēng)渦輪,利用風(fēng)電??刂破鳛榇髽翘峁╇娏?yīng)。另外一個重要電力來源,是將不可食用的植物顆粒(如玉米麩皮)變成燃料。
  農(nóng)業(yè)摩天大樓的水循環(huán)系統(tǒng)一方面通過自身的循環(huán)系統(tǒng)對雨水進(jìn)行收集和利用,另一方面也通過自然過濾的方式回收利用城市廢水用于灌溉,甚至可以繼續(xù)凈化過濾變成飲用水。
  植物正常發(fā)育需要通過光合作用,農(nóng)業(yè)摩天大樓中將采用特殊的光譜燈光,與植物生長所需要的波段匹配,以實現(xiàn)最大化節(jié)能。
  
  面向未來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)計
  
  迪克森·戴斯波米爾認(rèn)為,與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比,農(nóng)業(yè)摩天大樓有很多優(yōu)點:首先,產(chǎn)量高,1畝室內(nèi)農(nóng)場的產(chǎn)量相當(dāng)于4~6畝室外農(nóng)場;第二,生產(chǎn)具有穩(wěn)定性,不會遭受干旱、洪澇和蟲害等威脅而導(dǎo)致產(chǎn)量下降;第三,由于不施用除草劑、除蟲劑、化肥,因此農(nóng)業(yè)摩天大樓所生產(chǎn)的產(chǎn)品將完全為健康有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品;第四,幾乎消除了污水循環(huán)所導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)浪費;第五,將傳統(tǒng)的農(nóng)場生產(chǎn)回歸自然,有助于原有生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù);第六,極大地減少了由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所導(dǎo)致的傳染性疾病的發(fā)生幾率;第七,將植物和動物不可使用的部分制成甲烷,增加能量利用;第八,由于不使用拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械,農(nóng)業(yè)摩天大樓將極大地減少化石燃料的使用。
  但是,也有不少專家對農(nóng)業(yè)摩天大樓存在質(zhì)疑。有人認(rèn)為,農(nóng)業(yè)摩天大樓用于蔬菜水果的種植具有經(jīng)濟(jì)可行性,但是種植主要農(nóng)作物,比如小麥等,生產(chǎn)成本就會過高。也有人指出,由于這種農(nóng)業(yè)摩天大樓的造價、能源消耗本身就非常高,在成本上不合算。
  盡管如此,大多數(shù)專家仍相信,這種農(nóng)業(yè)摩天大樓的耕作方式將成為人類未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的唯一出路。迪克森·戴斯波米爾認(rèn)為,未來的農(nóng)業(yè)摩天大樓將不僅是農(nóng)業(yè)種植場所,而是兼具室內(nèi)農(nóng)場、賓館、學(xué)校、醫(yī)院等社區(qū)功能的綜合性設(shè)施。在這種情況下,其經(jīng)濟(jì)可行性將會大大提高。雖然農(nóng)業(yè)摩天大樓目前仍然處于設(shè)計和實驗階段,但是隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展,以及環(huán)境問題、資源問題、氣候問題的日益嚴(yán)峻,農(nóng)業(yè)摩天大樓將逐漸具有經(jīng)濟(jì)可行性。
  農(nóng)業(yè)摩天大樓是一種新興事物,是面向未來的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)計。因此,對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算不能完全使用當(dāng)前的價格水平,對其可操作性的認(rèn)識也不能局限于現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)利益的角度,而是應(yīng)該放眼未來,站在“環(huán)境保護(hù)、能源利用和糧食安全”的更高、更綜合的層面上來認(rèn)識這一可能引發(fā)一場新的農(nóng)業(yè)革命的設(shè)計。因此,對于農(nóng)業(yè)摩天大樓,我們應(yīng)該鼓勵相關(guān)研究和設(shè)計,期待能夠一步步解決技術(shù)性問題,最終使得預(yù)想中的節(jié)能、高效、經(jīng)濟(jì)的農(nóng)業(yè)摩天大樓在未來變?yōu)楝F(xiàn)實。
 ?。ㄗ髡呦抵袊嗣翊髮W(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院教授、副院長)
  
   節(jié)能型農(nóng)業(yè)摩天大樓
  
  波特蘭政府大樓
  美國俄勒岡州波特蘭市計劃將政府大樓改造成為一座農(nóng)業(yè)摩天大樓。這座大樓始建于1975年,樓高18層,樓的建筑風(fēng)格乏善可陳,通過這次改造將成為全世界最節(jié)能的建筑之一。
  改造后,這座農(nóng)業(yè)摩天大樓將由7個名為“植物鰭區(qū)”的部分構(gòu)成?!爸参秭拝^(qū)”從原有建筑內(nèi)伸展出來,是植物生長的“花盆”。7個“植物鰭區(qū)”的總面積可以達(dá)到3/4個足球場大小。
  同時,植物綠墻還可以為建筑物隔熱保溫、降低噪音。夏天高溫天氣時,植物可以很好地遮蔽陽光,保持室內(nèi)涼爽;冬天,由于墻面有植物保護(hù),室內(nèi)熱量流失減慢。
  
  戈登·格拉夫的“水培農(nóng)場”
  加拿大安大略滑鐵盧大學(xué)的戈登·格拉夫設(shè)計了一座59層的農(nóng)業(yè)摩天大樓,這個采取水培法的“農(nóng)場”每年估計消耗大約8200萬度電,其中大約一半所需電量可由大樓內(nèi)一家沼氣電廠提供,余下電量則可利用城市垃圾發(fā)電獲取。
  
   農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代社區(qū)結(jié)合型摩天大樓
  
  “生活摩天大樓”
  紐約建筑師布萊克·庫拉塞克設(shè)計的“生活摩天大樓”,將城市農(nóng)場建在居住性公寓外緣。其中一些樓層將種植溫室農(nóng)作物,這樣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得以貫穿全年。包括陽臺在內(nèi)的其他一些樓層則種植果樹等季節(jié)性作物。第一層將建一個農(nóng)業(yè)市場,居民可以將收獲的糧食賣給普通大眾。
  
  西雅圖的“生態(tài)實驗室”
  美國西雅圖貝爾鎮(zhèn)社區(qū)自20世紀(jì)80年代起就開始建設(shè)城市社區(qū)花園項目。由美國Weber Thompson建筑師事務(wù)所所設(shè)計的“生態(tài)實驗室”,雖然仍在繼續(xù)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但已經(jīng)在新型農(nóng)業(yè)方面進(jìn)行了拓展。
  這個農(nóng)業(yè)摩天大樓共有12層,擁有居住和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)雙重功能,建在大樓內(nèi)的花園可為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)提供食品。據(jù)Weber Thompson建筑師事務(wù)所估計,扣除成本后,采用水栽法栽種的馬鈴薯和萵苣每年可帶來大約100萬美元的收入。“生態(tài)實驗室”不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)效益,而且整棟建筑的能量消耗和水消耗均接近為零。
  
  “蜻蜓垂直農(nóng)場”
  比利時建筑設(shè)計師文森特-卡爾博特根據(jù)蜻蜓的雙翼設(shè)計了“蜻蜓垂直農(nóng)場”,這個設(shè)計方案或許可以解決紐約羅斯福島食品長途運輸?shù)膯栴}。在這棟132層的巨型建筑中,包括了28個不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,可以供應(yīng)水果、蔬菜、肉類、牛奶和魚類等各種農(nóng)副產(chǎn)品。這棟建筑還包含有多個實驗區(qū)、辦公區(qū)和居住區(qū)等生活空間。
  
  新能源利用型農(nóng)業(yè)摩天大廈
  
  迪拜的海水垂直農(nóng)場
  迪拜是一個缺少淡水和耕地的國家,意大利建筑師克里斯蒂納·法弗萊托和安東尼奧·基拉迪設(shè)計的海水垂直農(nóng)場將建造在迪拜,以滿足缺乏淡水情況下的農(nóng)產(chǎn)品供給。
  在這個垂直農(nóng)場中,圓盤形的結(jié)構(gòu)就是一個個“農(nóng)場”。海水流過建筑中心的管道,將空氣中的水蒸汽凝結(jié),形成淡水來灌溉農(nóng)作物。
  
  洛杉磯的太陽能農(nóng)業(yè)摩天大樓
  建筑師克里斯·雅各布斯與哥倫比亞大學(xué)的德波米耶合作設(shè)計了一家農(nóng)業(yè)摩天大樓,將建在洛杉磯。其最大特點當(dāng)屬安裝于屋頂?shù)囊粋€巨型太陽能電池板。電池板可隨著太陽移動,從而最大程度地捕獲陽光,幫助作物生長。此外,這座建筑物的窗戶采用了可阻隔污染物質(zhì)進(jìn)入的化學(xué)材料。

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