文│迪克森·德斯彭米耶文 美國哥倫比亞大學公共衛(wèi)生學院教授

6年前，我表達自己對立體農(nóng)場的一些簡單的想法和設(shè)計以來，從那時起，建筑師、工程師、設(shè)計師和主流機構(gòu)之間心得和經(jīng)驗的交流越來越頻繁。今天，眾多開發(fā)商、投資商、市長和城市規(guī)劃師已成為立體農(nóng)場的擁護者，還表達了建造一座立體農(nóng)場模型的強烈愿望。來自紐約、波特蘭、奧爾良、洛杉磯、拉斯維加斯、西雅圖、多倫多、巴黎、班加羅爾、迪拜、阿布扎比、仁川、上海和北京的規(guī)劃師都曾找過我。伊利諾伊理工學院正在為芝加哥作詳細的規(guī)劃。

他們都意識到如果要為下一代建立穩(wěn)定的食物來源的話，現(xiàn)在就必須立即行動起來。他們咨詢了成本、投資回報、能源和水的利用以及收獲潛力等尖銳的問題。他們還考慮到了農(nóng)場濕度過大，天長日久會侵蝕結(jié)構(gòu)梁的問題，各處水泵和氣泵的動力問題，還有規(guī)模經(jīng)濟的問題。這些具體的答案需要工程師、建筑師、室內(nèi)農(nóng)學家以及商人來逐一解答。也許嶄露頭角的工程師和經(jīng)濟學家會主動開始尋找解決方案。

立體農(nóng)場的倡議已為公眾所熟知。其成敗僅是模型農(nóng)場的建構(gòu)者以及他們時間和精力付出的結(jié)果。為使立體農(nóng)場的遠景成為現(xiàn)實，規(guī)劃師必須避免包括上述缺陷在內(nèi)的其他違反科學規(guī)律的冒險。前途是光明的。

包括彼德·海德——總部位于倫敦的國際設(shè)計和工程公司奧雅納的全球城市規(guī)劃部主任——在內(nèi)的首席生態(tài)工程專家認為，建造大型高效的城市立體農(nóng)場不需要研發(fā)新技術(shù)。已經(jīng)有很多熱心人開始問我：“那我們還等什么？”我還沒有現(xiàn)成的答案。

我在等更多城市接受他，更多開發(fā)商有將開發(fā)項目與立體農(nóng)場融合的意愿，更多優(yōu)秀的規(guī)劃建筑師的參與。

技術(shù)已成熟

全世界需要相當于南美洲那么大的耕地面積來養(yǎng)活68億人口和他們的牲畜——多么令人震驚的農(nóng)業(yè)用地面積。人口學家預計，到2050年，將有95億人生活在我們這個星球上。為保證每人每天最低1500卡路里的攝入量，人類文明必須再開墾相當于巴西整個國家那么大的耕地，1275億畝，前提是屆時的耕種方式與今天無異的話。

這么多新的可耕種土地顯然不存在。全球70%的淡水還被現(xiàn)有農(nóng)業(yè)用于灌溉。這些被化肥、殺蟲劑、除草劑和淤泥污染的水不適合人畜飲用，一些人口密集區(qū)域根本不可能有衛(wèi)生的可飲用水。種植業(yè)也需要大量的燃料——種植業(yè)占美國所有汽油和柴油使用量的20%。由此產(chǎn)生的溫室氣體排放自然成了人們重點關(guān)注的對象。糧食價格也受到關(guān)注，與燃料價格掛鉤的機制使得2005～2008年間，世界大多數(shù)地方的糧食價格也隨燃料價格翻了一番。

顯然，需要非常舉措應對這些挑戰(zhàn)。一項重大變革能解決上面提到的幾乎所有問題：在室內(nèi)用立體農(nóng)場種植作物，調(diào)節(jié)各種生長條件至最佳狀態(tài)。作物種在廢棄的城市空地上或大型高層屋頂溫室中，一年四季都有收成，用水量極少，幾乎沒有廢物，完全不受病蟲害，不需要化石燃料驅(qū)動農(nóng)業(yè)機械，更不需要長途運輸。立體種植業(yè)將對我們以及未來世界人口的糧食供養(yǎng)引發(fā)一場革命。我們的飯菜也會更可口，“本土作物”將成為口味的標準。

出于以上及其他很多原因，人口日益增長的人類文明需要可替代的耕作方法，封閉的城市摩天大樓能夠被利用嗎？ 當然可以。其一是因為室內(nèi)種植農(nóng)作物已經(jīng)是很普遍的做法。三種主要技術(shù)——滴灌、空栽（亦稱無土種植法）和水培——已經(jīng)在全世界成功推廣應用。所渭滴灌，就是作物扎根于由類似蛭石這種質(zhì)量輕、持久耐用的惰性材

料制成水槽里。細長的導管連接每一株作物，把富含養(yǎng)料的水精確地滴到根莖部，節(jié)省了大量用傳統(tǒng)灌溉的方式浪費掉的水。K·T·胡別克于1982年首創(chuàng)空栽技術(shù)，隨后美國國家航空航天局的科學家加以改進?？赵约夹g(shù)是把作物懸在半空中，由水蒸汽和養(yǎng)料灌輸，連泥土也省了。

美國“推進達拉斯”——5年前，美國達拉斯舉辦了一場名為“達拉斯遠景”的國際設(shè)計大賽。大賽的目的是找到一種可持續(xù)的城市建筑模式。兩位年輕建筑師設(shè)計的“推進達拉斯”方案成為獲獎作品之一。在“推進達拉斯”方案中，這座“小山”似的建筑其實就是一個集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源自給、生活居住等多種功能為一體的綜合城市社區(qū)。這一建筑于去年開始動工興建。

人們公認農(nóng)學家威廉·F·格里克在1929年首創(chuàng)現(xiàn)代水培法。其方法是：把作物固定在無土水槽里扎根，溶解在水里的營養(yǎng)液在根系周圍循環(huán)。二戰(zhàn)期間，南太平洋各島共為盟軍水培了超過800萬磅的蔬菜。今天，水培溫室為室內(nèi)種植提供了基本依據(jù)：作物每年都有收成，旱澇災害不再使顆粒無收，由于理想的種植和催熟條件，產(chǎn)量得到最大化，受到人類病原體感染的機會也減到最小。

最重要的是，種植者可以自由選擇水培生產(chǎn)場所而不需要考慮室外環(huán)境條件，諸如土壤、降水或溫度等。室內(nèi)耕作可以在任何水和能量供應充足的地方進行。然而，水培農(nóng)場大多位于城鄉(xiāng)結(jié)合部，雖然這里的地價相對合理，但是由于還要輸送到好幾英里外，既增加了成本，又消耗燃料，排放二氧化碳，還容易變質(zhì)。

把溫室農(nóng)場搬進市內(nèi)的高層建筑就可以解決這些遺留問題。我的設(shè)想是將立體農(nóng)場建在由30層以上的建筑群組成的一整個街區(qū)。到這一規(guī)模，立體農(nóng)場就可以保證真正可持續(xù)的城市生活：城市污水可以循環(huán)作為灌溉用水，剩下的固體廢棄物以及不可食用的作物廢料可以焚燒產(chǎn)生蒸汽推動渦輪為農(nóng)場供電。利用現(xiàn)有技術(shù)，一大批可食植物將種植在室內(nèi)。附近可以建水產(chǎn)養(yǎng)殖中心，喂養(yǎng)魚、蝦和軟體動物等。

將糧食生產(chǎn)與城市生活結(jié)合起來將是朝向城市可持續(xù)生活的重要一步。新興產(chǎn)業(yè)將蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出以前人們從未想到過的城市崗位：培養(yǎng)工、養(yǎng)護工和收獲工。大自然會自愈我們留下的創(chuàng)傷；農(nóng)田里耕作的農(nóng)夫會更樂意植樹種草以收貨碳來賺錢。最終，選擇性砍伐會成為木材業(yè)的常態(tài)，至少在美國東部是如此。

睡蓮島——炙手可熱的未來派建筑是Vincent Callebaut帶來了他的新暢想：星球在變暖，冰川在融化，海洋在上升。本世紀將會有很多人不得不放棄他們曾經(jīng)的家園，所以設(shè)計了睡蓮島。這些隨海浪漂浮的城市能夠自給自足，容納5萬名島民工作、購物、娛樂。它的建筑用料是聚酯纖維，全島使用清潔能源，還有水面下的水產(chǎn)農(nóng)場和懸浮花園。

新加坡EDITT大廈應該是世界上第一座已建成的垂直農(nóng)場。它高26層，覆蓋了大量的太陽能電池板，每層樓幾乎都是一個大型的溫室，采用水培的方式來種植大量的農(nóng)作物?，F(xiàn)在EDITT大廈40%的供電量都可以由太陽能完成。目前溫室里需要室內(nèi)人工照明、熱循環(huán)和冷卻系統(tǒng)，所以需要大量的能源來支撐，而最大的能源消耗就是電能。

更節(jié)能

這幾年，我每隔一段時間就出來宣傳立體農(nóng)場的概念，這時人們一般會問我兩大現(xiàn)實問題。首先，質(zhì)疑者提出，現(xiàn)在像芝加哥、倫敦和巴黎這樣的大都市，房地產(chǎn)的價格已經(jīng)過高，立體農(nóng)場在經(jīng)濟上是否可行。立體農(nóng)場確實承受不起城市繁華地段的地價，然而每座大城市都有為數(shù)不少的閑置地段，這些地還正嗷嗷待哺，希望有利可圖的項目前來投資。

拿紐約來講，原弗洛伊德·本內(nèi)特場海軍基地一直處于閑置狀態(tài)。這座于1972年廢棄的基地面積達2.1平方英里，至今還在尋找投資方。另一塊大地段是位于紐約港的總督島，總面積1000畝，還有一塊閑置的土地是恰好位于曼哈頓中心的第33大街的鐵路庭院。除此之外，總有一些閑置地和廢棄的樓盤遍布整個城市。幾年前，我?guī)У难芯可{(diào)研了紐約市五大區(qū)的土地空置情況，結(jié)果是至少120座廢棄地段正在等待轉(zhuǎn)手。其中不少地段可以轉(zhuǎn)化為立體農(nóng)場給最需要它的人，意即內(nèi)城那些衣食無著的人。全世界城市里類似情況不計其數(shù)。再說，到處都是屋頂。

過去有時用來證明立體農(nóng)場不可行的數(shù)學計算反而證明立體農(nóng)場可行。一個典型的曼哈頓街區(qū)占地30畝，反對者據(jù)此認為一座30層樓高的建筑也僅能提供900畝大小的耕種面積，和戶外耕種相比差別不大。其實不然，立體農(nóng)場的農(nóng)活是終年不斷的。舉個例子，生菜每6個星期收成一次。就算是生長緩慢的玉米或小麥一年也可收獲3～4季。

把這些因素考慮進來再進行粗略的計算可知，如果立體農(nóng)場內(nèi)每層樓種2排，一年可以收獲四季，耕種密度加倍的話——那么乘數(shù)是16（4×2×2）。所以一座占一個街區(qū)的30層樓高大樓的年產(chǎn)量就相當于1.5萬畝（30層×30畝×16）。用同樣的辦法可以計算出，如果在醫(yī)院或?qū)W校的屋頂上建立體農(nóng)場，那么一層一畝屋頂將為醫(yī)護人員或教職工提供相當于16畝農(nóng)田的糧食。當然，在24小時不間斷光照下，作物生長速度可以進一步加快，但是目前這一做法尚不考慮在內(nèi)。

其他因素還可能擴大這一數(shù)字。每年旱澇災害可以使整個農(nóng)村顆粒無收。此外，研究發(fā)現(xiàn)，美國有高達30%已收割的糧食在儲存和運輸?shù)倪^程中變質(zhì)或遭蠹食，其中大部分都可以在城市農(nóng)場里避免。由于需求量很大，糧食作物幾乎是一收獲就在當?shù)爻鍪?。還有，別忘了立體農(nóng)場基本上根免于戶外耕種所遭受的口誅筆伐：化肥用不著了，燃料燃燒物不需要排放了，更不必和森林草原搶地盤了。

我經(jīng)常遇到的第二大問題涉及到向這么大一座立體農(nóng)場提供能源和水是否經(jīng)濟可行。要回答這個問題，選好地段是關(guān)鍵。位于冰島、意大利、新西蘭、南加州以及東非一些地方的立體農(nóng)場采用了當?shù)刎S富的地熱資源。光照強烈的沙漠地區(qū)（如美國西南部、中東地區(qū)、中亞大部分地區(qū)）事實上可以采用兩到三層、50～100米寬、但是綿延數(shù)英里的建筑結(jié)構(gòu)，這樣做可以充分利用自然光源進行作物生長和增強光電轉(zhuǎn)換能力。終年刮風的區(qū)域（多為沿海地區(qū)，還有美國中西部）可利用風能。一般情況下，作物收獲后剩下的廢棄物可焚燒以產(chǎn)生電力或轉(zhuǎn)化為生化燃料。

還有一個經(jīng)常被忽視的寶貴資源；事實上，城市居民消耗大量能源和金錢只是為了安全地將其處理掉。在這里我指的是液態(tài)城市垃圾，也就是黑水，人體排泄物的污水。紐約人每天制造十億加侖的黑水。紐約要花費巨款用于將黑水凈化為“灰水”（指廚房、淋浴用水和清潔水）后再排入哈德遜河。其實黑水可以用來灌溉立體農(nóng)場。同樣，富含能量的固體廢棄物可焚燒發(fā)電。一般情況下，半公斤排泄運動產(chǎn)物在爆炸量熱器中焚燒可產(chǎn)生300卡路里的熱量。由此推算，僅紐約800萬人口的排泄物理論上一年就可以產(chǎn)生1億千瓦時的電，足以保證4座30層高立體農(nóng)場的運轉(zhuǎn)。如果這種廢物能轉(zhuǎn)化為有用的水和能源，城市生活將會變得更加節(jié)能。

前期投資會很高，因為實驗人員還要調(diào)試整合不同的系統(tǒng)。考慮到這一點，建一座小模型顯得很有必要，因為所有的新技術(shù)的應用都要先在模型上試驗。建成后的維護成本應該不高于驅(qū)動成套農(nóng)業(yè)耕作機械設(shè)備的昂貴的化石燃料（還可以避免大量的污染物和溫室氣體）。除非取得成功的運營經(jīng)驗，否則立體農(nóng)場的贏利情況尚難預料。不過，立體農(nóng)場的另一個目標是生產(chǎn)比目前超市更廉價的農(nóng)產(chǎn)品，這個目標應該是可以達到的，很大程度上是因為本地產(chǎn)的作物不用運輸?shù)胶苓h進行銷售。