百货首页 生活资讯正文

无需化肥农药,365天都能收获,科技正在把菜园子搬进城市

疫情、高温、蝗灾、旱灾、水灾……无法重启的2020年,正在促成人类一系列反思,其中一个重点就是农业。

目前,全球农业生产占用了人类70%用水,每年消耗320万吨农药和2亿吨化肥,与此同时,与40年前相比,全球耕地却减少了30%。

什么样的农业才是可持续性的?答案之一是垂直农场,未来你吃到的蔬菜可能不是来自田间,而是产自几条街之外的某处室内建筑

相比传统农业,垂直农场最明显的优势在于——节水、不用担心病虫灾害和自然灾害,一年365天可以收获,大大提高了相同面积土地的作物生产力。

蔬菜的风味都能定制

美国疫情期间,经营垂直农场的Bowery Farming公司销量剧增。

“4月,我们的在线销售额增长一倍以上,实体店零售合作伙伴的需求增长了25%至50%。最近,我们又签下了140家超市合同。”Bowery Farming首席执行官欧文·费恩表示。

Bowery Farming内部

Bowery Farming的农场位于一栋建筑物内,里面就像一个实验室,人类控制着水、光照、温度、养分等一切关乎蔬菜生长的环境变量,并根据蔬菜的生长阶段实时调整。

幼苗,都在LED灯下水培生长,然后栽种到多层货架上,机器人会轻松改变货架的位置,整个农场的水都可以循环使用,最大限度减少了浪费。

“蔬菜在一个完全可控的环境中成长,意味着我们一年365天都能收获,完全不受天气和季节的影响。”费恩说,“我们可以告别持续10000年的传统农业生产,不再依赖太阳、雨水或季节。”

Bowery Farming得到了优步首席执行官和谷歌母公司Alphabet的支持,他们的工作不限于用人工手段创造蔬菜生长的环境条件,还包括寻找那些影响蔬菜风味的配方。

在自然环境中,蔬菜瓜果的口感、甜度、产量等,取决于水、阳光、土壤养分、温度变化等一系列变量的共同作用。

Bowery Farming自动收集的农作物参数

Bowery Farming的垂直农场则拥有自己的中枢神经系统——Bowery OS,这套系统是机器学习、算法、物联网设备的结合,能够自动调整各类变量参数以提高产量,也可以找到各类变量与最终风味之间的关系,最终生产出各种配方的蔬菜瓜果。

Bowery Farming视觉系统监测下的蔬菜

“比如让芝麻菜更辣一些,或是让球生菜更顺滑或更苦一些。你可以通过调整所有变量来做到这点,机器学习之后,一种味道会对应着一种专属生产‘配方’。”费恩说。

垂直农业初创公司Plenty也在改良羽衣甘蓝的风味,将其苦味变为更受欢迎的甜味。

水果作物的甜度会受到阳光等环境条件影响。”Plenty首席执行官兼联合创始人马特·巴纳德说。“如果可以控制照明条件和温度,就可以控制这些属性。”

城市养活城市人口

新冠疫情导致的农业供应链危机,加速了世界各国垂直农场的发展。

新加坡4月15日宣布,将公共停车场屋顶改造为城市农场,以加大本地食物产量。

新加坡的城市屋顶农场

4月初,AeroFarms公司宣布将在阿布扎比建设全球最大的R&D垂直农场。

而荷兰公司iFarm也已在芬兰、俄罗斯和哈萨克斯坦启动了11个垂直农场,总种植面积超过8000平方米。

“在家隔离的人们通常自己做饭,新鲜蔬果需求激增。”iFarm首席执行官亚历山大说,“缺乏劳动力和停工对农产品的收割造成了严重影响,人们无法及时获得绿色农产品,本地化生产和生产城市化已成必然,农业自动化和机器人化绝对有必要。”

垂直农业的发展,的确有助于解决一些环境问题,比如水资源短缺、土壤流失、农药过量使用……

全球用水每年增长1%

根据经合组织(OECD)数据,全球70%用水量用于农业灌溉,自20世纪80年代以来,以每年1%的增幅增长。

传统农业需要使用大量农药

联合国预计,未来十年,全球将有多达7亿人因严重缺水流离失所。

考虑到全球变暖带来的局部极端干旱,一些传统农业地区面临严峻挑战。

“干旱远比过去严重。”太平洋研究所研究主任希瑟·库利说,“加州已经连续五年经历了非常严重的干旱,在澳大利亚、巴西乃至全世界都能感受干旱。”

“如果不采取行动,我们将在水资源短缺问题上面临更多挑战,这意味着生命不能维持。”库利说。

几乎所有垂直农场都表示,自己可以节约95%以上灌溉用水,且水培法和气培法根本不需要使用土壤。

发展垂直农场的另一个目的,在于让城市自己养活自己。

2050年,世界人口将从76亿增加到98亿,其中67.2%人口居住在城市,联合国预计粮食产量需要比现在增加70%。

垂直农业能使农作物免于自然灾害

有了垂直农场,蔬菜瓜果生产就不再受制于干旱洪涝,也无需担心虫害肆虐,0农药也避免了土壤污染,人类可以把作物的生长命运牢牢掌握在手。

Bowery Farming就表示,通过全年运营、用水少、不使用杀虫剂的农场种植,同样的土地面积上,产量可以比传统农场高出100倍。

最大的瓶颈是成本

不过,至少现在看来,要实现垂直农场养活数十亿人的目标还非常遥远。

土壤耕种仍无法取代

一些专家认为,土壤是一个非常复杂的生态系统,除了各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气之外,还是无数真菌和微生物的家园,人类并未完全破解土壤与植物生长相互作用的奥秘,水培营养液能否完全替代土壤还是一个问号。

更大的限制来自成本。

Bowery Farming生产的绿叶蔬菜,4.5盎司(约127克)要卖3.99美元(约28元),也就是说,每斤蔬菜的价格要过百元了。

Bowery Farming的蔬菜在超市出售

两年前,明尼苏达大学气候和环境科学家乔纳森·弗利博士就写过一篇论文《不,垂直农场无法养活世界》,指出了垂直农场最大的缺陷:建造和运营成本高、能源消耗大。

美国农业部高级顾问保罗则认为,能耗其实完全取决于垂直农场的位置,“这取决于它的生长地以及该城市的能源因素。”

Bowery Farming正在与施耐德电气公司合作,利用太阳能微电网支持农业生产。

此前,Bowery Farming将照明设施转为园艺专用LED灯具后,照明成本下降了85%以上。

Plenty的新农场则使用风能和太阳能满足巨大的电力消耗。

“构建垂直农业的技术困难、昂贵、费时,但是这些技术对农业经济性、品种及效率都具有直接而明确的影响。”Bowery Farming的费恩说。

费恩认为,垂直农业和互联网产品一样,可以用非常快的速度迭代升级,成本自然也会降低。

技术的提高增加了蔬菜产量

“第二代室内农业技术,可以让垂直农场产量比第一代垂直农场高出55倍,在第一代垂直农场中,照明、热量和二氧化碳的控制等任务已经自动化,但不能通过数据分析进行优化。”费恩说。

根据IDTechEx的《垂直农业:2020年至2030年》最新报告,全球垂直农业市场预计将从2020年的7.81亿美元增长到2030年的15亿美元,年复合增长率为6.85%。

垂直农业在未来也许大有可为,但是要解决城市人口的一日三餐,还有非常漫长的路要走