在美國(guó)科幻大片《火星救援》中，男主人公在火星上為了生存，將居住艙變成一片土豆農(nóng)場(chǎng)的場(chǎng)景讓不少觀眾大呼神奇。
事實(shí)上，這樣的場(chǎng)景如今早已不再是幻想?？萍及l(fā)達(dá)的美國(guó)正在建設(shè)植物工廠，并向沙特推銷此種種植設(shè)備。
所謂植物工廠，就是完全獨(dú)立于外界環(huán)境的一種大型室內(nèi)栽培模式。之所以稱之為“工廠”，是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式不再受氣候和條件影響，而是達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的水平。
LED燈打造的植物工廠
早在上世紀(jì)80年代，美國(guó)在亞利桑那州圖森市北部的愛德華就建起了目前全球最大的超大型植物工廠—生物圈二號(hào)。
這座工廠占地1.3萬平方米，約有8層樓高，為圓頂形密封鋼架結(jié)構(gòu)玻璃建筑物。生物圈二號(hào)被用于測(cè)試人類是否能以及如何在一個(gè)封閉的生物圈中生活和工作，也探索了在未來的太空殖民中封閉生態(tài)系統(tǒng)可能的用途。生物圈二號(hào)使得人們能在不傷害地球的前提下，對(duì)生物圈進(jìn)行研究與控制。
盡管這個(gè)實(shí)驗(yàn)最終被證明失敗了，但生物圈二號(hào)為后來研究地球系統(tǒng)科學(xué)與農(nóng)業(yè)的人提供了一個(gè)非常好的學(xué)習(xí)樣板。美國(guó)垂直空中植物工廠、太空植物工廠已開始由設(shè)計(jì)圖向現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)變。
如今，憑借著全球領(lǐng)先的溫控和環(huán)控技術(shù)，美國(guó)不僅在國(guó)內(nèi)25個(gè)城市推廣了植物工廠，還將技術(shù)輸入至中東等地區(qū)。
據(jù)美國(guó)科技媒體報(bào)道，一家位于印第安納州的工業(yè)園目前就掌握了未來市場(chǎng)園藝農(nóng)業(yè)以及蔬菜栽培的關(guān)鍵技術(shù)。
這個(gè)工業(yè)園內(nèi)配備14個(gè)高度為7.62米的種植塔，上面布滿了各類農(nóng)作物。這些農(nóng)作物一年365天，每天有22個(gè)小時(shí)都在日照環(huán)境下不斷成長(zhǎng)。
這個(gè)工業(yè)園名為“Green Sense Farms”，是家電與照明大廠飛利浦(Philips)與美國(guó)芝加哥農(nóng)業(yè)企業(yè)Green Sense Farms(GSF)合作，針對(duì)特定作物使用LED生長(zhǎng)光源打造室內(nèi)植物工廠，這家工廠已經(jīng)投資了數(shù)百萬美元，也是全球最大的植物工廠之一。
該農(nóng)場(chǎng)內(nèi)部采用了飛利浦LED的“光配方”來精確控制產(chǎn)量。在使用這些設(shè)備后，該農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的卷心菜、甘藍(lán)菜、羅勒屬植物以及香蔥這些產(chǎn)物一年中將能有20-25次采收，同時(shí)節(jié)省85%的能源。
“通過攜手GSF這樣富有遠(yuǎn)見的農(nóng)業(yè)企業(yè)，飛利浦正在打造針對(duì)不同植物品種的‘光配方’數(shù)據(jù)庫(kù)，”飛利浦園藝照明總監(jiān)Udo van Slooten表示，“GSF正在使用的垂直水培技術(shù)和飛利浦LED生長(zhǎng)光源為他們帶來了獨(dú)一無二的優(yōu)勢(shì)—常年持續(xù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物。
當(dāng)然，植物也需要數(shù)個(gè)小時(shí)“日落”的休息時(shí)間來展開“睡眠”。
Green Sense Farms創(chuàng)始人兼總裁Robert Colangelo表示：“這個(gè)植物工廠提高了每英畝的種植量和每年的收成，我們只產(chǎn)生很少的廢棄物。由于生產(chǎn)出來的作物就在當(dāng)?shù)叵M(fèi)，因此也最大程度地減少了溫室氣體的排放。同時(shí)，由于LED光源的波長(zhǎng)可以進(jìn)行有效控制，所以我們也可以使所種植的卷心菜變得更脆、更軟，吃起來也更美味?！?/p>
飛利浦方面表示，由LED光源進(jìn)行控制的室內(nèi)種植可以使植物的成長(zhǎng)周期相比傳統(tǒng)方式縮短50%。這就意味著，消費(fèi)者全年享受本地種植新鮮作物的夢(mèng)想成為了可能。
LED燈具的溫度較低，可放置在離植物更近的最佳位置上，因此可以確保植物的各部分得到完全一致的照度。這種方法杜絕了有害農(nóng)藥、化肥和防腐劑的使用，使產(chǎn)量得到有機(jī)提高，且?guī)缀鯚o化學(xué)添加，與現(xiàn)代人追求高品質(zhì)的綠色健康生活宗旨不謀而合。
就目前而言，這一種植方式可能還不適合于諸如玉米和土豆這些對(duì)產(chǎn)量需求極高的農(nóng)作物。但如果Green Sense Farms的方法被證明在商業(yè)中可行的話，這一方法還是有可能在未來被推廣至綠葉蔬菜和其他具備更高價(jià)值的農(nóng)作物身上。
[NT:PAGE]植物摩天大廈
1999年，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)公共環(huán)境健康系的教授迪克森·德斯帕米爾提出了“垂直農(nóng)業(yè)”這一概念。在他的設(shè)想中，未來的農(nóng)業(yè)應(yīng)該在由玻璃和鋼筋組成的摩天大樓里，這棟大樓能夠生產(chǎn)出滿足人類生活所需各類農(nóng)作物。
德斯帕米爾教授的構(gòu)想是在城市的一個(gè)界區(qū)內(nèi)，建造一棟摩天大樓，來取代室外的大型戶外農(nóng)場(chǎng)。摩天大樓的樓層由上至下分別使用氣霧耕、水耕和滴灌的栽培技術(shù)，能源來自頂樓及墻壁上的太陽(yáng)能電池，以及每一樓層廢棄物所產(chǎn)生的電力，凈化過的城市污廢水可用于灌溉植物。樓下的雜貨店和餐館還可以負(fù)責(zé)銷售鮮食。
“垂直農(nóng)業(yè)”是當(dāng)前普遍存在的室內(nèi)溫室的“升級(jí)版”，它與室外種植相比有很多優(yōu)勢(shì)。比如，擁有更高的水肥利用率，燃料可以實(shí)現(xiàn)自給自足。不僅如此，在室內(nèi)種植作物也有很大靈活性;不必?fù)?dān)心遭遇惡劣的氣候條件，如干旱、洪水、疫情等。
在此以后，許多結(jié)合建筑美學(xué)的農(nóng)業(yè)摩天樓構(gòu)想紛紛興起。
美國(guó)建筑師克里斯·雅各布斯就與德斯帕米爾教授合作，在洛杉磯設(shè)計(jì)了一家農(nóng)業(yè)摩天大廈。這家農(nóng)場(chǎng)是世界上首批農(nóng)業(yè)摩天大廈之一，其最大特點(diǎn)當(dāng)屬安裝于屋頂?shù)囊粋€(gè)巨型太陽(yáng)能電池板。電池板可隨著太陽(yáng)移動(dòng)，從而可以最大程度地捕獲陽(yáng)光。這座建筑物的窗戶采用可阻隔污染物質(zhì)并且防止水凝結(jié)成水珠的化學(xué)材料，后者能夠讓進(jìn)入窗內(nèi)的陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)最大化，從而幫助作物生長(zhǎng)。
由美國(guó)Weber Thompson建筑師事務(wù)所設(shè)計(jì)的“生態(tài)實(shí)驗(yàn)室”在美國(guó)西雅圖社區(qū)實(shí)行。這個(gè)農(nóng)業(yè)摩天大廈是一座12層的生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，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。該建筑師事務(wù)所估計(jì)，采用水栽法栽種在生態(tài)實(shí)驗(yàn)室菜園內(nèi)的馬鈴薯和萵苣每年可帶來大約100萬美元的收入。
來自紐約的建筑師布萊克·庫(kù)拉塞克還在紐約設(shè)計(jì)了一座生活型農(nóng)業(yè)摩天大廈。庫(kù)拉塞克的設(shè)計(jì)理念為，將城市農(nóng)場(chǎng)建在居住性公寓外部邊緣一些樓層，這里將種植溫室農(nóng)作物，這樣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得以貫穿全年。包括陽(yáng)臺(tái)在內(nèi)的其他一些樓層則種植果樹等季節(jié)性作物。第一層將建有一個(gè)農(nóng)民市場(chǎng)，建筑物內(nèi)的居民可以在市場(chǎng)彼此交易或者將收獲的糧食賣給普通大眾。
比利時(shí)建筑設(shè)計(jì)師文森特-卡爾博特根據(jù)蜻蜓的雙翼設(shè)計(jì)了一種所謂的“蜻蜓垂直農(nóng)場(chǎng)”。這種設(shè)計(jì)方案或許可以解決紐約羅斯福島食品長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)膯栴}。在這棟132層的巨型建筑中，包括了28個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)、辦公區(qū)和居住區(qū)等生活空間。
“今天，眾多開發(fā)商、投資商、市長(zhǎng)和城市規(guī)劃師已成為立體農(nóng)場(chǎng)的擁護(hù)者，還表達(dá)了建造一座立體農(nóng)場(chǎng)模型的強(qiáng)烈愿望。來自紐約、波特蘭、奧爾良、洛杉磯、拉斯維加斯、西雅圖、薩里、不列顛哥倫比亞、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(xué)院正在為芝加哥作詳細(xì)的規(guī)劃?！? 德斯帕米爾教授表示。
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