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(ài)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(wàn)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(lái)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(lái)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(kāi)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(lái)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(wàn)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(lái)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(guò)攜手GSF這樣富有遠(yuǎn)見(jiàn)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(lái)了獨(dú)一無(wú)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(lái)展開(kāi)“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(lái)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(lái)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(wú)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)大約100萬(wàn)美元的收入。
來(lái)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(shù)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?wèn)題。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(yú)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(kāi)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(lái)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(guò)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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