新型冠狀病毒肺炎的突然襲擊,讓“宅經(jīng)濟”有了井噴式增長:足不出戶買藥、足不出戶訂飯、足不出戶上課……而買菜雖有送貨到家,但難免會對種植過程有一定擔(dān)憂,因此,一些在家“閑不住”人群開始研究在家種植、陽臺種植,這似乎是有了些許當(dāng)年井岡山精神般的“自給自足”。其實,沒有疫情,這種在家種植、陽臺種植、辦公室種植的方式也早已被研發(fā),統(tǒng)稱為“垂直農(nóng)業(yè)”。
垂直農(nóng)業(yè),也稱為垂直農(nóng)耕,這是在二戰(zhàn)尾聲的美國出現(xiàn),解決了當(dāng)時給養(yǎng)運輸成本過高的問題,通過水培設(shè)施及時生產(chǎn)了所需新鮮農(nóng)產(chǎn)品。這一概念最早是由美國著名教授迪克遜德斯帕米爾提出,他認(rèn)為垂直農(nóng)業(yè)不僅能解決未來糧食短缺的問題,還可以阻止全球變暖,改變?nèi)祟惈@取食物和處理廢棄物的方式。
據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織預(yù)測,2030年世界總?cè)丝谟型_(dá)到85億,2050年將會超過97億。如果按這種比例測算,想要養(yǎng)活這么多人口,全球糧食產(chǎn)量必須提高70%。而城鎮(zhèn)化發(fā)展,不斷縮小的耕地面積又使糧食生產(chǎn)矛盾重重。因此,垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)運而生。
垂直農(nóng)業(yè)的類型
從理論上說,垂直農(nóng)業(yè)是在城市垂直空間基礎(chǔ)上衍生而來,并利用垂直綠化技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),資源化處理城市有機廢水、廢物。在滿足發(fā)展需求的基礎(chǔ)上,盡可能的實現(xiàn)能源循環(huán)使用,因此,按不同的技術(shù)方式,垂直農(nóng)業(yè)可以分為垂直農(nóng)場和垂直農(nóng)業(yè)表皮應(yīng)用兩大類。
1、垂直農(nóng)場
垂直農(nóng)場與高樓發(fā)展的特點頗為相似,但又有不同。垂直農(nóng)場在向高處延伸的同時,利用各種先進(jìn)的技術(shù)(最大限度使用自然能源)不僅滿足高層建筑原理,還要考慮農(nóng)作物生產(chǎn)需求,將種植、采摘,甚至加工進(jìn)行一體化合成。例如O型垂直農(nóng)場,不僅能減少“食物里程”,滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品需求,還優(yōu)化了環(huán)境,形成了別致的景觀建筑。
O型垂直農(nóng)場的主要建筑分為兩部分:主體農(nóng)場和果樹農(nóng)場。主體農(nóng)場是以植物種植、漁業(yè)養(yǎng)殖功能為主,包含儲藏和農(nóng)產(chǎn)品加工,另外地面一層和二層還設(shè)有餐廳、咖啡廳及住宿等休閑娛樂場所;果樹農(nóng)場獨立于主體農(nóng)場之外,一般位于停車場所,通過一定的技術(shù)方法,可以有效改善周圍空氣。
而垂直農(nóng)場可以實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)、植物工廠技術(shù),這種將人工光和自然光并用,以大型種植栽培床為主體,從植物的生產(chǎn)要求出發(fā),將單層的人工控制溫室建筑疊加,形成多層或高層的垂直農(nóng)場。垂直植物工廠內(nèi)部可以進(jìn)行高精密度的環(huán)境控制,是一種能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。
目前,國際各國紛紛開設(shè)垂直農(nóng)場,比如:荷蘭Dronten鎮(zhèn)建立900多平方米的室內(nèi)垂直植物工廠,用于生產(chǎn)高品質(zhì)、無農(nóng)藥蔬菜;英國斯肯索普垂直農(nóng)場,通過全方位的氣候控制和循環(huán)水栽培系統(tǒng),成為世界先進(jìn)的商業(yè)垂直農(nóng)場;迪拜的Crop One Holdings農(nóng)場投資4000萬美元,預(yù)計產(chǎn)量為5463.2畝,被稱為世界上最大的垂直農(nóng)場;一向以技術(shù)著稱的新加坡,該國的Sky Greens農(nóng)場,不僅利用專利技術(shù)(低碳水力驅(qū)動垂直農(nóng)業(yè)系統(tǒng)“A-Go-Go”)解決了垂直農(nóng)場高耗能問題,還衍生了教育、觀賞、購物、私人聚會等休閑功能,滿足不同類型不同層次的游客需求。
2、垂直農(nóng)業(yè)表皮應(yīng)用
垂直農(nóng)業(yè)表皮應(yīng)用是垂直農(nóng)業(yè)與建筑、社區(qū)相結(jié)合,采用自然生長法、水培法、墻面種植法和墻面模塊拼貼法等種植不同的農(nóng)作物。具體可以細(xì)分為:
1) 陽臺農(nóng)業(yè)
這是在自家庭院、陽臺或辦公室種植蔬菜的一種農(nóng)業(yè)方式,我國古代北宋時期就曾出現(xiàn),現(xiàn)在很多海外城市居民(新加坡、日本等國)都靠“自家陽臺菜園”自吃自種,可以說,陽臺種植相關(guān)技術(shù)、種植品種已經(jīng)達(dá)到市場推廣的標(biāo)準(zhǔn)。
陽臺農(nóng)業(yè)主要采用的是盆栽果蔬或階梯狀種植架上種植,既可以選擇土壤栽培,也可以選擇無土栽培。一般使用的土壤有腐葉土、廄肥土、園土和田泥,還可以將發(fā)酵成熟的木屑堆與土壤配制,形成新的培養(yǎng)土材料;而無土栽培是指植物擺脫土壤束縛,使用更為高效、輕質(zhì)的介質(zhì)階段,如水培、霧(氣)培和基質(zhì)栽培。當(dāng)然,選擇適宜的種植床或種植架,也是陽臺農(nóng)業(yè)種植成功的關(guān)鍵。
2) 屋頂農(nóng)業(yè)
屋頂農(nóng)業(yè)按種植方式,還可分為:栽培箱種植、屋頂粗放種植和精細(xì)種植。栽培箱種植、屋頂粗放種植又可總稱為簡易型種植。
簡易型屋頂農(nóng)業(yè)種植,與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植方式類似,使用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植工藝,或在平頂建筑上做建筑荷載能力和防水處理,然后將土壤運送到屋頂上種植;或是將生活中的泡沫箱、鈣塑箱、木箱和瓦盆等,在容器上打孔,孔下水位的水包裝一個星期蔬菜生長所需水分,孔上的水通過水流保持水的流動。
例如,北京房山區(qū)十渡鎮(zhèn)的一家農(nóng)戶,通過在自家屋頂上做池墊土,建了一百多平方米的小菜園,種有20多個品種的蔬菜,不僅能自產(chǎn)蔬菜,還通過觀光農(nóng)業(yè)獲得額外收益。
精細(xì)型屋頂農(nóng)業(yè)種植,是采用設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù),人工控制植物生長環(huán)境,利用水培或氣培種植方式生產(chǎn)農(nóng)作物。
注意:簡易型屋頂種植,初期投入資本不多,適合經(jīng)濟不發(fā)達(dá)地區(qū),但易受自然環(huán)境影響;精密型屋頂種植不僅具備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力,可再生能源的收獲能力,同時兼具雨水收集再利用能力,不易受自然環(huán)境影響,但初始投入費用較多,適合經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)。
3)外墻農(nóng)業(yè)
這是以垂直墻體或樓板突出外墻作為植物生長的介質(zhì)容器,形成“農(nóng)作物外墻”。比如,洛杉磯居民區(qū)創(chuàng)造的“可食用墻”的形式獲取新鮮食物。這些“可食用墻”的墻高約為1.83米,由鋼板之間填充土壤構(gòu)成。現(xiàn)在可以種植番茄、洋蔥、韭菜、胡椒、草莓等等。
垂直農(nóng)業(yè)的應(yīng)用范圍
在城鎮(zhèn)擴大,農(nóng)用耕地面積不足,人口激增的情況下,以最小的面積將糧食生產(chǎn)最大化的垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)運而生。很多專家認(rèn)為,垂直農(nóng)業(yè)在城市垂直空間基礎(chǔ)上衍生而來,利用垂直綠化技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),不僅能為城市提供新鮮果蔬,縮短食物鏈,還能資源化處理城市有機廢水、廢物,綠化城市環(huán)境。
但隨著鄉(xiāng)村經(jīng)濟發(fā)展,返鄉(xiāng)創(chuàng)客、特色農(nóng)莊、特色民宿等休閑生活興起,越來越多城市居民返回鄉(xiāng)村體驗田園生活,垂直農(nóng)業(yè)將不再僅僅適用于城市,這種既符合時代發(fā)展又帶有鄉(xiāng)野農(nóng)耕趣味的垂直農(nóng)業(yè),必將引起大家的追捧體驗。
垂直農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景
隨著全球人口的爆炸性增長,不少國家都面臨糧食短缺問題,如何在現(xiàn)有耕地上擴大糧食生產(chǎn)是大家需要面對的機遇與挑戰(zhàn)。而垂直農(nóng)業(yè)通過向高處精細(xì)化延伸,將每層都賦予獨立的土地屬性和權(quán)利,提升了耕地利用率;同時,農(nóng)作物在可控溫度、濕度環(huán)境下進(jìn)行全年生長,將自然災(zāi)害影響降到最低,增加了農(nóng)作物的產(chǎn)量。
另外,無論是垂直農(nóng)業(yè)工廠,還是垂直農(nóng)業(yè)表皮應(yīng)用,都可以與休閑農(nóng)業(yè)相結(jié)合(如研學(xué)基地、觀光采摘等),形成別具一格特色產(chǎn)業(yè)。
垂直農(nóng)業(yè)的局限性
眾所周知,由于垂直農(nóng)業(yè)需要采用設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)、植物工廠技術(shù)以及其它建筑學(xué)原理等等,即便是簡易型的表皮垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)用,也是有一定的成本預(yù)算,精密型的垂直農(nóng)業(yè)投入成本會更高,因此,造價問題一直都是限制垂直農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。
另外,垂直農(nóng)業(yè)的位置、種植蔬菜的種類,也對垂直農(nóng)業(yè)能否成功的重要因素,因此,要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況發(fā)展適宜類型的垂直農(nóng)業(yè)。
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