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喂饱97亿人的逆天技术,美日等国都有了,中国怎么办?

来源:瞭望智库     作者:佚名   2018-01-04 15:13:58
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  据联合国粮食及农业组织预测,2030年世界总人口有望达到85亿,2050年将会达到97亿。

  经测算,想要养活这么多人口,全球粮食产量必须提高70%。

  与此同时,随着城市化进程的不断加快,城市人口也越来越多——2050年全球城市人口将会再增加25亿,世界三分之二的人将生活在城市中。

  这种情况下,耕地面积势必遭到挤压,城市内部和周边的农业用地也被不断崛起的第二、三产业一步步蚕食。

  城市周边没有地方种粮种菜了,那远点的地方行不行?

  当然可以,但是在长距离运输途中,粮食的损坏和蔬果的腐烂一直是一个难以完美解决的问题。

  仅2016年一年,我国粮食在收割、仓储、运输、加工这些过程中的损失,就超过700亿斤,相当于2亿人1年的分量。

  如果再算上更容易变质的蔬果,这个数字就更大了。

  一边是人口爆炸性增长,另一边是耕地急剧减少,这似乎将人类推向了一个两难的境地。

  未来,要解决如此庞大人口的吃饭问题,我们或许需要一种新的食物生产模式——在摩天大楼里种植粮食蔬菜的垂直农场。

  想象这样一个场景:在市中心的摩天大楼里,每一个布满LED灯的房间都种着西红柿、黄瓜、西瓜等等。听起来是不是很像科幻电影?其实,这就是垂直农场,它为解决未来97亿人的吃饭问题提供了无限想象。

  1、逆天技术,把农场搬到室内

  在垂直农场里,植物不是种在土里,而是在一个个垂直堆叠的植物槽里。

  工作人员先将种子撒在特殊的编织物上,这里用的种子与室外种植无异,而特殊编织物是用可循环的塑料制品制成,绿色环保。

  种子放好后,附着种子的编织物被放进植物槽。

  最开始植物的根部是被浸在水里的,通过水来实现氧化。后来,科学家们意识到,如果将营养液雾化进根部,将会有更好的氧化作用。

  于是,就有了“气培法”这一种植方式——在容器的底部放一些培养液,植物的根系大部分处于悬空状态,培养液蒸发后形成气雾,然后再附着在植物的根系上。

  相比传统种植方式,在同等面积的情况下,“气培法”能减少95%的水分消耗,同时高出75%的产量。

  垂直农场比传统农场的用水量可以节约近95%

  除了水分和营养,作物生长的另一个重要需求就是阳光。垂直农场用LED灯照替代阳光,能通过控制灯的颜色、强度来适应培养液的成分。

  此外,容器内还有负责排气和供氧的小风扇,以及密布的、可监测作物生长的传感器,遇到长得不好的会直接摧毁,免得浪费资源。

  时间久了,科学家们还研究出了一套算法。利用算法可以改变蔬菜中营养成分的配比,从而改变蔬菜、粮食的口味,比如让西瓜更甜一点、让辣椒更辣一点。

  更为重要的是,这些复杂的操作都能通过电脑或手机APP远程控制。别人以为你在玩手机,其实是在搞逆天的科学种植!

  2、垂直农场,翻倍的不仅是收成

  24小时提供光源,不需要农药和化肥,再加上众多科学家和精密仪器的悉心守候,部分作物的生长期甚至缩短到12—16天,这样的垂直农场,首先带来的必然是翻了几番的收成。

  美国科学家迪克森·戴斯波米尔的测算显示,一座占地不足600平方米、30层高的垂直农场可为5万人提供大约一年的食物和饮用水。如果建造大约170座这样的垂直农场,就能为整个纽约市提供一年的粮食、蔬菜和饮用水。

  在实践中,垂直农场的产量也同样惊人,以现在比较成熟的美国Aero Farms公司为例,他们一年能收成20次莴苣,而在美国农业区,即使在丰收年,一年也只能收3次左右,这相当于将收成次数至少提高到原来的6倍!

  除了显著提高的收成之外,垂直农场还有着其他诸多优点,我们一一来看:一是充分利用土地,堆叠式的种植将农田延伸到空中,大大节省了耕地。

  二是不再惧怕干旱、洪水、虫害等的影响,彻底摆脱了“靠天吃饭”。这个意义是重大的,相关资料显示,单是我国,每年因自然灾害而造成的经济损失就高达上万亿元。

  三是环保效能明显,在垂直农场里,可以利用雨水收集系统、中水系统等先进的绿色环保技术,把农作物生产过程中产生的有机废物转化成可以利用的清洁能源。

  一座座高楼大厦变成了种植园和花坛,“钢筋混凝土”成为绿色森林,这对调节城市气候也很有帮助,城市的夏天将会变得更凉快。

  四是丰富了城市文化,一幢楼里面既可以办公,又可以进行农作物生产,甚至还能养畜,工作之余我们可以去看看菜、赏赏花,周末可以带孩子见识下蔬菜、粮食的生长,简直不要太“田园范儿”!

  最后,垂直农场提供了大量就业机会,它其实是个自给自足的生态系统,不仅包含农业,还包含了建筑业、机械制造业等,不仅需要专业的农业技术专家,也需要建筑师、工程师、城市规划师等,这是一系列智慧的集结。这样的“农场”,实在太亮眼!

  3、优点亮眼,但“硬伤”也很扎眼

  垂直农场就没软肋吗?小编请教了几位农业及生态方面的朋友。

  他们表示,垂直农场的优势确实亮眼,可劣势也同样扎眼,从现阶段来看,只是“看上去很美”。

  首先,由于投资较高,垂直农场对产量的要求也很高。一些小而精致的蔬菜占用体积较小,产量勉强及格,但对于占用空间较大、生长周期较长的粮食作物来说就不行了。

  想要保证垂直农场种的粮够吃,要么将粮食亩产推高数倍,要么让小麦或水稻等植株变矮变小,但目前,这两样都很难做到!

  即使是那些已经开始搞垂直农场的国外公司,也刻意避开了种粮这块难啃的硬骨头,他们大多选择种菜。2015年,谷歌母公司Alphabet停止了谷歌X实验室的100多个“登月”项目,其中就有自动化的垂直农业项目。

  “在自动收割和提高光照效率等方面,我们取得了进展。但最终,我们无法以这种方式生产水稻和小麦等主要粮食作物,因此我们放弃了这一项目。如果有人能研究出植株较矮的水稻,请联系我们,因为这或许就是解决问题的关键。”谷歌X负责人阿斯特罗·泰勒这样解释道。

  其次,小编搞农业研究的朋友表示,垂直农场不仅对产量要求高,对技术要求更高。

  这是高科技农业与建筑技术的结合,肯定需要多种领域的专业人才来贡献智慧——农业经济学家、建筑师、工程师、农艺学家、城市规划者……这就复杂了,人才培养、团队磨合、技术融合等都是问题。

  再次,室内农场的成本和能耗居高不下。从经济方面来说,垂直农场的成本每平方米高达5000—10000元,一栋高质量的垂直农场就需数十亿美元,这显然远超传统农业。

  而在能耗方面,垂直农场就更尴尬了,有数据显示,如果想利用垂直农业取代美国全年的小麦生产,仅照明用电就是美国所有电站1年生产总电量的8倍!

  有这么多“硬伤”,垂直农场的规模化推行得极其缓慢,因为从中获利太艰辛,大多数投资人也就不想往里投钱了。

  4、望而生畏?依然有人试水

  垂直农场“坑”太多,让众多投资者望而生畏,但也有一些乐观者,从这“一半海水,一半火焰”的新生事物中看到了机遇。

  在垂直农场的发源地美国,就有AeroFarms、Square Roots、Freight Farms等多家代表性企业。其中,AeroFarms正在美国纽瓦克建世界最大的垂直农场,建成后总建筑面积将达69000平方英尺(约6400平方米)。

  这里有必要提一下Square Roots这家公司,它的创始人叫金布尔·马斯克(Kimbal Musk)。

  金布尔·马斯克是埃龙·马斯克的弟弟,哥哥身价过百亿美元,弟弟身价几十亿美元。这些年来,哥哥埃龙忙于造电动车特斯拉,发射、回收火箭,并计划挖隧道造地下高铁等等,成为了名副其实的硅谷“钢铁侠”。

  与仰望浩瀚星空的哥哥不同,金布尔·马斯克只盯着方寸大小的餐桌,决心把横行上百年的精加工食品赶出这片领地,推广非工业化健康饮食的理念。

  相同的是,他们搞的都是颠覆性的东西。最初,兄弟俩合伙创办了一家研发建筑软件的公司,后来他们将公司以3.07亿美元的价格卖了,当时,金布尔年仅23岁。

  有了第一桶金之后,哥哥埃龙继续留在硅谷开始了他开挂的人生,金布尔虽然也有这个实力,可他觉得成为一名硅谷大佬不是他的追求,他真正想做的是一名“厨子”。

  金布尔直接从加州搬到了纽约,并进入纽约国际烹饪学院开始学做菜!这给人感觉似乎就是,身价过亿的青年才俊,本来在硅谷也能搅弄一番风云,却开开心心地去了新东方烹饪学校……

  金布尔可不管别人怎么想,从烹饪学校毕业后,他迅速投身到饮食行业,并频频掀起巨浪,让人们知道一名“顶级吃货”应具备的自我修养。

  他创立了被称为“美国顶级餐厅”的The Kitchen,这是一家自己种植食材的家庭式餐厅,专门提供脱离工业化体系的食物,但太贵了,普通人吃不起。

  金布尔思考了一下,又创建了覆盖全美的连锁餐馆Next Door,通过与本地有机农场合作,让食物“刚下田头,就上灶头”,从而缩短了产业链,同时也大幅削减了成本,让普通大众也消费得起健康安全的美食。

  他还建立了普及食品教育的组织The Kitchen Community,为全美超24万名学生提供亲近自然、学习食物的机会,帮助孩子们从小就建立健康饮食的理念。

  再就是投资建设垂直农场。只不过,他的垂直农场跟我们前面介绍的不太一样,他把农场放在一个个集装箱里,然后把集装箱安置在废弃的停车场。

  这些可不是普通的工业集装箱,里面有传感器、照明系统、精密灌溉管道、气候控制系统等高科技设备。

  他们利用数字和模型来改变植物的生长环境,根据客户需求来订制蔬菜,比如你想要比较甜的植物,他们就能为你生产出更甜的植物。金布尔的公司也在积极探索太阳能发电,毕竟电力是这项计划最大头的成本。

  同时,他也在招募更多企业家参与建设垂直农场,他经常跟募集来的企业家说:“怎么种不是难题,难的是怎么把果实送到每家每户的餐桌上。Square Roots可能解决不了这个问题,但是从这里出去的人,前途不可限量。要做食品界的亚马逊。你们当中总有人能做到。总有人。”

  除了发源地美国,还有一些国家也有了垂直农场的雏形,生产的食品已经能在超市中见到——比如地狭人稠的岛国日本。

  2011年福岛核事故之后,日本的很多土地无法再用来种植,消费者也不再相信他们的食物。于是日本企业开始投资垂直农场,政府、高校和科研单位也给予大力支持,如今,日本的垂直农场已有150多家,在全球遥遥领先。

  目前,日本最大的垂直农场是Spread,多种蔬菜从播种到收割都能由机器人来完成,所使用的机器人具备图像识别功能,通过对图像特征的识别来判断作物的成熟情况,这大幅度提高了生产效率,可节省约50%的人力成本。

  在“牧场之国”荷兰,有一家名为“植物实验室”的垂直农场企业,他们采用荷兰飞利浦公司研制的高效率LED光照系统,大幅降低了垂直农场的用光成本。此外,韩国、古巴、阿联酋等国也纷纷试水垂直农场。

  5、这样的农场,能不能在中国落地生根?

  上面这些试水垂直农场的国家,其实都是利用自身优势大幅冲淡了高成本,从而使垂直农场具有了落地生根的可能。

  美国有技术,又有类似金布尔·马斯克这样有魄力的人才。日本、荷兰、韩国等国靠的也是技术,比如日本的机器人,荷兰的LED光照系统。新加坡、古巴、阿联酋等近赤道国家,靠的则是充足的阳光。

  但即便这样,垂直农业的大规模推广仍然“道阻且长”,种植的食物在市场的占比基本可以忽略。

  那么,中国要不要发展垂直农场?中国城市规模的急速扩张与城镇化的不断推进,加剧了建设用地短缺与农田保障的矛盾。提出垂直农场概念的迪克森·德波尔教授曾表示,最应该推行垂直农场的国家其实是中国和印度。

  对于优点与缺点同样明显的垂直农场,盲目推进或避而不谈都是不理智的,最好的方法是利用垂直农场的长处结合自身国情,发挥垂直农业应有的优势。

  不管怎样,垂直农场给我们解决食品问题,以及城市问题提供了新的思路,拓展了我们的思考空间。认同请点下方大拇指吧☟(本文观点仅供参考,不代表中金在线立场)(来源:瞭望智库(zhczyj),作者:李浩然)
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