垂直農(nóng)業(yè)發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)
時(shí)間:2022-05-05 02:50:10
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根據(jù)DicksonDespommier2009年發(fā)表在Scien-tificAmerican(科學(xué)美國(guó)人:垂直農(nóng)業(yè)的興起)中的論述,垂直農(nóng)業(yè)有以下幾方面的好處:[1]第一,F(xiàn)armingisruiningtheenvironment,andnotenougharablelandremainstofeedaprojected9.5billionpeopleby2050.2050年有95億人,土地不夠用。第二,Growingfoodinglasshigh-risescoulddrasticallyreducefossil-fuelemissionsandrecyclecitywastewaterthatnowpolluteswaterways.減少排放和循環(huán)利用城市廢水。第三,Aone-square-blockfarm30storieshighcouldyieldasmuchfoodas2,400outdooracres,withlesssubsequentspoilage.面積相當(dāng)于一個(gè)街區(qū)30層樓高的農(nóng)場(chǎng),其產(chǎn)量與2400英畝戶外農(nóng)田相當(dāng),而耗費(fèi)更少。第四,Existinghydroponicgreenhousesprovideabasisforprototypeverticalfarmsnowbeingconsideredbyurbanplannersincitiesworldwide.現(xiàn)有溫室水培法為立體農(nóng)場(chǎng)原型提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ),正為全世界的城市規(guī)劃師所認(rèn)可。在中國(guó),土地問題日益嚴(yán)重,所以有必要探索一下垂直農(nóng)業(yè)在中國(guó)發(fā)展,特別是熱帶亞熱帶地區(qū)的發(fā)展可能性。
中國(guó)的垂直農(nóng)業(yè)研究
首先,2003年,華南師范大學(xué)引進(jìn)的中科院院士孫儒泳就曾向廣東省政府打報(bào)告要求在廣州市蓋樓建立生態(tài)循環(huán)種養(yǎng)模式的科研項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)的目的是為了解決土地越來越少、人們的食物供應(yīng)問題,盡管沒有提出垂直農(nóng)業(yè)這個(gè)概念,但意思是一樣的,所以說中國(guó)在垂直農(nóng)業(yè)方面的研究還要早于美國(guó)人(他們是2009年提出這個(gè)概念)。
第二,近10年來,廣東農(nóng)墾在甘蔗大面積種植園中已經(jīng)成功引進(jìn)了以色列滴灌技術(shù)[3],通過在大田中的探頭感應(yīng),可以分析出什么地方需要水分。在控制室就可以對(duì)需要水分的地方實(shí)施滴灌。從理論方面分析,所謂垂直農(nóng)業(yè)的概念,其實(shí)就是應(yīng)用植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”,就像美國(guó)亞桑納大學(xué)環(huán)境控制農(nóng)業(yè)中心的主任吉恩賈克梅里認(rèn)為的那樣:通過在室內(nèi)種植植物,其環(huán)境可被前所未有地進(jìn)行精確控制。所以,從這個(gè)意義上講,廣東農(nóng)墾在垂直農(nóng)業(yè)中的設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用方面也是走在世界農(nóng)業(yè)科學(xué)前列的。
第三,前幾年,廣東省農(nóng)科院作物所在白云區(qū)鐘落潭建立了廣州金穎園農(nóng)科旅游度假區(qū),采用溫室大棚技術(shù),將營(yíng)養(yǎng)液直接輸送到各式農(nóng)作物的根系,這種做法也是垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)用的一種。這方面的應(yīng)用還有很多[4],比如中國(guó)科學(xué)院華南植物園投資3億多建設(shè)的熱帶雨林、濕地等模擬環(huán)境,它們大多作為少年兒童課外實(shí)習(xí)基地,但由于電費(fèi)、營(yíng)養(yǎng)液等花費(fèi)巨大,現(xiàn)在很多都支撐不下來,不再對(duì)外展示。最近,根據(jù)中國(guó)園林資料網(wǎng)2011年7月8日消息:山東首家實(shí)行全程智能化控制的立體垂直農(nóng)業(yè)示范園日前開工建設(shè)。智能化立體垂直農(nóng)業(yè)不僅可以充分利用空間進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還可以對(duì)栽培作物的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行全程監(jiān)控。雖然垂直農(nóng)業(yè)節(jié)省了傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng)使用機(jī)械、農(nóng)藥、除草劑、化肥、運(yùn)輸和其他方面的成本,其中還包括作物減產(chǎn)的成本。但這些不能證明垂直農(nóng)場(chǎng)在能源和金錢上具有競(jìng)爭(zhēng)力。其實(shí)在城市核心建造高大復(fù)雜的建筑物,以及在高端基礎(chǔ)設(shè)施和安全密閉負(fù)壓通風(fēng)設(shè)備的探測(cè)和維護(hù)等方面會(huì)耗費(fèi)更大的能源和金錢。所以,目前“垂直農(nóng)業(yè)”仍處于概念階段,還沒有成型的應(yīng)用模式,具體實(shí)施起來會(huì)遇到一些障礙。最大的障礙是水和能源這兩個(gè)必要條件的來源問題?!按怪鞭r(nóng)業(yè)”需要有完善的城市污水循環(huán)利用和能源供應(yīng)系統(tǒng)作為配套。
熱帶亞熱帶地區(qū)發(fā)展垂直農(nóng)業(yè)的思考
“垂直農(nóng)業(yè)”作為一種獲取食物和有效利用廢棄物的全新概念,對(duì)世界人口增長(zhǎng)所帶來的土地和水資源的緊張的今天是一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的新思路,正在引起越來越多人的關(guān)注。中國(guó)熱帶亞熱帶地區(qū)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)快速的區(qū)域,因而土地資源非常珍貴。廣東省的情況不用說了,土地資源空間已經(jīng)越來越有限,而隨著海南建設(shè)國(guó)際旅游區(qū),海南省的土地資源也將會(huì)緊張。隨著東盟國(guó)際合作的開展,其他亞熱帶地區(qū)如廣西云南也同樣會(huì)出現(xiàn)土地高度緊張的問題。按照計(jì)算,同樣面積的垂直農(nóng)業(yè)耕作的產(chǎn)能是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的16倍,(一年收成4次,密植2倍,每個(gè)耕作面是2層的架子,則4×2×2=16),也就是說如果是30層樓的垂直農(nóng)業(yè),一畝垂直農(nóng)業(yè)所占的土地面積抵得上16×30=480畝傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕地。這里還不算因?yàn)槭覂?nèi)種植帶來的增產(chǎn)效果,比如增加二氧化碳濃度至1000ppm可以帶來作物最佳生長(zhǎng)。因此,從增加熱帶亞熱帶地區(qū)土地利用率來說,是很有必要研究一下垂直農(nóng)業(yè)的可能性的。
第二,相對(duì)中國(guó)其他地區(qū)(溫寒地帶),光溫水條件相對(duì)優(yōu)越。這樣在建造和實(shí)施垂直農(nóng)業(yè)的時(shí)候,耗費(fèi)的能源應(yīng)該會(huì)相對(duì)少一些。所以,在我們國(guó)家要引入垂直農(nóng)業(yè),我們認(rèn)為應(yīng)該是熱帶亞熱帶地區(qū)先行為好。
第三,垂直農(nóng)業(yè)是個(gè)系統(tǒng)工程,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用,要引入垂直農(nóng)業(yè),將不得不引入無土栽培技術(shù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)等項(xiàng)目。如上述所提及,在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用方面,華南師范大學(xué)、廣東農(nóng)墾、廣東省農(nóng)科院和廣州市農(nóng)科院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營(yíng)養(yǎng)研究室,甚至中國(guó)科學(xué)院的一些重要研究結(jié)構(gòu)已經(jīng)建立了一定的基礎(chǔ)或者取得了一些成果。
第四,由于垂直農(nóng)業(yè)是在建筑物中集中種植綠色植物。中山大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化研究所所長(zhǎng)彭少麟和他的團(tuán)隊(duì),[5]曾經(jīng)用6年時(shí)間跟蹤研究廣州和佛山的城市“熱島效應(yīng)”。彭少麟對(duì)比了1951年至2005年間,廣州市平均氣溫與從化市平均氣溫的溫差,發(fā)現(xiàn)溫差有逐年擴(kuò)大的趨勢(shì),1990年前后,這種擴(kuò)大的趨勢(shì)明顯增強(qiáng)。數(shù)據(jù)顯示,地表植物對(duì)減少城市熱島效應(yīng)的作用是最大的,另外,城市建筑物的外墻顏色也會(huì)影響熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。建筑物的顏色深,就容易吸熱,使市中心溫度明顯升高,因此,在城市發(fā)展垂直農(nóng)業(yè)對(duì)有效減少城市熱島效應(yīng)的作用是相當(dāng)明顯的。因此,針對(duì)目前土地資源緊張的情況下,我們國(guó)家應(yīng)重視垂直農(nóng)業(yè)的研究。根據(jù)上述原因,中國(guó)應(yīng)該重點(diǎn)考慮在熱帶亞熱帶地區(qū)把這項(xiàng)工作首先驅(qū)動(dòng)起來。
作者:劉光華覃新導(dǎo)單位:廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)能源研究所