近期，据专注于新兴食品技术行业研究的媒体the spoon报道，聚焦于垂直耕作技术的伊甸园绿色技术公司（Eden Green Technology）已融资1200万美元，并在达拉斯破土动工，每年将生产500吨绿菜。

伊甸园绿色技术公司的垂直农场

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与在田间或温室中对蔬菜和其他食物的单层种植不同，垂直耕作是在垂直堆叠的层中生产食物，或将其集成在其他结构中，例如摩天大楼、运输集装箱或改建仓库等。

通过可控环境农业（CEA）技术，温度、光、湿度和气体的人为控制使得在室内种植成为可能。垂直农场不使用土壤来维持植物的生长，而是通过水培法向植物输送养分，浸有营养液的水循环通过装有植物的育苗盘。垂直耕作的主要目标是在有限的空间内最大限度地提高农作物的产量。

垂直农场的历史

在垂直农场出现之前，先有“垂直”形式的建筑布局。1909年，最早的垂直房屋规划图以漫画的形式发表在美国轻娱乐型刊物《生活杂志》（Life Magazine）上，房屋堆叠在开放式的类似摩天大楼的框架上，而图片下方的文字来自一家房地产公司。

1909年垂直建筑布局图

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1915年，“垂直耕种”一词由美国地质学家吉尔伯特·爱丽斯·贝利（Gilbert Ellis Bailey）在他的同名书《垂直耕作》中提出，但是贝利主要关注“下耕”而不是“上耕”农业，他探索了一种基于炸药的地下耕作方式，炸药使土地的深度成倍增加，农民能够耕种得更深，确保了更大的作物收成。

Gilbert Ellis Bailey关于垂直耕作的书

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随着水培技术和人工照明技术的飞跃进步，可控环境农业技术很快得到了发展。受控的室内系统为农作物的生长提供了更优化的环境，使其能够在堆叠层中垂直生长。

2009年，世界上第一个试验垂直农场设置在英国的佩恩顿动物园内，生产的食物用来喂养动物园的动物，这个农场也为研究可持续的城市粮食生产提供了坚实的基础。2012年，新加坡垂直农业技术公司Sky Greens建立了第一个现代商业化的垂直农场，其中包括100多座9米高的塔楼，垂直种植白菜等绿色蔬菜，并在当地的超级市场出售。它也是世界上第一个低碳液压驱动的城市垂直农场，以最少的土地、水和能源来维持绿色可持续生产。

Sky Greens垂直农场使用了超过100个铝架来种植蔬菜 | 图片来源：cnn.com

垂直农场的优势

2017年联合国粮食及农业组织（FAO）的一份报告指出，全球淡水使用量的70％已经用于作物灌溉。同时，在过去30年中，全球粮食总产量翻了一番，但据估计，要满足在2050年联合国预计的97亿人口（其中68％在城市）的食物供给，粮食产量还需要增加60％。这意味着对水的需求另激增了50％，而粮农组织表示目前的农业状况只能承受增加的10％的压力。

此外，在将农业生产扩张至满足日益增长的食品需求之前，常规农业已经因温室气体排放而推动了气候变暖。粮农组织在2019年的一份报告中指出：“世界上耕种的土壤已经损失了其原始碳储量的50％至70％，这些碳以二氧化碳的形式释放到了大气中……加剧了全球性威胁，例如气候变化。”

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在这种情况下，全球都在发展垂直农场，垂直农场几乎不需要水和土壤，并且基本可以在任何地方建厂，这极大地缩短了供应链，减少了由远距离运输而产生的二氧化碳。

美国专注于未来食品的垂直农场技术研发商Bowery Farming的垂直农场使用机器学习算法及传感器和摄像头网络对农作物进行监控，每周7天，每天24小时不间断。该系统可以根据整个种植和收获周期不断进行调整和改进，减少了植物生长过程中产生的能源浪费。

Bowery Farming将开放其第三家工业规模的室内农场

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总部位于新泽西州的垂直农业集团AeroFarms公司表示，得益于人工智能，其设施每平方英尺的产量是传统农场的近400倍。而在比利时的Urban Crop Solutions的垂直农场中，仅30平方米的区域就可以堆放八层植物。创始人马丁·范德克鲁斯（Maarten Vandecruys）说：“在系统内部，基本上每天都是一个万里无云的夏日。”

日本千叶大学的生物学家古在丰树（Toyoki Kozai）指出，对于任何足够成熟的垂直农场，所有这些应用技术都意味着“光能、水、肥料和土地面积的使用效率已经比露天田地和温室大得多”，“在人工光源植物工厂中，每公斤产品的灌溉用水是开阔田地的5%到10%，因为95%的蒸腾水被冷凝并收集以进行循环利用”。 

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垂直农场的发展前景

亚利桑那大学农业与生物系统工程教授乔尔·库埃洛（Joel Cuello）说：“一般而言，大规模种植并以低价成批出售的商品作物（例如大米、小麦、玉米等）不适合垂直种植。” 古在丰树教授对此表示赞同，并指出主食作物“需要较高的光照强度和较长的栽培周期，并且可出售的谷物一般是植物的种子或果实，相比于植物整体来说是非常小的”。

目前，一些垂直农场正在向其它高利润领域扩展，例如医用大麻、保健品和化妆品的原材料。韩国垂直农场初创公司Farm 8.Co的首席执行官康大贤说，希望通过提高人参、积雪草和野蒿等产量将今年的销售额增加近50%。

首尔地铁站内的一个垂直农场

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加拿大圭尔夫大学（University of Guelph）教授迈克·迪克森（Mike Dixon）表示，这项技术需要超越种植绿叶蔬菜的范围，他主张将垂直农业转移到豆类等高营养作物上。

垂直农场另一个潜在的问题是能源使用。所有照明和空调都需要电力，可能会增加二氧化碳排放。但据古在丰树教授称，这方面正在取得进展。“五年前，照明和空调成本占总生产成本的30%。现在这一数字为20%或更低，并将在五年内降至15%”，他将此归因于LED灯的改进和植物的类型等。调节LED的灯光可满足植物在不同生长阶段的光照需求，提高植物的种植效率。

在紫外线下种植的蔬菜 | 图片来源：bbc.com

发明家和农业专家埃德·哈伍德（Ed Harwood）认为，垂直农业技术可能有助于使消费者更接近农业。但他也坚信，大规模耕种将继续存在。亚利桑那大学教授库埃洛说，虽然垂直农业“并不是应对世界上日益增长的粮食需求的灵丹妙药，但它却是创新的未来农业的重要组成部分”。

据哈伍德描述，未来的超市可能会拥有自己的微型垂直农场，“对于认为食物来自超市的孩子来说，”哈伍德说，“也许有一天他们会是对的。”