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垂直农业_互动百科  

2009-03-20 09:49:17|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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垂直农业也叫垂直农耕,是近年科学家为了研究未来农业发展面临的人口压力及资源匮乏问题所提出的一个新概念,主要任务在于解决资源与空间的充分利用,在于单位面积产量的最大化发挥,所形成的一种农业耕作方式。

广义指根据各种动物、植物、微生物的特性及其对外界生长环境要求各异的特点,在同一单位面积的土地或水域等空间,最大限度地实行种植、栽培、养殖等多层次、多级利用的一种综合农业生产方式。如水田、旱地、水体、基塘、菜园、花园、庭院的立体种养等;林地的株间、行间混交和带状、块状混交等;水体的混养、层养、套养、兼养等均属之。以中国珠江三角洲的桑基、果基、蔗基鱼塘等为典型,具有多层次、多级利用的特点。

狭义指地势起伏的高海拔山地、高原地区,农、林、牧业等随自然条件的垂直地带分异,按一定规律由低到高相应呈现多层性、多级利用的垂直变化和立体生产布局特点的一种农业。如中国云南、四川西部和青藏高原等地的立体农业均甚突出。这里种植业一般多分布于谷地和谷坡,山地为天然林,间有草地,林线之上为天然草场,具有规律性显著、层次分明的特点。

随着地球资源被人类的蚕食性开发,可利用的耕地越来越少,目前全球可耕地已被80%利用,而且人口的增加却以每年2%的速度递增,近代农业文明的发展已经对自然造成了严重的破坏,森林的无限制地滥伐开发,耕地的水土流失日渐严重,居住在这个地球上的人类将会面临着食物的危机及环境污染所带来的健康危害,据估计到2025年,人居人口将达80亿人,而且城市人口也将占80%,这种高度集居与人口密度的急骤增加,光凭现有的耕地已无法解决人类的食物问题。为了寻找农业发展新的突破口,必须对现有农业进行反思回顾,总结技术与经验,批判性地改造传统的农作方式,于是,我们进行了新农业的探索,寻求新的技术方案与新农业革命的掀起,这就是在现有可耕土地上高效地利用发挥,使原有的土地利用率与产业率数倍的提高,走向了向空间要土地的技术之路。
  
向空间发展的农业最早在中国实施的立体生态农业有点类似,但这种模式它还不能够得以空间利用的最大化发挥。它的植株也是生长在平面上,无非是高低植物的穿插套种而已,而这里所谓的垂直农耕,它的不同之处在于种植在空间垂面上,可以让种植的株数增多空间的布局合理化集约化,采用这种方式来种植叶菜类可以达到1:6-10倍的空间效率,如果栽培草莓可以达到20-30倍的空间有效利用率,也就是说种植一亩就相当于平面土耕的6-10亩或20-30亩,这种方式不仅拿来栽培适合,如果用于种苗繁殖也同样适用。
  
让植物生长悬挂于空中,当然不能用传统的土耕法进行作业,必须改造成新型的栽培模式才可实现空间垂直农场的建立。在技术体系构建上大胆地引用的气雾培技术与空间种植架或板的垂直建设。如现在用的塔型气雾培系统及气雾立柱栽培以及较为传统的多层次立架式栽培皆属垂直农业技术。垂直农业技术的运用可以使单位面积生产效率数倍的提高,也可以使田间作业者进行工厂化的直立操作,大大降低劳动力的无效投入。别外采用垂直农业技术可以实现营养液及水资源的循环利用,是最集约最节省资源的一种耕作,它的用水量只需土壤栽培的1/10,用肥量也降低至传统投入总量的30%,是节水农业的一种最佳模式。

垂直农业所构建的垂直农场大大提高了传统设施的利用率,可以使温室大棚的能源投入得到效率最大化的发挥,每亩所产蔬菜的单位投入能源数倍地减少,在当前石油资源紧缺的时代意义十分重要。利用气雾技术与垂面技术结合构建的垂直农场不仅使空间利用率得以数倍的提高就是本身植物的生长速度也能得以数倍的加速,是高效农业的必走之路。
  
垂直农业不仅在构建农场上能得以利用,对于没有土壤的城市空间也可利用该技术建设微型高效的垂面种植系统,甚至在狭小的室内空间或地下室仓库都可以构建垂面种植系统,采用人工光源进行室内菜园花园的建设,而且在室内栽培时根本无需考虑病虫害的防治,就可以达到免农药无公害的要求,在室内虫的传播路径得以隔绝,环境因子又相对稳定,在加上光源的人工可控性提高,使作物的产量又得以提高与加速,是未来农业发展的一条必然之路,也是未来生态城市建设的一个重要辅助技术与工程。 
  
如最近我们设计开发的室内垂面栽培系统,可以5平方米的空间创造出400平方米可栽面积的蔬菜,一般这种系统可以用于室外气候极为严峻不宜生产蔬菜或花卉的地方,它的设计是利用内空的泡沫夹板作为栽培载体,利用超声波雾化技术供应营养与水分,利用人工光源来满足光合作用的需用,利用厚的泡沫创造隔热的栽培空间,从而实现立体式多垂面的空间栽培。在1X5米,高2米的密闭空间内可以搭建双面种植的垂直夹板10片,每片的栽培面积是1X2计2平方米,加上双面的利用就有40平方的栽培面积,使一次可种植的面积大在提高,再加上一月收获一批蔬菜,至少每年可生产蔬菜10批计算,就有400平方至480平方面积的蔬菜收获量。在隔绝的完全可控的温度环境下,一般蔬菜30-40天即可收获,使复种指数也数倍地高于土耕栽培。一般莴苣生菜白菜等叶菜类,年可生产10批以上。而且这种方法生产的蔬菜根本没有农药的使用,没有难控的病虫害发生,蔬菜也极为洁净与卫生,是完全的一种工厂化方式。
  
又如在大棚设施环境下使用的塔形气雾系统,可以使种植株数提高3-5倍以外,又可以使生长速度与复种指数提高,综合提高效率可达6-10倍以上,也是大棚环境实现垂直栽培的一种较好模式。也就是说采用垂直耕作方式,减少至目前可耕土地的确1/6-1/10,也根本不必为蔬菜粮食等食物需求而担扰。
  
垂直农业以其无限的发展空间与生长优势,而成为现代农业先进生产力的代表,是改变当前资源匮乏及环境污染及人力投入过大传统模式的最佳替代农业。

在城市里发展农业总是带点堂吉诃德式的不切实际。但现年67岁的迪克森·戴波米亚(DicksonDespommier)博士却一直致力于在城市建农场的研究。他认为,未来人们可以在城市建立“高层都市农场”,种植新鲜、健康的食品,养殖各种鱼类和家禽,以满足人们的需求。

改善环境并提供食物

据2007年7月刊的《大众科学》报道,这些“垂直农场”是一种没有污染、没有寄生虫和各类危险细菌的可控环境,可以常年生产农作物、家禽和各种鱼类。戴波米亚博士估计,只要150座“垂直农场”,就能供应整个纽约一年的蔬菜粮食所需。他还声称,一栋58层的“农场”,占地仅1.3万平方米,却可以提供74.32万平方米的农作物生长面积,其产量相当于一个414.4万平方米的传统农场,足够养活3.5万人。

专家们认为,为了最大限度地改善环境、节约能源,垂直农场应建设在城市里或城市近郊。这样,农作物可以直接利用来自城市的有机垃圾和不含化学物的生活废水,同时,又省却了农作物的贮藏和运输过程,城市居民可以直接吃到新鲜农作物。

想象一下在纽约的闹市中,竖立着一座座30层高的大厦,它们不仅是水果、蔬菜和谷物的生产基地,更能清洁能源和净化废水。在垂直农场,可以建立池塘养殖各种鱼类,利用小围养殖家禽;利用无土方法种植各种植物,将植物悬置在水中或者其他溶液中;利用太阳光来生产热量和发电,以便昼夜不停地使植物的生长条件达到最优化。戴波米亚说:"就热量和水资源这两个因素而言,我们再也不会受大自然变幻无常的气候的困扰。"

这些摩天大温室,类似巴比伦空中花园似的种植园,可以全年365天不间断地种植、收割,其产量是普通农场的300多倍,不但能够解决人们的吃饭问题,还可以为都市提供源源不断的氧气和清洁水源。向天空要耕地,还土地于自然,小心翼翼地修复地球家园生态圈,这是21世纪最美丽的神话。

自循环体系不制造任何垃圾

但为什么要把“垂直农场”建在城市?那是因为:这里没有未经处理的废物,动物不会因此感染和传播疾病;天气灾害远比郊区少,农作物受到的危害也较少。此外,到2050年,世界80%的人口都将居住在城市,城市已经具备发展“垂直农场”的人口密度和基础设施;另外,谁不想尽快吃到新鲜的蔬果呢?而且,这些摩天大楼不仅提供粮食,而且还供应能源,创造出一个可自我持续发展的环境。

戴波米亚博士从6年前开始这项研究,是在现有的温室耕作技术基础上设计这一垂直农场的。垂直农场主要能源来自太阳能板吸收的太阳能。此外楼顶还安装风力螺旋叶,像风车那样,为大楼提供风能。整座大楼的玻璃面板由钛氧化物造成,能收集污染物。雨水是它的最好清洁剂。下面的水槽收集雨水,进行过滤。

大楼设有控制室,控制整座大楼的运作。每层楼的天花板上安装有土壤水分蒸发恢复系统,冷冻的流动液体能吸收植物蒸发的汽。据估计,一座"垂直农场"可以收集到约23吨水。垂直农场必须是一个自循环体系,整体就像一棵巨大的植物一样,进行光合作用、吸收温室气体、排放氧气、净化污水、生产出谷物和蔬菜、有机废料也进行沼气发电。总之,垂直农场不但为城市居民提供了新鲜的食品,还可以净化城市环境,而其本身又不制造任何垃圾。

10年内可望实现

据估计,“垂直农场"的造价不菲,建造一座简单小型的"垂直农场”大概需要2亿美元。但随着农地越来越少,“垂直农场”将会受到日本、冰岛和迪拜的青睐。目前,纽约的几家公司(包括IBM在内)已对"高层都市农场"这一概念表示出了很大兴趣。戴波米亚更是乐观地预测,10年之内将会出现第一家这样的农场。

但是,建造垂直农场并非易事。在技术上必须达到:1、造价不能太高;2、持久耐用且运行安全。这就要求垂直农场必须同时符合自然生态学,可与自然和城市都达成和谐共生。

可扭转全球变暖

但这个研究跟全球变暖化有什么关系呢?这位哥伦比亚大学的环境科学和微生物学教授坚信,他所研究的"垂直农场"摩天大楼可以有助于抑制全球变暖。戴波米亚认为,只有当相当一部分的耕地重新成为树林,人类才有维持气候稳定的转机。假如垂直农场能够彻底取代传统农场,那么世界上许多因人类耕作或放牧而遭到破坏的地区,其生态系统就会慢慢恢复。在温带和热带,多年生树林的恢复,将会消耗掉过多的二氧化碳,扭转目前的全球气候变化。

此外,人口膨胀是另外一个发展“垂直农场”的原因。到2050年,全球人口将增至9.2亿,如果到时我们还沿用现有的耕作方式,那么只能将整个巴西都变为耕地,才能应付人类的粮食需求。而且,现在适合耕作的耕地都已开发得差不多了。

现代农业   技术  中国   立体化     现代化     效率

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引文来源  垂直农业_互动百科
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