什么是垂直农业？
垂直农业是一种完全受控的作物生产方式，能控制环境的温度，光照，气体和湿度，以在有限的空间内最大化作物产量。同时也能够规避风雨和气候变化。通常用很少的土壤和水，使用精确配比的营养液支持植物生长。垂直农业在包括城市在内的耕地稀缺的地区，是一种十分高效的食物生产方法，利用垂直堆叠的方式生产农作物，只占用很少的面积，也可以在建筑、集装箱等多种工业空间进行生产。 垂直农业能解决什么问题？
先来看一组数据：全球农业生产占用了人类70%用水，每年消耗320万吨农药和2亿吨化肥，与此同时，与40年前相比，全球耕地却减少了30%……去年 Biological Conservation 上发表了一篇很有影响力的研究，该研究表明，全球昆虫中40％的物种正在减少，许多物种将在几十年内灭绝，而导致这一物种危急的主因是农业生产导致的昆虫栖息地流失，特别是化肥和农药的过度使用，更是加剧了这一危机。
农业生产的可持续性性，成了全球关注的焦点问题。那么什么样的农业才是可持续的？又如何发展可持续农业呢？
垂直农业可能是未来的一个重要方向，垂直农场最明显的优势在于——资源与空间、时间的充分利用。垂直农业节水、不用担心病虫灾害和自然灾害，一年365天可以收获，同时可以大大提高相同面积土地的作物生产力。有研究者这样描述垂直农业：作物产量提高390倍、用水却比一般种植少95%，无需太阳光、没有土壤、不使用农药，不会引发农业污染。
垂直农业若能普及，两类区域将受益匪浅。一类是类似日本、新加坡这样人口密集，但土地资源极其缺乏的地方。当然，在这些地方，垂直农业已经生根发芽，日本的植物工厂、新加坡的城市农业，都是特定模式的垂直农业体系，或另一个名称；另一类区域则是类似像中东和非洲这些高度缺水、干旱的地区，以及俄罗斯这些常年高冷、不适合种植蔬菜的地区，垂直农业结合室内种植，可以突破自然环境的不足。
垂直农业有哪些优势？
垂直农业相比于传统大田，优势有许多。
全年可不间断生产，一年四季都能随心所欲地安排生产计划，所有产品都是“应季”作物。
单位产量高。垂直农场技术能够合理达到更短的生长周期和更快的收获，这意味着每年可以在比传统农场小得多的空间内种植更多的食物。垂直农场单位面积的粮食产量可达到传统农场的350倍以上。
质量产量稳定。工业化的生产使得收获的作物更加均一，更符合市场标准，减少“残次品”导致的浪费。
减少肥料用量。垂直农业能够将用水量减少95％的同时，可以通过严控制，防风雨，防传染，来减少对化学农药的需求。
缩短供应链。这意味着在城市生产的作物直接销售，减去了很多运输距离和时间，既能够保证食物新鲜，又减少了供应链浪费。
以下是各种模式的总结：
1、水培法——无需土壤的植物生长方法
水培法是一种在水基营养丰富的溶液中种植植物的方法，在垂直农业中得到广泛使用。这种方法的基本前提是允许植物根与营养液直接接触，同时也可以获得氧气，有效杜绝土壤中的细菌和有害物质，从而实现真正的绿食品生产。
由于植物的根部浸没在营养液中，通过传感器可以轻松实现植物生长与营养液中营养成份的监测，由于水培法植物根系较小，从而生长更丰富。它比开放式农业用水少70％。最大的优点是它可以随处堆叠。都市农业的最佳实践之一。在快速城市化的世界中，水培系统可以集成到任何空间中。
2、气雾栽培——没有土壤和很少水的植物栽培
气雾栽培是一种新型的栽培方式，它是利用喷雾装置将营养液雾化为小雾滴状，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。气雾栽培技术最早是美国NASA在20世纪90年代发明，以寻有效的太空植物种植技术。后来这种技术被称为“Aeroponics”，意思是“生长在没有土壤和很少水的空气/雾环境中的植物”。
气雾栽培技术主要是将作物悬挂在一个密闭的栽培装置（槽、箱或床）中，而根系裸露在栽培装置内部，营养液通过喷雾装置雾化后喷射到根系表面,减少栽培植物硝酸盐含量。
这种技术使作物产量成倍增长，它是不用土壤或基质来栽培植物的一项农业高新技术，其因以人工创造作物根系环境取代了土壤环境，可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分供应的矛盾，使作物根系处于最适宜的环境条件下，从而发挥作物的增长潜力，使植物生长量、生物量得到大大提高。
气雾栽培除了加快植物生长速度，使农业生产上栽培的瓜果蔬菜生长发育进程加快外，在垂直农业技术中，气雾栽培是最节水、节肥的一种栽培技术，可以减少或者避免化学农药的使用，是其它任何技术无法比拟的，只要有电有水有光照的地方就可以进行气雾栽培，做到最大化的实施立体种植，而且没有任何土壤或其它污染所致的污垢发生，可完全做到工厂式的洁净化生产。
3、鱼菜共生—一种整合植物和鱼类养殖的生态系统
鱼菜共生（Aquaponics）是一种新型的复合耕作体系，鱼菜共生系统很像水培系统，但更优化。它把水产养殖(Aquaculture)与水耕栽培(Hydroponics)这两种原本完全不同的农耕技术，通过巧妙的生态设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。
在传统的水产养殖中，随着鱼的排泄物积累，水体的氨氮增加，毒性逐步增大。而在鱼菜共生系统中，水产养殖的水被输送到水培栽培系统，由细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐可以直接被植物作为营养吸收利用。鱼菜共生让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是可持续循环型零排放的低碳生产模式，也是有效解决农业生态危机的有效方法，鱼菜共生系统简化了生产和经济问题，可以使生产效率最大化。
4、Lokal——自给自足的小型家庭蔬菜系统
2017年9月，宜家创新实验室Space10提出了使用水培农业系统的Lokal的想法。通过营养液替代土壤，用LED灯取代太阳光，让人们可以在室内无阳光或土壤的地方种植并收获作物。这项创新可以真正帮助人们在自己的家中种植新鲜食物。
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