生态垂直农场

生态可持续垂直农场建筑

2010年4月

人口与粮食危机

根据「联合国人口基金」的统计，全球已超过50%的人

居住在城市地区，这个比例在2050年前将接近80%（人

口约增加30亿人）；如果采用传统的农业生产方式来生

产这些新增人口所需的粮食，大约需要109公顷（大约

1.2倍巴西国土面积）的新生土地！

但是联合国也指出，全球适合生产粮食的土地大约有

80%已被使用，其中约15%未被妥善利用。我们要问的

是：该采取什么对策来因应这个大挑战？

城市人口聚集与环境问题

由于城市聚集了众多人口，往往衍生各种环境问题，除了传统三废（空气污染、水污染、垃圾）外，更制造了许多新议题（如温室效应及生物多样性问题）；可以说，如果能将城市衍生的环境问题妥善处理，将可解决全球近半环境问题；易言之，地球能否永续的主战场将取决于城市地区能否永续。

应对与构想

有鉴于此，各种因应环境变迁的空间规划构想及作法相继出现，包括与水患共存（Living with Flood）、为水留下空间（MakeSpace for Water）、跨域治理、绿色大众运输导向发展（Green-TOD）、生态城市规划及生态街廓营造等。而在高楼林立的都市地区则有「垂直农场」（verticalfarm）构想的出现，这种新的垂直农业生产方式如果能实现，或许能提供人类足够的粮食、使土地回归自然，并使选择居住在都市的人更健康、永续。

垂直农场是一种将大规模农业生产建置在摩天楼上的作法，有人甚至将这种技术称为农场摩天楼（farmscraper）。垂直农场使用再生资源及温室技术（如水栽法），可全年生产水果、蔬菜、香菇及藻类；而经由转化传统户外农场的自然环境，同时减少运送食物的能源成本，垂直农场可减轻大量二氧化碳排放所造成的气候变迁现象。

“垂直农场”（ vertical farm）概念

全球人口在未来40年可能达到92亿。面对全球性粮食短缺问题，美国哥伦比亚大学环境学教授迪克森·德斯波米尔提出了一个唐吉诃德式的解决方法——将城市内的摩天大楼变为既能生产水果蔬菜谷物，又能产生清洁能源、净化污水的“垂直农场”。

垂直耕作，即在城市环境中建立一些垂直农场，这是一个双赢的理念，可以“更可持续”的方式生产粮食和减少浪费、污染和碳排放。

到2050年全球城市人口的比例将提高到80%。随着城市人口的激增，越来越多的国家开始研究市内农业技术。然而，城市的绿化空间本来就极为有限，不可能再有多余的水平空间用于农业种植。于是，就有许多建筑设计师提出并设计了垂直农场的方案。根据设计师们提出的方案，垂直农场不仅仅可以在城市里找到农业种植的空间，而且还可以作为

城市垂直农场将为周边地区，甚至整个地球创造非常大的生态效益。垂直农场将依靠水耕法的有机农业技术，这意味着无需农药和合成肥料，也没有污染物注入水道。垂直农场将会高效地生产粮食和蔬菜瓜果，城市中农场大厦林立，消除了重型机械和农业设备的大量使用。灌溉水可能来自处理过的雨水，水的循环使用和有效利用可大大缓解水危机。由于垂直农场位于城市中心，消除了运输及相关的环境影响。各类农作物将得到密切监测，并得到准确的生长条件，从而提高产量。室内种植不会受到洪水、干旱、飓风等自然灾害造成的影响。

绿色高科技工作将成为种植人员，研究人员，技术人员，供应商和更多人的工作。

为了建立这样一个高科技农场，大量的可持续技术将得到综合利用。这些技术目前都在使用，但不是所有的技术都被纳入一个站点综合利用。雨水将被处理用于灌溉，再与水回收系统结合起来，利用气培法和水耕法收集未使用的水。每种作物的环境条件将受到严格控制，使作物得到最大限度地生长，同时尽量减少水分和养分的使用。来自作物的废物或制成堆肥，或者与动物废料合并，作为建筑物内的燃料。能源将来自像太阳和风能等可再生资源，而节能建筑技术将减少能源需求，理想的建筑能够创造出比其所需的更多的能量。

垂直农场内的农作物生产一年四季都可进行，室内种植面积1英亩的生产力相当于室外4至6英亩甚至更大面积的生产力。农场内将种植各种蔬菜、水果和谷物， 奶制品、家禽、鱼和猪也一应具全。据垂直农场研究员戴波米亚估计，一个垂直农场足够养活5万人。

垂直农场的表面积比等面积的传统农场受到更少阳光的照射，因此需要更多的人工照明及热能才能在四季正常运作，致使批评者认为成本太高而不可行。另一个争论不休的议题是，尚无有力证据证明垂直农场使用再生能源的生产及运输成本比直接在乡村生产食物而后将其运送到都市来得划算。

由于具可控制的环境，垂直农场的生产力较不受气候的影响，后者在气候变迁将增加极端气候事件的频率下更形重要。如果处理得宜，垂直农场允许现有农地回归自然，并减少森林消失、沙漠化及其它因农业生产而破坏生物群落的情况；而生产区位较接近消费者，更能进一步减少运输及冷冻所消耗的化石燃料。

研究指出，超过70%的地表水用在传统农业生产上，而传统农业往往使用大量的杀虫剂、除草剂及肥料，透过水体的流通，这些药剂或肥料便成为污染水体的元凶之一。透过可控制且再生循环的环境下生产作物可减少杀虫剂、除草剂及肥料的使用，使垂直农场减少水体污染，至于在垂直农场生产有机作物不仅可能，也是一种非常可行的生产及营销策略。

水循环在可控制的农业环境中更可行且更具经济可行性，垂直农场比传统农场使用更少的水，而透过土壤水分蒸发蒸腾损失总量，垂直农场可将黑水或灰水转化成可使用的水。垂直农场不只使用较少的水，更能加以循环使用，因而弥补了植物蒸发的水分，更重要的是，这些回收的水是纯净的，并且可用在农作或饮用上。

另一方面，使人类活动远离大面积土地或许是减缓进而终止以人为中心思维所造成地表动物大量灭绝的现象，因为大多数人类占用的土地是用作农业生产，因此，垂直农场的倡议将是让足够土地在维持人类生存前提下回复为动物栖地以免灭绝的可能出路。

生态可持续垂直农场建筑设计探索