垂直农场：LED照明降低用光成本

LED半导体照明网讯 都市仓库、废弃的建筑以及高楼大厦是你最不可能发现绿色种子萌芽的地方。但是，从新加坡到美国宾夕法尼亚州史克兰顿市，“垂直农场”呈现出一派欣欣向荣的发展势头，其有望提供一种全新且环保的方式，为全球城市不断快速增长的人口提供更加安全的粮食。英国《新科学家》网站近日对此进行了报道。

全球最大的垂直农场即将开门迎客

今年3月份，全球最大的垂直农场有望在史克兰顿市开门迎客。该农场由总部位于美国密歇根新布法罗的“绿色精神农场(GSF)”公司打造，农场有一层楼高，占地3.25公顷，有6层支架，总共可以驻扎1700万株植物。而且，这只是不断发展壮大的垂直农场中的一个典型代表。

“垂直农场”的概念由美国哥伦比亚大学的生态学家迪克森·德斯波米尔于1998年首次提出。他的想法是：在城市里30层以下高度的建筑上生产食物(包括养殖鱼类和家禽)来供给附近居民。这座构想中30层楼高的“垂直农场”，动力能源取自太阳能、风力及不可食用的植物废料，并用污水来灌溉。他设想这种垂直农场可以栽种包括草莓、蓝莓甚至小型香蕉在内的100多种不同的水果及蔬菜，每年可为5万人提供足够的食物和水。人们还可以在封闭的灌溉系统中循环用水以减少用水量、避免径流造成土肥流失，运输费用也将趋近于零，更重要的是，还能减少将蔬菜和水果从距离城市很远的地方运送过来所产生的二氧化碳。

在史克兰顿市的这个垂直农场内，植物进食的是无油的营养液；模拟太阳光的LED(发光二极管)为其提供照明。而且，要管理这些植物也并非难事：控制软件可以让植物像跳舞一样旋转，以便得到同样数量的光照；软件也能引导水泵，确保所有营养液能被均匀喷洒。

GSF的研发经理丹尼尔·克鲁克表示，农场的管理者通过智能手机就可以对农场进行全方位地监控。他说，位于史克兰顿的这座新农场每年将种植14种莴苣，再加上菠菜、西红柿、辣椒、罗勒和草莓。它的产量将为该公司第一个垂直农场(于2011年在密歇根新布法罗开始运行)的产量的10倍。

垂直农业的概念也已远渡重洋来到日本东京。在那儿，一家名为“Nuvege(新蔬菜)”的公司正在运行一个4层楼高的垂直农场，其主要产品为生菜。对于室内农业而言，生菜是一个非常好的选择，因为其进行光合作用的整个表面都能被食用，使操作更有效。Nuvege公司表示，他们种植生菜时没有用到土壤，所以，最终得到的生菜既不会受到害虫的侵扰，也没有土壤产生的其他有害物质，不用水洗就能直接食用。

垂直农场好处多多

垂直农场的使命之一是避免在容易干旱和发生疾病的田地里种植农作物时固有的问题，同时缓解农业用地日益紧张的现状。支持者们也将垂直农业看成是一种喂饱全球快速增长的城市人口的一个重要手段。据联合国预测，到2050年，发达国家86%的人口将生活在城市中。随着全球人口不断激增，地球母亲几乎无法哺育如此众多的子女，粮食问题成为悬在世人头上的“达摩克利斯之剑”，垂直农业或许可以在解决这个问题的过程中出一把力。

垂直农业同时也有望使食品供应更有保障，因为即使当极端气候来临时，产量仍然能够持续。而且，只要小心翼翼地保护其“室内农场”远离虫害的侵袭，垂直农场也根本不需要除草剂或者杀虫剂。另外更重要的是，与传统农场相比，它们也能更好地存储水。

GSF最初搭建垂直农场也是受到美国天气长期干旱的刺激。克鲁克说：“水是个大问题，与传统农业种植方法相比，垂直农场能节水98%。”取得这种节水效果的因素很多，其中包括使用一台除湿机从种植房间的空气中攫取水。如此一来，除湿机也能让房间的湿度不会太高，因为湿度太高可能导致叶子发霉等问题。

用光成本也有望大幅降低

大多数垂直农场都尽可能地利用自然光。在阳光明媚、接近赤道的新加坡，企业家黄和顺创办的“这家天鲜(SkyGreens)”垂直农场被誉为全球第一个商业化垂直农场，该垂直农场就根本不需要人造光来促进农作物的生长。

在该农场中，9米高的三角形轻质铝结构支撑起一层层的养殖托盘以培养不同种类的蔬菜，其中包括中国的卷心菜和莴苣。外层由轻质有机玻璃围合以形成温室环境。阶梯状的排列保证了所有种植物都能接收到充足的光照。养分来自塔下方的水槽，每层架子不断旋转，架子转到最上面时能晒到日光，温度较高；转到下面时，则温度下降，温差能让蔬果更鲜甜。

而日本的Nuvege垂直农场的LED照明系统则使用人造光来“照顾”两类叶绿素，他们让一类叶绿素接受红光的洗礼；而让另一类叶绿素接受蓝光的抚摸。

德斯波米尔说：“如此一来，无论你身处何地，你都能种菜。”的确如此，采用这种方式，Nuvege公司每年能生产出600万株生菜，其客户包括赛百味和东京迪斯尼等。

但采用这种方法也有自己的短板，那就是电费可能会飙升。LED能准确提供植物实验室的农作物生长所需要的光线，但目前，LED的效率仅为28%，这使这种种植方式的生产成本非常高，从而阻挡了其扩散至廉价蔬菜丰富地区的步伐。然而，荷兰飞利浦公司的光学工程师最近研制出了效率为68%的LED，将有望大幅降低用光成本。另外，包括高压钠灯以及荧光灯在内的新一代光源也有望解决光照问题，因为其运行成本都很低。

最新研究表明，植物并不需要人造太阳光一直在场。德斯波米尔说，白天，植物会享受不同密度的光，模拟这些光亮的变化也能节省能源。这样的技巧在GSF公司也有一席之地：研究人员用红外LED来模拟薄暮冥冥的黄昏，只需5分钟，胡椒和西红柿会更快进入开花期。

其他领域的研究进展也有望源源不断地涌入，促进垂直农场的发展。美国国防部高级研究项目局(DARPA)目前正在德州进行相关的实验，他们使用一个18层楼的农场来生产能为疫苗制造有用蛋白质的转基因作物。逆境也在推波助澜：2011年，地震引发的日本福岛核事故，也促进了垂直农业的创新，因为很多被辐射殃及的地区无法再用来种植农作物。