在摩天大楼上种粮食

　  当传统农业遭遇极端气候变化时，农业生产就显得非常脆弱。世界银行预计，到21世纪80年代，气候变化将会造成全球农业减产15%以上。与此同时，人口的增长又使得土地极度缺乏。根据联合国人口报告估计，到2050年，全球将有30亿新增人口，总人口达93亿。如果依然按照目前的传统农作物生产方式进行农业生产，将需要109公顷的新土地来生产食物，但是目前全世界80%的适合农业生产的土地都已经被使用。未来，粮食安全问题如何解决，成为全世界关注的焦点。

　　在此背景下，以迪克森·戴斯波米尔为代表的科学家们提出了“农业摩天大楼”的概念。农业摩天大楼是使用最先进的室内农业技术，从经济性和环境友好性两个方面出发，将农业生产转移到摩天大楼里的一种创新型农业生产方式。农业摩天大楼如果成功运作，将会为都市提供多种多样的健康食品，同时也能够修复被传统农业所损坏的生态环境。

　　当前，农业摩天大楼设计主要分为三类：一类为节能型，一类为新能源利用型，还有一类将社区生活和农业生产相结合。？

　　摩天大楼如何种粮食

　　农业摩天大楼在农业生产过程中的重要技术主要有三种：滴灌、水培和气培。

　　滴灌法已经在传统农业生产中广泛应用，主要是利用塑料管道将水通过直径约10毫米的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉，对水的利用率可达95%。

　　水培法则是将植物种在溶解了各种营养物质的水槽中。在水培温室里，农作物可以全年生长，产量可以达到最大。只要有足够的水分和能量供应，室内种植可以在任何地方进行，而且空间利用非常灵活，不会破坏土壤的结构。

　　气培法是将农作物栽培在生物箱内，作物根部悬于营养液上方，营养液以气体的形式喷到作物根部。用这种方法种植农作物可以大量节约用水，且已有研究表明，气培法所生产的作物含有更高的钙和钾，对人体健康更有益。

　　在能量循环方面，农业摩天大楼整体运作包括电力供应系统、水循环系统和智能化补光系统。

　　传统农业依赖于消耗化石、煤炭等枯竭型能源，但是以垂直农业为代表的现代农业利用的则是太阳能、风能、液体内能、地热能、生物质能等可循环、可再生的清洁能源。农业摩天大楼顶部可以安装太阳能板，吸收太阳能，还可以安装风力风涡轮，利用风电。控制器为大楼提供电力供应。另外一个重要电力来源，是将不可食用的植物颗粒（如玉米麸皮）变成燃料。

　　农业摩天大楼的水循环系统一方面通过自身的循环系统对雨水进行收集和利用，另一方面也通过自然过滤的方式回收利用城市废水用于灌溉，甚至可以继续净化过滤变成饮用水。

　　植物正常发育需要通过光合作用，农业摩天大楼中将采用特殊的光谱灯光，与植物生长所需要的波段匹配，以实现最大化节能。

　　面向未来的现代农业生产设计

　　迪克森·戴斯波米尔认为，与传统农业相比，农业摩天大楼有很多优点：首先，产量高，1亩室内农场的产量相当于4～6亩室外农场；第二，生产具有稳定性，不会遭受干旱、洪涝和虫害等威胁而导致产量下降；第三，由于不施用除草剂、除虫剂、化肥，因此农业摩天大楼所生产的产品将完全为健康有机农产品；第四，几乎消除了污水循环所导致的农业浪费；第五，将传统的农场生产回归自然，有助于原有生态系统功能的恢复；第六，极大地减少了由于农业生产所导致的传染性疾病的发生几率；第七，将植物和动物不可使用的部分制成甲烷，增加能量利用；第八，由于不使用拖拉机等农业机械，农业摩天大楼将极大地减少化石燃料的使用。

　　但是，也有不少专家对农业摩天大楼存在质疑。有人认为，农业摩天大楼用于蔬菜水果的种植具有经济可行性，但是种植主要农作物，比如小麦等，生产成本就会过高。也有人指出，由于这种农业摩天大楼的造价、能源消耗本身就非常高，在成本上不合算。

　　尽管如此，大多数专家仍相信，这种农业摩天大楼的耕作方式将成为人类未来农业发展的唯一出路。迪克森·戴斯波米尔认为，未来的农业摩天大楼将不仅是农业种植场所，而是兼具室内农场、宾馆、学校、医院等社区功能的综合性设施。在这种情况下，其经济可行性将会大大提高。虽然农业摩天大楼目前仍然处于设计和实验阶段，但是随着科学技术的逐渐发展，以及环境问题、资源问题、气候问题的日益严峻，农业摩天大楼将逐渐具有经济可行性。

　　农业摩天大楼是一种新兴事物，是面向未来的现代农业生产设计。因此，对其进行经济核算不能完全使用当前的价格水平，对其可操作性的认识也不能局限于现有的经济利益的角度，而是应该放眼未来，站在“环境保护、能源利用和粮食安全”的更高、更综合的层面上来认识这一可能引发一场新的农业革命的设计。因此，对于农业摩天大楼，我们应该鼓励相关研究和设计，期待能够一步步解决技术性问题，最终使得预想中的节能、高效、经济的农业摩天大楼在未来变为现实。

　　节能型农业摩天大楼

　　波特兰政府大楼

　　美国俄勒冈州波特兰市计划将政府大楼改造成为一座农业摩天大楼。这座大楼始建于1975年，楼高18层，楼的建筑风格乏善可陈，通过这次改造将成为全世界最节能的建筑之一。

　　改造后，这座农业摩天大楼将由7个名为“植物鳍区”的部分构成。“植物鳍区”从原有建筑内伸展出来，是植物生长的“花盆”。7个“植物鳍区”的总面积可以达到3/4个足球场大小。

　　同时，植物绿墙还可以为建筑物隔热保温、降低噪音。夏天高温天气时，植物可以很好地遮蔽阳光，保持室内凉爽；冬天，由于墙面有植物保护，室内热量流失减慢。

　　戈登·格拉夫的“水培农场”

　　加拿大安大略滑铁卢大学的戈登·格拉夫设计了一座59层的农业摩天大楼，这个采取水培法的“农场”每年估计消耗大约8200万度电，其中大约一半所需电量可由大楼内一家沼气电厂提供，余下电量则可利用城市垃圾发电获取。

　　农业与现代社区结合型摩天大楼

　　“生活摩天大楼”

　　纽约建筑师布莱克·库拉塞克设计的“生活摩天大楼”，将城市农场建在居住性公寓外缘。其中一些楼层将种植温室农作物，这样农业生产得以贯穿全年。包括阳台在内的其他一些楼层则种植果树等季节性作物。第一层将建一个农业市场，居民可以将收获的粮食卖给普通大众。

　　西雅图的“生态实验室”

　　美国西雅图贝尔镇社区自20世纪80年代起就开始建设城市社区花园项目。由美国Weber Thompson建筑师事务所所设计的“生态实验室”，虽然仍在继续传统农业生产，但已经在新型农业方面进行了拓展。

　　这个农业摩天大楼共有12层，拥有居住和农业生产双重功能，建在大楼内的花园可为当地社区提供食品。据Weber Thompson建筑师事务所估计，扣除成本后，采用水栽法栽种的马铃薯和莴苣每年可带来大约100万美元的收入。“生态实验室”不仅具有一定的经济效益，而且整栋建筑的能量消耗和水消耗均接近为零。

　　“蜻蜓垂直农场”

　　比利时建筑设计师文森特-卡尔博特根据蜻蜓的双翼设计了“蜻蜓垂直农场”，这个设计方案或许可以解决纽约罗斯福岛食品长途运输的问题。在这栋132层的巨型建筑中，包括了28个不同的农业生产领域，可以供应水果、蔬菜、肉类、牛奶和鱼类等各种农副产品。这栋建筑还包含有多个实验区、办公区和居住区等生活空间。

　　新能源利用型农业摩天大厦

　　迪拜的海水垂直农场

　　迪拜是一个缺少淡水和耕地的国家，意大利建筑师克里斯蒂纳·法弗莱托和安东尼奥·基拉迪设计的海水垂直农场将建造在迪拜，以满足缺乏淡水情况下的农产品供给。

　　在这个垂直农场中，圆盘形的结构就是一个个“农场”。海水流过建筑中心的管道，将空气中的水蒸汽凝结，形成淡水来灌溉农作物。

　　洛杉矶的太阳能农业摩天大楼

　　建筑师克里斯·雅各布斯与哥伦比亚大学的德波米耶合作设计了一家农业摩天大楼，将建在洛杉矶。其最大特点当属安装于屋顶的一个巨型太阳能电池板。电池板可随着太阳移动，从而最大程度地捕获阳光，帮助作物生长。此外，这座建筑物的窗户采用了可阻隔污染物质进入的化学材料。