農場摩天大樓設計將垂直農場推向新高度 - 彭博社

深圳一座擬議中的摩天大樓將在其51層的邊緣種植食物。

圖片來源：Carlo Ratti Associati

隨着不依賴土壤的室內農場成為解決糧食不安全的一種策略，一位學者有一個願景，將垂直農場帶到中國的超大城市中：農場摩天大樓。

卡洛·拉蒂，一位在麻省理工學院Senseable City Lab工作的建築師，提議在中國科技中心深圳建造一座51層的摩天大樓，內部設有大規模垂直水培農場，可以種植像沙拉、漿果和番茄這樣的作物，以供應每年多達4萬人的食物。

這座擬議的塔樓將包括其他設施，如辦公空間、超市和美食廣場，目前正在入圍中國超市連鎖店物美的新總部。

這是擴大垂直農場的一系列想法之一，隨着水培和氣霧噴技術的突破，這些室內設施可以以更少的土地和水產出更高的作物。垂直農場旨在更高效地種植作物 —— 將它們堆疊在托盤或垂直種植器中，在室內氣候控制條件下生長，並利用算法和其他技術優化光照和生長條件，通常在城市環境中。

在英國，Shockingly Fresh預計在其第一座垂直農場上每年種植約200萬顆綠葉蔬菜。而位於新澤西州紐瓦克的AeroFarms —— 自2016年開業以來被譽為世界上最大的垂直農場 —— 在其佔地7萬平方英尺的設施上每年種植約200萬磅的食物。作為對比，拉蒂的農場摩天大樓預計每年將產出約60萬磅的食物，主要分佈在這座高達715英尺（218米）的建築物的外牆周圍。

Shockingly Fresh的設施位於Worcestershire的Offenham，不使用任何人工光源。攝影師：Paul Ligas像新加坡和阿布扎比等其他密集地區正在大舉投資垂直農業，作為他們在本地生產更多食物的目標的一部分。在新澤西州澤西城，正在建設垂直農場在公共住房社區，旨在通過整合技術、教育和食物獲取來解決食品不安全問題。其他類型的温室，雖然不是技術上的垂直農場，但也依賴LED照明和機器人等技術來優化種植——肯塔基州的AppHarvest 每年生產4500萬磅番茄，該設施據稱每英畝產量比開闊地高30倍，用水量減少90%。

在深圳，Ratti表示他的提議將把垂直農業“提升到一個新水平”。擬議的建木大廈不僅會建造更高，建立他所説的世界上第一個農場摩天大樓。它還將成為“如何將自然界融入建築設計”的典範，通過在整個摩天大樓的外殼周圍結合農業，人們也在這裏工作、購物和用餐。綠色植被將位於所謂的雙層外立面中，兩側都有窗户，以便自然陽光照射到植物和建築內部。Ratti表示，這種設計——以及深圳充足的陽光——將使農場在很大程度上不依賴人工光源和供暖，這會帶來高能耗。但這個農場也旨在對建築環境產生好處：高樓反射的熱量會使城市變得更熱。Ratti表示，用農場包裹摩天大樓不僅是緩解這種效應、使建築在沒有空調的情況下保持涼爽的好方法，還可以生產食物來餵養建築內的人們。

“我們的觀點是，為什麼不試着在摩天大樓的外牆上收集太陽能，並將其變成一個巨大的農場，”他説。“幾年前這是不可能的，但今天卻是可能的，這要歸功於水培技術和機器人技術的進步。”

植物位於建築物的“雙層外立面”的兩組窗户之間。建築物的內部還將種植其他樹木和花卉，以融入自然元素到設計中。圖片來源：Carlo Ratti Associati全球食品生產目前佔温室氣體的三分之一，80%的森林砍伐，70%的陸地生物多樣性喪失，以及所有淡水用量的70%，根據世界自然基金會的數據。當前的食品生產必須大幅增加以滿足不斷增長的人口需求。

垂直農場是如何在更少的土地上生產更多作物的願景之一。它們被吹捧為環保，確實使用較少的水和農藥。但大多數垂直農場使用全封閉系統，配備加熱和人工LED燈，這可能需要大量電力。Ratti對陽光的依賴旨在解決許多垂直農場所面臨的批評，而像Shockingly Fresh這樣的農場則完全依賴自然光。然而，陽光並非全年都如此充足，與人工照明的農場不同，黑暗的冬季下午意味着生長的作物更少。

Ratti相信中國是他垂直農場願景的理想之地。中國有大約14億人口需要養活，該國的農業生產力需要大幅提升，受到土壤受損、水源受污染以及化肥和農藥過度使用的影響。政府在九月份警告稱，食品安全可能會受到能源價格飆升的影響，並在十一月份，由於十月份山東省遭受極端天氣導致農作物被淹，該國最大的蔬菜生產商，政府敦促家庭為冬季儲備食物。Jefferies Group LLC估計，中國擁有全球21%的人口，但只有9%的可耕種土地。

“中國的一個大問題是由於城市化速度非常快導致耕地不足，”加拿大安大略省圭爾夫大學的食品安全研究員Alesandros Glaros説。“在這種情況下，垂直農場是一個非常創新的方法，因為它在土地利用方面非常高效。”

但要解決食品安全和環境問題，Glaros表示，裁決仍未出台。

“我認為研究還太早，無法可靠地聲稱垂直農場是食品安全的解決方案，”他説。“數據還不夠。因此，儘管世界各地存在許多商業運營，但我們缺乏很多關於環境數據的良好數據，例如確切的環境足跡是什麼，潛在產量是多少。”

另一個目前的限制是只有少數種類的作物在垂直農場中種植，主要是低熱量食品，如綠葉蔬菜、香草和一些水果。因此，這還不足以維持人口。“在這些單位中你不會種植玉米、大豆或小麥等作物，”Glaros説。到目前為止，許多這些農場的產品售價較高，這使得低收入人羣無法購買這些產品。

拉蒂設想他的農場摩天大樓是一個自給自足的食品供應鏈，作物可以在同一建築物內種植、銷售和食用。他的提議與法國建築公司文森特·卡勒博建築師2013年的亞洲堆設計有一些相似之處，該設計要求在深圳建造六座模塊化的、鵝卵石形狀的建築，也被稱為農場摩天大樓，每一座都是一個自給自足的社區，擁有自己的食物來源和住房。

這座51層塔樓的外立面。圖片來源：卡洛·拉蒂聯合丹尼爾·薩法裏克，高層建築和城市人居委員會研究助理主任，認為在中國人口最多的城市之一建造一座農場摩天大樓是可行的，但挑戰可能來自維持這樣一座建築。

“幾十年來，我們一直在摩天大樓上種植綠牆，一些項目確實種植了可食用的農產品，”他説。“最大的挑戰不是首次工程設計，而是維護。剪綵之後，這些垂直花園的業主和運營商是否會繼續以一系列挑剔的植物所需的水平來維護它們？”

深圳設施維護的一個關鍵支柱將是使用AI支持的“虛擬農學家”，負責管理農場的日常運營，包括灌溉和營養條件。拉蒂表示，他最新提議的不同之處在於規模。“它真正讓你做到的是本地採購，僅憑一座摩天大樓就能為數萬人生產食物，”他説。

Ratti打算建造這座農場摩天大樓，無論他的設計是否被物美選中，他預計最多需要三年時間。他説，他的設計是物美總部的兩個決賽入圍作品之一，但該公司拒絕了彭博社的置評請求。

“我們決心要建造它，無論物美是否參與，”Ratti説。“這只是關於願意做一些世界從未見過的事情。”