●垂直農業(yè)是在垂直堆疊層面、垂直傾斜的表面，或在摩天大樓、二手倉庫或運輸集裝箱中種植農作物。

想象一下，你面前這盤蔬菜并非來自田間地頭雙手沾滿泥土的農民，而是在金屬與塑料構筑的垂直農業(yè)高塔中生長出來的科技結晶，你會是什么反應？

2018年在柏林時，我被當?shù)爻欣飪扇赘摺?至6層不等的垂直農業(yè)生長柜深深吸引：它們形似超市的冷鮮柜，但堅硬光滑的玻璃壁櫥內卻沒有任何花哨的食物包裝，而是冒著幽幽的紫光。

大大小小的香草從每一層的塑料面板之間冒出頭來，在冷柜內部的氣流循環(huán)中身型筆挺地簌簌發(fā)抖。偶有像是工作人員的年輕人爬上梯架，把冷柜里成熟的植物摘擇出來，整理放置在貨架上。

本著樸素的好奇心，我開始了在一家垂直農業(yè)公司的實習。

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“可控”的農業(yè)

●公司當天采摘的新鮮香草成了為餐桌貢獻味覺層次的常駐點綴，也是拜訪朋友時最順手的伴手禮。

剛剛入職的那一年，我像海綿一樣吸收著新鮮的訊息和知識，在生產車間、工房、實驗室和自己的工位之間打轉，漸漸地了解了什么是垂直農業(yè)，以及工業(yè)設計師在這個系統(tǒng)中的職責。

垂直農業(yè)一般使用無土栽培，常見有水培（Hydroponics）和氣培（Aeroponics）兩種方式，將肥料、氧氣以及其他植物生長需要的元素按照配方注入水中，借助水泵發(fā)力，把營養(yǎng)液縱向輸送到垂直結構的各個層面。

垂直農業(yè)設施則有半封閉和全封閉之分，前者依然會把太陽光照引入其植被的生長環(huán)境；后者則是在完全封閉的非自然空間，植物僅僅通過人造光進行光合作用，以實現(xiàn)對植物生長環(huán)境種種參數(shù)的精準調配。

我所在的公司主營水培全封閉多層結構式的生長柜，也是對技術要求最高、調控最精確的一類。

●我所在公司的水培蔬菜。

在傳統(tǒng)的露地種植中，農民依靠經驗和感知與大自然協(xié)作來培育作物。而在全封閉的水培生長柜中，植物生長環(huán)境的參數(shù)是完全量化的，各部門僅僅通過數(shù)字來交流彼此的需求：植物科學家給出他們需要的具體參數(shù)，工程師和設計師以此為基準，設計并滿足這些參數(shù)的照明設備、灌溉系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等硬件環(huán)境。

舉個例子，垂直農業(yè)生長柜里的作物必須嵌在基底（substrate）中，基底無法自行漂浮在水面上，因此需要我們?yōu)槠湓O計托盤和大小合適的凹孔。

●生長柜中的植物根莖處扎連著一根形狀規(guī)整成柱體狀的濕潤土質基底（substrate），被細細的根須纏繞篡緊。

凹孔在對植物根須起到包裹保護作用的同時，又要留有容納根須生長的余裕。它既不能太過狹窄，以便保證根須旺盛的植物在收割時能輕松地連根拔起；也不能過于寬松，否則光線的滲透會引起綠藻泛濫、與植物爭奪營養(yǎng)。

為了追求完美的的幾何型態(tài)，我每天蹲守在工房3D打印機前打印模型、測試基底契合度、修改模型、再重新打印模型……如此循環(huán)往復，在打火機大小的尺度里調整著每個切面的尺寸，在0.1毫米與0.11毫米之間徘徊。

我不禁感慨：自然環(huán)境中生長的作物，恐怕不需要這么精細的“伺候”吧？

2

垂直農業(yè)：省事還是費事？

垂直農業(yè)不占用土地就能生產食物的“奇跡”敘事，實際上建立在一系列復雜且麻煩的流程之上。

垂直農業(yè)公司不光為零售商提供種植技術、硬件，還提供操作機器的人工。因此，提高機器的易用性、降低操作時的人工時長，就成了降低成本的關鍵。

為了把各環(huán)節(jié)的時間和人力成本壓縮到最低，一些看似簡單的維護超市水培柜的末端流程，如收割葉菜、包裝、維護清理貨架、記錄收成健康狀態(tài)、清潔生長柜、移栽幼苗等，也必須依靠垂直農業(yè)公司提供的手冊指南。

●操作和維護水培柜的工作人員，行業(yè)簡稱“農夫” （farmer）。

這一指南的撰寫和完善則來自設計師們對“農夫”（操作和維護水培柜的工作人員，行業(yè)簡稱farmer）無數(shù)次上機操作的跟蹤。

我們對farmer的記錄會用于分析每個步驟精確到分鐘所花費的時間。基于這些觀察與分析，再優(yōu)化生長柜里硬件的排列和設計、增加操作流程中所需要的輔助工具、調整不同操作流程之間的步驟順序，提升每一個人機交互的界面的易用性，盡可能地把生長柜所需的人工維護時間縮減到最低。

是不是像極了大衛(wèi)·格雷伯在《毫無意義的工作》中描述的跟蹤工人考評績效的白領人員？

●人類學家大衛(wèi)·格雷伯的著作《毫無意義的工作》（Bullshit Jobs，臺版書名直譯為《狗屁工作》）。

只不過我們手里拿的不是本本和表格，而是GoPro，影子一般地跟蹤操作生長柜的工作人員，不加任何干涉地記錄他們工作中的每個步驟、每個動作和每個失誤。

3

為什么垂直農業(yè)

不能解決全球糧食危機？

行業(yè)內常常聽到這種說辭：在全球人口增長、氣候變化進程加速的背景下，適宜農耕的土地資源逐漸減少，更大范圍的糧食危機已依稀可見。因此，制造一個內部環(huán)境完全可控的的垂直農業(yè)也許會成為保障糧食安全的優(yōu)先選項。

然而，每當垂直農業(yè)作為解決未來糧食危機的潛在選項被提出時，都不得不面對這個令人尷尬的問題，即適用于垂直農業(yè)系統(tǒng)的作物種類其實非常有限。

首先，規(guī)模化生產的機器很難照顧到不同作物植株的需求。

垂直農業(yè)的生長柜的層高往往取常種植作物的中間值，高于或者矮于這個的生長區(qū)間的作物都會被排除在外。在大型生長柜中，也很難針對某些單元區(qū)域的生長參數(shù)進行定點調控，一些品種特殊的小批量訂單會成為燙手山芋。

●過于規(guī)整的垂直農業(yè)設施，導致高于或矮于生長柜高度區(qū)間的作物都會被排除在外。

除了種植和收割，收成的后期處理（post production）也是人力成本較高的一個步驟。不同的農產品的處理和分揀包裝方式不同，減少作物的品種往往成為簡化人工流程最簡單直接的方式。

最重要的是，商用垂直農業(yè)公司目前還只能通過沙拉菜、香草，或是水分含量較高的西紅柿、黃瓜、辣椒等農產品獲利，因為這些作物耗能小，空間需求小，生長周期短，技術挑戰(zhàn)較低，市場價值也較高；而無法通過種植含高蛋白、碳水化合物或者脂肪的糧食作物獲益。

去年，德國垂直農業(yè)初創(chuàng)公司infarm倒是在埃及的COP27峰會上公布了在他們的垂直農業(yè)設施中成功種植小麥的實驗結果。

●infarm室內小麥。圖源：infarm官網

該公司創(chuàng)始人在一份公開聲明中表示：“第一輪試驗結果表現(xiàn)杰出，預計每平方米年產量將達到11.7公斤（相當于畝產7800公斤）。若擴大規(guī)模，則相當于每公頃年產117噸，是露天種植產量的26倍。”

infarm并沒有公開他們在實驗中的耗能數(shù)據(jù)。但是根據(jù)公共藝術項目DISNOVATION.ORG的測算，在封閉環(huán)境中種植1平方米小麥，所需的能耗和外部營養(yǎng)物質等“真實成本估算”高達每公斤小麥200歐元（約1547元人民幣），相當于當時歐洲小麥市價的一千多倍。

●DISNOVATION.ORG是一個藝術與科學結合的創(chuàng)作共同體，于2020年發(fā)起了公共藝術項目Life Support System：在封閉環(huán)境中種植1平方米單位的小麥，監(jiān)測小麥生長所需水、光、熱量和其他營養(yǎng)物質及其費用，并實時反映給公眾。圖源：DISNOVATION.ORG

采用如此高成本高能耗的方式來保障糧食安全，顯然既不經濟，也不理性。

3

耗能與占地

垂直農業(yè)的真正成本

在垂直農業(yè)的營銷話語中，“可持續(xù)”則是另一個引人矚目的標簽。

垂直農業(yè)宣稱安裝水培生產柜可以減少食物里程，有助于推廣本地食物。遺憾的是，這些被鎖在玻璃柜里的香菜、薄荷、鼠尾草，雖然勉強稱得上來自本地，卻完全和本地的自然、氣候、生產者和食物網絡脫節(jié)。

垂直農業(yè)還宣稱可以節(jié)約水資源，卻對系統(tǒng)高耗能的本質視而不見：垂直農業(yè)現(xiàn)階段無法突破的瓶頸，在于必須消耗大量能源來供給系統(tǒng)里的LED人造光。

2021年的一份行業(yè)調研顯示，336家可控環(huán)境農業(yè)公司（Controlled-enviroment Agriculture）中有64%未使用任何綠色或者再生能源。

使用化石燃料不僅不環(huán)保，且發(fā)電過程中能量轉化的各個步驟中都存在能量損失，使得室內照明相對于陽光而言能源利用率極低。以耗能較低的綠葉蔬菜為例，普通溫室僅為每千克5.4kWh，垂直農業(yè)每千克生產耗能則高達38.8kWh。

我還常聽同行說，垂直農業(yè)的終極目標是將農業(yè)整合進更狹窄的占地面積，把原本被農業(yè)占用的大面積土地歸還給大自然。因為土地農業(yè)不管被如何改進，提供的生物多樣性也完全不能與大自然相媲美。

●在自然保護的領域中，上述思路是典型的“土地分離”（land sparing）路徑，與之相對應的則是“土地共享”（land sharing），讓土地同時承載農業(yè)生產和環(huán)境保護的多重功能。上圖為美國大規(guī)模機械化化學農業(yè)，下圖為北京天福園農場的生物多樣性農業(yè)。

但是考慮到垂直農業(yè)高耗能的本質，計算其真實的占地面積和資源消耗就不能只考慮工廠本身，而也要把為其供能的基建設施考慮在內。因此，看似環(huán)保、使用可再生能源的垂直農業(yè)公司，實質上也變相占據(jù)著為其供電的太陽能、風能設施的廣大土地。

目前看來，除了生菜等低耗能的綠葉菜，通過垂直農業(yè)生產其他作物所“節(jié)省”的土地面積，并不足以抵消為其供電所占據(jù)的土地面積。

此外，已有的數(shù)據(jù)往往局限于垂直農業(yè)生產過程本身的能耗，而并不包括金屬架構、人造光和傳感器等基礎設施生產所需能耗。這些基礎設施在使用中還會經歷磨損，一過使用年限就會成為工業(yè)或者電子垃圾。

如此種種，顯然也與垂直農業(yè)想打造的環(huán)保敘事相悖。

5

后 感

俄烏戰(zhàn)爭期間，垂直農業(yè)的局限在能源危機的連鎖反應中暴露殆盡，整個行業(yè)遭受了沉重打擊。

美國機器人垂直農業(yè)公司Fifth Season于去年11月關停；幾乎同一時間，德國的infarm公司宣告裁員一半以上員工；法國公司集裝箱農業(yè)公司Agricool于今年1月宣告破產；行業(yè)領頭羊AeroFarms則于今年6月申請破產保護……這個技術中心主義的“奇跡”無疑已經跌落神壇。

●今年9月，infarm荷蘭母公司宣告倒閉。圖源：新聞截圖

在全球人口增長、氣候變化進程加速的大背景下，也許制造一個內部環(huán)境完全可控的的垂直農業(yè)確實會成為應對糧食危機的可選項之一。但是資本逐利的當下，眾多初創(chuàng)科技公司為了滿足投資人的期待，只能陷入大規(guī)模擴張乃至入不敷出的死循環(huán)。

然而，垂直農業(yè)也可以作為一種更開源、更平民、更去中心化、可以被普通人居家實踐的方法，以水培蔬菜的形式發(fā)揚光大。它可以作為園藝愛好，出現(xiàn)在自家陽臺、廚房和屋頂；也可以重建人與人之間的聯(lián)系、發(fā)揮教育意義，出現(xiàn)在社區(qū)的公共空間。

在這種狀態(tài)下，垂直農業(yè)不再披著神秘的技術外衣，而成了一種生活場景：它拉近了人與食物的距離，在都市有限的土地資源里，為想要創(chuàng)造綠色用地的人添加一個新的選項。

也許正是這種“低技術（low-tech)“的垂直農業(yè)實踐，才更能啟發(fā)我們體會土地的珍貴和生產者的不易，重拾對大自然的敬畏之心，辨明環(huán)保與可持續(xù)的真義。

參考資料 

https://engage.farmroad.io/hubfs/2021%2520Global%2520CEA%2520Census%2520Report.pdf

https://disnovation.org/lss.php

https://www.infarm.com/news/Infarm-demonstrates-potential-of-indoor-grown-wheat

https://www.infarm.com/news/infarm-has-successfully-produced-wheat-in-an-indoor-farm-video

https://computingwithinlimits.org/2021/papers/limits21-streed.pdf

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622040793

食通社

作者：阿良

編輯：澤恩

版式：蒔梧