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海洋农场、漂浮农场、垂直农场…未来的农场远比想象中精彩

2020-05-26

供应链不透明、劳动力短缺、资源浪费、食品安全隐患、进口成本增加,以及越来越难以预测的气候变化等现象暴露了现有农业系统的诸多问题。随着科技的逐渐发展,人们对未来农业的思考和想象越来越多,世界上也出现了很多对未来农场的探索,下面就一起来看看吧~

美国3D海洋农场,帮助恢复生态系统改善环境

纽芬兰的一位名叫布伦·史密斯的渔民发现,在上世纪90年代,大西洋海岸的鳕鱼类种群因多年过度捕捞而崩溃后,他的生计就消失了。在长岛海峡,他成功地转变成贝类养殖,直到他的牡蛎场连续两年被飓风摧毁。于是,布伦·史密斯提出了“小规模的3D海洋农场”的设想。目的是改变我们从海洋中获取食物的方式,降低气候变化和海洋退化的影响。

离开鲑鱼养殖场,Smith来到了美国长岛海峡。他租下了20英亩海域,从养殖牡蛎起步。经历了无数次试验和失败后,他开发出美国第一个3D海洋农场!

他在写给《国家地理》杂志的文章中表示:这一“3D海洋农场”的基础设施非常简单——海藻、扇贝和贻贝长在浮动的绳子上,上面堆放牡蛎和蛤笼。而这些养殖产品将用来生产粮食、肥料、动物饲料、医药、化妆品、生物燃料和其他副产品。

海藻被称为“水下的热带雨林”,它吸收CO2的能力是陆地植物的5倍。通过光合作用消耗CO2,海藻有效地降低了海水酸性,为贝类生物创造了理想的生长环境。为了平衡海藻消耗的CO2,海洋会从大气中吸收CO2,从而减少大气中温室气体含量。

海藻和牡蛎的生长需要大量氮元素。据统计,3D海洋农场每年可消耗164kg氮,有效防止海水富营养化。海藻还可制成液态的肥料,提供给耶鲁大学可持续食品项目,减弱普通肥料造成的氮流失现象。此外,南太平洋大学Antoine De Ramon N’Yeurt教授和他的团队在2012年指出,如果9%的海洋被农场覆盖,海藻将每年将生产12亿吨生物甲烷,成为取代天然气的新燃料。

贝类生物具有丰富的营养价值,其中牡蛎可谓是海洋中不可或缺的宝物。它可以从一端吸入藻类腐屑,经过神奇的消化器官,从另一端排出干净的海水。一只牡蛎一天能过滤189升水,相当于10桶饮水机桶装水!它还可以将身体变得稀薄,互相粘合,形成巨大的牢固的礁状结构,缓冲海浪的侵袭。

“3D海洋农场”将过滤有害、有污染物的水,封存二氧化碳,并支持生物多样性,这样能恢复而不是耗尽我们的生态系统。

荷兰漂浮农场Floating Farm,挤牛奶交给机器人

荷兰由于地理位置的关系,海平面上升使其2/3的陆地都处于随时会被淹的风险中。不仅住的地方紧张,就连种地都成了大问题。

为此,他们想出了一个好办法,竟然在鹿特丹造了个漂浮农场Floating Farm。这个农场由Beladon公司打造,是世界第一座漂浮农场,于2018年开业。

这个漂浮着的农场像一个矩形鸟巢:长40米,宽30米,总面积约1200平方米,且分为上下两层,除上层顶部为装有太阳能光伏电池板外,其他房间四面全部为透明玻璃墙,人们可以从外面清楚看到里面的场景。这个建筑漂浮在海上,由三道走廊与陆地进行连接。

漂浮农场的上层空间可以容纳600头牛,每天生产5000升牛奶,而下层则是各种各样的生产与服务设施,如牧草区、牛奶生产区、牛排泄物收集与处理区、海水淡化区、能源供应室等等。此外,漂浮农场还拥有一个动物友好的花园式环境,人工草坪可以让奶牛在其上漫游。

漂浮农场被打造成了一个封闭循环系统,同时又能实现能源的自给自足——农场下层的黑暗温室内通过无土栽培及LED照明来种植牧草;屋顶铺上的太阳能电池板则可为农场提供能源供给;牛的排泄物会通过上层地面的特殊设计收集到下层的小隔间,用来生产可以对外出售的沼气和肥料。

漂浮农场的吃水深度约为1.5米,不论是牛还是人,在上面工作与生活,都会如陆地上一样稳定。根据实验,这种农场不但可建在海上,也可建在一切有水的江河湖泊上,只要水深超过2米就没有问题。

农场每天产出的牛奶、奶酪等加工制品,将通过下层的机器生产加工出来,对外出售。根据推算,这个漂浮农场总投资300万欧元,每年出售牛奶、能源和奶制品的收入约为80万欧元,加上人工和维护费用,预计七年可收回成本。

接下来,Beladon公司还打算将漂浮农场的理念运用到更多领域,他们的下一个目标是漂浮的养鸡场,预计可以养8000只鸡。此外,他们还打算将蔬莱温室也搬到海上,把花卉养殖大棚也建到水上,真正实现在沿海、滨湖城市进行农业生产的梦想。

新加坡Sky Greens垂直农场,增加农业产量的低碳环保型方式

新加坡,大部分的蔬菜都依靠邻国进口,绿地覆盖面积为50%的“花园城市”国家却仅有7%的农作物生产于本国。随着人口不断增长,这个常住人口近500万,面积715平方公里的国家,拥有开始思考本土农业发展的新出口。垂直农场成为新方向之一。

企业家吴杰克Jack Ng于2009年始建Sky Greens垂直农场,这也是世界首个低碳环保型的商业垂直农场。目前该垂直农场主要产出如小白菜、奶白、菜心、芥兰、菠菜等最受当地欢迎的蔬菜。

因为蔬菜完全以自然方式生长,产量可以达到常规农业的十倍以上,其品质也相对较高。蔬菜供应到新加坡最大的连锁超市FairPrice。因为食材更加新鲜,所以比进口的蔬菜价格平均贵2毛钱左右。

农场每一层都种植着不同种类绿意盎然的蔬菜,从远处看,这些绿色的架子就像新加坡特色的“祖屋”。平均每8个小时完成一个转动周期,每层种植槽都可以绕着铝金属支架旋转,确保每一棵植物都可以得到足够的阳光和养分。

技术名为“轮转生长”[“A-Go-Gro”的种植技术],采用的A字形约6米高种植塔。这种种植技术的独特之处在于直接通过阳光照射,并不使用LED模拟光照。大白菜的托盘排布在“A”字型铝制框架上,它们每秒1毫米的速度自下而上速缓慢旋转,每个种植塔包含22-26个种植槽,来确保均匀的光照、气流与灌溉水平整个系统仅仅占地60平方英尺左右。一间普通浴室大小,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植物都能接收到充足的光照。

每层架子不断旋转,养分来自塔下方的水槽,架子转到最上而时能晒到日光,温度较高转到下而时,则温度下降,温差能让蔬果鲜甜。

更精妙的是,旋转系统通过一套独特的水重力系统来实现,并不需要额外的电力来驱动,系统自动收集雨水,在为旋转提供动力后这些水会被过滤,然后进入灌溉系统。如果进行等量换算,“A-Go-Gro”垂直种植系统的能耗仅仅相当于一个60瓦的灯泡。

缓慢匀速循环式的系统也给收成带来了方便。前来参观的人可以拾起剪刀,混入农夫们中,并不需大幅度弯腰即可轻巧地收割可达范围内的蔬菜。采集完面前的部分后,上层的蔬菜也如期而至,时间控制相当巧妙,收割的过程也是乐趣满满。

传统的乡村生活模式已经在新加坡消失。土地稀缺的现代城市,能在土地上种养餐桌上的食物已经成为奢侈。下一步的计划,Jack Ng希望可以把这个蔬菜塔推广到公共住屋的屋顶让更多的家庭主妇或者退休人士参与到种植计划中来。在花园城市里实现城市菜园的梦想,而不再依靠外来食物的进口。

海底花园农场Nemo's Garden,缺地、缺水地区的全新解决方案

这座位于意大利萨沃纳海岸的海底花园农场Nemo's Garden,位于海平面以下22英尺(6.7米),如今有6处温室,内含700多株植物。里面种着罗勒、西红柿、草莓、芦荟、薄荷、甘草、马乔莲等农作物。

项目负责人卢卡·甘贝里尼说:“这个项目主要是为了探索极端条件下农业种植的替代,极端环境包括缺水、缺土和极端温度变化。我们正在寻找一种这样的可行性技术,使得生产提高。”

卢卡·甘贝里尼是一个来自意大利利古里亚大区的专业潜水员兼业余园丁,一次出海后他突然萌生出了在海里建一个菜园的想法。卢卡·甘贝里尼穿戴上潜水设备,将埋着罗勒(一种药食两用芳香植物)种子的泥土装在塑料袋里,“种”在了22英尺下的海底。几天后,罗勒发芽了。

之后,她便将有机玻璃与钢架结合在一起做出了一个“生物圈”。这个半球体温室直径6英尺,高3英尺,并用28个可拆卸式的螺丝钉固定在海底。这种设计确保了温室在风暴来袭时的稳定性,使其能够承受一定范围内的振荡,并防止其被海浪撞击得支离破碎。植物通过“生物圈”内壁凝结水滴使得内部保持水分,其昼夜恒温26℃,湿度约83%,是植物生长的最佳环境。而且大量的二氧化碳也促进其生长。

每年9月份是到海底花园农场游玩的最佳时间,这时正巧也是农作物的丰收时节。团队成员们还曾采摘水下的罗勒做成沙司酱配餐吃。

“海底花园”这个富有浪漫色彩的疯狂想法,脱胎于一项颇受当地人喜爱的娱乐活动“水肺潜水(带呼吸器潜水)”。它其实是个水下温室,里面栽种的作物生长速度比在陆地上要快得多。“海底花园”的成功给缺地、缺水地区的农业带来了全新解决方案。

约旦瓦迪拉姆沙漠农场,高科技创造绿色奇迹

瓦迪拉姆是约旦最壮观的沙漠景观,又被称作“月亮谷”,因为它像月球表面一样宁静沉寂。这里是典型的纯沙沙漠,风化的巨大岩石如同城堡,为平缓的线条增加了跳跃的变化。

那里气候干旱,年降水量稀少,仅生长着为数不多的植被。所有能够在这片经历阳光烘烤的土地上生长的植物都令人惊奇,而以色列和约旦间的沙漠地区多年来一直在开展众多农业项目。2017年,生活在瓦迪拉姆地区的贝多因人参与到一项特殊的农业项目当中,并正走向成功。

瓦迪拉姆沙漠恰好是该国最大的混合农场所在地。该农场名为拉姆农场,位于瓦迪拉姆沙漠中部,于1986年建成,占地2000公顷。这一选址看似古怪,但如果你得知沙漠之下掩藏着一个巨大的含水层,并一直延伸到边界山脉之下,流入沙特阿拉伯的话,你就明白这样做的道理了。事实上,约旦大部分的水供应都来自这一单一水源。

拉姆农场专门从事野外蔬菜、谷物及牧草种植,所涉及的种类包括茄子、卷心菜、无花果、石榴、马铃薯、南瓜、西红柿等。该农场有机部种植的作物采用了特殊的灌溉技术和农业方法,据说这些技术和方法传承自古埃及人和古纳巴泰人。

种植者从30-400米深的地下含水层中抽取水,利用带喷嘴的旋转坡道为78公顷的圆形农田进行灌溉。特殊的塑料‘保利坑道’被用于帮助节水并应对极端沙漠气温。

该公司的技术相当成功,使得目前该农场生产着约旦大部分的粮食供应。所有的产品都通过卡车运往数百公里以北的首都安曼以及其他地方。

中国“月球农场”,为未来月球基地建设迈出第一步

2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器成功着陆月球背面,实现人类探测器首次月背软着陆,在月球上建立一个微型生态系统,首次在月球上进行种植蔬菜,饲养动物的实验,为未来月球基地后勤建设迈出第一步。

嫦娥4号的任务包括调查月球背面的地理情况,分析地质情况,最引人注目的是,登陆器里面包括一个铝合金容器制成的微型“农场”,动物产生二氧化碳,植物进行光合作用释放氧气,建立一个简单的循环系统,以了解植物能否在月球环境生长,动物在月球上是否能够生存。

中国的月球农场包括土壤、空气和水,以及照相机和信息传输系统。农场将种植马铃薯、拟南芥,蚕卵在里面孵化成幼虫后,生产出植物所需的二氧化碳及粪便,在光导管引入的自然光线下,马铃薯、拟南芥通过光合作用产生碳水化合物和氧气,供应蚕的需求,从而形成一个简单的生态系统。监控设施则将数据传回地球,供科学家们研究,整个生态圈计划运行100天。

嫦娥4号还有可能在月球上安装一个射电望远镜,由于月球背面没有来自地球的无线电干扰,将为科学家们观测太空提供一个绝对静默的无线电环境,并有可能接收到来自大爆炸初期的低频信号,但这个项目暂时还处于不确定的状态。

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