来源：中国之光网
垂直农场公司infarm已于2022年底在无土环境下成功试验小麦室内种植。
初步试验结果表明，在规模上，垂直农业每年每公顷的产量为117吨，是露天农业产量的26倍。Infarm还表示，随着更多的技术发展，室内产量可以进一步提高50%。
垂直农业不受气候、季节、位置和地理条件等的影响，不需要使用农田，空间利用率高，可以一年365天不间断产出蔬菜瓜果，被视为未来农业保障供给的重要解决方案。
相对于传统的大田农业，垂直农业作物品类比较有限，在当前的模式下，多数情况下只适合于种植矮生、短周期的叶菜类，药用植物等高附加值经济作物，高附加值的蔬菜等。也有一些垂直农业企业积极作物上品类上作突破，从叶菜类延生到浆果等更多品类。
但是，像稻米、小麦、粟米、大豆等主粮作物很难在垂直农场内大量栽种，infarm成功实现在无土环境下进行小麦室内种植，无疑是垂直农业发展过程中的重大突破。
但是，垂直农业建造、技术及运营成本高昂，室内种植主粮走出实验室，距离成功商业化推广、大规模应用还有多远？
里程碑式的重大突破
联合国《世界人口趋势报告》预测，到2050年，全球人口将达到98亿。联合国粮食及农业组织估计，要跟上人口增长速度，到2050年，粮食产量必须增加一倍。
然而，在过去的50年里，农业用地的数量一直保持稳定，约占总可用土地的37%，预计在未来一段时间内，这一数字也不会发生显著变化。
此外，受气候变化、自然灾害和环境污染的影响，农作物产量和质量受到严重影响，增加了农业损失。比如，长期持续的拉尼娜现象导致美国频繁出现干旱，干旱会导致小麦产量和品质严重下滑。而美国是世界上最大的小麦出口国之一，2021年，美国小麦产量占全球的5.8％，出口占到全球小麦总出口量的10.9％。
俄乌冲突的持续发酵，也加剧了全球粮食危机。中信期货研究所报告指出，俄罗斯和乌克兰在全球粮食生产供应中发挥着重要作用，2021年俄罗斯和乌克兰小麦产量总计1.08亿吨，占全球5.7％，出口量5300万吨，占全球26.1％。另外，俄乌还承担着全球18.7％的玉米进口量，因此俄乌局势变化对全球粮食供需影响较大。
在此背景下，有限的耕地能否满足粮食供应是亟需解决的重要议题，很多国家已经把粮食安全放在了压舱石的地位。
垂直农业凭借其不受气候、天气、季节和地理条件的影响，一年365天、全天24小时不间断培育作物的极大优势，成为创新解决问题的重要方式。
作为主粮作物之一的小麦，在优化生长条件下，室内垂直农场种植的小麦产量将比田间产量更高，每年多收获几次，且使用更少的土地，重复使用水资源，排除病虫害，还不会对环境造成养分损失。
因此Infarm的这一成功试验，是解决全球粮食安全问题的重大突破。作为一家垂直农业领域颇具代表性的创业公司，Infarm在2021年12月完成2亿美元的D轮融资，由卡塔尔投资局（Qatar Investment Authority）领投，成立以来公司的融资总额达到6亿美元，估值超过10亿美元，是欧洲首家“独角兽”级的垂直农业初创。
在完成小麦室内种植的突破后，Infarm联合创始人兼首席技术官Guy Galonska在声明说，能够在室内种植小麦是Infarm的一个里程碑，对全球粮食安全具有重要意义。
他还表示，“为了继续养活世界上不断增长的人口，我们需要实现更高的作物产量，现在我们已经证明小麦垂直农业是可能实现的。我们相信，作为一种适应气候变化的替代品，小麦可以在室内成功大规模种植。”
中国、新加坡已在垂直农场成功种植水稻
在Infarm之前，我国已经有在室内垂直农场成功种植水稻的案例。
2021年，中国农业科学院都市农业研究所植物工厂创新团队与中国水稻研究所钱前团队合作，在植物工厂环境下成功实现水稻种植60天左右收获的重要突破，将传统大田环境下120天以上的水稻生长周期缩短了一半。
据团队首席科学家、都市所研究员杨其长介绍，这次试验的水稻是由钱前团队提供的矮秆品种，其株型较矮，空间利用率高，适合在植物工厂环境下进行多层立体栽培。
植物工厂不仅能缩短水稻生长周期、增加产量，还是绝佳的作物育种加速器。它不受土地、空间和气候条件的约束，一年四季均可进行加代育种，将大大节省育种工作者的时间。杨其长对外介绍，未来这座植物工厂水稻育种加速器有望实现每年6茬以上的“快速育种”，栽培层数甚至可以达到10层以上。
另外，隆平高科2022年3月份也在投资者互动平台表示，公司一直在进行通过植物工厂缩短水稻生育周期、加快新品种培育效率的探索研究。
在四面环海的新加坡，面积狭小、淡水资源极度匮乏，垂直农业是重要的种植方式之一。新加坡努力把垂直种植模式应用到城市农业中，依靠楼群里的垂直农场，成为了绿地覆盖面积为50%的“花园城市”。
2022年2月，新加坡也成功试验在垂直农场中种出稻米，突破了垂直农场不能栽种主粮的局限性。该项目为“大楼种稻”试点项目，由新加坡淡马锡基金会与淡马锡生命科学研究院携手进行。
研究人员先在温室中培育“淡马锡米”稻苗，待稻苗发芽后，移送到淡滨尼组屋区的垂直农场继续栽种，垂直农场有6层楼高，淡马锡米栽种在顶层大约两平方米大小的土壤中。在稻苗生长过程中，使用精密滴灌系统，精准调控水与养分供应，直接输送到稻苗根部，该精密滴灌系统耗用的水资源相较于传统稻田的漫灌方式大减7成。
淡马锡米收成后带回实验室进行测试，后续研究聚焦如何改进淡马锡米的味道、纤维度、以及升糖指数，让其质量与传统农田种植的稻米相若。
据了解，在温室中培育“淡马锡米”稻苗，比常见的品种矮小，适合在较拥挤的环境中成长。还具有抗虫害能力、良好的耐旱性，可在2个星期没水灌溉的情况下继续生长，垂直农业就是非常理想的场景。加之其生长周期只有4个月，一年收成3次，也极大的提高了水稻的产量。
走出实验室的挑战
能够在垂直农场中种出小麦和水稻，无疑为未来解决全球人的吃饭问题提供了全新的想象空间。
但理想与现实还存在巨大差距，目前所有的突破仅存在于实验室内。要把在实验室的成果大规模推广并商用，成本和环保是横亘在路上的两座大山。
目前垂直农业在市场上的应用本身较少，普及率不高。原因在于，推广垂直农业，难的不是技术，而是如何降低建设成本和运营成本。
目前全封闭的人工光植物工厂是垂直农业最高科技的形态，杨其长团队实验种植的水稻就在植物工厂里诞生。
植物工厂在封闭环境下进行作物生产，因此需要构建包括外维护结构、空调系统、人工光源装置、多层栽培架、营养液循环与控制系统以及计算机调节与控制系统在内的相关工程与配套装备。
前瞻产业研究院分析发现，建设一个1000平方米以下的植物工厂(包括内部装修、设备、设施)，每平方米成本在15000—20000元之间；建设5000—10000平方米的植物工厂，每平方米成本在8000—10000元；建设10000平方米以上的大型植物工厂，建设成本会下降至8000元每平米以下。
《植物工厂系统与实践》一书介绍说：在人工光植物工厂中，人工光照明设备在所有设备成本中占比例最大，尤其完全采用LED光源的植物工厂，LED费用往往占到设备总成本的一半左右。
这还只是前期高昂的建造成本，后期维护及生产运营成本同样不容小觑。
目前，生产运营成本主要包括电费、各种材料费（营养液、种子、CO2气肥）、工人劳务费、物资运输费、人员管理费等。
中科三安副总经理李鹏曾透露，现在电费成本占植物工厂生产运营成本的25%左右，“一个一万平方米、四五米高的工业厂房，改造成人工光植物工厂，一年耗电在 1300 万度以上。”
而我国75%的电力来自煤炭发电，煤炭生产过程会带来污染，因此不能忽视耗费电能所产生的环境恢复成本。
以上数据，都是基于生菜、经济作物等在植物工厂里常见的矮种作物所做的测算，而水稻、小麦等主粮作物所占空间更大，成本更高。
若考虑进推广商用价值，主粮作物的市场价值远不及经济作物、蔬菜水果等，用更高昂的成本，生产相对卖不上价的主粮，现阶段很难被市场接受。
写在最后
但是，一种代表未来农业的生产方式摆在眼前，不能只算“经济账”，衡量“投入产出比”，更应该考虑其战略意义。
很多紧迫的问题摆在眼前：人口急剧增加、人们对食品安全需求急剧提升、土地急剧减少、从事农业生产的劳动力持续减少……人类需要用新的方式生产农产品，垂直农业正是有效途径之一，它存在的更大的意义在于，可以作为拯救人类免于灭亡的重要工程之一。
因此，很多实验室和公司都在积极研究垂直农业，如何降本增效，拓宽市场渠道。我们也乐观的看到，这并不是无解之题，不管是在降低能耗、降低管理成本、拓宽市场渠道上，都有了很多思路。具体可参考文章《植物工厂，困在成本里》。
哪怕是当下成本最高的植物工厂，中科三安总经理占卓也曾预测，随着整个系统技术的提升、LED技术发光效率的进步，而传统农业在劳动力成本、用地成本、运输和环境成本等方面都在逐步攀升，2025年植物工厂的生产成本与传统农业生产成本接近弥合状态。
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