早在 1999 年，美國某生態學家提出垂直農場的概念，他大力宣傳采用溫室技術在高樓大廈里飼養動物和種植植物，例如種植蔬菜、水果和飼養家禽等。他認為在密不透風的大廈中建立垂直農場的好處是不需要考慮周圍環境，但是由于大廈內部環境的性質無法滿足植物維持生長所需的所有條件，所以在高樓大廈里建設垂直農場并不是一個好的辦法。大量資料表明，對于垂直農場的探索與實踐進展非常緩慢。
1 建筑先行
早在 1909 年，出版 1 期《生命》雜志，其中 1 篇文章提到 1 個設計方案：在 1 個農場里，放置 1 個垂直疊放的建筑。這個方案曾在《瘋狂紐約》一書中提及過，作者的理論是將高樓大廈作為烏托邦式建筑，作用是在城市中對所有未開發過的地方進行農業生產。此外還包括 1922 年出版的《建筑別墅》以及 1972 年出版的《網狀高層房屋》，《網狀高層房屋》是 1909 年出版的《生命》的翻版。維也納在1964 年建立 1 座玻璃塔樓、奧地利某園藝學校建立的垂直農場外形，都說明了垂直農場的概念出現之前，就已經有了近 40 年的歷史。盡管曾在建筑上有過先例，但是垂直農場具備有可能實現的溫室培養技術以及水培法技術，卻只出現在園藝發展史中。水培法技術與建筑融合在一起，溫室培養技術和水培法技術的出現，為現代垂直農場提供了廣闊的道路。英國曾研究出一種水培法技術，但是只適合在太空中培育。而亞美尼亞則開發出第 1 個可以在高樓大廈應用的水培法技術，成為首次垂直農場的范例[1]。
中國的楊驚聞是一位著名的建筑家，他是首位提出“混合使用”技術的建筑家，即食物與生命結合在一起，并加強促進了此技術的發展。紐約某微生物學家曾在 1999 年的生態學課堂中提出垂直農場的想法，并通過小組進行實踐。
該微生物學家通過 5.3…萬 m2的高樓大廈以及居民房屋屋頂進行農作物種植，此次實踐的結果是所有農作物的產出，為紐約近 300 萬人提供了蔬菜和水果，但是由于產量無法滿足整個紐約所有人對蔬菜及水果的需求。該微生物學家非常不滿意此結果，所以調整思路并繼續實踐，直到 2001年，首個垂直農場出現。目前，全世界的科研人員、建筑人員以及贊助商們正加倍努力使垂直農場從理論走向現實。
垂直農場的作用：在垂直農場中，每 1 層都有獨立的監控設備對營養供給以及灌溉進行監控。每個植物都有獨立的傳感器，它可以實施追蹤每棵植物的養分吸收多少以及吸收到哪種養分，并對這些數據以信息的方式返回到電腦中。也可以安裝 DNA 缺陷識別系統，通過使用該系統，可以抽取空氣質量、各種因素引起的殘片以及各種細菌對植物的感染進行監測，這樣做可以提高植物的存活率以及快速的生長。另外，還可以安裝空氣色譜儀，對植物的味道進行監測，當植物成熟和水果成熟時，會產生一種味道，通過空氣色譜儀的監測就可以知道何時可以采摘果實。有以上這些系統和技術，已經完全可以建筑垂直農場。
2 垂直農場的有利因素
垂直農場的有利因素是通過空栽技術和水培法技術的研討中逐漸呈現出來的，其有利因素分為以下幾點。
2.1 垂直農場的建設為將來做準備據相關數據推測，隨著世界人口的不斷增長，直到2050 年后，世界總人口會增加 30 億左右，由于 80% 的人都居住在城市中，食物供給不足將成為一個嚴重的問題。
在這樣的條件下，人類未來需要更多的土地去生產農作物，由于人口的不斷增多、城市規模不斷擴展，大面積土地基本擴展到世界各地的城市建設當中，而用來生產農作物的土地會越來越少。在未來人口日益增多的條件下，生產農作物的土地將無法滿足世界所有人的需求，會產生食物短缺的嚴重問題，而且城市建設對地球本身帶來的傷害也是超負荷的，從這些方面來看，垂直農場的建設是唯一可以解決這些問題的辦法[2]。
2.2 垂直農場可以增加農作物的產量利用新農業科技技術研發的垂直農場，可以將充足的食物提供給日益增長的全世界人口，全世界的農業生產率可達到現在的 10 倍或者更多，部分農作物的產量可提高50 倍或更多。垂直農場生產的農作物與水果，不需要從很遠的地方運到城市當中，可以大大減少農作物在長時間的運輸中被擠壓破壞食物和食物變質等現象。據相關統計數據表明，在過去由于農作物、水果以及各類食物在運輸的過程中，大約有 20% 都會遭到擠壓或變質而導致浪費[3]。
2.3 垂直農場可以預防氣候災害由于戶外農場在種植農作物時，常常會遭遇惡劣的天氣，偶爾還存在自然災害和氣候因工業生產遭到的破壞。例如某段季節會發生干旱、洪水等問題。如果采用垂直農場，便不會受到此類傷害，農作物也不會受到自然天氣帶來的干擾。垂直農場在極熱、極冷的氣候下，也可以讓農作物健康、正常地生長[4]。
2.4 垂直農場可以節省土地資源垂直農場的占地面積減少了戶外農作物使用的面積，一個垂直農場的整體種植面積和戶外土地種植面積相對比，垂直農場的占地面積比戶外種植農田面積少近20倍。這樣，在未來的發展道路上，極大地減少了新增農作物土地的需求，更能減少由于城市建設不斷的發展需要擴大而過度砍伐樹木所帶來的生態環境破壞。更重要的是，垂直農場可以建立在城市當中，減少了運輸所需的石化燃料和汽車運輸中產生的尾氣排量，更加節約資源，減少生態環境破壞[5]。
2.5 垂直農場增加有機產品生產垂直農場中所包含的科技技術與監控系統，可以大幅度減少噴灑殺蟲劑、殺菌劑和除草劑，有利于農作物轉變成有機農作物。如果安裝有機物分離設備，垂直農場將依賴非機械的模式運轉。由于有機物分離設備的不完善，導致垂直農場在運作的時候離不開機械運轉，加強有機物分離的研發，可將垂直農場用于脫離機械運作[6]。
2.6 垂直農場可以減少物種滅絕現象傳統農作物土地在較大程度中將農田附近的動物分裂居住，據相關統計數據表明，農作物收割后，每 1…hm2土地的田鼠數量從 25 只下降到 5 只，傳統農業造成每年每…1…hm2至少 10 種動物滅亡，而垂直農場完全不會對生物群種造成任何傷害。
2.7 垂直農場對人們健康的影響傳統農業是一種存有傷害性的勞動，在生產的過程中也存在各種不同程度的危險性，這些危險常常給農產者的身體造成意外傷害。例如身體長時間暴露在外面，可能導致農產者在植物栽種區患熱血病，常見的農產者的臉無論什么時候都特別紅，就是因為長期勞作而導致的。亦或是在生產農作物的時候，通常需要大型的農業機械，存在操作意外的可能性極大，很可能造成身體上的傷害。但是在垂直農場中就不會出現此類問題。另外，由于新鮮的蔬菜和水果越來越少，它們的價格變得越來越高，很多國家提供了速食即高熱量、不健康的食品，導致全世界肥胖人口的增加，這些通過垂直農場可以得到極大的改觀[7]。
2.8 城市人口增長垂直農場可以適應城市不斷的擴張，可以不斷地為城市提供充足的食物，使人們不用為食物的缺乏而砍伐大面積樹木用來開墾農田。垂直農場同時可以作為一種行業，可以提供給城市居民另一種形式的就業途徑，對緩解失業提供幫助。垂直農場的誕生不會取代傳統農業，因為部分農作物無法在垂直農場中栽植。
3 垂直農場的實施前景
垂直農場需要建立在很多理論技術上，將這些理論技術和農場相結合，是垂直農場走向現實的根基。目前關于垂直農場的理論技術還處于研究階段，最常見的技術有溫室種植、水培法等。部分學者認為，人類已經具備建設垂直農場的條件，而且很多國家也對垂直農場有濃厚的渴求欲望，如韓國、日本、美國、英國、俄國、德國等[8]。
4 結語
通過對“垂直農場”的探索與實踐，對垂直農場的有利因素進行分析，表明垂直農場可以增加農作物的產量、預防氣候災害、節省土地資源、增加有機產品生產、減少物種滅絕現象，對垂直農場的實施前景進行概述，為垂直農場可以有效地得以發展奠定基礎。
參考文獻：
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[3] 王 沂.“空中農園”的設計和應用模式研究[D].南京:南京林業大學,2013.
[4] 于 冰沁.尋蹤—生態主義思想在西方近現代風景園林中的產生、發展與實踐[D].北京:北京林業大學,2012.
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[6] 張 紅麗.新疆節水生態農業系統理論與制度創新研究[D].武漢:華中農業大學,2004.
[7] 封 玲.瑪納斯河流域農業開發與生態環境變遷研究[D].南京:南京農業大學,2005.
[8] 史 克信.城市農業空間形態的歷史發展對當代的啟示[D].濟南:山東建筑大學,2012.
