垂直農場：LED照明降低用光成本

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-02-11

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  都市倉庫、廢棄的建筑以及高樓大廈是你最不可能發現綠色種子萌芽的地方。但是，從新加坡到美國賓夕法尼亞州史克蘭頓市，“垂直農場”呈現出一派欣欣向榮的發展勢頭，其有望提供一種全新且環保的方式，為全球城市不斷快速增長的人口提供更加安全的糧食。英國《新科學家》網站近日對此進行了報道。

　　全球最大的垂直農場即將開門迎客

　　今年3月份，LED天花燈，質量，全球最大的垂直農場有望在史克蘭頓市開門迎客。該農場由總部位于美國密歇根新布法羅的“綠色精神農場(GSF)”公司打造，農場有一層樓高，占地3.25公頃，有6層支架，總共可以駐扎1700萬株植物。而且，這只是不斷發展壯大的垂直農場中的一個典型代表。

　　“垂直農場”的概念由美國哥倫比亞大學的生態學家迪克森·德斯波米爾于1998年首次提出。他的想法是：在城市里30層以下高度的建筑上生產食物(包括養殖魚類和家禽)來供給附近居民。這座構想中30層樓高的“垂直農場”，動力能源取自太陽能、風力及不可食用的植物廢料，并用污水來灌溉。他設想這種垂直農場可以栽種包括草莓、藍莓甚至小型香蕉在內的100多種不同的水果及蔬菜，每年可為5萬人提供足夠的食物和水。人們還可以在封閉的灌溉系統中循環用水以減少用水量、避免徑流造成土肥流失，運輸費用也將趨近于零，更重要的是，口碑，還能減少將蔬菜和水果從距離城市很遠的地方運送過來所產生的二氧化碳。

　　在史克蘭頓市的這個垂直農場內，植物進食的是無油的營養液；模擬太陽光的LED(發光二極管)為其提供照明。而且，要管理這些植物也并非難事：控制軟件可以讓植物像跳舞一樣旋轉，以便得到同樣數量的光照；軟件也能引導水，確保所有營養液能被均勻噴灑。

　　GSF的研發經理丹尼爾·克魯克表示，農場的管理者通過智能手機就可以對農場進行全方位地監控。他說，位于史克蘭頓的這座新農場每年將種植14種萵苣，再加上菠菜、西紅柿、辣椒、羅勒和草莓。它的產量將為該公司第一個垂直農場(于2011年在密歇根新布法羅開始運行)的產量的10倍。

　　垂直農業的概念也已遠渡重洋來到日本東京。在那兒，一家名為“Nuvege(新蔬菜)”的公司正在運行一個4層樓高的垂直農場，其主要產品為生菜。對于室內農業而言，生菜是一個非常好的選擇，因為其進行光合作用的整個表面都能被食用，使操作更有效。Nuvege公司表示，他們種植生菜時沒有用到土壤，所以，最終得到的生菜既不會受到害蟲的侵擾，也沒有土壤產生的其他有害物質，不用水洗就能直接食用。

　　垂直農場好處多多

　　垂直農場的使命之一是避免在容易干旱和發生疾病的田地里種植農作物時固有的問題，商業照明，同時緩解農業用地日益緊張的現狀。支持者們也將垂直農業看成是一種喂飽全球快速增長的城市人口的一個重要手段。據聯合國預測，到2050年，發達國家86%的人口將生活在城市中。隨著全球人口不斷激增，照明產品，地球母親幾乎無法哺育如此眾多的子女，糧食問題成為懸在世人頭上的“達摩克利斯之劍”，垂直農業或許可以在解決這個問題的過程中出一把力。

　　垂直農業同時也有望使食品供應更有保障，因為即使當極端氣候來臨時，產量仍然能夠持續。而且，只要小心翼翼地保護其“室內農場”遠離蟲害的侵襲，垂直農場也根本不需要除草劑或者殺蟲劑。另外更重要的是，與傳統農場相比，它們也能更好地存儲水。

　　GSF最初搭建垂直農場也是受到美國天氣長期干旱的刺激。克魯克說：“水是個大問題，與傳統農業種植方法相比，垂直農場能節水98%。”取得這種節水效果的因素很多，其中包括使用一臺除濕機從種植房間的空氣中攫取水。如此一來，除濕機也能讓房間的濕度不會太高， led服裝照明，因為濕度太高可能導致葉子發霉等問題。

　　用光成本也有望大幅降低

　　大多數垂直農場都盡可能地利用自然光。在陽光明媚、接近赤道的新加坡，企業家黃和順創辦的“這家天鮮(SkyGreens)”垂直農場被譽為全球第一個商業化垂直農場，該垂直農場就根本不需要人造光來促進農作物的生長。

　　在該農場中，9米高的三角形輕質鋁結構支撐起一層層的養殖托盤以培養不同種類的蔬菜，其中包括中國的卷心菜和萵苣。外層由輕質有機玻璃圍合以形成溫室環境。階梯狀的排列保證了所有種植物都能接收到充足的光照。養分來自塔下方的水槽，每層架子不斷旋轉，架子轉到最上面時能曬到日光，國內資訊，溫度較高；轉到下面時， led亮化工程，則溫度下降，溫差能讓蔬果更鮮甜。

　　而日本的Nuvege垂直農場的LED照明系統則使用人造光來“照顧”兩類葉綠素，他們讓一類葉綠素接受紅光的洗禮；而讓另一類葉綠素接受藍光的撫摸。

　　德斯波米爾說：“如此一來，無論你身處何地，你都能種菜。”的確如此，LED-T5一體化燈管，采用這種方式，Nuvege公司每年能生產出600萬株生菜，其客戶包括賽百味和東京迪斯尼等。

　　但采用這種方法也有自己的短板，那就是電費可能會飆升。LED能準確提供植物實驗室的農作物生長所需要的光線，產業資訊，但目前，LED的效率僅為28%，這使這種種植方式的生產成本非常高，從而阻擋了其擴散至廉價蔬菜豐富地區的步伐。然而，荷蘭飛利浦公司的光學工程師最近研制出了效率為68%的LED，廠房照明，LED照明品牌，將有望大幅降低用光成本。另外，包括高壓鈉燈以及熒光燈在內的新一代光源也有望解決光照問題，LED球泡燈，因為其運行成本都很低。

　　最新研究表明， led室內照明，植物并不需要人造太陽光一直在場。德斯波米爾說，白天，植物會享受不同密度的光，模擬這些光亮的變化也能節省能源。這樣的技巧在GSF公司也有一席之地：研究人員用紅外led來模擬薄暮冥冥的黃昏，只需5分鐘， led服裝照明，胡椒和西紅柿會更快進入開花期。

　　其他領域的研究進展也有望源源不斷地涌入，促進垂直農場的發展。美國國防部高級研究項目局(DARPA)目前正在德州進行相關的實驗，他們使用一個18層樓的農場來生產能為疫苗制造有用蛋白質的轉基因作物。逆境也在推波助瀾：2011年，地震引發的日本福島核事故，也促進了垂直農業的創新，因為很多被輻射殃及的地區無法再用來種植農作物。

　　業內人士指出，現在，農業存在很多問題，解決這些問題要用到很多不同的辦法，垂直農場或許是其中不可或缺的一部分。