垂直農業: 到 2050 年，我們將如何養活另外 30 億人？

By Fouad Sabry

什麼是垂直農業

到 2050 年，據估計，人類將比今天多 20 億。為了養活這麼多人，我們需要一塊南美洲那麼大的陸地來生產糧食。對每個人來說不幸的是，他們不再創造新大陸，如果土地的缺乏還不足以讓我們擔心，由於氣候變化、天氣條件惡化、空氣質量、地球年復一年地失去可耕地，以及更多。

垂直耕作是在垂直堆疊的層中種植農作物的做法。它通常包含旨在優化植物生長的受控環境農業和無土栽培技術，如水培、魚菜共生和航空栽培。用於容納垂直農業系統的一些常見結構選擇包括建築物、集裝箱、隧道和廢棄礦井。

利用垂直農業技術的主要優勢是增加了作物產量，同時減少了單位面積的土地需求。由於作物在生長時不共享同一塊土地，因此能夠同時種植更多種類的作物，這是另一個廣受歡迎的優勢。此外，農作物由於放置在室內而能夠抵抗天氣乾擾，這意味著因極端或意外天氣發生而損失的農作物更少。由於土地使用量有限，垂直農業對本地動植物的破壞較小，從而進一步保護了當地的動植物。

您將如何受益

(I) 關於以下主題的見解和驗證：

第 1 章：垂直農業
第 2 章：生態學
第 3 章：發展支持的農業
第 4 章：民俗牆
第 5 章：食品美化
第6章：綠牆
第7章：集裝箱花園
第8章：露台（土方工程）
第9章：露台（花園）
第10章：露台（建築）
第11章：城市園藝

(II) 回答公眾關於垂直農業的熱門問題。
(III) 垂直農業在許多領域使用的真實例子。
(IV) 17 個附錄，簡要解釋，266 360度全方位了解垂直農業技術。

這本書是給誰看的

專業人士、本科生和研究生、愛好者、業餘愛好者，以及想要超越任何類型垂直農業的基本知識或信息的人。

• Language: 中文
• Publisher: 十億個知識淵博 [Chinese (Traditional)]
• Release date: Nov 6, 2021

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作者的其他書籍

1 - 智能機器

2 - 大腦計算機介面

3 - 沼澤智慧

4 - 自動駕駛車輛

5 - 自主無人機

6 - 自主機器人

7 - 自主武器

8 - 農業機器人

9 - 封閉的生態系統

10 – 養殖肉類

11 - 垂直農業

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作者系列

資訊技術中的新興技術

1 - 智能機器

神經科學新興技術

1 - 大腦計算機介面

機器人技術新興技術

1 - 沼澤智慧

自主事物中的新興技術

1 - 自動駕駛車輛

2 - 自主無人機

3 - 自主機器人

4 - 自主武器

農業新興技術

1 - 農業機器人

2 - 封閉的生態系統

3 – 養殖肉類

4 - 垂直農業

***

十億知識淵博

垂直耕作

到2050年，我們如何養活另外30億人？

福阿德·薩布里

版權

垂直農業版權©2021年由福阿德·薩布里。保留所有權利。

保留所有權利。未經作者書面許可，不得以任何形式或任何電子或機械手段（包括資訊存儲和檢索系統）複製本書的任何部分。唯一的例外是審閱者，他可能會在評論中引用簡短的摘錄。

封面由福阿德·薩布里設計。

這本書是一部小說。姓名、人物、地點和事件要麼是作者想像的產物，要麼是虛構的。與實際人員、生死、事件或地區的任何相似之處都是巧合。

獎金

您可以送出電子郵件到 1BKOfficial.Org+垂直農業@gmail。 垂直農業：到2050年，我們如何養活另外30億人？，或者只需按下此連結並按下發送您的電子郵件用戶端，您就會收到包含本書前幾章的電子郵件。

福阿德·薩布里

存取 1BK 網站

www.1BKOfficial.org

前言

我為什麼要寫這本書？

寫這本書的故事開始於 1989年，那時 我是一名高三學生中學的學生。

它非常 像 STEM（科學、技術、工程和數學）學校，現在 在許多先進國家都有。

STEM 是一門基於以跨學科和應用方法對學生進行四個特定學科 （科學、技術、工程和數學 ） 教育的理念的課程。此術語通常用於處理學校的教育政策或課程選擇。它對勞動力發展、國家安全關切和移民政策有影響。

圖書館每周上課一次，每個學生可以自由選擇任何書籍，閱讀1小時。課程的目的是鼓勵學生閱讀教育課程以外的科目。

在圖書館里，當我看著書架上的書時，我注意到了巨大的書，總共5000頁，共5個部分。書名是「技術百科全書」，它描述了我們周圍的一切，從絕對零到半導體，幾乎每一個技術，在那個時候，用五顏六色的插圖和簡單的詞來解釋。我開始讀百科全書，當然，我不能完成它在每周1小時的類

所以，我說服我父親買了百科全書。我父親在我生命的開始，為我買了所有的技術工具，第一台電腦和第一本技術百科全書，都對我和我的事業有很大的影響。

今年暑假我完成了整部百科全書，然後我開始觀察宇宙是如何運作的，以及如何把這些知識運用到日常事務中。

我對這項技術的熱情開始於30多年前，現在 的旅程還在繼續。

這本書是《新興技術百科全書》的一部分，這是我試圖給讀者同樣的驚人經驗，我在高中時，但而不是第20c entury技術，我更感興趣的是21c entury新興技術，應用和行業解決方案。

《新興技術百科全書》將由365本書組成，每本書 將聚焦於一項新興技術。您可以在本書的結尾閱讀「即將推出」 部分的新興技術清單及其按行業分類。

365 本書， 讓讀者有機會在一年內每天增加對一項新興技術的瞭解。

***

介紹

我是怎麼寫這本書的？

在每本書的「新興技術百科全書」，我試圖得到即時，原始的搜索見解，直接從人們的頭腦，試圖回答他們的問題，新興技術。

谷歌每天有30億次搜索，其中20%是從未見過的。它們就像是人民思想的直接一行。

有時是「如何去除紙張堵塞」。其他時候，他們只敢與谷歌分享痛苦的恐懼和秘密渴望。

為了發現關於「垂直農業」的內容創意尚未開發的金礦，我使用許多工具從谷歌等搜尋引擎中收聽自動完成的數據，然後迅速提出每一個有用的短語和問題，人們圍繞關鍵詞「垂直農業」提問。

它是人們洞察力的金礦， 我可以用它來創造新鮮、超有用的內容、產品和服務。善良 的人，像你一樣，真的很想要。

人搜索是有史以來收集到的最重要的人類心理資料集。 因此，這本書是一個活 的產品， 並 不斷更新越來越多的答案，關於「垂直農業」的新問題，問的人，就像你和我一樣，想知道這個新興的技術，並希望瞭解更多

寫這本書的方法是更深入地了解人們如何圍繞「垂直農業」四處尋找，揭示一些我不一定會想到的問題和疑問，用超級容易理解的詞回答這些問題，並導航 這本書以直截了當的方式出現。

因此，在寫這本書時，我已確保它盡可能優化和有針對性。這本書的目的是幫助人們進一步瞭解和增長他們對「垂直農業」的知識。我試圖盡可能密切地回答人們的問題， 並展示更多。

這是一個夢幻般的，美麗的方式來探索問題和問題，人們有，並直接回答他們，並增加洞察力，驗證和創造力的書的內容-甚至推介和建議。這本書揭示了豐富，不那麼擁擠，有時令人驚訝的領域，重新搜索的需求，否則我不會達到。毫無疑問，在用這種方法閱讀了這本書之後，我有望增加潛在讀者的知識。

我採用了一種獨特的方法，使這本書的內容總是新鮮的。這種方法依賴於通過搜索傾聽工具傾聽人們的想法。這種方法說明我：

與讀者見面，了解他們所處的位置，這樣我就能創建相關內容，引起共鳴，並推動對 主題的更多理解。

將手指牢牢地放在脈搏上，這樣當人們以新的方式談論這項新興技術時，我就能獲得更新 ，並 監控趨勢。

發現隱藏的問題寶藏需要有關新興技術的答案，以發現意想不到的見解和隱藏的利基，提高 內容的相關性，並給 它一個制勝的優勢。

停止浪費時間在內臟上，猜測讀者想要的內容，用人們需要的東西填滿書的內容，告別基於猜測的無盡內容想法。

做出可靠的決定，並承擔更少的風險，讓前排座位的人 想讀什麼，想知道 - 即時 - 並使用搜索數據作出大膽的決定，哪些主題包括和哪些主題排除。

簡化我的內容製作，以識別內容創意，而無需手動篩選個人意見，以節省數天甚至數周的時間。

通過回答問題，幫助人們以直接的方式增加知識，這真是太好了。

我認為這本書的寫作方法是獨一無二的，因為它整理，並跟蹤重要的問題，讀者在搜尋引擎上問。

***

確認

寫一本書比我想像的要難，也比我想像的更有回報。如果沒有著名研究人員完成的工作，這一切都是不可能的，我想感謝他們努力增加公眾對這一新興技術的認識。

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奉獻

對開明者，那些以不同的方式看待事物，希望世界變得更好的人——他們不喜歡現狀或現存狀態......你可以與他們意見相左太多，你可以與他們爭論更多，但你不能忽視他們，你不能低估他們，因為他們總是改變事情...他們推動人類前進，而有些人可能認為他們是瘋狂的或業餘的，其他人看到天才和創新者，因為那些開明到足以認為他們可以改變世界的人，是那些誰這樣做，並帶領人民到啟蒙。

***

碑文

"我們將通過在合適的媒介下分別種植這些部分來逃避種植整隻雞以吃乳房或翅膀的荒謬。

- 英國前首相溫斯頓·邱吉爾 ***

內容表

垂直耕作

作者的其他書籍

作者系列

垂直耕作

版權

獎金

前言

介紹

確認

奉獻

碑文

內容表

第一章：垂直耕作

第2章：弧形學

第三章 發展支持農業

第四章：福爾克沃爾

第五章：食品景觀

第六章：綠牆

第七章：集裝箱花園

第八章：露台（土方工程）

第九章：露台（花園）

第10章：露台（建築）

第11章：城市園藝

結語

關於作者

即將推出

附錄：每個行業的新興技術

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第一章：垂直耕作

A picture containing green, plant, vegetable, garden Description automatically generated

在室內垂直耕作系統中生長的萊圖斯

垂直耕作是以垂直堆疊的層生產作物的過程。控制環境農業，試圖優化植物發展，無土耕作技術，如水培，水培和氣培經常使用。建築物、集裝箱、隧道和廢棄的礦井是用於建造垂直耕作系統的常見結構之一。截至2020年，全世界有相當於約30公頃（74英畝）的垂直農業經營。哥倫比亞大學公共與環境衛生學教授迪克森· 德斯波米爾於1999年創立了當代垂直農業的概念。 德斯波米爾 和他的學生設計了一個能夠養活5萬人的摩天大樓農場的計劃。 儘管 設計尚未實現，但它已經成功地推廣了垂直耕作的概念。目前的垂直耕作技術與其他尖端技術（如 定製LED燈）相結合，導致作物產量比傳統耕作方法獲得的產量高出十倍以上。[未能驗證]

採用垂直耕作技術的主要好處是提高作物產量，減少單位面積的土地需求。另一個搶手的優勢是，由於作物在種植時沒有相同的地塊，因此能夠同時種植更廣泛品種的作物的能力增強。此外，由於作物生長在室內，因此它們不太容易受到天氣干擾，導致因極端或意外天氣事件而損失的作物減少。垂直耕作由於土地使用有限，對本地動植物的破壞較小，從而進一步保護了土著動植物。

與典型的農場相比，垂直耕作技術由於啟動費用高而存在經濟障礙。在澳大利亞維多利亞州，一個「假設的10層垂直農場」每平方米肥沃土地的成本將比維多利亞州農村的普通農場高出近850倍。垂直農場也具有高能量要求，由於使用補充照明，如LED。此外，如果使用不可再生能源滿足這些能源需求，垂直農場比普通農場或溫室對環境的污染更大。

垂直耕作技術

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日本莫魯斯的室內水培

水培

沒有土壤的植物生長過程被稱為水培。植物根被淹沒在含有宏量營養素的液體溶液中，如氮、磷、硫、鉀、鈣和鎂，以及鹽培系統中的鐵、氯、錳、銅、矽等微量元素。此外，為了支援根部，惰性（化學上不活躍）介質，如礫石、沙子和鋸末被用作土壤替代品。

提高每個地區產量同時減少用水量的能力是水培的好處之一。根據一項研究，與傳統農業相比，水培農業可以使每個地區的生菜產量提高約11倍，而用水量則減少13倍。由於這些優勢，水培是垂直農業中最 常用的 種植系統。

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水培與貓魚

水培

水培這個名字來自兩個詞的組合：水產養殖（魚類養殖）和水培（沒有土壤的植物生長過程）。水培通過將陸地植物的發展與類似自然的閉環系統中水生生物的產生相結合，在水培上擴展。魚缸中富含營養的廢水 在被送往生物篩檢程式之前，先由固體去除裝置過濾，有毒氨被轉化為富含營養的硝酸鹽。植物在吸收養分時凈化廢水，然後 返回 魚缸。此外，植物消耗魚類產生的二氧化碳，魚缸中的水吸收熱量，幫助溫室在夜間保持溫度，節約電力。水培也含有水生生物成分，目前不像傳統水培那樣頻繁使用，因為大多數商業垂直耕作系統都專注於生產一些快速生長的蔬菜作物。

航空電子

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航空生長的鑿子

航空電子學的靈感來自美國宇航局（NASA）在20世紀90年代努力開發一種在太空中種植植物的有效方法。與傳統的水培和水培不同，航空電子學不需要任何液體或固體介質來種植植物。相反，富含營養的液體溶液被霧化成空氣室，植物懸空。航空仿生技術是迄今為止最可持續的無土生長方法， 其用水量比最高效的傳統水培系統少90%，無需進行生長介質變化。此外，缺乏生長介質使航空系統具有垂直性，從而節省能源，因為重力會自動排出多餘的液體，而標準水準水培系統通常需要水泵來調節多餘的溶液。 目前，航空設備並不經常用於垂直農業，儘管它們越來越受歡迎。

控制環境農業

控制性環境農業（CEA）是改變自然環境以提高作物產量或延長生長季節的做法。CEA 系統通常位於封閉的結構中，如溫室或建築物，在那裡可以控制空氣、溫度、光線、水、濕度、二氧化碳和植物營養等環境元素。CEA 經常與無土耕作技術（如水培、水培和航空）一起用於垂直耕作系統。

垂直耕作類型

基於建築的農場

莫斯科的垂直農場

廢棄的建築物經常被改作垂直耕作，例如芝加哥的公司農場，該農場從舊的肉類包裝廠改為舊的肉類包裝廠。然而，有時建造新的建築物以適應垂直農業系統。

航運集裝箱垂直農場

回收集裝箱正成為託管垂直養殖系統的更常見選擇。集裝箱作為標準化的模組化室，用於種植各種植物，並經常配備LED照明、垂直堆疊水培、智慧氣候控制和監控感測器。此外，通過堆放集裝箱，農場可以節省更多的空間，同時增加每平方英尺的產量。

深農場

深部農場是一個垂直農場，由改用的地下隧道或廢棄的礦井建造而成。深農場需要較少的能量來加熱，因為地下的溫度和濕度通常適中且一致。深水養殖場還可以使用相鄰的地下水來降低供水成本。諾丁漢大學可持續能源系主任薩法·里法特（SaffaRiffat）表示，深水農場的糧食產量是普通農場的7到9倍。當與自動收穫系統相結合時，這些地下農場有可能完全自給自足。

歷史

初始命題

垂直農業的概念是由哥倫比亞大學公共和環境衛生教授迪克森·德斯波米爾創立的。1999年，他要求他的研究生計算他們能在紐約的屋頂上種植多少食物。學生們得出的結論是，他們只能養活大約1000個人。德斯波米爾對結果不滿意，建議在室內垂直種植許多水準的植物。然後，Despommier和他的學生提出了一個30層的垂直農場，配備人工照明、先進的水培和能夠生產足夠5萬人食物的航空器。他們接著說，更高層次的水果和蔬菜將擁有大約100種不同類型的水果和蔬菜，而底層將是母雞和魚類的家園，它們會吃植物的廢物。儘管Despommier 的摩天大樓農場尚未建成，但它推廣了垂直農業的概念，並激發了許多後續的想法。

實現

仁川（韓國）、阿布達比（阿拉伯聯合大公國）、東灘（中國）、紐約市、波特蘭、洛杉磯、拉斯維加斯、西雅圖、薩里、多倫多、巴黎、班加羅爾（印度）、迪拜、上海和北京都表示有興趣開發垂直農場。2014 年至 2020 年 11 月，在該地區的初創公司投資了約 18 億美元。

英國佩恩頓 動物園環境公園於2009年安裝了世界上第一個試生產系統。該倡議展示了垂直農業，併為進一步研究可持續城市糧食生產奠定了堅實的基礎。該產品被喂給動物園的動物，而該專案允許系統評估，並提供教育資源，倡導改變不可持續的土地使用做法，損害全球生物多樣性和生態系統服務。

在2010年舉行的第36屆世界猶太複國主義大會上，綠色猶太復國主義聯盟提出了一項決議，敦促克倫·凱梅特·萊斯雷爾（以色列的猶太國家基金）在以色列建立垂直農場。此外，2010年，一家名為「Podponics」的企業在亞特蘭大建立了一個垂直農場，由100多個堆放的「種植園」組成，但顯然在2016年5月破產。

天空綠茵農場於2012年在新加坡開發了世界上第一個商業垂直農場，該農場有三層樓高。目前有100多座9米高的建築。

這家工廠是位於伊利諾伊州芝加哥市的一家初創公司，於2012年在一座廢棄的肉類包裝大樓中啟動了新建的垂直養殖系統。利用廢棄的建築物來容納垂直農場和其他可持續的農業技術是現代社會日益城市化的結果。

垂直農業協會 （AVF） 於 2013 年在慕尼克成立。（德國）。到 2015 年 5 月，AVF 已發展到包括歐洲、亞洲、美國、加拿大和聯合王國的區域分會。這個小組彙集了生產者和發明家，以增加糧食安全和長期發展。AVF 舉辦國際資訊日、研討會和峰會，以推進垂直農業技術、設計和企業的發展。

2015年，總部位於倫敦的初創公司「地下種植」開始在廢棄的二戰隧道地下生產綠葉蔬菜。

當地根在2016年創建了「TerraFarm」 這是一個垂直農業系統，託管在一個40英尺長的集裝箱中，其特點是電腦視覺與人工神經網路相連，以監測植物，並從加利福尼亞州遠程監控。 據說，TerraFarm 系統實現了與傳統戶外農業的成本平價，每個單元產生相當於三到五英畝農田的水，同時使用97%的水，利用水重新收集，並通過空調捕獲蒸發的水。2016年在德克薩斯州達拉斯市推出的美國雜貨店中的第一個垂直花園，但此後關閉。

Mirai，一家日本初創公司，於2017年開始銷售其多層次的垂直農業系統。由於其特殊用途的LED燈可以減少2.5倍的生長時間，該公司聲稱，它可以每天生產10，000頭生菜-100倍的量，可以使用常規的農業方法生產。此外，所有這些都可以用比標準耕作方法少40%的能源、減少80%的食物浪費和95%的水來實現。另外幾個亞洲政府已經表示有興趣實施這項技術。

克羅格於2019年與德國Infarm公司合作，在西雅圖地區的兩家雜貨店創建模組化垂直農場。

2019 年，瑪律默宜家商店內的餐廳與Bonbio 和城市作物解決方案公司合作，進行了為期一年的實驗，以模組化集裝箱為基礎的室內農場，將新鮮生菜直接從商店停車場帶到餐廳廚房。

YASAI是一家垂直農業公司和蘇黎世ETH分拆公司，計劃於2021年秋季在iFarm技術的推動下開設蘇黎世第一家垂直農場。

優勢

效率

傳統農業的耕地要求太大，侵入性大，對子孫後代難以為繼。以目前的人口增長率，預計到2050年，人均耕地將比1970年減少66%。在某些情況下，垂直耕作每英畝的作物產量是傳統方法的十倍以上。室內農業與非熱帶地區的傳統農業不同，全年可能種植作物。根據作物的不同，全季節耕作使栽培面的生產率提高了4至6倍。例如，草莓作物的因素可能高達30。

由於利用離散作物部分，垂直耕作還能夠發展更廣泛的可收穫作物。垂直農場，而不是典型的農場，每個季節只收穫一種作物，使各種作物能夠生產和收穫在同一時間，由於其獨特的土地面積。

根據美國農業部的數據，與典型的農業方法相比，垂直農產品與零售商相距較遠。

根據美國農業部的數據，到2050年，全球人口將接近90億， 其中大多數 生活在城鎮。垂直農業是美國農業部對人口增長可能造成的糧食短缺的預期解決方案。這種耕作方法是環保的，因為它減少了排放和所需的水量。這種城市農業，允許近即時的農場到商店的運輸，將減少分銷。

在美國農業部和能源部主辦的研討會上，垂直農業專家討論了植物育種、害蟲管理和工程問題。由於該地區控制得非常良好，因此垂直養殖場的害蟲控制（如昆蟲、鳥類和啮齒動物）非常簡單。種植有機作物比標準耕作容易，因為不需要化學殺蟲劑。

對天氣的抵抗力

傳統戶外農業種植的作物依靠有利的天氣，受到暴雨、季風、冰風暴、龍捲風、洪水、野火和乾旱等惡劣天氣的損害，「最近的三次洪水（1993年、2007年和2008年）使美國損失了數十億美元的作物，而地土損失更具毀滅性。到本世紀末，降水量和氣溫的變化可能會使印度的農業產量減少30%。

極端天氣問題在北極和亞北極地區尤其重要，如阿拉斯加和加拿大北部，那裡幾乎不可能進行傳統農業。長期以來，在遙遠的北方定居點，糧食不安全一直是一個問題，因為新鮮農產品必須長途運輸，導致成本高昂和營養不良。由於少數農場在丘吉爾、馬尼托巴和阿拉斯加的烏納拉斯卡等地經營，集裝箱農場全年提供新鮮農產品的成本比從更多南部地區運輸補給品的成本要低。與將傳統栽培產品帶給偏遠人口所需的大量供應線相比，當地以集裝箱為基礎的農場（如作物種植）較少受到干擾。2017年5月和6月的洪水迫使作為該鎮與加拿大其他地區之間唯一永久陸路連接線的火車線路暫停，邱吉爾的食品價格飛漲。

環境保護

由於垂直耕作的增產，每單位垂直耕作的外部農田最多可恢復到20個單位的自然狀態。垂直耕作通過減少耕地數量可以節省大量的自然資源。

可以避免因農業對自然生物群系的侵蝕而導致的森林砍伐和荒漠化。在室內生產食品可以降低或消除使用農業機械進行犁地、種植和收穫，從而節省土壤和減少排放。

由於傳統農業需要如此大面積的耕地，它經常侵入自然植物和物種。根據一項研究，收穫后木鼠數量從每公頃25隻減少到每公頃5隻，這意味著傳統農業每年每公頃殺死10隻動物。另一方面，由於空間消耗有限，垂直養殖對野生動物的影響較小。

問題

經濟學

垂直農場必須克服高起點費用造成的財務障礙。一個佔地60公頃的垂直農場的建造成本可能超過1億美元。城市佔用費用可能很大，導致起始費用比傳統農場的農村成本高得多，盈虧平衡時間也長得多。

垂直農業的潛在盈利能力正受到一些人的質疑。垂直農場必須種植高價值作物才能在財政上取得成功，因為傳統農場以低於垂直農場的價格提供小麥等低價值商品。據康奈爾大學生物與環境工程學教授路易士·奧爾布賴特（LouisAlbright）說，一條由垂直農場種植的小麥製成的麵包將花費27美元。然而，根據美國勞工統計局的數據，2019年9月的平均麵包價格為1.296美元，表明與普通戶外農場種植的作物相比，垂直農場種植的食品將缺乏競爭力。垂直農場要想取得成功，就必須降低運行成本。 TerraFarm 系統由使用過的40英尺集裝箱製成，聲稱實現了與傳統戶外農業的成本平價。

與全球平均每公頃3.2噸小麥相比，一個10層的垂直小麥農場每公頃可生產多達1，940噸小麥（產量的600倍）。目前的方法需要大量的能源消耗照明，溫度，濕度控制，二氧化碳輸入和肥料，作者發現，它"不太可能在經濟上與目前的市場價格競爭。

據英國《金融時報》報導，截至2020年，除少數日本企業外，大多數垂直農業企業均無利可圖。

能源使用

在生長季節，太陽以極高的角度照射在垂直表面上，為作物提供的光線遠不如在平地生長時。因此，需要額外的照明。據布魯斯·布格比說，垂直耕作的電力需求將使它與只使用自然光的傳統農場失去競爭力。據環境作家喬治·蒙比奧特說，提供足夠的補充光來種植一條麵包的穀物的成本大約是15美元。根據《經濟學人》的一篇文章，即使生長在玻璃塔里的蔬菜在白天可能獲得一些自然的陽光，也是不夠的，為人造燈供電的費用將使室內農業變得昂貴得令人望而卻步。此外，研究人員還確定，如果只使用太陽能電池板來滿足垂直農場的能源消耗，所需的太陽能電池板面積需要比多層室內農場的可耕地面積大20倍"，而大型垂直農場將很難做到這一點。亞利桑那州的生菜水培農場每生產一公斤生菜需要15，000千日制的能量。相比之下，亞利桑那州傳統的戶外生菜農場每公斤生菜只消耗1100千傑的能量。

根據迪克森·德斯波米爾博士的著作《垂直農場》，暖氣和冷卻支出將可與任何其他多層建築相媲美。為了提供營養和水，需要管道和電梯系統。在美國北部大陸，礦物燃料加熱的成本可能超過每公頃20萬美元。2015年，亞利桑那州的研究人員使用傳統農業方法和水培農場評估生菜生長情況。加熱和冷卻佔水培農場能耗的80%以上，每公斤生菜需要7400千傑的加熱和冷卻。根據同一研究，水培農場的整體能源使用量為每公斤生菜90，000千傑。如果不解決能源使用問題，垂直農場可能是傳統農業的不可持續替代品。

垂直耕作的能源需求需要大量的土地利用來生產能源。為了通過太陽能供電，垂直耕作種植的每英畝作物都需要5.4英畝的太陽能電池板。因此，在實踐中，垂直耕作可能需要比普通農業更多的面積。

污染

與一些潛在的解決方案之間存在著一些相互關聯的挑戰：

電力要求：如果使用化石燃料滿足電力需求，對環境的影響可能是負面的：即使發展低碳發電能力，也未必比簡單地將典型農場留在原地而已，而是減少燃煤更有意義。據路易士·奧爾布賴特（Louis Albright）說，在基於電光合作用光的封閉式城市農業中，發電廠生產的一磅生菜將產生8磅二氧化碳，而4000磅生菜的產量將相當於家庭汽車的年排放量。他還聲稱，以可比方式種植的西紅柿的碳足跡將是生菜的兩倍。然而，在溫室里種植的生菜，陽光可以到達莊稼，人均二氧化碳排放量減少了300%。垂直農場系統在收集陽光時效率更高，因此產生的污染會減少。

碳排放：垂直農場需要二氧化碳源，如果與電力發電廠 共用 ，最有可能燃燒;捕獲本來會排放的二氧化碳是可行的。溫室經常將二氧化碳含量提高到大氣的3至4倍。CO2 的這種上升以可變速率（平均 50%）改善光合作用，不僅有助於 提高產量，還有助於加快植物發育、毛孔變窄和對水應激（無論太多還是很少）的抵抗力。垂直農場不必與世隔絕：較硬的成熟植物可以搬遷到標準溫室，騰出空間，提高成本靈活性。

作物損害：一些溫室只使用化石燃料生產二氧化碳，例如爐子中使用的二氧化碳，這些二氧化碳排放污染物包括二氧化硫和乙烯。由於這些污染物會對工廠造成重大傷害，氣體過濾是高生產系統的重要組成部分。

通風：「必要」通風可能會使二氧化碳洩漏到大氣中，但可能會開發回收裝置。這不僅限於作物多栽培迴圈（而不是單一栽培）的濕度耐受性和濕度不耐受作物。

光污染：溫室農民經常利用植物的光佩里主義來控制植物是植物還是生殖。作為此控制的一部分，日落後和日出前，或整晚定期亮燈。單層溫室因造成光污染而受到懲罰，而正常的城市垂直農場也可能造成光污染。

水污染：水培溫室定期改變水，導致含有肥料和殺蟲劑的水必須處理掉。將廢水分散到鄰近的農田或濕地上對城市垂直農場來說將是具有挑戰性的，但水處理解決方案（自然或其他）可能是解決方案的一部分。

[結束第 1 章]

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