垂直农场与垂直农业技术的国内外研究现状及发展趋势

垂直农场的提出为1915年美国地质学家吉尔伯特·艾利斯·贝利提出，近百年历史，但正真概念化与引起关注的是，1999年，美国哥伦比亚大学的迪克森.戴波米耶，他提出了以城市高楼建筑物为农场耕作平台的堆叠式农场，是垂场农场概念与理论的主要推动者。但如果从实践来说，垂直农业并不是新鲜事物，古代巴比伦空中花园、马丘比丘的悬崖梯田。

古巴比伦空中花园

马丘比丘的悬崖梯田

    作为新生事物及未来农业趋势技术，垂直农场成为设计师、农业设施专家及社会经济学家的关注热点，形成了当前各国不现的垂直农场风格，但总体来说分为两种:

1. 纯建筑风格的摩天大楼，内部采用堆叠分层种植，结合能源系统、循环技术、环境调控及人工光源技术，计算机自动化控制技术等，构建成类似植物工厂耕作风格的理想农场，但这种垂直农场目前基本处于理论设想阶段，因投资巨大（占地一亩层高30的垂直农场建设成本将达2亿美元），效益回报慢，未能在实践中推行，所以当前摩天楼式的垂直农场尚处理论阶段。
2. 城市建筑肤皮耕作型垂直农场， 这是广义的长直农场，实质来说应归为垂直农业，就是利用城市三维肤表，如屋顶、墙面、阳台、护栏、庭院甚至室内空间进行立体耕作，以提高都市农业的空间利用率。最为典型的就是新加坡开发的可移动铝材A架式垂面种植系统，A架可布设9层，每层架如移动车库可上下调换以均匀光照，每组架投资估计1.5万美元，投入也不菲，如果与我院早年开发的立柱雾培或者垂面雾培相比，成本不及其十分之一，其优势不甚明显。

    美国2015年在米兰世博会上展出的都市墙面垂直耕作农场也属肤表式垂直农业模式，与我院开发的垂面雾培相比，我院的技术更显优势，其建设成本与生产成本更低，更适合普及推广。在垂直农业的开发利用上，我院自2005年开始，分别走过了，层架式与垂面式补光型植物工厂、立柱式塔架式垂面式雾培等技术偿试与生产应用，已有近十年历史，最近在美国建设的雾培蔬菜工厂，受到美国农业部的关注与重视。

投资巨大的建筑物堆叠式垂直农场

建筑风格的垂直农场(概念版)

建筑物肤表结合垂直农业技术构建的开放式垂直农场

新加坡开发的铝材A架移动式水培系统

高达10米的立柱雾培技术

2015米兰世博会美国展出的垂面水培农场

    严格意义的垂直农场，国际上方案很多，但真正实施的很，都受限于成本高回报慢的问题；我院自2009年开始，对垂直农场进行了系统的研究开发及应用，总结出适合当前农业生产力水平实用型螺旋梯田式垂直农场，该模式利用简易的农业设施而无需建筑支持即可完成，具有广泛的应用前景与市场空间，可以说实用化低成本的垂直农场建设我院已有强大的理论与实践基础，走在世界之前列。2013年我院技术援助于韩国南阳州建设的706平方米鸟巢温室型垂直农场，采用螺旋梯田方式，实现了低成本的空间利用，在韩国引起较大的反响。

螺旋梯田式雾培垂直农场

    在垂直农场的耕作技术上，有种养结合的复合模式，也有单纯种植的垂直利用模式，种养结合的一般采用鱼菜共生方式，或者发酵床养殖禽畜再结合蔬果花园种植，实现资源能量及水的循环利用，是一个协同共生的生态系统。在自动化控制上，大多采用环境的及栽培过程的智能化管理，该方面技术大多比较成熟而稳定，可以进入实用化阶段。世界各国当前实施的植物工厂型垂直农场或者半开放式垂直农场大多以水培为主，而我院开发的垂直农场与垂直农业技术，以雾培与水气培为主，品种受限问题得到解决，水气培与雾培几乎适合所有植物的高效耕作。所以雾培的垂直农业技术与垂直农场构建技术的有机结合，将成为当前与未来发展垂直农场的主要模式。而螺旋梯田式的硬件构造，将是当前较为实用的模式，可以实现低成本生产，适合当前生产力水平，是可实现并能高效运行的垂直农场模型。