垂直农法

垂直农法是在垂直堆叠的层中种植农作物的做法。 它通常结合旨在优化植物生长的受控环境农业和无土栽培技术，如水培法、鱼菜共生法和气培法。 垂直农业系统的一些常见结构选择包括建筑物、集装箱、隧道和废弃的矿井。 截至 2020 年，世界上大约有 30 公顷（74 英亩）的运营垂直农田。

垂直农业的现代概念是由哥伦比亚大学公共与环境卫生教授Dickson Despommier于1999年提出的。 Despommier 和他的学生想出了一个可以养活 50,000 人的摩天大楼农场的设计。 虽然设计尚未建成，但它成功地普及了垂直农业的理念。

利用垂直农业技术的主要优势是提高作物产量，同时减少单位面积的土地需求。 另一个广受欢迎的优势是可以同时种植更多种类的作物，因为作物在生长时不会共享同一块土地。 此外，由于农作物种植在室内，因此能够抵抗天气干扰，这意味着更少的农作物因极端或意外天气而损失。 由于土地使用有限，垂直农业对本地动植物的破坏较小，从而进一步保护了当地的动植物群。

这些进步促使垂直农业公司在北美以及中东等世界其他地区筹集了前所未有的资金。 今天，风险资本家、政府、金融机构和私人投资者是该行业的主要投资者。

与传统农场相比，垂直农业技术面临着启动成本高的经济挑战。 在澳大利亚维多利亚州，一个假设的 10 层垂直农场每平方米耕地的成本是维多利亚州农村传统农场的 850 多倍。 由于使用 LED 等补充光，垂直农场还面临着巨大的能源需求。 此外，如果使用不可再生能源来满足这些能源需求，垂直农场可能会产生比传统农场或温室更多的污染。

水培法是指在没有泥土的情况下种植植物的技术。 在水培系统中，植物的根部浸没在含有常量营养素（例如氮、磷、硫、钾、钙和镁）以及微量元素（包括铁、氯、锰、硼、锌、铜、 和钼。 此外，惰性（化学惰性）介质，如砾石、沙子和锯末被用作土壤替代品，为根部提供支持。

水培法的优点包括能够提高单位面积产量和减少用水量。 一项研究表明，与传统农业相比，水培农业可以将生菜的单位面积产量提高约 11 倍，同时需要的水量减少 13 倍。 由于这些优点，水培法是垂直农业中使用的主要种植系统。

鱼菜共生这个词是由两个词组合而成的：水产养殖，指的是养鱼；水培法，即在没有土壤的情况下种植植物的技术。 鱼菜共生通过在模仿自然本身的闭环系统中将陆生植物的生产与水生生物的生产相结合，使水培更进一步。 鱼缸中富含营养的废水经过固体去除装置过滤，然后进入生物过滤器，在那里有毒的氨被转化为营养丰富的硝酸盐。 在吸收养分的同时，植物会净化废水，然后再循环回鱼缸。 此外，植物消耗鱼类产生的二氧化碳，鱼缸中的水获得热量，帮助温室在夜间保持温度，以节省能源。

由于大多数商业垂直农业系统专注于生产一些快速生长的蔬菜作物，鱼菜共生（也包括水产养殖成分）目前不像传统水培那样广泛使用。

气培法的发明源于 NASA（美国国家航空航天局）在 1990 年代寻找在太空种植植物的有效方法的倡议。 与传统的水培和鱼菜共生不同，气培法不需要任何液体或固体培养基来种植植物。 取而代之的是，一种含有营养物质的液体溶液被雾化在植物悬浮的气室中。 到目前为止，气培法是最可持续的无土栽培技术，因为它比最高效的传统水培系统使用的水最多减少 90%，并且不需要更换生长介质。