未來的農業或無需太陽光

據英國《獨立報》近日報道，荷蘭科學家研制出了一套室內農業生長系統，可用其他光源代替太陽光來讓植物生長。科學家們表示，用

河南食品網訊： ?? 據英國《獨立報》近日報道，荷蘭科學家研制出了一套室內農業生長系統，可用其他光源代替太陽光來讓植物生長。科學家們表示，用這套系統種植農作物的效率更高，農作物的生長時間更長，且不會受到天氣的影響；更重要的是，該系統的耗水量僅為傳統農業的10%。對于日益缺水的地球來說，不啻為一個福音。

????科學家們認為，不需要太陽光呵護的農業種植未來會成為我們食品的主要來源。不過，也有人質疑該系統可能會增加二氧化碳的排放量和能源消耗。

????農作物生長?陽光靠邊站

????太陽是地球上幾乎所有生命的基礎。沒有太陽光，地球將是一個冰冷而黑暗的孤島。俗話說，萬物生長靠太陽。太陽光對食物來說更是不可或缺。

????各種農作物使用太陽光將二氧化碳和水變成糖分（農作物的“食物”）和氧氣（供農作物呼吸之用），這是植物最寶貴的化學反應。但是，隨著全球人口不斷激增，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”。

????有鑒于此，一群荷蘭科學家認為，人類應另辟蹊徑提供更多食物。不過，這并非是胡亂改變農作物的基因或將大量肥料填入浸滿硝酸鹽的土壤中以讓農作物“大快朵頤”。荷蘭這個名為“植物實驗室”（PlantLab）的科研團隊的最新方法是完全不用太陽光來種植農作物。

????“我們種植出來的農作物可能看起來黯淡無光。”杰特揚·梅烏斯是該五人團隊中的一員。他表示，那并非因為農作物已經腐爛發臭或對其基因進行過改造，只是因為該植物實驗室內種植的農作物僅僅沐浴在藍光和紅光下，沒有綠光來供它們反射。

????梅烏斯表示，在該實驗室內，農作物都被裝在大的地下滑動托盤內，其由一只機器人手臂所護理，這些機器人手臂也會適時給予適當的營養，讓這些植物茁壯成長。自從1989年起，該研究團隊就一直在研究植物，他們希望能更好地理解植物的需求并使它們的生長過程更高效。

????“在一個開闊的田地或溫室內生長的植物并不能最大程度地發揮其成長潛力。”梅烏斯說，“我們將植物種植在完全受控制的環境下，我們稱其為‘植物樂園’。這個環境更適合農作物生長。”

????植物實驗室的控制環境基于物理學的一些基本原理。植物呈現出綠色是因為它們反射綠光，這意味著這些特定波長的光并不參與光合作用，因此，如果人們試圖在綠光下種植番茄，那一定會以失敗告終。在反射光線的過程中，植物被加熱，不過，植物也同人一樣，擁有一個冷卻機制，該冷卻機制會耗費一些本來用于植物生長的能量，因此減慢了植物生長的速度和效率。

????“植物擁有一種非常聰明的冷卻方式。”梅烏斯解釋道，“它們通過根部吸收水，并通過葉子將水分蒸發出去。蒸發需要的能量從葉子處獲得，植物因此而被冷卻。”

????通過讓植物實驗室內的農作物只接受藍光和紅光的照射，可以避免將其加熱，以節省更多能量為其生長所用。為了給予植物理想的生長環境——這些環境在現實世界里幾乎是鳳毛麟角，科學家們也對地下梁托的空氣進行了嚴格控制。

????潛在好處多多

????盡管在黑暗中培育農作物還存在很多技術障礙，但其潛在的好處卻很多。科學家們表示，通過這種方式，人們能獲得更有營養且沒有空氣污染的食物；另外，世界各地的人們一年到頭都能吃到新鮮的蔬菜。

????該科研團隊目前正在同生活在冬季運動區的人磋商。這些地區冬天會吸引大量游客，導致新鮮蔬菜告急。“在冬天，為這里的人們提供完全新鮮的蔬菜是一個非常誘人的想法。”梅烏斯說。

????而植物實驗室的垂直農業為人類做的最大一件好事是節水。梅烏斯表示，他們種植農作物的耗水量僅為傳統戶外種植的10%。而且，該系統使用的水大部分都會被植物吸收，最終被人們食用。其余被蒸發的水分會被收集起來，并被該系統重新利用。“節水可能是我們最重要的工作。”梅烏斯表示，“未來，水可能比能源更重要。”

????美國哥倫比亞大學的微生物學家迪克森·德斯坡米爾是在摩天大樓里實施垂直農業的倡導者，他表示：“如果想要改變我們的種植系統，戶外農業的下一個機會要等到何時呢？明年。而室內農業的機會則出現在明天。”

????這種室內農業種植方式會增加農作物的生長時間。梅烏斯對此進行了嚴格的計算。他說：“在目前的天氣情況下，一年之中，適合種植的時間可能有1000個小時到1500個小時。然而，或許有時陽光會很猛烈，不太適合植物呼吸生長。而在我們的系統中，植物可以一天24小時接受光線的照射。不過，我們一般只讓植物接受20個小時的光線照射，其余4小時睡覺。”

????一天20個小時生長，依此類推，一年之內，植物可獲得約7.3萬個小時的生長時間，是依靠自然光生長時長的5倍到6倍。

????垂直農場日益走俏

????垂直農業的另一個好處是緩解農業用地日益緊張的現狀。此前，德斯波米爾就提出了“垂直農場”的構想，即在城市里30層以下高度的建筑上生產食物（包括養殖魚類和家禽）來供給街區。他認為，人們可以采用“水耕法”（在液體中）或者“氣耕法”（在空氣中）栽種植物，而不必使用土壤。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。

????德斯波米爾設想的高層農場目前還沒有真正建成，但是，據美國《史密森學會會刊》2010年8月報道，在英國德文郡的佩恩頓動物園里，一個液體耕種、精細灌溉的菜園已經運營兩年了。該系統種植的包括萵苣、菠菜、藥草在內的11000多棵綠葉蔬菜產品都用來喂養園里的動物。這個菜園建在溫室中，占地1000平方英尺，大約是在耕地建菜園占用土地面積的二十分之一。

????動物園里負責種植農作物的凱文·弗雷迪亞尼表示，該農作物種植系統的關鍵技術——一套九英尺的移動式高架組合裝置，可以保證農作物的適當給養、光和呼吸，還可以繼續擴大規模。弗雷迪亞尼表示，他的垂直農業項目也很節水，最終耗水量可以低至傳統種植方法耗水量的4%到6%。

????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的公司正在運行一個4層樓高的垂直農業平臺，其主要產品是生菜。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，不經過水洗就能直接食用。

????另外一個垂直農業項目阿爾法農場（Alpha?Farm）正在英國曼徹斯特進行，該項目由德斯波米爾于今年夏天發起，預計2013年為人類提供食物。

????需要考慮的問題

????盡管如此，還是有不少人對該植物實驗室垂直農業項目持懷疑態度，他們最大的擔心是，該項目可能會耗費大量能源。此前已有前車之鑒，在英國，為了降低加熱成本，有些人在溫室和聚乙烯管道中種植番茄，結果，種植過程排放出的二氧化碳比從1000公里外的西班牙運來番茄排放出的二氧化碳更多。因此，有人擔心，荷蘭科學家提出的人造光源和加熱大量種植在地下的農作物會排放出更多二氧化碳。

????對此，該科研團隊解釋道，盡管金融和能源成本很大，但新技術或能為減少成本助一臂之力。將植物種植在隔熱環境中會使植物生長的溫度更容易控制且成本很低。

????另外，新一代燈泡也可以解決光照問題。包括發光二極管（LED）、高壓鈉燈以及熒光燈在內的新一代光源的運行成本都很低，發光二極管還能準確提供植物實驗室的農作物生長所需要的光線。

????除了技術之外，還有一個公眾認知的問題。有些環保人士擔心，在室內種植農作物，會讓人類在更大程度上“遠離大自然”。對此，梅烏斯解釋道：“為了采用更智能的方式生產食物從而挽救地球，我們必須讓技術滲入日常生活中。”

????不過，弗雷迪亞尼的系統使用的也是自然光而非發光二極管提供的光線。他說：“作為一個先鋒性的實驗項目，我們的垂直農業系統就是要證明，食物能夠在人口密集的城市中生長，其能耗也能遠遠低于目前在距離城市很遠的地方種植食物這樣一種方式。”弗雷迪亞尼表示，他已證明，垂直農業是可行的。

????不過，對于僅僅使用發光二極管提供光線來種植農作物，他也有自己的疑慮。他指著一棵清爽誘人的生菜表示：“只有當你在全光譜的光線下種植生菜時，才會出現這種綠色的色調。”他補充說，就目前的技術而言，發光二極管發出的光線行進30厘米后，其強度會減弱很多，這將大大限制以發光二極管作為光源系統的農業系統的潛能。

????但是，荷蘭科學家們表示，技術和知識在不斷改進。終有一天，我們將知道，我們賴以生存的每種農作物將吸收何種光線。弗雷迪亞尼也認為，在接下來的5年內，發光二極管會變得越來越好，越來越便宜，足以為植物提供它們需要的所有光線。

????弗雷迪亞尼的“垂直農場”用到的高架裝置由英國Valcent制品有限公司制造而成，該公司表示，他們正與30多個國家的潛在客戶進行洽談，公司發言人湯姆·本特利說：“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。（來源：科技日報）”

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