廣州垂直農業發展現狀、思路及對策建議

易衛華

（廣州市社會科學院，廣東 廣州 510000）

1 垂直農業的主要技術與栽培方式

國內外不斷開發出具有智能監控系統的全自動化垂直農業技術，優化作物生產，力圖實現生產系統人工最小化、效益最大化。與垂直農業系統相關的技術[1]主要可以分為4個層級，第1級設定垂直農場環境指標，通過人工干預實現系統的自動化；第2級通過傳感器監測農場環境參數，為進一步改進垂直農業系統提供參考；第3級實現部分自動化，對作物生長作出一定干預，如通過安裝可調節光譜的LED燈促進植物生長和光合作用等；第4級利用農業自動化和物聯網等技術構建全自動垂直農業系統，遠程、實時控制作物生長環境與生長過程。現階段，商業化垂直農業系統一般處于第2級和第3級水平。為了提高城市農業的可持續性，整合太陽能和風能等可再生能源的垂直農業系統受到關注。垂直農業的主要栽培方式如表1所示。

表1 垂直農業的主要栽培方式

2 廣州發展垂直農業的重要意義

2.1 推進土地等資源集約利用

廣州作為擁有1 800多萬人的超大城市，可耕種土地持續減少，常住人口人均擁有的耕地面積由2012年的77.3 m2減少到2021年的46.0 m2[2]，亟須推進土地等資源集約利用。垂直農業是向科技要效益、向空中要土地的發展模式。一座占地1.3 萬m2、58層的垂直農場產量與一個400 萬m2的傳統農場相當，可為3～4萬人提供一整年的糧食和蔬菜[3]。垂直農業發展有利于解放現有的農田、林地等，耗水量比普通農業減少70%～95%，能夠減少農產品運輸過程中產生的化石能源消耗[4]。

2.2 現代農業技術與空間技術創新的必然趨勢

農業科技向現代農業不斷滲透，改變了傳統的農業生產場景。未來農業將朝著垂直農業方向發展，一是利用各種農作物生長的“時間差”與“空間差”進行科學合理組裝與組織配套，形成多層次、多功能、多途徑的高優生產系統；二是照明技術、太陽能光伏發電、現代高科技種植在農業領域應用，通過精心設計，把農場式農業生產改造成集農業種植、綠化環境和觀光旅游等于一體的農業公園；三是計算機智能化管理模塊系統應用于農業領域，自動化灌溉系統、植物生長調控系統等技術的應用提高了種植效率，降低勞動成本；四是農業正在進入一個嶄新的生物化的綠色、潔凈的垂直農業時代。

2.3 為大食物觀理念提供了現實路徑與可行方案

垂直農業有助于改善城市居民的糧食安全。室內垂直農業具有較多優勢，滿足作物最佳生長和成熟的條件，確保作物全年多輪生長，與室外傳統農場相比，不易受到暴雨、臺風、洪水等極端天氣和害蟲的影響而導致作物減產，有利于應對意外的食品供應鏈中斷。此外，由于“食物里程”的縮短，減少了蔬菜、新鮮水果物流的浪費。垂直農場植物生長條件受控，可以減少或完全避免化學殺蟲劑的使用，使食物質量更安全可控。

2.4 為降低熱島效應和改造城市微景觀提供思路

垂直農業有利于緩解城市“熱島效應”，保護和改善生態環境，防治污染，維護生態平衡。發展垂直農業可以改造城市微景觀，將生產、生活和休閑充分結合，提升城市文化品位。

3 廣州垂直農業發展現狀及制約因素

3.1 廣州垂直農業發展現狀

（1）發展立體化種植項目。

廣州出現了小規模的垂直農場和高科技垂直農業產業園。廣州綠沃川高新農業科技有限公司引進無土化培育技術，通過空中栽培方式，采用自動化作業、智能化控制與立體化種植等技術，以農旅結合的方式，開展農業游、科普游。南沙現代漁業產業園采用立體化種植和循環型、零排放的魚菜共生技術，實現了養魚和種菜的協同共生。

（2）形成智能化、數字化技術。

廣州垂直農場形成了自動化、智能化的無土栽培蔬菜技術，通過智能系統完成蔬菜的播種、育苗、栽植、移栽和收割的全過程。智能監控系統全程監測作物的溫度、濕度、光照等作物生長數據，計算機系統精準施肥，賦予蔬菜生長所需的各種元素。

（3）舉辦了相關農業技術展覽。

廣州多次舉辦與垂直農業相關技術展覽與會議，如2021年舉辦了“廣州國際植物工廠與農業照明及智慧農業技術展”，2022年舉辦了“中國廣州國際智慧農業及技術裝備展覽會”。在展會上同期舉辦智慧植物工廠與農業照明創新應用高峰論壇、中國智慧農業技術應用論壇等，有利于垂直農業技術的交流與傳播。

（4）修訂完善相關用地制度。

廣州雖然未出臺針對垂直農業的專項政策和設施農業專項政策，但廣州不斷加大引導力度，促進現代設施裝備、生物技術、信息技術與農業產業融合，發展智慧農業與循環農業，強化農業龍頭企業的創新主體地位。修訂完善了設施農業用地管理政策，規范設施農業的用地備案制度，推動廣州設施農業健康有序發展。

3.2 廣州垂直農業的發展制約因素

（1）建筑用地與能源成本高，企業難以盈利。

垂直農業面臨的最大問題是生產成本的控制。一是用地和建筑成本，修一棟高質量垂直農場的成本較高。國外一些城市將廢棄倉庫、廢棄區域甚至海運中使用過的集裝箱等改造成垂直農場，形成更經濟的發展模式。二是能源成本，垂直種植需要運行大量LED燈，花費巨大電力成本。據統計，在垂直農場中，1 kg食物的產出需要消耗大約38.8 kWh的能量。有效地控制成本，才能實現持續盈利。

（2）技術不健全、標準不統一。

國外的垂直農業處于產業發展風口。但國內設備成本高昂、生產操作復雜、技術含量高，需要生產經營者有足夠充裕的資金，還要有強大的技術儲備，對從業者提出了更高要求，相關經營人員、技術人才缺乏，使發展垂直農業有較大難度。技術方面存在決策系統不全面、智控裝備傳感系統檢測單一、營養液離子傳感器技術制約等問題。此外，完整的產業鏈仍未形成。

（3）規模化、商業化運作水平低。

廣州垂直農業處于發展的初級階段，規模化、商業化運作的垂直農場不超過5家，發展與經營模式較為單一，生產力量偏弱，缺乏辦公+農業、高樓植物工廠、移動農場等多模式、多場景運用，產業鏈條偏短。

（4）生產品種單一，阻礙行業競爭力提升。

目前，垂直農場適宜種植高價值、可生食、生產快、占地面積小、易腐爛的作物以及有保健作用的蔬菜，種類較為有限。由于產品種類較單一，價格容易受國內外市場供應影響而產生劇烈波動。因此，有必要根據消費市場的需求開發出更多種類的農產品，提升產業競爭力。

4 廣州垂直農業的發展建議

垂直農業雖然無法完全取代傳統農業，但其潛力有待進一步挖掘。對其商業價值的評估，應從食品、泛食品等切入，延伸到農文旅結合、休閑體驗農業等其他盈利模式。廣州應充分挖掘多種功能，做到“五個結合”，拓展都市現代農業發展的第四空間。根據城市第三空間理論，居住空間、生產空間和休閑空間分別是城市的第一、二、三空間。生活、生產和休閑結合起來的混合空間是城市的第四空間。發展第四空間既能夠滿足生活、生產需要，又能夠提供休閑功能。

一是結合公園改造發展垂直農業。改變現有城市公園以平面布局為主的空間形態，將城市公園與垂直農場結合，打造立體的城市空間綠化，使城市綠線向城市天際線的上部延伸，減輕城市高樓的各種光學、噪聲、空氣污染，改善生存環境。拓寬城市公園的可利用功能與空間，增加休閑、科普、教育、示范等功能，使市民能夠在家門口回歸田園與綠色。讓垂直的綠色公園在城市中穿插，使城市被綠色環繞，成為真正的生態城市。

二是結合房地產開發等發展垂直農業。在房地產開發中，將公共建筑與垂直農業相結合，鼓勵開發綠色公共建筑。在商業綜合體開發建設中，鼓勵將農業融入商業大樓建設，使辦公、零售和農業種植能夠有效地融合在縱向空間里。在建筑物的立面，通過采用墻面種植法、自然生長法等方法種植作物，不斷優化城市風貌、調節微氣候，提升商業的價值與吸引力。在大型社區設置垂直農場中心，鼓勵居民互助管理社區農場[5]。

三是結合城中村改造發展垂直農業。建議將城中村改造為將居住和現代化生產相結合的垂直農場，建設既能夠居住又能夠生產的立體農場，可以考慮建設可供游客住宿、休閑娛樂、勞動體驗的“空中農家樂”和“高層農家別墅”等，將農業生產、農家旅游和民宿結合，打造多功能垂直農場，達到社會效益與經濟效益最大化。

四是結合特色農業發展垂直農業。考慮將垂直農業與特色農業相結合，如將垂直農場與花卉市場結合，將花卉市場打造成能夠種植花卉，滿足賞花、購花等活動需求的休閑空間，使其成為一個花卉主題樂園，使賞花、生產、購物、生活、銷售、休閑等功能充分融合。

五是結合現代能源技術發展垂直農業。在垂直農場的設計中，建議充分使用自然資源，在引入風能、太陽能、雨水收集、無土栽培、垃圾處理和中水系統等綠色技術的同時，將廢棄植物和動物的排泄物等加工成燃料，產出清潔的能源，還可以對其進行處理后變成肥料和燃料，并將處理后的污水、雨水等用于灌溉。

5 結語

垂直農業通過高樓或立體的發展模式，利用雨水等可再生資源和溫室科學技術等手段，通過模擬作物在戶外生長過程中所需的陽光、水分以及溫度等，促進農作物的生長。發展垂直農業，會產生較強的社會效益、生態效益和經濟效益。廣州作為超大城市，發展垂直農業，對推動土地空間資源集約利用，促進都市現代農業高質量發展，提升高密集度城市生活品質，保障供應鏈的穩定，增進城市發展的可持續性等具有重要的意義。