【科技．未来】新技术助降低成本 垂直农场有望普及
垂直农场（vertical farm）利用温室技术耕作，不受外在环境影响，占地少而产量高，过去数十年一直被视为满足不断膨胀的人口的解决方案之一。即使有好些先驱破产离场，但相关概念近年在全球仍备受追捧，不但吸引了亚马逊（Amazon）创办人贝佐斯（Jeff Bezos）和软银集团（SoftBank）创办人孙正义等知名投资者进场，阿联酋航空（Emirates）设于杜拜的全球最大垂直农场也于本月动工。到底垂直农场可否在未来农业中占一席位？
在有日本矽谷之称的京阪奈科技城，日本农业公司Spread兴建了全球最大自动化垂直农场Techno Farm。进入这个农场却像进入食物工厂：要换上保护衣，穿头套、鞋套，戴手套前彻底清洁双手，再经过消毒池、风淋室才可进内。
这种室内农场就如亚马逊的货仓，广阔而不见天日，不靠自然阳光和泥土栽种。取而代之的是一列列层层堆叠的架，每层装上白色或紫红色的LED灯，在严密控制的温度和湿度下，自动化的机械臂懂得以水耕（hydroponics）方法，密密麻麻栽种一层又一层绿叶蔬菜。Techno Farm在本月初开始出货，每日可出产30,000棵生菜。
省水悭地且免受虫侵
联合国估算，全球人口到2050年将达98亿，未来30年，必须大幅增加食物产量才可应付。届时，三分之二人口将会住在城市，如何把大量粮食迅速运送到城市人的餐桌上也是另一挑战，而垂直农场可能是答案之一。
“我们的系统可稳定生产高质蔬菜，以固定价钱全年出售，毋须使用杀虫剂，也不受天气影响。” Spread社长稻田信二说，其垂直农场系统在2016年获颁有“创新界奥斯卡奖”美誉的爱迪生奖（Edison Awards）。相比传统室外农场每平方米年产5棵生菜，Spread位于京都龟冈的垂直农场可产出约300棵，而Techno Farm的产量更可达每平方米648棵。生产过程中蔬菜散发的水蒸气会液化重用，种植每棵生菜只需110毫升水，是室外农场的1%，重新设计的LED灯也比现时使用的节省30%能量。Spread正与电信公司NTT西日本合作，研究以人工智能及物联网进一步增加产量，并计划把这套系统输出至100个海外城市。
除Spread之外，另有公司自行改良出独特的垂直农场技术，例如位于美国新泽西州的AeroFarms就以气耕（aeroponics）取代水耕，即以水蒸气为农作物提供水分和养分，声称比水耕法节省40%用水。
当大部分垂直农场都在一个个像货柜般的层架上种菜，美国初创公司Plenty另辟蹊径，把一条条20呎高的长管相隔4吋矗立平排，让蔬菜在管上横向生长，密密麻麻形成一幅幅蔬菜墙。营养和水分会从长管的顶部灌注，靠地心吸力自然向下流，方便把多余的水回收重用。因为没有使用层架，LED灯多余的热力能自然升到天花板风口。“我们顺应而非对抗物理，节省不少金钱。” Plenty创办人Matt Barnard说。
Plenty声称，与一般农场相比，他们只需要用1%的水，产量却可达350倍。难怪孙正义认为Plenty会“重塑现行食物系统”，软银集团旗下的“愿景基金”更领投两亿美元，其他投资者还包括贝佐斯和Alphabet董事施密特（Eric Schmidt）。
稻田透露，Spread的生菜每棵售198日圆（约14港元），比一般生菜大约贵两至三成。但相比起更昂贵、又必须在室外土壤种植的有机蔬菜，垂直农场出品在价格上有一定吸引力。日本总合研究所（JRI）农业专家三轮泰史指出，日本夏天炎热潮湿，有机农作物容易受昆虫和疾病侵扰，垂直农场环境密封，没有害虫，自然毋须使用杀虫剂。在Plenty的垂直农场中，仔细看的话或许见到一、两只瓢虫，负责吃掉任何突破重重关卡的漏网之虫。“牠们免费帮我们工作，而我们毋须用杀虫剂。” Barnard说。
日本食品宅配公司“Oisix ra daichi”发言人大熊拓梦指：“种植有机蔬菜需要农夫额外劳动，这应该反映在售价上。消费者接受（垂直农场出产的）无杀虫剂蔬菜是安全的，并视之为较昂贵的有机蔬菜的替代品。”据JRI估算，Techno Farm在五年内能达至与一般生菜竞争的价格。
适合气候环境差地区
传统农业产量易受天气影响，农产品价格随之而波动。当极端天气随气候变化愈趋频密，垂直农场或更显吸引。日本今年经历了最热夏天、连场暴雨、台风、洪水泛滥，超级市场生菜售价暴升至Spread出产生菜的两倍。自1990年代起极力推广垂直农场的美国哥伦比亚大学公共及环境健康荣休教授Dickson Despommier直言：“气候变化几乎影响每处的粮食生产。若再不做点什么减缓气候转变，垂直农场可能是城市人获得食物的最后希望。”
一些耕作条件不佳的国家成为垂直农场进军之处，中东富国阿联酋是重要目标之一。阿联酋缺乏水源和可耕作土地，高达85%食物依赖进口，Plenty看准需求，在当地兴建首个海外农场，明年初供应蔬菜予阿布扎比和杜拜的社区。阿联酋航空机上餐饮公司（Emirates Flight Catering）亦与美国加州垂直农场营运商Crop One集团合资4,000万美元，本月在杜拜动工兴建占地13万平方呎的垂直农场，预计于2019年12月供应蔬菜到其航班及机场贵宾室。法国初创公司Agricool也于本年6月在杜拜设置了首个垂直农场货柜。
除阿联酋外，Plenty亦计划在中国建造300个垂直农场，满足那些愿意为安全食品付更多钱的中产人士。“在中国，杀虫剂用量是其他国家的两倍。很多人都没有机会吃新鲜农产品，他们要煮熟过才觉得安全。”Barnard说，他还透露会在北京和上海设立体验中心，让当地市民亲尝生吃新鲜蔬菜。
垂直农场亦适用于气候更极端的地方。例如德国在南极设置的考察站Neumayer Station III，冬天要补给十分困难，考察站职员今年便自行垂直种植生菜、青瓜、萝卜等。就连国际太空站也设有名为Veggie的迷你农场。
此外，密集的耕作方式令垂直农场不再限于郊区土地，而可设于都市周边甚至其中。Bain&Co.去年市场调查显示，即使是农业大国美国，亦有35%蔬果从外地输入。此外，该国出产的菜叶植物大多种于加州、亚利桑那州等西部地区，平均需要经过3,200公里运输才能到达东部的超市，部分农产品更需两星期才送到，途中或流失高达45%营养价值。因此，Barnard认为垂直农场可节省金钱：“现时传统方式耕作的农作物，最终价格有30%至45%是源于货车和仓库的费用。”
Barnard还声称，新鲜、运输路程短代表味道更好：“现时农产品由农场到消费者手中要经历数千公里，这是为什么很多生菜都味如嚼蜡。我们的生菜多汁、爽脆、鲜甜，顾客惊讶居然可以不用拌沙律酱。” Plenty的烹饪顾问Anthony Secviar是美国餐厅French Laundry前副总厨，该餐厅长年获得米芝莲三星。他试食过Plenty的罗勒和虾夷葱后赞不绝口：“我从未尝过这种达到厨师每一项要求的蔬菜：质素、卖相、质感、口味、可持续、价钱。”
都市耕作潜力巨大
垂直农场每单位产量高，虽然整体产量无法取代传统农业，但仍有一定价值。美国亚利桑那州立大学（Arizona State University）地理科学及城市规划教授Matel Georgescu，与北京清华大学、加州大学柏克莱分校（UC Berkeley）等合作，利用Google Earth Engine程式及人口、气象等数据分析，发现全球城市若全面实行都市耕作，每年将可生产1.8亿公吨食物，相当于现时全球豆荚类、根菜类和薯芋类蔬菜的10%产量。而且，每年可节省高达150亿千瓦小时能量，相当于全美国太阳能板所产生的一半能量。研究还认为都市耕作可固氮、减少热岛效应、防止雨水溢流、控制害虫等，全球都市耕作价值每年可达1,600亿美元。
Georgescu认为，研究可以量化把土地用作都市耕作的好处，有助城市规划。芝加哥大学全球环境计划总监Sabina Shaikh补充：“生态系统因地而异，研究可助官员更好地进行比较，尤其是思考一个公园相比生产食物有何效益。这不是说农场可生产食物，就必然比公园更有价值，只是提供了另一种思考工具。”
目前，垂直农场成了城市废置地方的新用途。例如在日本，随着劳动人口老化和企业转往海外设厂，当地留下了大量废置工厂，能源公司JXTG旗下加工所JX ANCI，正计划利用Spread的系统，在2020年前于其位于东京成田的工厂兴建室内农场。三菱瓦斯化学也将与Spread前员工创立的农业初创公司Farmship合作，在福岛县兴建农场。英国伦敦市地下33米的二战防空洞亦化身成当地首个地下农场Growing Underground，出产蔬菜到马莎百货（Marks & Spencer）的货架。
然而，并不是所有地方的人都欢迎都市耕作。美国加州在2014年就通过了《Urban Agriculture Incentive Zones》法案，地主以都市土地耕作可获税项优惠，但三藩市住屋紧张，法案被批评除了会令租金上涨之外，更被指或会妨碍房屋规划，降低住屋密度，迫使市民更频密驾驶汽车，从而增加碳足迹。
电力问题碍持续发展
是否有效运用能源，是垂直农场挥之不去的老问题。美国密歇根州立大学（MSU）可持续农业教授Michael Hamm质疑，节省的运输成本或不足以弥补消耗的电力：“你在用电力来取代太阳。
这并非空穴来风。根据日本设施园艺协会（JGHA）的资料，小型垂直农场自1970年代已在日本营运，但直至2010年，垂直农场行业因为采用了省电的LED灯，加上政府支持和补助才快速发展。协会统计，现时日本有六成垂直农场业者都因为电力成本问题而无法盈利，能盈利的大部分都是依靠政府补助，或以不使用化学剂作招徕，把成本转嫁到消费者。
不少早期投身垂直农场的业者，如美国的PodPonics和FarmedHere、加拿大的Local Garden、日本的Mirai等，近年也因控制成本不当相继结业。面对此一困境，部分业者选择使用可再生能源作回应。例如Crop One和瑞典的Plantagon将使用太阳能为垂直农场供电，同时改良LED灯效能，以减少碳足迹。
另一个老问题是：除了生菜，垂直农场还可以种什么？其实不多。根据农场数据公司Agrilyst去年报告，垂直农场最常种稙的五种蔬菜为叶菜类植物、番茄、花、菜苗和香草，小麦、稻米、粟米、大豆等主食都无法在垂直农场内种植。美国康奈尔大学（Cornell University）植物科学助理教授Neil Mattson是一项国家科学基金会资助研究的首席调查员，负责多方面分析垂直农场的可行性，他称其同事Lou Albright曾计算，若要在室内种小麦并制成面包，光是电力成本，每块就要11美元。“Albright说这种室内种植完全不合理，除非完全使用再生能源。” Mattson说。
Plenty现时主要种植生菜、羽衣甘蓝、芥菜、罗勒等。Barnard透露，他们已尝试过栽种400种农作物，如士多啤梨、红萝卜、番茄、西瓜等，根茎类蔬菜和树上水果无法大规模种植：“我们基本上可以种任何植物，问题在于成本。人人都可以买层架、光管、灌溉装置，只是看你有没有办法令农作物成本由每磅40美元降至1美元。”
Hamm认为这是垂直农场的局限，“不能只靠绿叶来喂饱整个城市”。Despommier亦认为，一些新农场可能大而无当：“老实说，谁管你厂房是不是最大？我只想知道谁最有效率，谁可种最多大家会吃的植物种类，而不只是菜叶。这是现时你能否由不盈利转为盈利的黄金准则。”
这些垂直场还可以如何再进一步？一些业者正以人工智能和机械化尝试，请详见另文《【科技．未来】人工智能促进生产 垂直农场的新型农夫》。
上文节录自第137期《香港01》周报（2018年11月12日）《新技术助降低成本 垂直农场有望普及化》。
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