俄烏戰(zhàn)爭引發(fā)的糧食安全問題仍在發(fā)酵中，不但烏克蘭農(nóng)產(chǎn)品因戰(zhàn)事持續(xù)而難以輸出，還有干旱、熱浪等極端氣候威脅著美國、加拿大的農(nóng)產(chǎn)量，加上第二大小麥生產(chǎn)國印度突然宣布禁止小麥出口，令全球糧食供給雪上加霜。為降低對國際糧食供應(yīng)鏈的依賴，有別于傳統(tǒng)耕種方式的“垂直農(nóng)業(yè)”（Vertical Farming）開始在世界各地興起！最近，新加坡首次成功在垂直農(nóng)場種出稻米，更讓這種新型種植技術(shù)倍受矚目。

戰(zhàn)事＋極端氣候引發(fā)糧食危機

烏克蘭生產(chǎn)了全球15.3%的玉米、12.6%的大麥、10%的小麥、以及49.6%的葵花籽油，可說是世上重要的糧食供應(yīng)國之一。因著俄烏戰(zhàn)爭的關(guān)系，現(xiàn)時約有2,500萬噸糧食滯留在烏克蘭港口，為全球糧食供應(yīng)帶來很大缺口。

更糟糕的是，氣候變遷的負面影響在2022夏季變得更加明顯，對糧食種植構(gòu)成嚴重威脅。美國中部的干旱現(xiàn)象已迫使部分小麥農(nóng)田棄耕；加拿大阿爾伯塔省 (Alberta) 的小麥耕地過于干燥，曼尼托巴省 (Manitoba) 則遭受風(fēng)暴侵襲，以致農(nóng)民無法進田耕種。歐洲產(chǎn)糧大國法國亦面對高溫和干旱天氣威脅，估計小麥、大麥、玉米、向日葵產(chǎn)量可能會因此而減少。

美國農(nóng)業(yè)部評估，在極端氣候影響下，2022年美國小麥種植面積為4,740 萬英畝，只比2021年增長1%，創(chuàng)下自1919年以來的第五低水平。（圖片來源：Pixabay.com）

亞洲方面，中國遭受2021年秋季異常水災(zāi)的影響，使冬小麥收成不佳，所以要增加糧食進口，現(xiàn)時小麥、玉米、大豆的入口量已達創(chuàng)紀錄水平。印度也遭逢熱浪，西北部與中部于2022年4月錄得122年以來最高溫紀錄，影響當(dāng)?shù)匦←準粘桑A(yù)計收成將減少5%以上，因此在5月13日宣布暫停小麥出口，對全球糧食供應(yīng)帶來又一次打擊。

垂直農(nóng)業(yè)成拯救糧食缺口曙光

面對全球糧食不足的挑戰(zhàn)，不受極端氣候影響的“垂直農(nóng)業(yè)”，遂成為拯救糧食危機的一道曙光。所謂“垂直農(nóng)業(yè)”，意指在垂直堆棧層面種植糧食的做法，有時候也會在工廠大廈、舊倉庫、或貨柜箱內(nèi)進行種植。為求在有限空間內(nèi)獲得最豐富的農(nóng)產(chǎn)量，垂直農(nóng)場會利用層架以垂直方式來栽種農(nóng)作物，有些大型設(shè)施甚至可以堆棧到14至16樓層。

垂直農(nóng)業(yè)主要使用控制環(huán)境耕種（Controlled-Environment Agriculture）技術(shù)，讓所有環(huán)境因素都可以控制，所以無懼氣候變化。垂直農(nóng)場內(nèi)的農(nóng)作物不是種植在泥土中，而是養(yǎng)殖在聚氨酯海綿的替代原料、生物降解性的泥炭苔、或是黏土顆粒的無機材料里；透過水培或氣培系統(tǒng)，向農(nóng)作物輸送營養(yǎng)配方，直接讓根部吸收以促進生長。

室內(nèi)垂直農(nóng)場配備大量實驗室級傳感器，負責(zé)監(jiān)察植物的生長變化，并收集溫度、濕度、土壤養(yǎng)分等環(huán)境數(shù)據(jù)，再經(jīng)由AI人工智能進行分析，得出需微調(diào)改善之處，從而調(diào)控養(yǎng)分供應(yīng)與生長環(huán)境，以提高農(nóng)產(chǎn)量和維持穩(wěn)定質(zhì)量。

垂直農(nóng)業(yè)初創(chuàng)獲資本市場青睞

以亞馬遜創(chuàng)辦人貝佐斯（Jeff Bezos）參與投資的Plenty為例，其垂直農(nóng)場每平方英尺的農(nóng)作物產(chǎn)量是傳統(tǒng)農(nóng)場的350倍。同時，種植場內(nèi)采用精準的澆水系統(tǒng)與水循環(huán)機制，故此用水量僅為傳統(tǒng)農(nóng)場的5%，加上種植過程無需施加殺蟲劑，所以被視為環(huán)保的耕種方式。

有別于大部分垂直農(nóng)場在層架上種菜，Plenty將20呎高的長管相隔4吋豎立平排，讓蔬菜沿著長管橫向生長，組成密密麻麻的蔬菜墻。水與養(yǎng)分會從長管的頂部灌注，靠地心吸力向下自然流動，以便把多余的水回收重用。（圖片來源：Plenty官網(wǎng)）

為確保農(nóng)產(chǎn)品的衛(wèi)生水平，Plenty要求工作人員穿著全套的個人防護裝備，又會使用機器人進行采摘，務(wù)求讓“第一個用手碰到食物的人就是消費者”。（圖片來源：Plenty官網(wǎng)）

各國政府與企業(yè)均看好垂直農(nóng)業(yè)的前景，紛紛投資于相關(guān)的農(nóng)業(yè)科技初創(chuàng)公司。美國初創(chuàng)Plenty于2022年1月宣布，在E輪融資中獲得4億美元（約31.2億港元），由One Madison Group與JS Capital領(lǐng)投，參與投資者還包括沃爾瑪（Walmart）與軟銀愿景基金（SoftBank Vision Fund）。

德國初創(chuàng)Infarm在2021年12月最近完成2億美元（約15.6億港元）的D輪融資，由卡塔爾投資局（Qatar Investment Authority）領(lǐng)投，讓公司估值超越10億美元（約78億港元），成為歐洲首家“獨角獸”級的垂直農(nóng)業(yè)初創(chuàng)。目前室內(nèi)農(nóng)業(yè)只占整體農(nóng)業(yè)市場不到10%的份額，但在垂直農(nóng)業(yè)的帶動下，有業(yè)者認為10年內(nèi)市占率有望大增至接近50%。

Infarm垂直農(nóng)場以“種植中心”為單位，每個種植中心由多個垂直模塊連接，組成多層式層架，可在6個星期內(nèi)完成部署，將一個40平方米的空間變成垂直農(nóng)場，每年可生產(chǎn)逾50萬株農(nóng)作物。（圖片來源：Infarm官網(wǎng)）

Infarm垂直農(nóng)場現(xiàn)已進駐美國、加拿大、日本和歐洲，更計劃于2023年在中東卡塔爾開設(shè)種植中心，被卡塔爾投資局視為提升國家糧食安全的有效措施。（圖片來源：Infarm官網(wǎng)）

垂直耕種農(nóng)作物品種有局限性

然而，也有不少人對垂直農(nóng)業(yè)持反對意見。有批評者認為，人工照明過于耗電，不但造成大量碳排放，而且能源成本太高，讓農(nóng)場難以長期經(jīng)營。日本設(shè)施園藝協(xié)會的統(tǒng)計資料顯示，及至2020年2月，日本總共有386座垂直農(nóng)場，其中4成呈虧損狀態(tài)，迫使不少企業(yè)接連退出市場。

為應(yīng)對此困境，部分業(yè)者嘗試轉(zhuǎn)用綠色能源和低耗電照明系統(tǒng)。譬如Crop One與Plantagon采用太陽能為垂直農(nóng)場供電，并改進LED燈效能，以減少碳排放；GoodLeaf則引入照明方案商Signify的全自動化農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，能夠精準控制照射光譜，有效縮短農(nóng)作物的生長周期，幫助降低營運成本。

但最教人頭痛的是，垂直農(nóng)場能種植的農(nóng)作物品種有限。農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分析公司Agrilyst指出，垂直農(nóng)場最常見的農(nóng)作物分別為葉菜類植物、菜苗、西紅柿、花、以及香草；至于稻米、小麥、粟米、大豆等主糧則很難在這類農(nóng)場內(nèi)大量栽種。

例如Infarm主要種植香草、沙拉菜、綠葉蔬菜，并計劃在2022年內(nèi)試種豌豆、蘑菇、櫻桃西紅柿等；Plenty則以量產(chǎn)生菜、芥菜、羅勒、羽衣甘藍為主，亦曾嘗試種植西瓜、士多啤梨、紅蘿卜、西紅柿等，惟卻始終無法大規(guī)模種出根莖類蔬菜與樹上水果。

目前Infarm垂直農(nóng)場能種出75種綠葉蔬菜、沙拉菜與香草，最終目標是能夠種出整個水果與蔬菜籃。（圖片來源：Infarm官網(wǎng)）

Plenty能夠把一幅283萬平方米的農(nóng)田濃縮在95,000平方米的倉庫內(nèi)，讓種植所需的土地面積縮到最小，再透過人工照明、環(huán)境控制來調(diào)控生長環(huán)境，免去極端氣候影響，故此每年收成次數(shù)比傳統(tǒng)耕種方法為多。（圖片來源：Plenty官網(wǎng)）

新加坡垂直農(nóng)場首次種出稻米

紐西蘭在2019年發(fā)表的研究報告指出，垂直農(nóng)業(yè)只適合種植綠葉蔬菜與草本植物，無法取代能種植多種農(nóng)作物的常規(guī)耕種方式。假如依賴垂直農(nóng)場來取代因日漸流失的傳統(tǒng)耕地，最終可能會造成另一種糧食危機。

不過，隨科技持續(xù)改進，垂直農(nóng)場不能栽種主糧的局限性，終于取得突破進展了。新加坡淡馬錫基金會與淡馬錫生命科學(xué)研究院攜手進行的“大樓種稻”試點項目，剛于2022年2月完成，成功在垂直農(nóng)場中種出稻米。

淡馬錫生命科學(xué)研究院在溫室內(nèi)培育淡馬錫米的幼苗，待稻苗發(fā)芽后，便會移送到淡濱尼組屋區(qū)的垂直農(nóng)場繼續(xù)栽種。（圖片來源：淡馬錫官網(wǎng)）

研究人員先在溫室中培育“淡馬錫米”的稻苗。這款特種稻米較常見的品種矮小，適合在較擁擠的環(huán)境中成長。它不僅具有抗蟲害能力，還兼?zhèn)淞己玫哪秃敌裕稍?個星期沒水灌溉的情況下繼續(xù)生長。同時，其生長周期短至4個月，故此一年可以有3次收成。

當(dāng)?shù)久绨l(fā)芽后，便會被轉(zhuǎn)送到6層樓高的垂直農(nóng)場，試驗中的淡馬錫米被栽種在頂層大約兩平方米大小的土壤中。負責(zé)管理農(nóng)場的科技公司Netatech，使用精密滴灌系統(tǒng)，精準調(diào)控水與養(yǎng)分供應(yīng)，直接輸送到稻苗根部。

樓高6層的垂直農(nóng)場由鐵架依組屋外墻搭建而成，試驗中的淡馬錫米生長在頂層約兩平方米大小的土壤里。（圖片來源：淡馬錫官網(wǎng)）

室內(nèi)農(nóng)場種米減省人力與用水

種植區(qū)設(shè)有傳感器，藉由物聯(lián)網(wǎng)與人工智能系統(tǒng)，監(jiān)測稻米的生長狀態(tài)與環(huán)境變化，一旦發(fā)現(xiàn)環(huán)境變得高溫干燥，即會自動調(diào)整灌溉。因此，工作人員每周只需到場檢查一次，確保農(nóng)場裝置運作正常即可，令人力成本得以大幅減省。

除此以外，傳統(tǒng)稻田以漫灌方式栽種稻米，平均每公斤米需用到2,500公升水，惟在垂直農(nóng)場中使用滴灌法種米，每公斤米只需使用約750升水，耗用的水資源大減7成。

首批在垂直農(nóng)場種出的淡馬錫米已在2022年2月收成，被帶回實驗室進行測試；后續(xù)研究是如何改進淡馬錫米的味道、纖維度、以及升糖指數(shù)，讓其質(zhì)量與傳統(tǒng)農(nóng)田種植的稻米相若。

淡馬錫生命科學(xué)研究院研發(fā)的淡馬錫米已在印尼的稻田大量種植，并在新加坡超市販售。這次把淡馬錫米移師至垂直農(nóng)場栽種，成功產(chǎn)出的首批稻米已被送到實驗室作進一步研究。（圖片來源：淡馬錫官網(wǎng)）

近年受到極端氣候的影響，適合農(nóng)耕的土地愈來愈少；就算農(nóng)作物順利成長，也可能在收割前受自然災(zāi)害侵襲，造成嚴重農(nóng)損。垂直農(nóng)場既不用考慮外在氣候影響，又可以利用有限土地來提高農(nóng)產(chǎn)量，因而備受看好。可是，人類只吃葉菜始終不能填飽肚子，所以垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)尚有待進一步突破。除稻米以外，假如有一天垂直農(nóng)場還能種出小麥、大豆、粟米等主糧，才算是真正解救全球糧食危機喔！

作者：方展策