本刊編輯部

根據(jù)聯(lián)合國發(fā)表的人口報(bào)告預(yù)測，到2050年全球人口將達(dá)到93億。而目前，世界上所有的可耕地幾乎滿負(fù)荷地運(yùn)作，才能勉強(qiáng)養(yǎng)活現(xiàn)在60多億人口。那么，未來40年增加的30億人口，如何解決他們的吃飯問題呢?看看小璐的主意吧!

把森林、草地變成耕地?這顯然不行!歷史告訴我們，這樣對地球環(huán)境的破壞異常嚴(yán)重!填海造田?土從什么地方來呢?而且這對海洋生物環(huán)境也是一種破壞!到外太空種地!這想法好，并且已經(jīng)有科學(xué)家在不懈地研究，只是什么時(shí)候才能成為現(xiàn)實(shí)，還是未知數(shù)!

怎樣解決未來眾多人口的吃飯問題呢?小璐的想法雖然很多，但很快都被精靈小諾——推翻了。突然，小璐靈光一閃：“有了!以后人們可以在摩天大樓里種地!這就像我們的樓房一樣，當(dāng)?shù)孛娌粔蛉藗兙幼〉臅r(shí)候，人類就設(shè)計(jì)了高樓。如果糧食也可以種植在高樓里，人們吃飯的問題不就解決了嗎?”小璐為自己的想法興奮不已!

將糧食種在高樓里，這想法貌似可行!美國有個科學(xué)家的想法就和小璐的想法比較相似，他就是哥倫比亞大學(xué)的迪克森·戴斯波米爾教授，不過他的理想更高：他打算建造一個垂直農(nóng)場，也就是要在摩天大樓里種地!

瞧瞧他設(shè)計(jì)出的垂直農(nóng)場的雛形吧：把城市中的摩天大樓變成自給自足的糧食生產(chǎn)中心，它占地只有一畝，樓高30層，一邊生產(chǎn)水果、蔬菜和谷物，一邊產(chǎn)生清潔能源、凈化污水。按照設(shè)計(jì)，垂直農(nóng)場采用無土溶液栽培方式，每一層樓都是一片農(nóng)地，具有高度集成的高效率灌溉系統(tǒng)，所有農(nóng)作物都在受控制的環(huán)境中生長，并使用電子監(jiān)控來檢驗(yàn)作物是否成熟。全年365天不間斷地種植、收割。其能源來自太陽能和風(fēng)力渦輪。這里沒有廢物，植物莖須、顆粒(如玉米桿和麥麩)等植物廢料先被加工成粉末狀，然后壓縮成可全部燃燒的燃料顆粒。農(nóng)場底部的污水處理設(shè)施可以將污水中的有機(jī)物分離出來，制成燃料，用于發(fā)電，凈化后的污水還可用于植物灌溉。

戴斯波米爾教授估計(jì)，約150棟此類建筑物便能供應(yīng)紐約全市1年的飲食所需。利用現(xiàn)有的綠色建筑系統(tǒng)，這種垂直農(nóng)場不僅能實(shí)現(xiàn)自給自足，還能為城市居民提供新鮮食品，凈化城市環(huán)境。

為什么要在城市中建設(shè)垂直農(nóng)場呢々專家告訴我們，在可控環(huán)境下種植農(nóng)作物好處多多：

第一、城市中沒有家畜，因此不會通過未經(jīng)處理的廢物傳播疾??；

第二、不會因天災(zāi)造成農(nóng)作物大規(guī)模減產(chǎn)；

第三、“無賴”轉(zhuǎn)基因品種進(jìn)入“天然”植物世界的可能性微乎其微。所有農(nóng)作物都可以通過有機(jī)栽培方式生長，不會使用除草劑、殺蟲劑或農(nóng)藥，保證農(nóng)產(chǎn)品都無害；

第四、規(guī)?；募猩a(chǎn)方式，方便有機(jī)廢物回收、城市污水處理和新能源的生產(chǎn)利用。

到2050年，全球80％的人口將居住在城市。另外，城市已經(jīng)擁有建設(shè)垂直農(nóng)場所需的密度和基礎(chǔ)設(shè)施，而“超綠色”摩天大樓不僅生產(chǎn)糧食，還能供應(yīng)能源，創(chuàng)造真正意義上的自給自足的環(huán)境。

戴斯波米爾教授非常自信地表示，垂直農(nóng)場能種植的農(nóng)作物會超過100種。草莓、香蕉、西紅柿等都不是問題。

科學(xué)家還從宇航局那里得到了能在室內(nèi)生長的植物名單。原來，宇航局擁有一個龐大的水耕法項(xiàng)目。遺傳工程也將在垂直農(nóng)場發(fā)揮重要作用，因?yàn)橛泻芏嘀参镂覀兩胁恢廊绾卧?/p>

一座30層樓高的農(nóng)場能為5萬人提供1年的糧食和飲用水，建造這樣的一座“垂直農(nóng)場”需要數(shù)十億美元。建設(shè)一個小些、簡單些的垂直農(nóng)場可能也需要2億美元。

雖然垂直農(nóng)場所需的技術(shù)大多數(shù)都已經(jīng)具備，許多設(shè)計(jì)師和建筑師都在隨后提出各種垂直農(nóng)場方案，但由于所需的昂貴資金和人們觀念的有待轉(zhuǎn)變等問題，“垂直農(nóng)場”到目前為止還只是一種理想模式。但是，戴斯波米爾教授對此充滿了信心，并希望能將“垂直農(nóng)場”推廣至中國和印度這些農(nóng)業(yè)大國。他說：“我們對垂直農(nóng)場所傾注的精力和關(guān)注，并不亞于其他科學(xué)家所致力的登月計(jì)劃。畢竟我們所要解決的問題是很現(xiàn)實(shí)的，這將使全球人類不必?fù)?dān)心下一頓飯將從何而來?！睋?jù)戴斯波米爾教授估計(jì)，若想將高科技農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)同最新建筑設(shè)計(jì)完美結(jié)合起來，還需要農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家、建筑師、農(nóng)藝學(xué)家和城市規(guī)劃者一起用4～6年時(shí)間來解決這個問題。

而建造這種摩天大樓所需要的昂貴費(fèi)用，除了政府的扶持，還需要一些慈善家的鼎力支持。

自然環(huán)境惡化，有人提出“生物圈”

自1940年以來，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類生產(chǎn)、生活和探險(xiǎn)的足跡遍及全球。據(jù)統(tǒng)計(jì)，87％的陸地已受到人類活動的干擾，僅有3％的地方?jīng)]有人類涉足?，F(xiàn)在全球人口已達(dá)60多億，而且每年仍以9 000多萬的速度在遞增。在那些有人居住的地方，人類為了生存，將大部分的自然生態(tài)系統(tǒng)改造為城鎮(zhèn)和農(nóng)田，原有的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能退化，有的甚至已失去了生產(chǎn)力。隨著人口的持續(xù)增長，對自然資源的需求也在增加。環(huán)境污染、植被破壞、土地退化、水資源短缺、氣候變化、生物多樣性喪失等增加了對全球自然生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。人類面臨著合理恢復(fù)、保護(hù)和開發(fā)自然資源的挑戰(zhàn)。在這種背景下，有人提出了向太空移民的設(shè)想，也有人提出了“我們只有一個地球”的呼吁。生物圈二號就是在這種背景下產(chǎn)生的。生物圈二-8是地球的縮影

按照設(shè)計(jì)思想，地球是生物圈一號，生物圈二號是地球的縮影。人類如果能在這個模擬的地球中生活下去，就不怕地球環(huán)境惡化和資源枯竭，實(shí)在不行了就在人類控制的“地球”中生存。這個大科學(xué)工程從1986年設(shè)計(jì)，次年動工，至1991年完工，共花費(fèi)1，5億美元。它采用了全封閉的鋼筋與玻璃結(jié)構(gòu)，僅有陽光、電和信息與外界相通。其面積相當(dāng)于3個足球場大，引入了3 800多種生物布置成森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)、水和沼澤生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)，還有供研究和生活用的樓房和人造風(fēng)雨設(shè)施。

生物圈二號的設(shè)計(jì)壽命為100年，科學(xué)家們希望通過人在這個系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)長期自給自足的生活，從而為人類開發(fā)太空、建立生存模型、探討人與生物間關(guān)系、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等提供依據(jù)。

人類還遠(yuǎn)不了解地球

但結(jié)果卻令人遺憾：18個月之后，“生物圈二號”系統(tǒng)嚴(yán)重失去平衡：氧氣濃度從21％降至14％，不足以維持研究者的生命，輸入氧氣加以補(bǔ)救也無濟(jì)于事；原有的25種小動物，19種滅絕；為植物傳播花粉的昆蟲全部死亡，植物也無法繁殖。剛開始，科學(xué)家們每天還可以到“海洋”中去暢游一番，但海水富營養(yǎng)化后形成的赤潮使人望而生畏。

科學(xué)家們檢討了實(shí)驗(yàn)失敗的原因：人工控制系統(tǒng)不同于自然界，大而全的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了顧此失彼。生物圈二號內(nèi)的土壤均來自一個地方，不像地球那樣不同地帶有不同的土壤類型。模擬的各類生態(tài)系統(tǒng)的空間分布格局及大小比例不合理。地球上生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物間關(guān)系很復(fù)雜，目前人類還未全面了解生物間的協(xié)調(diào)性。它最重要的啟示在于：我們?nèi)祟惸壳皩Φ厍虻牧私膺€是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，現(xiàn)在最好的辦法還是保護(hù)和利用好地球，保護(hù)環(huán)境和恢復(fù)生態(tài)是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

水耕栽培

“垂直農(nóng)場”里的作物將采取水耕栽培的方式。水耕栽培是無土栽培的主要方式之一，即將植物直接種植在營養(yǎng)液中。經(jīng)過大量的科學(xué)研究表明，植物并不一定必須種在土壤里才能生長。人們通過對植物生長機(jī)理的研究，發(fā)現(xiàn)土壤的作用是為植物供應(yīng)充足的水氣肥。如果能夠滿足植物根系對水氣肥的需求，就是沒有土壤也能讓植物正常生長。采用營養(yǎng)液水培技術(shù)，可以克服作物的連作障礙。在傳統(tǒng)的土耕方式中，同一地塊連年栽培同一種作物，會出現(xiàn)生長發(fā)育不良現(xiàn)象，甚至枯萎死苗。其主要原因是病蟲害在同一塊地上殘留積累，導(dǎo)致栽培下一茬植物時(shí)感染致??；另一方面是由于在同一地塊上施用相同類型的化肥，導(dǎo)致某些鹽類的過剩積累。而采用水培方式，雖然每茬收獲后也會在苗床殘留一些病菌和鹽分，但可以通過清洗消毒的方式得以解決。

國家的興旺、民族的強(qiáng)盛需要國民整體素質(zhì)的提高。從2003年起，中國科協(xié)組織各級科協(xié)和學(xué)會在全國范圍內(nèi)開展了全國科普日活動。并從2005年開始，每年9月第三周公休日舉辦全國科普日活動。2009年的科普日時(shí)間為9月18-25日，主題為“節(jié)約能源資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障安全健康!”