2050年全球粮食危机解决方案：太阳能动力水上农场每年可产近万吨食物

到2050年，世界人口预计将达到90亿。另一方面，由于气候变化，农作物产量将减少四分之一以上。人们必须思考并制定策略来应对全球粮食供应日益减少的问题。

一家位于巴塞罗那的设计公司设计了一个 200 万平方英尺（186,000 平方米）的浮动农场，由太阳能供电。如果这种智能浮动农场能够实现，那么未来的农场将能够在近海、公海或大型水体表面自动运行（图1）。据设计者测算，像这样的普通浮动智能农场每年可生产蔬菜约8152吨，鱼类1703吨，总计近万吨粮食。

图1：集水培蔬菜、水产养殖和可再生能源为一体的垂直多层浮动农场，可以在一年中的任何时间和任何气候条件下生产食物（来源：）

这个智能漂浮农场共三层，具有多种农业新技术特点，所涉及的技术已在世界各地广泛应用。由于智能农场的各个组成部分均采用模块化设计，因此可以在人口密集地区将多个浮动农场组合在一起（图2），从而提高农场的生产效率，满足广大居民的需求。

图2.大量能源供应来自屋顶的太阳能电池板（来源：）

农场的顶层由三部分组成。第一部分：雨水收集装置，可以收集雨水用于灌溉，节约用水。第二部分：太阳能光伏板（图2），它可以将太阳能转化为电能，为农场提供电力，例如为蔬菜的光合作用提供人造光。同时，农场还可以配备微型风力发电机、潮汐发电机和沼气发电机。这不仅充分利用了自然界的可再生资源，而且通过沼气发电系统，对农业生产过程中产生的生物废弃物进行了利用和消除。第三部分：天窗系统可以在阳光充足的情况下为植物生长提供阳光，从而节省人工照明系统的能源。

农场二楼是整个农场最重要的部分，也是主要粮食生产区：蔬菜生菜区（图3）。它包括小型气候控制室和用于农作物种植的自动水培系统。这种自动化水培系统是一种在营养液中培育蔬菜的无土栽培技术。它不需要土壤和土地，不受气候影响。这确保了蔬菜和水果可以在全年任何气候下的任何时间生产。另外，由于经过灭菌的营养液中含有植物生长所需的养分，因此可以在播种前对种子进行灭菌处理，从而保证整个生产过程无菌、无虫害，绝对有机。因此，水培系统既不需要自然降水（但可以利用自然降水），也不需要肥沃的土壤和喷洒农药，因此可以有效地服务于干旱地区或土壤贫瘠地区的居民。由于水培系统也是模块化设计，多个水培模块也可以堆叠组装，在更小的空间内生产大量的蔬菜。

图3：悬浮式水培蔬菜生产系统可以占用更少的空间生产更多的蔬菜（来源：）

最后，底层被设计为近海水产养殖场。外部采用防风防浪设计，并增设防护网。内部有供水系统和海水淡化车间（图4）。还包括一个孵化车间，用于鱼卵的孵化和孵化。苗圃车间。屠宰车间、包装车间、储藏车间可直接加工、包装水产品。整个农场中不用于种植和养殖的空间是服务通道和人行通道。

图4：底层是水产养殖场（来源：）

该项目的设计者声称，为了尽可能减少人工干预，智能浮动农场的设计目的是使整个农场的运行尽可能完全自动化。那么如何实现呢？最关键的一点是在整个农场安装各种传感器，并依靠“物联网”来报告这些数据，最终帮助农场始终保持最高的运营效率。同时，还可以通过大数据分析来分析某个地区的人们喜欢吃什么蔬菜水果，需要什么蔬菜水果，需要多少。这样，就可以根据区域的需求，采用不同的模块，打造出能够满足区域内人们需求的“定制”智能浮动农场。例如：某个地区的人们通常吃鱼少，吃蔬菜多，那么我们可以多安装水培蔬菜模块，少安装水产养殖模块（图5）。

图5：水上农场可以生产各种蔬菜、水果、香料和鱼类（来源：）

智能浮动农场项目总监F. Ponce在公司网站上表示：“面对城市扩张、土地流失和气候变化带来的挑战，我相信像智能浮动农场这样的智能浮动农场可以帮助我们改变现状面对现在和未来。设计师认为，由于智能漂浮农场的整个设计具有高度的灵活性，因此对于那些沿海特大城市和人口稠密地区来说，它是一个理想的选择（图6），例如洛杉矶、纽约、芝加哥、西雅图、东京、新加坡、孟买、雅加达、开罗、香港、上海、圣保罗、大阪、曼谷、深圳、伊斯坦布尔、蒙特利尔、首尔、卡拉奇、悉尼。以及其他沿海大城市。

图6：足够的灵活性让智能浮动农场在沿海大城市得到广泛应用，满足当地粮食生产需求（来源：）

虽然这种智能浮动农场目前只存在于设计师的图纸上，但构成农场所需的各种技术和设施已经在世界各地的农场中使用。

例如，2014年下半年，英国第一个浮动太阳能发电场在英国伯克郡揭幕（图7）。这个农场只是在开阔的湖面上组装了一个太阳能光伏电站，为岸边的农场提供电力，但这也从一个方面说明了这项技术的可行性。据悉，类似的浮动太阳能发电系统也出现在法国和印度。

日本还计划在大阪附近安装世界上最大的浮动太阳能光伏发电系统，发电量将达到1.7兆瓦。这只是法国公司 Ciel et Terre、日本太阳能巨头京瓷公司和东京世纪租赁公司正在开发的 60 兆瓦目标项目的一部分。

图7：英国伯克郡的浮动太阳能光伏电站（来源：Ciel et Terre）

此外，智慧漂浮农场最重要的部分：水培无土蔬菜栽培系统已经在各类“智慧城市农场”中得到应用（图8）。如果整个生产过程采用无虫害无菌系统，就可以绝对绿色有机。它可以实现从农场到餐桌。蔬菜可以直接在锅中煮熟而无需冲洗，也可以直接作为蔬菜沙拉食用（图8右下图）。因此，通过有效整合现有的各种技术和设施，实现智能浮动农场并不是一件很困难的事情。

图8：水培蔬菜种植系统广泛应用于智慧城市农场，水培蔬菜的根部非常干净，没有任何土壤（右下角）（来源：..ie）

对于中国来说，随着城市化的推进，越来越多的人将离开农村进入城市。因此，发展都市农业比以往任何时候都更加重要。这些太阳能智能浮动农场不仅可以减少当地对粮食投入的依赖，还可以减少粮食从外地农场到餐桌的运输里程。它们也非常符合我们保护耕地、保护环境、可持续发展的需要。

参考：

巨型太阳能发电场可发电 8,000 吨。

我们的农场有吗？

：英国第一个太阳能发电厂位于 。

【彩蛋】奇幻创造新人类，让我们来看看那些令人难以抗拒的奇幻设计。

一家荷兰公司设计的海上城市草图。图片

睡莲城由日本公司设计。图片

深海养殖。图片

19世纪法国科幻作家儒勒·凡尔纳的小说《海底两万里》描述了海底热能转换的场景。图片

周彬彬是爱尔兰都柏林大学博士后，研究方向为小麦作物抗病育种。