地下种植：面向未来粮食的可持续解决方案

随着全球人口持续增长和气候变化加剧，对可持续和有韧性的粮食生产系统的需求从未如此迫切。传统农业面临诸多挑战，包括土地稀缺、水资源短缺、土壤退化以及极端天气事件的影响。地下种植，也称为地下农业，正作为一种有前景的解决方案出现，它提供了一种独特而创新的粮食生产方法，可以显著提高全球可持续性和粮食安全。

什么是地下种植？

地下种植是指在地球表面以下的封闭环境中种植作物的做法。这可以包括利用现有的地下空间，如洞穴、矿井和隧道，或建造专门建造的设施。与传统农业不同，地下种植可以精确控制环境因素，如温度、湿度、照明和营养输送，创造最佳生长条件，而不受外部气候变化的影响。这种受控环境可以实现全年作物生产，减少对农药和除草剂的依赖，并最大限度地减少用水量。

地下种植的可持续性优势

地下种植提供了多种可持续性优势，解决了农业部门面临的一些最紧迫的挑战：

土地利用优化

地下种植最重要的优势之一是它能够利用不适合传统农业的空间。这包括废弃的矿井、废弃的隧道和城市地区，这些地方土地稀缺且昂贵。通过改造这些空间，地下农业可以减轻对耕地的压力，并有助于保护自然生态系统。在东京或新加坡等人口稠密的城市地区，土地非常宝贵，地下农场可以补充现有的食品供应链，并减少对进口的依赖。考虑一下伦敦正在探索的改造二战空袭避难所，用于种植绿叶蔬菜的例子。

节水

地下种植系统通常采用闭环灌溉技术，如水培和气雾培，与传统农业相比，可显著减少用水量。这些系统回收水和养分，最大限度地减少浪费，防止水资源污染。在中东和非洲部分地区等面临水资源短缺的干旱和半干旱地区，地下农业可以提供可靠的新鲜农产品来源，且用水量最少。例如，研究人员正在探索在撒哈拉沙漠中使用地下含水层和地热能为地下农场供电。

减少农药和除草剂的使用

地下农场的受控环境最大限度地减少了病虫害的风险，从而减少了对化学农药和除草剂的需求。这对于保护人类健康和环境至关重要。通过创造一个无菌和隔离的环境，地下农场可以使用有机和可持续的实践来种植作物。这在对农药使用有严格规定的国家尤其重要，如欧盟国家，消费者越来越要求无农药产品。

全年作物生产

与受季节性变化和与天气相关中断影响的传统农业不同，地下种植可以实现全年作物生产，而不受外部气候条件的影响。这确保了新鲜农产品的稳定供应，减少了对进口的依赖，并提高了粮食安全，特别是在气候恶劣或生长季节有限的地区。想象一下加拿大北部，那里短暂的生长季节严重限制了当地的粮食生产；地下农业可以提供全年可持续的新鲜水果和蔬菜来源。

降低运输成本和排放

通过将地下农场设在更靠近城市中心的地方，可以显著减少运输距离以及相关的成本和排放。这最大限度地减少了食品供应链的碳足迹，并提高了农产品的新鲜度和营养价值。例如，位于柏林一家超市下方的地下农场可以每天为商店供应新鲜农产品，从而消除了长途运输的需要，并减少了食物浪费。

能源效率

虽然地下种植需要能源用于照明、通风和温度控制，但它也提供了能源效率的机会。利用可再生能源，如太阳能和地热能，可以显著减少地下农场的碳足迹。特别是地热能，可以提供稳定和可持续的供热和制冷来源，从而减少对化石燃料的依赖。例如，在冰岛，地热能被广泛用于为温室供电，并且也可以用于地下农业。

地下种植中使用的技术

几项关键技术促成了地下种植系统的成功：

受控环境农业 (CEA)

CEA 涉及操纵环境因素，如温度、湿度、照明和二氧化碳水平，以优化植物生长。传感器和自动化系统监控和调整这些参数，确保最佳生长条件，而不管外部波动如何。

水培和气雾培

水培和气雾培是无土种植技术，通过水或空气将养分直接输送到植物根部。这些方法在水和养分利用方面效率很高，与传统的基于土壤的农业相比，可以显著提高作物产量。

LED 照明

LED 照明为植物生长提供了精确且节能的光源。LED 可以定制，以发射促进光合作用和优化植物发育的特定波长的光。此外，LED 产生的热量低于传统照明系统，从而减少了对冷却的需求，并进一步提高了能源效率。

地热能

地热能利用地球内部的热量为地下农场提供可持续的供暖和制冷来源。这减少了对化石燃料的依赖，并最大限度地减少了设施的碳足迹。

可再生能源整合

整合太阳能、风能或其他可再生能源可以进一步提高地下农场的可持续性，减少其对电网的依赖，并最大限度地减少其对环境的影响。地面太阳能电池板和地下地热能的结合提供了强大而可持续的能源供应。

世界各地的地下种植项目示例

虽然它仍然是一个相对新兴的行业，但几个创新的地下种植项目正在展示这项技术的潜力：

Growing Underground（英国伦敦）

Growing Underground 是一个先锋项目，它利用伦敦废弃的二战防空洞来种植绿叶蔬菜和香草。该农场使用水培和 LED 照明全年生产作物，为当地餐馆和零售商提供新鲜农产品。

Deep Farm Institute（芬兰）

该研究项目探讨了利用芬兰地下矿井进行粮食生产的潜力。该项目旨在开发适用于寒冷气候的可持续高效地下种植技术。

The Plant（美国芝加哥）

虽然并非严格意义上的地下种植，但 The Plant 是一个位于芝加哥一个改造的肉类加工设施中的闭环垂直农场。它集成了各种可持续技术，包括鱼菜共生、厌氧消化和可再生能源，以创建一个自给自足的粮食生产系统。这为可以为类似地下项目提供参考的城市农业提供了一个很好的例子。

蒙特利尔地下城（加拿大）

蒙特利尔广泛的地下网络有可能容纳城市农场，这些农场直接融入城市基础设施，为居民提供新鲜食物，同时有效利用现有空间。

挑战和考虑因素

尽管地下种植有诸多好处，但也面临一些挑战和考虑因素：

初始投资成本

建立地下农场的初始投资成本可能很高，包括土地购置或翻新成本、基础设施开发和技术实施。为新项目获得资金和吸引投资者可能是一个挑战。

能源消耗

虽然地下农场可以提高能源效率，但它们仍然需要能源用于照明、通风和温度控制。最大限度地减少能源消耗和利用可再生能源对于确保这些设施的可持续性至关重要。

技术专长

运营地下农场需要在水培、气雾培、受控环境农业和可再生能源等领域拥有专业的技术专长。需要培训和教育项目来为这个新兴行业培养一支熟练的劳动力队伍。

监管框架

需要清晰一致的监管框架来指导地下种植的发展，并确保其安全性和可持续性。这包括与食品安全、环境保护和建筑规范相关的法规。

公众认知

提高公众对地下种植好处的认识，并解决对食品安全或环境影响的任何担忧，对于获得公众的认可和支持至关重要。透明和开放的沟通是建立信任的关键。

地下种植的未来

面对日益增长的全球挑战，地下种植具有彻底改变粮食生产和提高可持续性的巨大潜力。随着技术的进步和成本的降低，地下农场可能会变得越来越普遍，特别是在城市地区和气候恶劣或土地资源有限的地区。需要进一步的研究和开发，以优化地下种植技术，提高能源效率并降低成本。研究人员、企业家、政策制定者和社区利益相关者之间的合作对于充分发挥地下种植的潜力并为所有人创造一个更可持续和粮食安全的未来至关重要。

未来可能会看到地下农场与其他城市基础设施（如交通网络和废物管理设施）的整合，从而创建最大限度地提高资源效率并最大限度地减少环境影响的协同系统。我们还可能会看到模块化、可扩展的地下种植单元，这些单元可以轻松部署在各个地点，适应当地的需求和条件。想象一下，一个城市下面有一个相互连接的地下农场网络，提供一个分散且有弹性的粮食供应系统。

可操作的见解

• 支持研发：投资研究以改进地下种植技术并优化资源效率。
• 促进教育和培训：制定教育计划，培训地下种植技术方面的熟练劳动力。
• 激励投资：提供税收优惠和补贴，以鼓励对地下种植项目的投资。
• 制定监管框架：制定清晰一致的法规，以指导地下种植的可持续发展。
• 提高公众意识：教育公众了解地下种植的好处并解决任何担忧。

通过拥抱地下种植并促进该领域的创新，我们可以为子孙后代铺平道路，创造一个更可持续、更有韧性、粮食安全的未来。