把菜种到天上去。
编者按：本文来自微信公众号 远川出海研究（ID：aotekuaitan），作者：刘珺雅，创业邦经授权转载
对上海人来说，“抢菜”大概率会成为代表2022的重要关键词。
当下上海已恢复如常，但过去几个月的蔬菜供应紧张，十足为上海留下了些印记。比如那些封锁期间建立起的迷你家庭水培农场，如今仍存续于一些上海人的阳台上，在疫情席卷之后的日子里，仍有新的种子不断被栽培进去。
这些年，城市居民的种菜渴望被疫情狠狠唤起了。光深圳南山区，去年就有10座社区共建的花园拔地而起，其中一部分被建造在了居民楼的屋顶上，楼内居民通过分包青菜、黄瓜、辣椒、茄子等屋顶责任田，共同维护着楼宇之上的小农场，这让他们在疫情期间远离了物价的不稳定。
这类屋顶农场近年在东京、曼谷、新加坡、香港、深圳等快节奏城市如雨后春笋般出现，其设计需求来自城市地皮的紧张，但这并不是现代人的创新。
▲美国纽约市中心，一座屋顶农场建造在了一栋六层仓库上
从古代世界七大奇迹的古巴比伦空中花园，到近代东亚地区的水稻梯田，人类始终在寻求着优化空间向上耕作的可能。直至今天，最大限度利用城市用地务农，已经发展成为了一项已由科技驱动的新兴产业--垂直农业。
所谓垂直农业，就是在摩天大楼里，人工打造出具备农业生产所需的水、阳光以及温度等条件的生态环境，实现在城市高层内规模化种植农作物。
当下，由于疫情、气候和消费者偏好的改变，欧美等发达国家这十年来都开始布局垂直农场。全行业在2021年共筹集了超过10亿美元的资金，超过了2018年和2019年产生的资金总额，增速迅猛。
只不过该产业在国内目前仍是一片蓝海，但已有萌芽之势。比如今年初，腾讯就领投了荷兰垂直农场公司FutureCrops的新一轮融资，这是腾讯首次对外公开披露对垂直农场初创公司的投资。
中国垂直农场尚起步，产业内的许多先发经验或有所借鉴。垂直农场为何会受到全球资本的追捧？在垂直农场领域，什么又是最值得关注的难点呢？
▲美国头部垂直农场Plenty的室内农场
任何产业的变革，都对应着现有模式的不可持续。
传统农业当下遇到了三个瓶颈，分别是肥沃土地缩减、气候变化影响农业种植稳定性、以及全球环保需求迫在眉睫，垂直农场的设想，为这三个问题提供了完满的解决方式。
首先是要应对全球肥沃土地的缩减。根据联合国粮农组织的报告显示，每年全球因水土流失、不合理耕种、过度施肥等原因失去的肥沃土壤高达240亿吨。而沃土流失的同时，人口还在增长。到2050年，全球人口将突破90亿，届时单位土壤需要多产出50%的食物，才能满足人类的需求，这对未来农场的土地利用率提出了超高要求。
垂直农场正合此意。一方面，垂直农业的有效栽培面积在纵深上被扩大，另一方面，垂直农场里的温度、光照、二氧化碳浓度等环境条件都被人工高精度控制，能量的转化率是普通农业的2~3倍，因此目前垂直农场作物的产量都是传统农业的数十倍以上。
以生菜为例，垂直生菜农场每平方米的产量可以达到传统陆地农业的80多倍，比温室农业也多12倍以上。像头部垂直农场企业AeroFarms，目前单位面积产量能达到普通农田的390倍，很好地解决了土地不足的问题。
▲AeroFarms的垂直农场内部
第二个方面是应对种植稳定性弱的威胁。首先，大部分作物的耕种都具有季节性，反季节只能通过高山低温或大棚保温来栽培，而前者有地理与物种限制，后者则多作用于早春抢早或晚秋延后，仍有较大时间限制。
其次，传统农耕易受异常气候侵扰，联合国粮食计划署指出，2020年，极端天气是导致世界上大多数粮食危机的原因，并且是15个国家严重粮食匮乏的主要原因，全球气候变暖对农业造成很大的挑战。
而垂直农场的人工生态系统，让人类彻底摆脱数千年来靠天吃饭的局限。垂直农场能够全方位地还原作物所需的自然条件，为农作物提供了全年无休的生长环境，同时保证其不受季节限制及干旱、洪水、极端气温的侵害，将种植的稳定性提升满格。
▲垂直农场的人工水培系统
第三点，是为应对人类日益增长的环保需求。据统计，全世界每年由于病虫草害导致的粮食减产率在 20%～40%之间，为减轻虫害对粮食的威胁，农药和农用化学品在其中发挥着重要作用。
不过当下人们对食品安全的要求越来越高，有机农业愈发被积极倡导。由于垂直农场的环境可控性高，病虫害的发生率显著更低，其无农药或生物物质污染的栽培环境，更符合消费者的食品安全、农业环保理念，市场端潜力无穷。
除了在应对上述不可回避的三方面现实问题具备优势，垂直农场还能大幅度降低运输成本。由于传统农场多处市郊，一颗在城市销售的普通蔬菜，其运输和冷链成本占据总成本近5成。垂直农场因为对土地使用较少，能更靠近寸土寸金的城市消费端，因此运输与包装成本大幅减少。
▲近市中心的垂直农场概念图
在垂直农场深受追捧的当下，上述优点的确是其竞争力所在，但从近年全球垂直农业的发展中，我们也不能忽视，许多痛点始终一并存在着，这更值得我们重点关注。
首先，要关注能耗。垂重农场的诸多优点，无不立足于水培/气培、照明、灌溉、温控等前沿技术，但想要通过技术将传统农耕的自然馈赠，完全转化为精准的机器配比与调控，其中会耗费大量能耗。
一个直观的例子，是在传统加热温室中种植莴苣，每平方米一年大概需要250千瓦时的能源，但相比之下，在专门建造的垂直农场中则需要3500千瓦时。曾有数据统计，如果要用垂直农业来替代美国的所有小麦生产，仅照明用电量的消耗就是美国所有电站总生产电量的8倍。
由于垂直农场的98%能耗都来源于人工照明和气候控制，过去被高昂的能耗成本拖垮的垂直农场企业，并不在少数。比如成立于2010年的Farmedhere，曾是行业先驱，一度成为美国最大的室内农场，但后因深受LED灯照明成本的困扰而宣告停业。
因此对于新一代垂直农业玩家来说，掌握控制能耗的关键技术，将是竞争力的核心。
▲垂直农场中的LED照明系统
目前各大垂直农业企业与初创公司都在进行着能耗控制的技术战，以AeroFarms为例，2018年该公司专门从向美国海军提供LED照明产品的EnergyFocus挖来了首席技术官，并投入大量资源来研发生产一套高效的垂直农场LED照明系统解决方案。
除了通过技术手段节流，当下许多初创公司还在努力开源太阳能、风能、水力等可再生能源。
新加坡的ArianeTech原本是一个为垂直农场客户开发光谱照明的服务商，后因为掌握照明核心技术优势，进入垂直农场赛道。ArianeTech当下已经实现了100%由太阳能电池板供电，相较之前实现了巨大的成本节约，但目前，其生产一公斤绿叶蔬菜的成本仍比传统温室种植高出近25%，原因是从作物监测到系统维护，垂直农场的运行都需要高昂人力成本支持。
▲垂直农场的工作人员
ArianeTech公司目前正押注于机器人自动化设计以降低成本，毕竟曾和Farmedhere一样是行业先驱的Podponics，就是被人工成本拖累在2016年关了门。
因此垂直农业第二个值得重点关注的方面，是自动化技术。
所谓垂直农场的全自动化，是指从把种子种植到起始培养基中开始，到幼苗转移、自动浇水/照明/施肥、纵深收割、清洁与重载农床整个流程，而期间还需要监测作物生长和健康的视觉系统全自动化工作。
腾讯这次领投的FutureCrops是欧洲最大的垂直农场之一，目前已经在荷兰建立了一系列如灌溉、照明、供暖、通风等自动化设施，维系着农场全年不停歇的种植。而腾讯在人工智能和自动化等领域的前沿技术，或将进一步帮助FutureCrops设计和开发全自动化垂直农场。
在当下的行业前沿，机器人和无人机等设备的投入量与日俱增，两者一方面削减了成本，一方面能够通过标准化作业提升产量。美国的Plenty作为当下自动化程度最高的垂直农场之一，近年已经将部分作物产量提高了700%，Plenty的早期投资者Kukutai就认为，对于垂直农业行业，提高产量是往后盈利的关键。
综上，在垂直农场领域，最值得关注的是能耗控制与自动化技术，二者直指当下垂直农业降本增效的核心痛点。而无论是“降本”还是“增效”，过硬的科技手段，都是重中之重。
▲机器人正在收割垂直农场作物
从全球范围来看，2020年全球的垂直农业市场规模已达到55亿美元，2026年预计增长至近200亿美元，5年复合年增长率为24.3%。
全球的市场增长除了受其LED等技术进步、城镇化人口增长、耕地面积缩小等因素的影响，还受垂直农场符合当前热门的ESG（环境、社会与公司治理）投资理念所推动。相比传统农业，垂直农业能减少95%的用水与99%的土地，腾讯首席欧洲代表就曾公开表示，垂直农场符合腾讯“科技向善”的投资理念，属于可持续农业。
在中国，2020年垂直农场市场规模为42.6亿人民币，预计2026年将增长至128.4亿，年复合增长率为24.6%，超出全球平均水平。
中国垂直农场虽起步较晚，但发展空间更大。在这个高门槛高投入的行业，资金、技术、人才缺一不可。
但能力总是与责任相当，正如Plenty的创始人NateStorey 所说：“垂直农场得以让我们把曾经从这个星球上拿走的东西还回去。把土地还给大自然，把雨林还给大猩猩，把广袤的西部大草原还给水牛—— 我们该把开采的一部分土地归还给它们的主人。”
【参考资料】：
[1] 屋顶农场成新潮流：每户租1㎡种菜，果蔬不断，一条
[2] AeroFarmsis trying to cultivate the future of vertical farming, GreenBiz
[3] Foodsecurity: vertical farming sounds fantastic until you consider itsenergy use, The Conversation
[4] VerticalFarming: The Only Way Is Up? Agronomy
[5] 可持续“向上耕作”的垂直农场，能否代表农业的未来？元气资本
[6] 2022年中国垂直农场行业洞察，36氪研究院
[7] 沃尔玛入股Plenty，未来农业的主角是垂直农场？极客公园前沿社
[8] 垂直农业：梦想能否照进现实，中国科学报
[9] 国际农药管理的现状及趋势，农药科学与管理
[10] 成本高能耗大垂直农业能否席卷中国，粮油市场报
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