俄乌战争引发的粮食安全问题仍在发酵中，不但乌克兰农产品因战事持续而难以输出，还有干旱、热浪等极端气候威胁着美国、加拿大的农产量，加上第二大小麦生产国印度突然宣布禁止小麦出口，令全球粮食供给雪上加霜。为降低对国际粮食供应链的依赖，有别于传统耕种方式的“垂直农业”（Vertical Farming）开始在世界各地兴起！最近，新加坡首次成功在垂直农场种出稻米，更让这种新型种植技术倍受瞩目。

战事＋极端气候引发粮食危机

乌克兰生产了全球15.3%的玉米、12.6%的大麦、10%的小麦、以及49.6%的葵花籽油，可说是世上重要的粮食供应国之一。因着俄乌战争的关系，现时约有2,500万吨粮食滞留在乌克兰港口，为全球粮食供应带来很大缺口。

更糟糕的是，气候变迁的负面影响在2022夏季变得更加明显，对粮食种植构成严重威胁。美国中部的干旱现象已迫使部分小麦农田弃耕；加拿大阿尔伯塔省 (Alberta) 的小麦耕地过于干燥，曼尼托巴省 (Manitoba) 则遭受风暴侵袭，以致农民无法进田耕种。欧洲产粮大国法国亦面对高温和干旱天气威胁，估计小麦、大麦、玉米、向日葵产量可能会因此而减少。

美国农业部评估，在极端气候影响下，2022年美国小麦种植面积为4,740 万英亩，只比2021年增长1%，创下自1919年以来的第五低水平。（图片来源：Pixabay.com）

亚洲方面，中国遭受2021年秋季异常水灾的影响，使冬小麦收成不佳，所以要增加粮食进口，现时小麦、玉米、大豆的入口量已达创纪录水平。印度也遭逢热浪，西北部与中部于2022年4月录得122年以来最高温纪录，影响当地小麦收成，政府预计收成将减少5%以上，因此在5月13日宣布暂停小麦出口，对全球粮食供应带来又一次打击。

垂直农业成拯救粮食缺口曙光

面对全球粮食不足的挑战，不受极端气候影响的“垂直农业”，遂成为拯救粮食危机的一道曙光。所谓“垂直农业”，意指在垂直堆栈层面种植粮食的做法，有时候也会在工厂大厦、旧仓库、或货柜箱内进行种植。为求在有限空间内获得最丰富的农产量，垂直农场会利用层架以垂直方式来栽种农作物，有些大型设施甚至可以堆栈到14至16楼层。

垂直农业主要使用控制环境耕种（Controlled-Environment Agriculture）技术，让所有环境因素都可以控制，所以无惧气候变化。垂直农场内的农作物不是种植在泥土中，而是养殖在聚氨酯海绵的替代原料、生物降解性的泥炭苔、或是黏土颗粒的无机材料里；透过水培或气培系统，向农作物输送营养配方，直接让根部吸收以促进生长。

室内垂直农场配备大量实验室级传感器，负责监察植物的生长变化，并收集温度、湿度、土壤养分等环境数据，再经由AI人工智能进行分析，得出需微调改善之处，从而调控养分供应与生长环境，以提高农产量和维持稳定质量。

垂直农业初创获资本市场青睐

以亚马逊创办人贝佐斯（Jeff Bezos）参与投资的Plenty为例，其垂直农场每平方英尺的农作物产量是传统农场的350倍。同时，种植场内采用精准的浇水系统与水循环机制，故此用水量仅为传统农场的5%，加上种植过程无需施加杀虫剂，所以被视为环保的耕种方式。

有别于大部分垂直农场在层架上种菜，Plenty将20呎高的长管相隔4吋竖立平排，让蔬菜沿着长管横向生长，组成密密麻麻的蔬菜墙。水与养分会从长管的顶部灌注，靠地心吸力向下自然流动，以便把多余的水回收重用。（图片来源：Plenty官网）

为确保农产品的卫生水平，Plenty要求工作人员穿着全套的个人防护装备，又会使用机器人进行采摘，务求让“第一个用手碰到食物的人就是消费者”。（图片来源：Plenty官网）

各国政府与企业均看好垂直农业的前景，纷纷投资于相关的农业科技初创公司。美国初创Plenty于2022年1月宣布，在E轮融资中获得4亿美元（约31.2亿港元），由One Madison Group与JS Capital领投，参与投资者还包括沃尔玛（Walmart）与软银愿景基金（SoftBank Vision Fund）。

德国初创Infarm在2021年12月最近完成2亿美元（约15.6亿港元）的D轮融资，由卡塔尔投资局（Qatar Investment Authority）领投，让公司估值超越10亿美元（约78亿港元），成为欧洲首家“独角兽”级的垂直农业初创。目前室内农业只占整体农业市场不到10%的份额，但在垂直农业的带动下，有业者认为10年内市占率有望大增至接近50%。

Infarm垂直农场以“种植中心”为单位，每个种植中心由多个垂直模块连接，组成多层式层架，可在6个星期内完成部署，将一个40平方米的空间变成垂直农场，每年可生产逾50万株农作物。（图片来源：Infarm官网）

Infarm垂直农场现已进驻美国、加拿大、日本和欧洲，更计划于2023年在中东卡塔尔开设种植中心，被卡塔尔投资局视为提升国家粮食安全的有效措施。（图片来源：Infarm官网）

垂直耕种农作物品种有局限性

然而，也有不少人对垂直农业持反对意见。有批评者认为，人工照明过于耗电，不但造成大量碳排放，而且能源成本太高，让农场难以长期经营。日本设施园艺协会的统计资料显示，及至2020年2月，日本总共有386座垂直农场，其中4成呈亏损状态，迫使不少企业接连退出市场。

为应对此困境，部分业者尝试转用绿色能源和低耗电照明系统。譬如Crop One与Plantagon采用太阳能为垂直农场供电，并改进LED灯效能，以减少碳排放；GoodLeaf则引入照明方案商Signify的全自动化农业照明系统，能够精准控制照射光谱，有效缩短农作物的生长周期，帮助降低营运成本。

但最教人头痛的是，垂直农场能种植的农作物品种有限。农业数据分析公司Agrilyst指出，垂直农场最常见的农作物分别为叶菜类植物、菜苗、西红柿、花、以及香草；至于稻米、小麦、粟米、大豆等主粮则很难在这类农场内大量栽种。

例如Infarm主要种植香草、沙拉菜、绿叶蔬菜，并计划在2022年内试种豌豆、蘑菇、樱桃西红柿等；Plenty则以量产生菜、芥菜、罗勒、羽衣甘蓝为主，亦曾尝试种植西瓜、士多啤梨、红萝卜、西红柿等，惟却始终无法大规模种出根茎类蔬菜与树上水果。

目前Infarm垂直农场能种出75种绿叶蔬菜、沙拉菜与香草，最终目标是能够种出整个水果与蔬菜篮。（图片来源：Infarm官网）

Plenty能够把一幅283万平方米的农田浓缩在95,000平方米的仓库内，让种植所需的土地面积缩到最小，再透过人工照明、环境控制来调控生长环境，免去极端气候影响，故此每年收成次数比传统耕种方法为多。（图片来源：Plenty官网）

新加坡垂直农场首次种出稻米

纽西兰在2019年发表的研究报告指出，垂直农业只适合种植绿叶蔬菜与草本植物，无法取代能种植多种农作物的常规耕种方式。假如依赖垂直农场来取代因日渐流失的传统耕地，最终可能会造成另一种粮食危机。

不过，随科技持续改进，垂直农场不能栽种主粮的局限性，终于取得突破进展了。新加坡淡马锡基金会与淡马锡生命科学研究院携手进行的“大楼种稻”试点项目，刚于2022年2月完成，成功在垂直农场中种出稻米。

淡马锡生命科学研究院在温室内培育淡马锡米的幼苗，待稻苗发芽后，便会移送到淡滨尼组屋区的垂直农场继续栽种。（图片来源：淡马锡官网）

研究人员先在温室中培育“淡马锡米”的稻苗。这款特种稻米较常见的品种矮小，适合在较拥挤的环境中成长。它不仅具有抗虫害能力，还兼备良好的耐旱性，可在2个星期没水灌溉的情况下继续生长。同时，其生长周期短至4个月，故此一年可以有3次收成。

当稻苗发芽后，便会被转送到6层楼高的垂直农场，试验中的淡马锡米被栽种在顶层大约两平方米大小的土壤中。负责管理农场的科技公司Netatech，使用精密滴灌系统，精准调控水与养分供应，直接输送到稻苗根部。

楼高6层的垂直农场由铁架依组屋外墙搭建而成，试验中的淡马锡米生长在顶层约两平方米大小的土壤里。（图片来源：淡马锡官网）

室内农场种米减省人力与用水

种植区设有传感器，藉由物联网与人工智能系统，监测稻米的生长状态与环境变化，一旦发现环境变得高温干燥，即会自动调整灌溉。因此，工作人员每周只需到场检查一次，确保农场装置运作正常即可，令人力成本得以大幅减省。

除此以外，传统稻田以漫灌方式栽种稻米，平均每公斤米需用到2,500公升水，惟在垂直农场中使用滴灌法种米，每公斤米只需使用约750升水，耗用的水资源大减7成。

首批在垂直农场种出的淡马锡米已在2022年2月收成，被带回实验室进行测试；后续研究是如何改进淡马锡米的味道、纤维度、以及升糖指数，让其质量与传统农田种植的稻米相若。

淡马锡生命科学研究院研发的淡马锡米已在印尼的稻田大量种植，并在新加坡超市贩售。这次把淡马锡米移师至垂直农场栽种，成功产出的首批稻米已被送到实验室作进一步研究。（图片来源：淡马锡官网）

近年受到极端气候的影响，适合农耕的土地愈来愈少；就算农作物顺利成长，也可能在收割前受自然灾害侵袭，造成严重农损。垂直农场既不用考虑外在气候影响，又可以利用有限土地来提高农产量，因而备受看好。可是，人类只吃叶菜始终不能填饱肚子，所以垂直农业技术尚有待进一步突破。除稻米以外，假如有一天垂直农场还能种出小麦、大豆、粟米等主粮，才算是真正解救全球粮食危机喔！

作者：方展策