隨著世界人口增加,，糧食需求繼續(xù)升高，再加上氣候變化與局部地區(qū)土壤退化,，糧食安全形勢(shì)仍十分嚴(yán)峻,。

垂直植物墻

小麥為世界第二大糧食作物，作為人類的主要口糧,，小麥給人類提供20%能量與蛋白,。

糧食生產(chǎn)需要優(yōu)質(zhì)耕地與充足的淡水，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)消耗了2/3地球表面淡水資源,。

室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)

糧食生產(chǎn)受天氣影響大,，夏季多雨影響作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，而冬季低溫天氣也影響作物長(zhǎng)勢(shì),。

上市公司AeroFarms的垂直農(nóng)場(chǎng)

再者,，糧食生產(chǎn)都是季節(jié)性的，有的作物僅適合栽培一定的氣候區(qū)域,，這樣,，需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸才能到消費(fèi)者的餐桌。

垂直蔬菜栽培

科學(xué)家們發(fā)展室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)與植物工廠,，在將來(lái),，作為解決全球糧食安全一種方法。

室內(nèi)垂直栽培是一種相對(duì)比較新的栽培方法,，作物栽培于室內(nèi)多層空間上,，采用無(wú)土栽培技術(shù)如水培、魚菜共生與氣霧培等,，精準(zhǔn)控制環(huán)境條件,，優(yōu)化植物生長(zhǎng)環(huán)境，提高作物產(chǎn)量與質(zhì)量,。

垂直栽培

室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)不再靠天吃飯,。在室內(nèi)條件,，可以控制與優(yōu)化室內(nèi)環(huán)境小氣候，作物生長(zhǎng)更快,。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程用水少,，不浪費(fèi)肥料。在室內(nèi)種植,，即使極端或難預(yù)料氣候發(fā)生時(shí),，作物損失少?？梢杂脵C(jī)械收獲,。

垂直栽培小麥模型

室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)可生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)品，不噴灑化學(xué)農(nóng)藥,，也不需要耕作與種植等繁重的農(nóng)事操作,，機(jī)械化種植與收獲，保護(hù)了土壤,，降低碳排放,。

垂直栽培小麥原理圖

現(xiàn)在隨著技術(shù)成熟，LED燈現(xiàn)已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn),，價(jià)格繼續(xù)走低,，現(xiàn)在更節(jié)能脈沖光應(yīng)用，生產(chǎn)潛力更大,。

這種方法適合沙漠國(guó)家如阿拉伯國(guó)家和城市國(guó)家如新加坡等,，可耕地少，資源條件差,。但像非洲國(guó)家與阿拉伯國(guó)家半島等國(guó)家,，太陽(yáng)能資源豐富，可以降低能耗,。

澳大利亞植物工廠小麥加代育種

主要優(yōu)點(diǎn),，占地少，節(jié)肥節(jié)水,，產(chǎn)量高,，不需要除草劑與農(nóng)藥，不污染環(huán)境,。

不足之處：目前來(lái)說(shuō),，能耗較高，同大田栽培相比仍不具有競(jìng)爭(zhēng)性,。隨著太陽(yáng)能與其他可再生能源的發(fā)展,，室內(nèi)垂直農(nóng)業(yè)與植物工廠將來(lái)會(huì)廣泛應(yīng)用,。

德國(guó)自動(dòng)化植物工廠

現(xiàn)在,，全球三大小麥生產(chǎn)國(guó)德國(guó),、美國(guó)、澳大利亞率先開(kāi)展了植物工廠生產(chǎn)小麥或加速小麥育種試驗(yàn),，對(duì)我國(guó)應(yīng)對(duì)糧食安全也有啟發(fā),。

1德國(guó)

位于德國(guó)巴伐利亞州的慕尼黑工業(yè)大學(xué)試驗(yàn)了室內(nèi)垂直種植小麥，采用LED燈提供光源,，空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,。

溫室小麥

在LED燈照耀下，小麥生長(zhǎng)于垂直培養(yǎng)設(shè)施上,，一天24小時(shí)供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)與水,。對(duì)比大田栽培條件，在相同土地面積下,，小麥產(chǎn)量提高100到1000倍,。

溫室小麥栽培

小麥垂直栽培，通過(guò)控制溫度與光照條件,，占用較少空間獲得高產(chǎn),，一年可以收獲多次，這是在大田條件下很難達(dá)到的,。德國(guó)更宏遠(yuǎn)的目標(biāo)就是在沙漠上栽培小麥,。

溫室小麥栽培，LED燈照耀下

目前來(lái)說(shuō),，仍是能源成本太高,，因此，室內(nèi)垂直栽培小麥不會(huì)完全替代戶外農(nóng)業(yè),。但可以堅(jiān)信：在將來(lái),，小麥垂直栽培是保證全球糧食安全的一支力量。

2 美國(guó)

美國(guó)也試驗(yàn)了工廠化垂直栽培小麥,。在10層高的垂直植物工廠內(nèi),，用最優(yōu)化的人工光源、溫度,、二氧化碳,，小麥垂直栽培。

在一個(gè)生長(zhǎng)季,，小麥產(chǎn)量為9萬(wàn)3000斤,，一年可產(chǎn)25萬(wàn)8千斤小麥。

溫室小麥栽培

3 澳大利亞

澳大利亞昆士蘭大學(xué)實(shí)驗(yàn)植物工廠化小麥加代育種,，結(jié)果每年可以繁殖6代小麥,。

在密閉與人為控制環(huán)境條件下，在連續(xù)光照下,，激發(fā)小麥較早繁殖,，從苗到成熟小麥可一年繁殖6代,。而在常規(guī)溫室下每年僅繁殖2到3代，而在田間條件下每年僅繁殖一代,。

小麥溫室加代育種

充足光照大大縮短了作物世代周期,，促進(jìn)谷粒早成熟。在12小時(shí)光周期下,，加大種植密度,，植物生長(zhǎng)更快。因此,，這種溫室與現(xiàn)代育種技術(shù)相結(jié)合加速禾谷類作物品種選育,。

垂直栽培

2008年，澳大利亞采用人工控制溫室條件,，通過(guò)加快育種方法選育出小麥品種——DS Faraday,。該品種高蛋白，在收獲季為濕天氣情況下耐發(fā)芽,。