城市樓宇農業及其發展探討

葉英林 陳 娟 張西露

（湖南省蔬菜研究所， 長沙 410125）

樓宇農業集生產、生活和生態等多種功能為一體，與城市的經濟、生態、社會、文化融為一體，是解決當前城市發展中面臨的資源緊缺、生態環境惡化和可持續發展等問題的有效途徑之一。樓宇農業作為城市農業的一種新模式，不僅能夠保障部分農產品供應，給城市居民帶來休閑農耕之樂，而且在拓展城市綠色空間，美化生態環境，改善、減緩城市“熱島效應”等方面發揮了重要作用，已經引起國內外學者的廣泛關注，成為了建筑學、城市生態學、社會學、農業等領域的研究熱點之一。然而，目前國內外學者對樓宇農業的內涵和功能尚未形成統一的認識，文獻報道中鮮有提及樓宇農業概念，多數學者傾向于用具體的空間位置去描述不同的樓宇農業類型，如屋頂農業、陽臺農業、室內農業、庭院農業等。不同學者對樓宇農業進入居民家庭、融入城市整體中存在的問題以及如何更好地促進樓宇農業發展等的觀點可謂見仁見智。因此，有必要進一步對城市樓宇農業及其發展進行探討。

1 樓宇農業的概念和功能

樓宇農業是現代城市農業的一種新形式，主要指利用城市居民陽臺、屋頂、庭院、室內空間以及公共活動空間等樓宇空間開展園藝作物種植、水產養殖等農業活動，屬于城市內部農業活動的一種。與傳統農業相比，樓宇農業更符合城市發展及消費新需求，其業態也更加多樣，如天空農場、陽臺菜園、植物工廠、垂直農場、家庭農場、市民農園等。

樓宇農業具有以下幾個方面的功能：一是農業生產功能。樓宇農業可以補充傳統農業生產，其中以垂直農場、植物工廠等新型高效樓宇農業模式生產能力最為突出，如日本京都的垂直農場Keihanna一天可產出3萬棵生菜[1]。二是食品安全保障功能。樓宇農業讓居民可以親自參與食物生產全過程，農產品直接從地頭到餐桌，減少了長距離運輸帶來的損害，特別是那些易腐爛、儲藏期短的農產品，新鮮度和安全性也更有保障。三是生態環保功能。樓宇農業可以循環利用廢棄物，改善局部微氣候，建立雨水循環系統的屋頂農場還可以實現雨水的收集與高效循環利用。在屋頂種植農作物，夏季室內溫度會降低5～6 ℃，冬季室內溫度會提升2～3 ℃[2]。四是文化傳承和科普教育功能。樓宇農業讓城市青少年有更多的機會參與農業生產活動，有助于他們理解和掌握農學、生物學等學科領域的知識，更好地傳承農耕文化。五是休閑體驗功能。樓宇農業可以滿足城市居民緩解生活壓力、放松休閑、陶冶情操的精神需求，還可以幫助那些隨子女一起遷入城市的老年人更好地融入城市生活。

2 樓宇農業發展現狀及存在的問題

2.1 屋頂農業

屋頂農業即利用城市各類閑置的屋頂空間發展農業。多數學者認為，屋頂農業由古代巴比倫“空中花園”演變而來，其最初的功能主要體現在城市綠化、環境美化等方面。較早關注屋頂綠化問題的德國是最先開發屋頂農業的國家之一，其屋頂綠化政策完善、技術先進、普及程度較高。目前，屋頂農業在國內外許多國家均有不同程度的發展，表1中列出了國內外部分屋頂農業案例。由表1可知，國內外屋頂農業案例主要利用購物中心、辦公樓、教學樓、倉庫等閑置的屋頂空間種植蔬菜、花卉、水稻、藥用植物、本土特色植物、園林植物等，養殖魚類、蜜蜂、雞鴨等。從種養方式上看，以種植為主的案例多采取土壤或基質栽培的方式，種養結合的案例多采取土壤栽培和水培混合的方式，僅少數種植案例采取了純水培的方式，如以色列的“green in the city”。從運作方式上看，目前屋頂農業主要采取3種運作方式，即商業運作、學校或科研單位運作、個人運作。商業運作案例主要通過售賣農產品、休閑觀光、采摘體驗、土地出租或托管、提供都市農業技術咨詢服務等方式來獲取利潤。美國紐約的布魯克林農莊就是一個典型的商業運作案例，該案例不僅通過發展CSA（社區支持農業）會員、直供餐廳或農民集市等出售農場的產成品，而且還提供觀光采摘、場地租賃、都市農業咨詢等多種商業服務。在關注盈利的同時，該案例還從附近的居民家里收集廚余垃圾、廢棄木片和鋸末等廢棄物然后轉化成肥料應用于蔬菜和花卉的種植，實現了廢棄物的循環利用也降低了一部分成本。學校或科研單位運作案例主要是基于科技創新、人才培養等需要，開展科學研究、科普教育、課外實踐等活動。泰國薩瑪薩特城市屋頂農場就是泰國國立法正大學為解決城市化造成的糧食和水資源短缺問題而提出的一個將現代景觀建筑與傳統農業創意結合的方案。國內湖南省農業科學院蔬菜研究所的屋頂菜園則將園藝景觀設計與蔬菜栽培巧妙結合，打造兼具學習教育和觀賞休閑功能的都市屋頂蔬菜栽培展示基地，為都市居民在家中打造微縮版菜園提供了一定的參考，其日常管理主要由課題組負責。個人運作的屋頂農業案例則主要是根據個人的興趣愛好和想法實施，如比利時斯蒂文·伯克爾斯的屋頂農場，該案例的農場主斯蒂文·伯克爾斯根據個人的想法，充分利用農貿市場冷藏肉類產生的廢物熱能來保持養魚池的溫度，而養魚用的部分廢水被生物過濾器處理后，又被用來滋養灌溉水培的蔬菜或花卉。與此同時，斯蒂文·伯克爾斯還利用太陽能電池板為農場供電，整個農場的生產和運營都體現了循環農業的特色。

作為一種創意農業，屋頂農業的發展尚處于起步階段，仍面臨著一些困難和阻礙。一是屋頂承重及安全問題。國內許多建筑在設計時并沒有將屋頂農業納入規劃，屋頂承重、防排水等無法滿足屋頂農業的實施要求。同時，屋頂位置高，許多建筑管理方出于人身安全考慮并不愿意開放和利用屋頂。二是屋頂產權歸屬和利益分配的問題。除單位、企業等機構建筑及私人宅院屋頂產權歸屬清晰外，國內多數小區的屋頂歸全體業主所有，實施屋頂農業很難統一意見，經營所獲利益如何分配也是值得思考的問題。三是技術和人才問題。屋頂農業涉及了建筑、農業、城市規劃設計等多種行業，需要多方面的專業人才共同參與完成，但目前從事屋頂農業的專業型人才不多，各行業人才之間暫時還沒有形成協調聯動關系，這也在一定程度上制約了屋頂農業的發展和推廣。

表 1 國內外部分屋頂農業案例

表 續

2.2 陽臺農業

陽臺農業即利用城市居民陽臺空間發展農業，這是適合都市居民在家中開展的一類樓宇農業活動。多數學者認為，陽臺農業最早出現于歐、美、日等發達國家，其中美國的陽臺農業最發達[3]。在美國[4]，84%的家庭至少開展一種陽臺農業活動，其中栽培蔬菜和花草最受歡迎。栽培季節，人們平均要花費3～4 h在家里進行種植，陽臺上產出的蔬菜約占居民日常食用蔬菜總量的20%～30%。美國園藝戶外用品的需求很大，早在2009年，美國園藝戶外用品的市場就已占據全球市場總額的40%，位居第一。在英國[5]，2008年皇家園藝協會聯手全國儲蓄與投資協會發起的“自己種菜”運動，讓倫敦市多了許多充滿有機蔬菜的陽臺和花園。在印度[5]，孟買的阿德里安娜最先在家里的露臺上種植蔬菜和草藥，同時她還開辦講習班和培訓教會居民如何在陽臺上開展農業活動。日本蔬菜園藝學專家藤田智出版的《在陽臺上種菜》、韓國種菜達人樸熙蘭出版的《我的幸福農場》等書籍不僅在日本、韓國掀起了一股陽臺農業熱潮，而且也在一定程度上帶動了中國陽臺農業的發展。因為陽臺農業在北京、上海等地剛興起時，不少居民在家里種菜就以日本、韓國的陽臺種菜書籍為參考。近年來，陽臺農業已從傳統的土壤栽培模式逐漸發展衍生出管道水培、固體基質栽培、氣霧栽培等多種種養模式，其中魚菜共生種植系統備受國內外學者的推崇[6-9]。魚菜共生種植系統[10]是指將水產養殖與水耕栽培這兩種農業生產方式結合起來，通過科學合理的設計，利用蔬菜充分吸收魚類排泄物中的養分來凈化水體，凈化后的水再流回魚池中使用，達到魚菜科學協同共生的一種可持續發展的新型農業系統。隨著現代科學技術的發展，人們開始在魚菜共生系統中利用物聯網和人工智能等技術，即通過安裝光、溫、水、氣等各種傳感器、智能芯片對魚菜共生系統中的魚菜生長狀況、營養液濃度等進行實時監控，通過數據分析，依據不同魚菜品種的生長習性及生長規律，及時調控魚菜生長所需水溫、環境溫濕度、光照、CO2濃度、營養液比例等，實現魚菜的精細化管理，進而提高魚菜的產量和品質[10]。

陽臺農業讓城市居民在家中體驗現實版開心農場成為可能。然而，陽臺農業在正式步入居民家庭的過程中也遇到了一些難題。一是居民在陽臺上開展農業活動主要受個人興趣驅動，在缺乏專業知識和技術指導的情況下，居民常常無法及時解決種養過程中遇到的實際問題，導致種養失敗率較高，積極性受到打擊后興趣容易減弱。二是農業種養活動需要一定的時間周期才能收獲，居民常常會在等待期里因為沒有成就感而失去耐心，放棄種養。三是采取土壤栽培或廢物循環利用等方式開展陽臺種養活動，常常會由于居民管理不到位而滋生蚊蟲，產生刺鼻氣味，容易出現室內臟、亂、差現象。來自家人的反對成為終止陽臺種養活動的原因之一。四是目前市場上的無土立體栽培裝置、魚菜共生裝置等陽臺農業栽培設施設備種類較少，價格普遍較高，可以種養的農作物種類不多，同時種植效果也難以滿足居民期待。以上原因，導致陽臺農業半途而廢的案例居多，長期堅持下來的較少。

2.3 室內農業

室內農業是指在室內有限的空間中豎向發展農業，并利用多種科技手段提高農業產量、處理廢棄物和節能減排，是一種適合在城市高樓大廈內發展的農業模式。植物工廠、垂直農場是室內農業常見的業態類型。植物工廠的概念最早是由日本學者提出來的，它是指利用智能計算機和電子傳感系統對設施內植物生長的溫度、濕度、光照等環境條件進行自動控制，使植物不受或很少受自然條件的影響，從而實現植物周年連續生產的一種高效生產方式。植物工廠的出現讓農業生產擺脫自然生態的束縛成為可能。垂直農場的概念由美國迪克森·迪斯波米亞教授于2003年在《垂直農場》一文中提出，當時垂直農場面臨的難題是控制溫度和光[10]。2012年新加坡建立的Sky Greens農場利用專利技術解決了垂直農場能耗超高的問題，并成為全球第一個正式營業的垂直農場[11]。隨后，新加坡先后有7個受政府許可的垂直農場在生產蔬菜，養殖魚和蟹。2017年，荷蘭Dronten鎮開放歐洲第一家垂直農場，該農場占地面積900平方米卻擁有3 000平方米的種植面積，主要生產無農藥生菜[12]。美國新澤西州紐瓦克市的AeroFarms農場自稱世界最大的垂直農場[12]，占地面積6 500平方米，負責人稱每年可產90萬公斤食物，比戶外農田產量增加75%，耗水則可減少95%。

和傳統的農業相比，植物工廠和垂直農場等室內農業在封閉的高科技環境下開展生產，可以靈活控制光照、水分、養料等條件，實現高品質農產品或水產品的批量化無菌生產。在室內農業條件下，農作物產量可以提升 5～10倍，水產品產量可以提升10～20倍。同時，室內農業可以根據農場規模靈活開展科普教學、觀光游覽等活動。但由于當前技術條件的限制，適合室內批量生產的植物種類并不多，許多植物工廠和垂直農場尚未能夠全年生產，全球真正盈利的案例屈指可數。

3 樓宇農業發展探討

據統計[13-14]，我國閑置的屋頂面積大概有100億平方米，其中全國已開業的4 000家商業購物中心可利用的綠色種植空間就超過3 000萬平方米。如果能夠將“綠色、低碳、環保”的樓宇農業與商業運營模式結合起來推廣，未來我國樓宇農業的發展潛力巨大，探索以下幾個方面的工作有利于促進城市樓宇農業發展。

3.1 優化行業頂層設計，完善立法和監管

作為一種新的農業經濟發展模式，樓宇農業是否能夠順利實施，首先離不開政府及有關部門的支持。政府及有關部門可在借鑒國內外成功案例經驗的基礎上，做好行業頂層設計，探索將樓宇農業納入城市整體發展規劃，制定出臺相關法律法規，明確規定城市新建建筑要將樓宇農業作為配套綠化的一部分納入規劃設計，并明確商業建筑及小區住宅屋頂等樓宇空間的產權及其歸屬。同時，對于當前符合行業實施安全規范和標準的公共建筑，允許探索實施樓宇農業，準予辦理工商登記和經營許可等相關手續。此外，還要加強行業監管和規范，明確具體的監管部門或機構。監管部門一方面要及時研究制定不同業態樓宇農業的實施規范和標準，另一方面也要對非法利用樓宇空間或使用不當等情況加強監管，避免出現“多頭管”或“無人管”等行業亂象。

3.2 培育新型經營主體，探索適合我國國情的開發經營模式

新興業態能否快速發展起來，關鍵看三點：一是能否解決當下社會存在的痛點；二是經營利潤是否可觀；三是業態體量是否足夠大。前文所述樓宇農業的功能已表明樓宇農業可以解決食品安全等諸多社會痛點，這里不再贅述，而經營利潤和業態體量則完全由市場行為決定。有關部門可以市場為導向，培育新型經營主體，廣泛吸引社會資本參與，激發行業創新活力，通過持續的商業化運作、工業化改造使傳統農業生產逐步符合城市資源優化配置及居民消費需求，積極探索適合我國國情的開發經營模式。以居民住宅小區為例，筆者認為可探索以下兩種開發經營思路：一是非盈利模式，即由開發商將樓宇農業作為樓盤特色，直接打造成小區業主休閑活動空間，其管理維護統一由小區物業負責或者由物業在小區業主家庭中招募有興趣的志愿者進行管理，產出的農產品可通過舉辦業主交流分享會等的形式分發給業主家庭。二是以盈利為目的經營模式，即經全體業主同意后由取得工商登記執照的個體戶或企業租賃場地進行經營，租賃收益則歸全體業主所有或直接抵扣物業管理等費用，其他經營收益歸經營者或按合同條款約定分配。經營者可結合農業生產、勞動實踐、研學科普、休閑體驗等內容，考慮在不同樓棟設計不同的主題來打造商業模式。

3.4 設立試點，打造樣板工程

有條件的城市可探索設立樓宇農業試點，打造一批樣板工程，把農業景觀種進高樓大廈、街道社區和居民家里，并提供多樣化、個性化、趣味化的產品和服務，讓城市居民充分接觸并認識樓宇農業，也有利于促進樓宇農業發展。

3.5 完善上下游產業鏈，加快產業技術攻關和專業人才培養

樓宇農業是一項綜合性較強的產業，涉及建筑景觀設計、安全性能評價、農業生產管理、廢棄物處理、生態環境維護等多個產業，完善上下游產業鏈，促進其協同發展可有效帶動樓宇農業的發展。樓宇農業要真正實現快速發展關鍵還是要加快產業技術攻關。政府及相關部門可探索搭建產業共性技術平臺，建立產學研一體化運行機制，大力支持企業、科研機構及社會組織合作，加大新材料、新工藝、新技術在建筑改造、能源利用、品種培育等領域的應用研究，加強設施設備的研發生產，細化品種培育和技術服務。此外，樓宇農業需要大量的專業型人才，這就要求進一步完善現有的人才培養、引進和交流機制，一方面支持地方大專院校探索設立樓宇農業相關專業，培養行業新生力量。另一方面，鼓勵現有專業技術人員外出交流或培訓深造，積極引進國內外高級專家，盡快培育出一批適合我國國情的樓宇農業建設專家。