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室內農場隱藏的碳足跡
 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

資料來源:

https://phys.org/news/2022-03-hidden-footprint-low-carbon-indoor-farming.html

一項新的研究挑戰了垂直農業能夠普遍節約土地的主張,發現沒有一種適合所有土地利用、糧食安全和可持續農業的方法。面對人口增長、環境變化以及糧食安全和可持續性的日益關心,人們對環控農業 (CEA) 的興趣呈上升趨勢。

相對於種植空間,商業溫室和垂直農場承諾能夠比露天耕作方法獲得更高的作物產量。但是那些理論真的總是對的嗎?

在《自然食品》雜誌上發表的一份報告中,根據營養價值和 CEA 種植的適宜性選擇,研究人員評估了六種蔬菜相對於種植空間的潛在作物產量。該研究的關鍵是將風能和太陽能農場,用於收穫低碳能源的額外土地納入整體“增長空間”計算。

牛津大學工程科學系Aidong Yang教授解釋說“垂直農場和商業溫室是節約土地的可持續農業的例子。但這些農業方法,使用大量電力來維持作物適宜生長環境。這一要求需要得到可持續的低碳電力供應。”

來自蘇黎世聯邦理工學院的主要作者 Till Weidner 博士繼續說“要正確考慮每種耕作方法的可持續性和碳足跡,必須將捕獲可再生能源所需的空間添加到整體土地足跡。”

使用地理空間和數學模型,研究團隊比較了雷克雅未克、斯德哥爾摩、波士頓、東京、聖地亞哥、約翰尼斯堡、鳳凰城、新加坡和阿聯酋九個城市地區的垂直農場、溫室和露天農業。所有這些地區都有不同的土地可用性、氣候條件和人口密度。結果證實在比較種植六種蔬菜所需的總土地,地理位置是決定性因素。在較冷的氣候中,與露天耕作的平均土地使用量相比,溫室和垂直農場可以減少淨土地足跡。在溫暖的氣候中,露天農場的總土地足跡低於垂直農場。

能源使用高度依賴於地理位置,但是在大多數模擬區域,不僅僅是溫帶、露天生產季節性較少的區域,溫室在三種農業生產方法中的土地足跡最小。能源需求的波動導致單位能源成本上升。特別是在陸上風能是主要可再生能源的寒冷地區。但是商業溫室的單位食品能源需求較低。

在一個以聖地亞哥為模型的地區,露天耕作是土地效率最高的生產方式,那裡氣候有非常有利的蔬菜生產條件。研究人員還對每個地區目前可用的農田和適合發電的土地,進行了當地地理研究,以確定可以在哪裡重新利用土地。並取得了一些有趣的結果。在斯德哥爾摩,垂直室內耕作和露天耕作方法的土地足跡相近。然而該地區有更多可用的農田,適合風力發電的土地相對稀缺。在沒有替代低碳能源供應的情況下,CEA對農業的有利性受到質疑。

環控農業的理想地點幾乎沒有土地或露天農業的不利條件,但有現成的空間來捕獲可再生能源。雷克雅未克和阿聯酋就是明顯的例子。Yang教授說”我們的模式工作表明,是商業溫室,在大多數情況下,在低碳能源供應和土地利用方面的資源限制範圍內,可以促進區域糧食營養安全。該研究還表明,在評估應對社會挑戰的新興技術解決方案時,‘聯繫方法’和整體思維的重要性。”

六種蔬菜是甜椒、花椰菜、生菜、番茄、菠菜和櫛瓜