早在 1999 年，美国某生态学家提出垂直农场的概念，他大力宣传采用温室技术在高楼大厦里饲养动物和种植植物，例如种植蔬菜、水果和饲养家禽等。他认为在密不透风的大厦中建立垂直农场的好处是不需要考虑周围环境，但是由于大厦内部环境的性质无法满足植物维持生长所需的所有条件，所以在高楼大厦里建设垂直农场并不是一个好的办法。大量资料表明，对于垂直农场的探索与实践进展非常缓慢。
1 建筑先行
早在 1909 年，出版 1 期《生命》杂志，其中 1 篇文章提到 1 个设计方案：在 1 个农场里，放置 1 个垂直叠放的建筑。这个方案曾在《疯狂纽约》一书中提及过，作者的理论是将高楼大厦作为乌托邦式建筑，作用是在城市中对所有未开发过的地方进行农业生产。此外还包括 1922 年出版的《建筑别墅》以及 1972 年出版的《网状高层房屋》，《网状高层房屋》是 1909 年出版的《生命》的翻版。维也纳在1964 年建立 1 座玻璃塔楼、奥地利某园艺学校建立的垂直农场外形，都说明了垂直农场的概念出现之前，就已经有了近 40 年的历史。尽管曾在建筑上有过先例，但是垂直农场具备有可能实现的温室培养技术以及水培法技术，却只出现在园艺发展史中。水培法技术与建筑融合在一起，温室培养技术和水培法技术的出现，为现代垂直农场提供了广阔的道路。英国曾研究出一种水培法技术，但是只适合在太空中培育。而亚美尼亚则开发出第 1 个可以在高楼大厦应用的水培法技术，成为首次垂直农场的范例[1]。
中国的杨惊闻是一位着名的建筑家，他是首位提出“混合使用”技术的建筑家，即食物与生命结合在一起，并加强促进了此技术的发展。纽约某微生物学家曾在 1999 年的生态学课堂中提出垂直农场的想法，并通过小组进行实践。
该微生物学家通过 5.3…万 m2的高楼大厦以及居民房屋屋顶进行农作物种植，此次实践的结果是所有农作物的产出，为纽约近 300 万人提供了蔬菜和水果，但是由于产量无法满足整个纽约所有人对蔬菜及水果的需求。该微生物学家非常不满意此结果，所以调整思路并继续实践，直到 2001年，首个垂直农场出现。目前，全世界的科研人员、建筑人员以及赞助商们正加倍努力使垂直农场从理论走向现实。
垂直农场的作用：在垂直农场中，每 1 层都有独立的监控设备对营养供给以及灌溉进行监控。每个植物都有独立的传感器，它可以实施追踪每棵植物的养分吸收多少以及吸收到哪种养分，并对这些数据以信息的方式返回到电脑中。也可以安装 DNA 缺陷识别系统，通过使用该系统，可以抽取空气质量、各种因素引起的残片以及各种细菌对植物的感染进行监测，这样做可以提高植物的存活率以及快速的生长。另外，还可以安装空气色谱仪，对植物的味道进行监测，当植物成熟和水果成熟时，会产生一种味道，通过空气色谱仪的监测就可以知道何时可以采摘果实。有以上这些系统和技术，已经完全可以建筑垂直农场。
2 垂直农场的有利因素
垂直农场的有利因素是通过空栽技术和水培法技术的研讨中逐渐呈现出来的，其有利因素分为以下几点。
2.1 垂直农场的建设为将来做准备据相关数据推测，随着世界人口的不断增长，直到2050 年后，世界总人口会增加 30 亿左右，由于 80% 的人都居住在城市中，食物供给不足将成为一个严重的问题。
在这样的条件下，人类未来需要更多的土地去生产农作物，由于人口的不断增多、城市规模不断扩展，大面积土地基本扩展到世界各地的城市建设当中，而用来生产农作物的土地会越来越少。在未来人口日益增多的条件下，生产农作物的土地将无法满足世界所有人的需求，会产生食物短缺的严重问题，而且城市建设对地球本身带来的伤害也是超负荷的，从这些方面来看，垂直农场的建设是唯一可以解决这些问题的办法[2]。
2.2 垂直农场可以增加农作物的产量利用新农业科技技术研发的垂直农场，可以将充足的食物提供给日益增长的全世界人口，全世界的农业生产率可达到现在的 10 倍或者更多，部分农作物的产量可提高50 倍或更多。垂直农场生产的农作物与水果，不需要从很远的地方运到城市当中，可以大大减少农作物在长时间的运输中被挤压破坏食物和食物变质等现象。据相关统计数据表明，在过去由于农作物、水果以及各类食物在运输的过程中，大约有 20% 都会遭到挤压或变质而导致浪费[3]。
2.3 垂直农场可以预防气候灾害由于户外农场在种植农作物时，常常会遭遇恶劣的天气，偶尔还存在自然灾害和气候因工业生产遭到的破坏。例如某段季节会发生干旱、洪水等问题。如果采用垂直农场，便不会受到此类伤害，农作物也不会受到自然天气带来的干扰。垂直农场在极热、极冷的气候下，也可以让农作物健康、正常地生长[4]。
2.4 垂直农场可以节省土地资源垂直农场的占地面积减少了户外农作物使用的面积，一个垂直农场的整体种植面积和户外土地种植面积相对比，垂直农场的占地面积比户外种植农田面积少近20倍。这样，在未来的发展道路上，极大地减少了新增农作物土地的需求，更能减少由于城市建设不断的发展需要扩大而过度砍伐树木所带来的生态环境破坏。更重要的是，垂直农场可以建立在城市当中，减少了运输所需的石化燃料和汽车运输中产生的尾气排量，更加节约资源，减少生态环境破坏[5]。
2.5 垂直农场增加有机产品生产垂直农场中所包含的科技技术与监控系统，可以大幅度减少喷洒杀虫剂、杀菌剂和除草剂，有利于农作物转变成有机农作物。如果安装有机物分离设备，垂直农场将依赖非机械的模式运转。由于有机物分离设备的不完善，导致垂直农场在运作的时候离不开机械运转，加强有机物分离的研发，可将垂直农场用于脱离机械运作[6]。
2.6 垂直农场可以减少物种灭绝现象传统农作物土地在较大程度中将农田附近的动物分裂居住，据相关统计数据表明，农作物收割后，每 1…hm2土地的田鼠数量从 25 只下降到 5 只，传统农业造成每年每…1…hm2至少 10 种动物灭亡，而垂直农场完全不会对生物群种造成任何伤害。
2.7 垂直农场对人们健康的影响传统农业是一种存有伤害性的劳动，在生产的过程中也存在各种不同程度的危险性，这些危险常常给农产者的身体造成意外伤害。例如身体长时间暴露在外面，可能导致农产者在植物栽种区患热血病，常见的农产者的脸无论什么时候都特别红，就是因为长期劳作而导致的。亦或是在生产农作物的时候，通常需要大型的农业机械，存在操作意外的可能性极大，很可能造成身体上的伤害。但是在垂直农场中就不会出现此类问题。另外，由于新鲜的蔬菜和水果越来越少，它们的价格变得越来越高，很多国家提供了速食即高热量、不健康的食品，导致全世界肥胖人口的增加，这些通过垂直农场可以得到极大的改观[7]。
2.8 城市人口增长垂直农场可以适应城市不断的扩张，可以不断地为城市提供充足的食物，使人们不用为食物的缺乏而砍伐大面积树木用来开垦农田。垂直农场同时可以作为一种行业，可以提供给城市居民另一种形式的就业途径，对缓解失业提供帮助。垂直农场的诞生不会取代传统农业，因为部分农作物无法在垂直农场中栽植。
3 垂直农场的实施前景
垂直农场需要建立在很多理论技术上，将这些理论技术和农场相结合，是垂直农场走向现实的根基。目前关于垂直农场的理论技术还处于研究阶段，最常见的技术有温室种植、水培法等。部分学者认为，人类已经具备建设垂直农场的条件，而且很多国家也对垂直农场有浓厚的渴求欲望，如韩国、日本、美国、英国、俄国、德国等[8]。
4 结语
通过对“垂直农场”的探索与实践，对垂直农场的有利因素进行分析，表明垂直农场可以增加农作物的产量、预防气候灾害、节省土地资源、增加有机产品生产、减少物种灭绝现象，对垂直农场的实施前景进行概述，为垂直农场可以有效地得以发展奠定基础。
参考文献：
[1] 高 宁.基于农业城市主义理论的规划思想与空间模式研究[D].杭州:浙江大学,2012.
[2] 韩 永光.乌兰布和沙漠绿洲沙产业可持续发展研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2012.
[3] 王 沂.“空中农园”的设计和应用模式研究[D].南京:南京林业大学,2013.
[4] 于 冰沁.寻踪—生态主义思想在西方近现代风景园林中的产生、发展与实践[D].北京:北京林业大学,2012.
[5] 张 凤华.玛纳斯河流域绿洲农业生态系统演替及可持续发展研究[D].北京:中国农业大学,2004.
[6] 张 红丽.新疆节水生态农业系统理论与制度创新研究[D].武汉:华中农业大学,2004.
[7] 封 玲.玛纳斯河流域农业开发与生态环境变迁研究[D].南京:南京农业大学,2005.
[8] 史 克信.城市农业空间形态的历史发展对当代的启示[D].济南:山东建筑大学,2012.
