城市楼宇农业及其发展探讨

叶英林 陈 娟 张西露

（湖南省蔬菜研究所， 长沙 410125）

楼宇农业集生产、生活和生态等多种功能为一体，与城市的经济、生态、社会、文化融为一体，是解决当前城市发展中面临的资源紧缺、生态环境恶化和可持续发展等问题的有效途径之一。楼宇农业作为城市农业的一种新模式，不仅能够保障部分农产品供应，给城市居民带来休闲农耕之乐，而且在拓展城市绿色空间，美化生态环境，改善、减缓城市“热岛效应”等方面发挥了重要作用，已经引起国内外学者的广泛关注，成为了建筑学、城市生态学、社会学、农业等领域的研究热点之一。然而，目前国内外学者对楼宇农业的内涵和功能尚未形成统一的认识，文献报道中鲜有提及楼宇农业概念，多数学者倾向于用具体的空间位置去描述不同的楼宇农业类型，如屋顶农业、阳台农业、室内农业、庭院农业等。不同学者对楼宇农业进入居民家庭、融入城市整体中存在的问题以及如何更好地促进楼宇农业发展等的观点可谓见仁见智。因此，有必要进一步对城市楼宇农业及其发展进行探讨。

1 楼宇农业的概念和功能

楼宇农业是现代城市农业的一种新形式，主要指利用城市居民阳台、屋顶、庭院、室内空间以及公共活动空间等楼宇空间开展园艺作物种植、水产养殖等农业活动，属于城市内部农业活动的一种。与传统农业相比，楼宇农业更符合城市发展及消费新需求，其业态也更加多样，如天空农场、阳台菜园、植物工厂、垂直农场、家庭农场、市民农园等。

楼宇农业具有以下几个方面的功能：一是农业生产功能。楼宇农业可以补充传统农业生产，其中以垂直农场、植物工厂等新型高效楼宇农业模式生产能力最为突出，如日本京都的垂直农场Keihanna一天可产出3万棵生菜[1]。二是食品安全保障功能。楼宇农业让居民可以亲自参与食物生产全过程，农产品直接从地头到餐桌，减少了长距离运输带来的损害，特别是那些易腐烂、储藏期短的农产品，新鲜度和安全性也更有保障。三是生态环保功能。楼宇农业可以循环利用废弃物，改善局部微气候，建立雨水循环系统的屋顶农场还可以实现雨水的收集与高效循环利用。在屋顶种植农作物，夏季室内温度会降低5～6 ℃，冬季室内温度会提升2～3 ℃[2]。四是文化传承和科普教育功能。楼宇农业让城市青少年有更多的机会参与农业生产活动，有助于他们理解和掌握农学、生物学等学科领域的知识，更好地传承农耕文化。五是休闲体验功能。楼宇农业可以满足城市居民缓解生活压力、放松休闲、陶冶情操的精神需求，还可以帮助那些随子女一起迁入城市的老年人更好地融入城市生活。

2 楼宇农业发展现状及存在的问题

2.1 屋顶农业

屋顶农业即利用城市各类闲置的屋顶空间发展农业。多数学者认为，屋顶农业由古代巴比伦“空中花园”演变而来，其最初的功能主要体现在城市绿化、环境美化等方面。较早关注屋顶绿化问题的德国是最先开发屋顶农业的国家之一，其屋顶绿化政策完善、技术先进、普及程度较高。目前，屋顶农业在国内外许多国家均有不同程度的发展，表1中列出了国内外部分屋顶农业案例。由表1可知，国内外屋顶农业案例主要利用购物中心、办公楼、教学楼、仓库等闲置的屋顶空间种植蔬菜、花卉、水稻、药用植物、本土特色植物、园林植物等，养殖鱼类、蜜蜂、鸡鸭等。从种养方式上看，以种植为主的案例多采取土壤或基质栽培的方式，种养结合的案例多采取土壤栽培和水培混合的方式，仅少数种植案例采取了纯水培的方式，如以色列的“green in the city”。从运作方式上看，目前屋顶农业主要采取3种运作方式，即商业运作、学校或科研单位运作、个人运作。商业运作案例主要通过售卖农产品、休闲观光、采摘体验、土地出租或托管、提供都市农业技术咨询服务等方式来获取利润。美国纽约的布鲁克林农庄就是一个典型的商业运作案例，该案例不仅通过发展CSA（社区支持农业）会员、直供餐厅或农民集市等出售农场的产成品，而且还提供观光采摘、场地租赁、都市农业咨询等多种商业服务。在关注盈利的同时，该案例还从附近的居民家里收集厨余垃圾、废弃木片和锯末等废弃物然后转化成肥料应用于蔬菜和花卉的种植，实现了废弃物的循环利用也降低了一部分成本。学校或科研单位运作案例主要是基于科技创新、人才培养等需要，开展科学研究、科普教育、课外实践等活动。泰国萨玛萨特城市屋顶农场就是泰国国立法正大学为解决城市化造成的粮食和水资源短缺问题而提出的一个将现代景观建筑与传统农业创意结合的方案。国内湖南省农业科学院蔬菜研究所的屋顶菜园则将园艺景观设计与蔬菜栽培巧妙结合，打造兼具学习教育和观赏休闲功能的都市屋顶蔬菜栽培展示基地，为都市居民在家中打造微缩版菜园提供了一定的参考，其日常管理主要由课题组负责。个人运作的屋顶农业案例则主要是根据个人的兴趣爱好和想法实施，如比利时斯蒂文·伯克尔斯的屋顶农场，该案例的农场主斯蒂文·伯克尔斯根据个人的想法，充分利用农贸市场冷藏肉类产生的废物热能来保持养鱼池的温度，而养鱼用的部分废水被生物过滤器处理后，又被用来滋养灌溉水培的蔬菜或花卉。与此同时，斯蒂文·伯克尔斯还利用太阳能电池板为农场供电，整个农场的生产和运营都体现了循环农业的特色。

作为一种创意农业，屋顶农业的发展尚处于起步阶段，仍面临着一些困难和阻碍。一是屋顶承重及安全问题。国内许多建筑在设计时并没有将屋顶农业纳入规划，屋顶承重、防排水等无法满足屋顶农业的实施要求。同时，屋顶位置高，许多建筑管理方出于人身安全考虑并不愿意开放和利用屋顶。二是屋顶产权归属和利益分配的问题。除单位、企业等机构建筑及私人宅院屋顶产权归属清晰外，国内多数小区的屋顶归全体业主所有，实施屋顶农业很难统一意见，经营所获利益如何分配也是值得思考的问题。三是技术和人才问题。屋顶农业涉及了建筑、农业、城市规划设计等多种行业，需要多方面的专业人才共同参与完成，但目前从事屋顶农业的专业型人才不多，各行业人才之间暂时还没有形成协调联动关系，这也在一定程度上制约了屋顶农业的发展和推广。

表 1 国内外部分屋顶农业案例

表 续

2.2 阳台农业

阳台农业即利用城市居民阳台空间发展农业，这是适合都市居民在家中开展的一类楼宇农业活动。多数学者认为，阳台农业最早出现于欧、美、日等发达国家，其中美国的阳台农业最发达[3]。在美国[4]，84%的家庭至少开展一种阳台农业活动，其中栽培蔬菜和花草最受欢迎。栽培季节，人们平均要花费3～4 h在家里进行种植，阳台上产出的蔬菜约占居民日常食用蔬菜总量的20%～30%。美国园艺户外用品的需求很大，早在2009年，美国园艺户外用品的市场就已占据全球市场总额的40%，位居第一。在英国[5]，2008年皇家园艺协会联手全国储蓄与投资协会发起的“自己种菜”运动，让伦敦市多了许多充满有机蔬菜的阳台和花园。在印度[5]，孟买的阿德里安娜最先在家里的露台上种植蔬菜和草药，同时她还开办讲习班和培训教会居民如何在阳台上开展农业活动。日本蔬菜园艺学专家藤田智出版的《在阳台上种菜》、韩国种菜达人朴熙兰出版的《我的幸福农场》等书籍不仅在日本、韩国掀起了一股阳台农业热潮，而且也在一定程度上带动了中国阳台农业的发展。因为阳台农业在北京、上海等地刚兴起时，不少居民在家里种菜就以日本、韩国的阳台种菜书籍为参考。近年来，阳台农业已从传统的土壤栽培模式逐渐发展衍生出管道水培、固体基质栽培、气雾栽培等多种种养模式，其中鱼菜共生种植系统备受国内外学者的推崇[6-9]。鱼菜共生种植系统[10]是指将水产养殖与水耕栽培这两种农业生产方式结合起来，通过科学合理的设计，利用蔬菜充分吸收鱼类排泄物中的养分来净化水体，净化后的水再流回鱼池中使用，达到鱼菜科学协同共生的一种可持续发展的新型农业系统。随着现代科学技术的发展，人们开始在鱼菜共生系统中利用物联网和人工智能等技术，即通过安装光、温、水、气等各种传感器、智能芯片对鱼菜共生系统中的鱼菜生长状况、营养液浓度等进行实时监控，通过数据分析，依据不同鱼菜品种的生长习性及生长规律，及时调控鱼菜生长所需水温、环境温湿度、光照、CO2浓度、营养液比例等，实现鱼菜的精细化管理，进而提高鱼菜的产量和品质[10]。

阳台农业让城市居民在家中体验现实版开心农场成为可能。然而，阳台农业在正式步入居民家庭的过程中也遇到了一些难题。一是居民在阳台上开展农业活动主要受个人兴趣驱动，在缺乏专业知识和技术指导的情况下，居民常常无法及时解决种养过程中遇到的实际问题，导致种养失败率较高，积极性受到打击后兴趣容易减弱。二是农业种养活动需要一定的时间周期才能收获，居民常常会在等待期里因为没有成就感而失去耐心，放弃种养。三是采取土壤栽培或废物循环利用等方式开展阳台种养活动，常常会由于居民管理不到位而滋生蚊虫，产生刺鼻气味，容易出现室内脏、乱、差现象。来自家人的反对成为终止阳台种养活动的原因之一。四是目前市场上的无土立体栽培装置、鱼菜共生装置等阳台农业栽培设施设备种类较少，价格普遍较高，可以种养的农作物种类不多，同时种植效果也难以满足居民期待。以上原因，导致阳台农业半途而废的案例居多，长期坚持下来的较少。

2.3 室内农业

室内农业是指在室内有限的空间中竖向发展农业，并利用多种科技手段提高农业产量、处理废弃物和节能减排，是一种适合在城市高楼大厦内发展的农业模式。植物工厂、垂直农场是室内农业常见的业态类型。植物工厂的概念最早是由日本学者提出来的，它是指利用智能计算机和电子传感系统对设施内植物生长的温度、湿度、光照等环境条件进行自动控制，使植物不受或很少受自然条件的影响，从而实现植物周年连续生产的一种高效生产方式。植物工厂的出现让农业生产摆脱自然生态的束缚成为可能。垂直农场的概念由美国迪克森·迪斯波米亚教授于2003年在《垂直农场》一文中提出，当时垂直农场面临的难题是控制温度和光[10]。2012年新加坡建立的Sky Greens农场利用专利技术解决了垂直农场能耗超高的问题，并成为全球第一个正式营业的垂直农场[11]。随后，新加坡先后有7个受政府许可的垂直农场在生产蔬菜，养殖鱼和蟹。2017年，荷兰Dronten镇开放欧洲第一家垂直农场，该农场占地面积900平方米却拥有3 000平方米的种植面积，主要生产无农药生菜[12]。美国新泽西州纽瓦克市的AeroFarms农场自称世界最大的垂直农场[12]，占地面积6 500平方米，负责人称每年可产90万公斤食物，比户外农田产量增加75%，耗水则可减少95%。

和传统的农业相比，植物工厂和垂直农场等室内农业在封闭的高科技环境下开展生产，可以灵活控制光照、水分、养料等条件，实现高品质农产品或水产品的批量化无菌生产。在室内农业条件下，农作物产量可以提升 5～10倍，水产品产量可以提升10～20倍。同时，室内农业可以根据农场规模灵活开展科普教学、观光游览等活动。但由于当前技术条件的限制，适合室内批量生产的植物种类并不多，许多植物工厂和垂直农场尚未能够全年生产，全球真正盈利的案例屈指可数。

3 楼宇农业发展探讨

据统计[13-14]，我国闲置的屋顶面积大概有100亿平方米，其中全国已开业的4 000家商业购物中心可利用的绿色种植空间就超过3 000万平方米。如果能够将“绿色、低碳、环保”的楼宇农业与商业运营模式结合起来推广，未来我国楼宇农业的发展潜力巨大，探索以下几个方面的工作有利于促进城市楼宇农业发展。

3.1 优化行业顶层设计，完善立法和监管

作为一种新的农业经济发展模式，楼宇农业是否能够顺利实施，首先离不开政府及有关部门的支持。政府及有关部门可在借鉴国内外成功案例经验的基础上，做好行业顶层设计，探索将楼宇农业纳入城市整体发展规划，制定出台相关法律法规，明确规定城市新建建筑要将楼宇农业作为配套绿化的一部分纳入规划设计，并明确商业建筑及小区住宅屋顶等楼宇空间的产权及其归属。同时，对于当前符合行业实施安全规范和标准的公共建筑，允许探索实施楼宇农业，准予办理工商登记和经营许可等相关手续。此外，还要加强行业监管和规范，明确具体的监管部门或机构。监管部门一方面要及时研究制定不同业态楼宇农业的实施规范和标准，另一方面也要对非法利用楼宇空间或使用不当等情况加强监管，避免出现“多头管”或“无人管”等行业乱象。

3.2 培育新型经营主体，探索适合我国国情的开发经营模式

新兴业态能否快速发展起来，关键看三点：一是能否解决当下社会存在的痛点；二是经营利润是否可观；三是业态体量是否足够大。前文所述楼宇农业的功能已表明楼宇农业可以解决食品安全等诸多社会痛点，这里不再赘述，而经营利润和业态体量则完全由市场行为决定。有关部门可以市场为导向，培育新型经营主体，广泛吸引社会资本参与，激发行业创新活力，通过持续的商业化运作、工业化改造使传统农业生产逐步符合城市资源优化配置及居民消费需求，积极探索适合我国国情的开发经营模式。以居民住宅小区为例，笔者认为可探索以下两种开发经营思路：一是非盈利模式，即由开发商将楼宇农业作为楼盘特色，直接打造成小区业主休闲活动空间，其管理维护统一由小区物业负责或者由物业在小区业主家庭中招募有兴趣的志愿者进行管理，产出的农产品可通过举办业主交流分享会等的形式分发给业主家庭。二是以盈利为目的经营模式，即经全体业主同意后由取得工商登记执照的个体户或企业租赁场地进行经营，租赁收益则归全体业主所有或直接抵扣物业管理等费用，其他经营收益归经营者或按合同条款约定分配。经营者可结合农业生产、劳动实践、研学科普、休闲体验等内容，考虑在不同楼栋设计不同的主题来打造商业模式。

3.4 设立试点，打造样板工程

有条件的城市可探索设立楼宇农业试点，打造一批样板工程，把农业景观种进高楼大厦、街道社区和居民家里，并提供多样化、个性化、趣味化的产品和服务，让城市居民充分接触并认识楼宇农业，也有利于促进楼宇农业发展。

3.5 完善上下游产业链，加快产业技术攻关和专业人才培养

楼宇农业是一项综合性较强的产业，涉及建筑景观设计、安全性能评价、农业生产管理、废弃物处理、生态环境维护等多个产业，完善上下游产业链，促进其协同发展可有效带动楼宇农业的发展。楼宇农业要真正实现快速发展关键还是要加快产业技术攻关。政府及相关部门可探索搭建产业共性技术平台，建立产学研一体化运行机制，大力支持企业、科研机构及社会组织合作，加大新材料、新工艺、新技术在建筑改造、能源利用、品种培育等领域的应用研究，加强设施设备的研发生产，细化品种培育和技术服务。此外，楼宇农业需要大量的专业型人才，这就要求进一步完善现有的人才培养、引进和交流机制，一方面支持地方大专院校探索设立楼宇农业相关专业，培养行业新生力量。另一方面，鼓励现有专业技术人员外出交流或培训深造，积极引进国内外高级专家，尽快培育出一批适合我国国情的楼宇农业建设专家。