本文探讨了无需传统加热和灌溉的温室农业创新,作为蓝色经济的一部分。全球温室产业价值超过1000亿美元,亚洲在土地覆盖方面领先。创新集中在闭环系统和水培技术上,以减少水和化学品的使用。英国设计师Charlie Paton开发了一种海水温室系统,通过蒸发海水为作物创造湿润、凉爽的环境,同时生产淡水。该系统在西班牙、阿联酋和阿曼进行了测试,利用太阳能和海水在干旱地区种植生菜、番茄和草药等作物。
Seawater Greenhouse Co. Ltd.已证明该模型的可行性,其模仿了自然水文循环。企业家可以在沿海和沙漠地区采用该技术,利用污染水或海水,并将其与可再生能源系统结合。这一创新为粮食和水资源短缺提供了可持续、盈利的解决方案,将不毛之地转化为丰富的资源。
This article explores innovations in greenhouse farming that eliminate the need for traditional heating and irrigation, aligning with the Blue Economy. The global greenhouse industry, valued at over $100 billion, is expanding rapidly, with Asia leading in land coverage. Innovations focus on closed-loop systems and hydroponics to reduce water and chemical use. British designer Charlie Paton developed a seawater greenhouse system that evaporates seawater to create a humid, cool environment for crops while producing fresh water. This system, tested in Spain, the UAE, and Oman, uses solar energy and seawater to grow crops like lettuce, tomatoes, and herbs in arid regions.
Seawater Greenhouse Co. Ltd. has proven the viability of this model, which mimics the natural hydrological cycle. Entrepreneurs can adopt this technology to farm in coastal and desert areas, using contaminated or seawater, and integrate it with renewable energy systems. This innovation offers a sustainable, profitable solution to food and water scarcity, transforming unproductive land into
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可控环境农业(又称温室农业)在过去十年内已实现四至五倍的增长,从一种边缘化的传统农业形式发展为全球超过1000亿美元规模的产业。目前,全球由塑料膜或玻璃覆盖的温室面积达63万公顷,其中亚洲占据44.3万公顷。地中海地区拥有逾10万公顷温室,其中西班牙以约5.5万公顷位居欧洲首位。阿尔梅里亚和穆尔西亚(西班牙)一带的温室区域面积达200平方公里。荷兰温室覆盖率全球最高,约占国土面积的0.25%。
荷兰拥有约9,000家温室农业企业,共运营10,000多公顷温室用地,雇佣约15万名员工,每年产值约45亿欧元的水果、蔬菜、花卉及植物,其中80%用于出口。土耳其迅速崛起为全球温室番茄产量领先国家之一,年产量已超过600万吨。
近年来,中国已成为全球最大规模的可控环境农业运营国。中国广泛采用无土栽培系统,以煤渣、泥炭、蛭石、椰糠、锯末、稻壳等材料,配合有机肥(如矿化猪粪)。这种本地化、低成本、适应性强的方式,早在马可·波罗游记中已有记载,其竞争力源于对环境与资源的高效利用。
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水资源稀缺与成本上升迫使农民大量使用农药。为应对这一挑战,温室设计自2000年起开始向“全封闭系统”发展,如同建筑智能控制系统一样,农户可全面掌控能源、湿度与作物产量,大幅降低对化学品的依赖。
与此同时,种植系统也同步向水培方向演进,栽培基质包括沙子、珍珠岩、岩棉与火山石,其中火山石的使用可追溯至阿兹特克人的漂浮花园。美国 Earthstone 公司则使用回收玻璃注入二氧化碳发泡,开发出一种可持续的种植基质。
英国设计师查理·帕顿(Charlie Paton)虽无农业背景,但在多次摩洛哥之行中,看到一侧是大西洋、另一侧是沙漠的贫瘠土地,深受触动。于是,他出售照明公司,投身研发一种利用海水种植农作物的低成本方案。
其原理如下:
•海水蒸发产生温湿环境;
•蒸汽冷凝为淡水用于灌溉;
•来自沙漠的干热空气经第一蒸发器冷却加湿;
•再通过第二蒸发器(由太阳能加热)使空气升温增湿;
•热湿空气遇冷凝表面后,形成冷凝水,即为可用淡水。
这种系统创造的冷凉湿润环境显著降低作物水分蒸腾,从而提升产量与品质。运行成本远低于传统温室,无须淡水输入,反而产出可饮用淡水,是“蓝色经济”理念的典范:就地取材,从匮乏走向丰盈。
该系统特别适合沿海地区,尤其是目前需依赖反渗透技术获取水源的区域。它也可与发电系统(如聚光太阳能发电站)协同工作,利用余热提升淡水产出效率。
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查理之后创建了海水温室有限公司(Seawater Greenhouse Co. Ltd.),并在十五年的时间里,私人投资了在三个试验设施中,来证明了这个概念。
查理投资的三个设施分别是:1992年在⻄班牙加那利群岛的特内里费;2000 年在阿拉伯联合酋⻓国的阿布扎比的阿尔亚姆岛;2004年在阿曼的在⻢斯喀特附近,与苏丹卡布斯大学合作。查理只使用来自海洋的⻛、⻛扇和简单的现成蒸发器将海水转化为淡水,并在此过程中创造一个潮湿的环境,几乎任何植物都可以在这个环境中生⻓。2009 年底,海水温室完成了与私人资本重组并在澳大利亚南奥古斯塔签署了第一个商业项目。
2010年在澳大利亚奥古斯塔港,查理实施了他的第三个项目,这标志着第一个以商业为重点的项目。投入价格的下降和效率的提高,特别是太阳能光伏和反渗透海水淡化技术的提高,以及全球水资源紧张和干旱的加剧,使海水温室成为一个独特的商机。该项目最初是奥古斯塔港附近的一个2000平方米的试点设施,现在在新业主的管理下,规模扩大了100倍,达到20公顷。
查理最新的项目在索马里兰的柏培拉附近完成,这个项目在很多方面都很具有颠覆性。这个新的海水温室不是一个典型的温室,而是一个遮阳网系统,保留了从以前的项目中开发的核心蒸发冷却元素。温室建模技术的进步使我们能够简化设计,在不牺牲性能的情况下大幅降低成本。在非洲之角畜牧与环境网络(PENHA)和阿斯顿大学的合作下,这些温室现已建成,并开始生产第一批作物。索马里兰位于世界上粮食最不可靠的地区之一。通过这一最新项目,我们将表明干旱不一定会导致饥荒,并通过后续的扩大,提高该地区的粮食自给率,并为小农提供抗旱生计。
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通过简单的输入如营养、阳光和海水,农作物的种植潜力是巨大的。
现在已经证明,在沙漠中可以种植莴苣、番茄、各种水果、蔬菜、草药和花卉,甚至还可以生产高质量的海盐。这种盈利的商业模式通过模拟水循环的简单过程来实现,海水被阳光加热蒸发,冷却形成云,然后以雨、雾或露水的形式返回地球。这为全球的创业者提供了一个巨大的平台。
在世界任何地方,都有机会将其转变为主流的生产系统,因为水循环可以在所有海拔高度模拟,没有限制。而且,与其仅仅使用海水,同一技术平台的某种变种将允许使用污染水,通过利用温度和湿度的差异进行蒸发和冷凝循环来实现净化。如果将这与瑞典水旋公司(Watreco)的科特·哈尔伯格(Curt Hallberg)及其团队的漩涡技术相结合,就可以看到物理学的可预测结果如何在利用无用土地上,以有利可图的方式将我们的社会从饥饿推向自给自足,同时提供社会和环境的发展。
这项技术的另外一些优点包括:
1)可持续的就业增长——该系统即使在最恶劣的条件下也能茁壮成长,并为当地和区域的增长型产业提供干旱保护。
2)气候恢复——通过使用从海水中提取的水蒸气使景观重新水化,我们的技术创造了一个潮湿的小气候,促进温室内外的植物生长。
3)降低运营成本——海水温室提供它所需的所有能源和水,这意味着它不受化石燃料投入的价格波动的影响。
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