垂直農場：城市發展新趨勢

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李家維《科學人雜誌》總編輯

李永展(中華民國社區營造學會理事長、中華經濟研究院研究員)

程昀儀(掌生鼓粒創辦人)

楊儒門(台灣農業觀察家)

前言

建構永續自給的城市

　

　　一萬五千年前，地球上還不見任何農場的蹤影。多年後的今天，人類耕作的農場面積已相當於一個南美洲，這還不包括放牧的土地。這段時間以來，人類發明了文字、數學、音樂與許多東西，當然，還有城市。然而，人類在從狩獵採集者搖身變成城市居民的過程中，從來沒有建造出任何一個真正能讓人類健康居住的大都市。　　

隨著人口增加，城市生活成為常態，人們開始必須為多年來製造的堆積如山的垃圾付出代價。垃圾為居家環境周圍的各種病原提供了養分，助長了疾病的興起與流行。例如，12世紀時，一路從中東返回歐洲的十字軍隨意將各種垃圾丟棄在歐洲各地，吸引了成群的老鼠。這些老鼠身上帶著透過跳蚤傳染的鼠疫桿菌，當老鼠死了之後，身上的跳蚤很快就找上人類作為宿主，引爆了歐洲第一次的 黑死病疫情，奪走當時三分之一以上居民的生命。霍亂是在 1836年透過來自孟加拉灣的貿易船傳播到歐洲，一開始先攻占英國倫敦，由於泰晤士河裡傾倒的垃圾富含營養成分，於是霍亂開始流行，每年都造成上萬名倫敦市民死亡，直到約翰．司諾（ John Snow）醫生找到霍亂的致病機制為止。

　　你可能認為，我們已經從這些經驗裡學到了不少，但到了19世紀時，紐約市還因為街道上的垃圾而引發大規模腹瀉疫情。直到現在，多數城市仍然沒有找到能好好利用垃圾的方法。紐約市居民仍然因為害蟲以及衛生條件不佳所造成的疾病而備受困擾，哮喘就是其中之一。大多數城市的垃圾掩埋場目前都已不敷使用，城市社區因此不得不重新找尋新的垃圾處理方式。然而，人類還有希望，一切即將改變。現在，我們已經具備了工具，也希望能將病入膏肓的都市轉變成能夠安心養育孩子的好所在。一旦完成都市中心的改造之後，我們就可以把注意力轉向，重建那些為了開墾農地、生產城市所需糧食而遭受砍伐的闊葉森林。

　　永續的都市生活，在技術上是相當可行的，最重要的是，它是人們所嚮往的理想。舉例而言，利用最先進、最乾淨的焚化技術，能輕易將廚餘轉換為能源；而污水也可以轉變成乾淨的飲用水。有史以來第一次，人類能夠選擇讓城市變成一個與自然生態系統具備同等功能的環境，如 果我們需要，甚至也可以焚燒人類糞便來產生能源，我們有能力創造一個「從搖籃到搖籃」的無垃圾經濟體。唯一欠缺的，是願意這麼做的政治意願，一旦我們跨出了第一步，城市將能夠自給自足，不會進一步破壞環境。

垂直農場

　　復育環境，同時仍舊擁有足夠及優質健康的食物選擇，這兩個目標看起來似乎相互排斥。如果世界人口繼續增加，難道不需要砍伐更多的森林作為農地，來生產足以養活所有人的糧食嗎？其實未必。解決辦法之一，就在於垂直農場。這類農場將不需要土壤，可以在專門建造的建築物中生產糧食。當農場成功地轉移到城市之後，我們只要讓農地休息，不再干擾它，便能夠讓大量的農地變回原來的生態系統。

　　這個計畫聽起來或許幼稚而不切實際，但垂直農耕的概念再簡單不過。只是，要讓它成真，可能會需要一些具備特定專業技術的專家，舉例來說，火箭科學家或做腦部手術的醫生，而且是非常精於火箭科學及腦部手術的人。我們不能逃避垂直農耕會面臨的各種挑戰，只因為它需要頂尖的工程、建築以及農學基礎。所有這些，都是我們可以掌握的，人類已經具備在多層樓建築中種植農作物所需的水耕及氣霧耕技術。雖然目前仍然沒有實際運作的垂直農場，許多都市規劃者對這個概念都已耳熟能詳，且正在想辦法達成。在一些耕地不足的富裕國家，開發商已經開始規劃垂直農場的藍圖，而在一些食物來源愈來愈短缺、人民即將面臨飢餓問題的國家，垂直農場將能夠解決這個看似棘手的問題。

　　在高樓大廈裡種植農作物的想法聽起來可能很奇怪，但在室內種植作物卻非新概念。過去十五年來，有愈來愈多具商業價值的作物，如草莓、番茄、辣椒、小黃瓜、香草及各種香料等，都已經在商業生產的溫室中種植，供應到世界各地的超市。這些溫室的經營規模比美國中西部的大型商業農場來得小，但跟戶外農場不同的是，溫室設施能夠常年生產農作物。人們已經能在室內養殖魚類以及各種甲殼類動物及軟體動物，可以想像，雞、鴨、鵝等，也可以養在室內養殖場裡。

　　垂直農場不受天氣及其他會中斷農作物生產的自然因素所影響，作物被種植在嚴格篩選及周延監督的條件之下，確保每一種作物或動物在一整年裡都有最佳的生長速率。換句話說，室內並沒有所謂的季節之分，每一層垂直農場的生產效率，平均一英畝樓地板的產量可能是傳統土耕的十到二十倍，因作物而異。垂直農場也具備許多環保方面的優點，在室內耕種就不必像現在，要用石化燃料來犁田、施肥、播種、除草及收割。

沒有垃圾的城市

　　當你在最喜歡的餐館吃飯時，在你餐盤中的食材可能來自一千五百英里以外的地方。如果你所居住的城市裡有一座垂直農場，這些食材可能全部來自幾個街廓外的地方，能省下用來冷藏以及將農產品從世界各地運輸而來的大量石化燃料。此外，不妨想想你吃剩的廚餘將造成什麼影響，這些剩菜加上食品製備過程所產生的廚餘，目前都是無法回收的負擔，因此也被稱為害蟲晚餐（ dinner for 21vermin）。現在，想像一下，如果這些有機廢物可轉換成能源，餐館還可以因為這些餿水所回收的能源而賺錢，這種薄利的（ 2－5%）小本生意不需要提高菜單上的價格，也能有額外的收入。

水：乾淨而清澈

　　都市生活中威脅健康的一大因素來自城市的生活污廢水（俗稱黑水， black water，其中有一部分是尿及糞便）。為了避免可能引發疾病，污廢水必須先經過曝氣處理，經由這個過程將固體逐漸分解成較小的顆粒，降低生物質量，並將大部分的固體轉化成消耗氧氣的細菌。接下來，這些混合物會在沒有氧氣的條件下進行消化，釋放出大量的甲烷，一些具備收集設備的設施便能收集這些甲烷作為替代能源。處理過程所產生的污泥被送到垃圾掩埋場處理，而剩下的灰水（ grey water）則經過加氯處理排入附近的水體中。在較落後的國家，灰水通常未經處理就被排放到環境中，大幅增加了因糞便污染而傳播沙門氏菌、霍亂、阿米巴痢疾及其他傳染性疾病的風險。無論是哪種情況，都是對新鮮淡水的一種可恥的浪費。

　　在美國的許多城市中，來自污水處理廠的污泥會經過進一步處理，變成高級的表土，販售給農村社區。例如，在紐約市及波士頓，就有將污泥變成肥料的經營計畫。問題是，大部分的城市污泥往往受到銅、汞、鋅、砷、鉻等金屬嚴重污染，如此便限制了它們在農業上的用途。

　　有些垂直農場可以充作獨立運作的水質再生設施，或許可以設計一種冷鹵水管路系統，幫助凝結及收集由植物所釋出的水分。在垂直農場中，藉由植物的蒸散作用能將安全可用的灰水轉化成飲用水，整座農場將會是一個封閉的循環系統，讓我們得以回收這種不曾被好好珍惜利用的水資源。

　　由此產生純淨的水將被用在其他養魚、種植藻類及經濟作物的垂直農場，最終的理想，是所有由垂直農場產生的水都是可以飲用的，並回歸到原本產生這些廢水的社區。紐約市平均每天把大約 10億加侖淨化過的灰水排入 哈德遜河河口，如果工業級用水的水費是一加侖五美分（保守估計），那麼就算興建及管理回收系統的成本高達 300億美元，回收廢水仍然非常值得一試。這絕不是一個不切實際的遙遠夢想，美國加州橘郡有一個人口大約 50萬的地區，就是利用最先進的淨化系統將灰水轉化回自來水。這套系統的安裝，花了納稅人 5億美元，但這每一分錢卻都花得十分值得。

污染的終點

　　都市農業最急迫的狀況在於人們未能處理垃圾問題，尤其是農業逕流（帶有殺蟲劑、除草劑、化學肥料及淤泥的剩餘灌溉水）。農業其實是破壞生態系統的最大元凶，

遠勝於其他種污染。更糟糕的是，現在的農民卻束手無策：逕流的時間與程度，是由洪水決定的。地球上所有可利用的淡水約有 70%用於灌溉，剩餘未被使用的部分，則流回大大小小的河川與溪流之中。流入海洋中的逕流會切斷其他的生態系統，氮肥（硝酸銨）具有從水中吸收氧氣的化學性質，農業逕流將珊瑚礁豐富而充滿活力的海底生命變成了貧瘠的遺跡。為了開闢農地而砍伐森林，更增加了農業逕流中的氮肥，且進一步降低地球從大氣中吸收碳的能力，讓這種毒性循環更為嚴重。

在有垂直農場的城市裡，垃圾將轉變成回收的能源，自然界將沒有垃圾。在新的生態城市裡，丟棄任何東西，卻沒有找到它的另一個用途，將會是相當不可思議的事情。想像一下，從轎車油箱裡抽走一加侖的汽油，然後把它倒進下水道，這是多麼荒謬的事情呀。然而，我們現在每丟掉一件東西，其實跟把汽油直接倒進下水道一樣非常浪費。

未來城市指日可待

今日的城市連自力更生的最低標準都達不到，沒有任何城市可以自給自足，城市所消費的每一樣東西都在城市外生產，因此，垃圾的堆積量也以驚人的速度成長。一個中型城市每年約產生數十億噸的固體物質、數十億加侖的廢水，再加上每年用在試圖擺脫這些有害物質的數十億美元花費，由此可想見我們目前所處的環境危機。

　　但我們可以不要這樣，推陳出新的技術不斷證明了人類的創造力，令人耳目一新。電腦運算愈來愈快、愈來愈複雜，人類正計畫在月球及火星建立殖民地，我們甚至還能收集到從彗星尾部排放出的塵土。儘管人類具備了驚人實力，但是，地球上大部分居民仍然無視於他們對地球所造成的這種深刻、大多數是負面的影響。我們繼續走向都 市化，卻無法建構出足以處理人口需求的城市，大多數演化生物學家同意，如果我們一直無法自給自足，人類將走向滅亡，成為一堆化石。

科學已經在前面帶路，幫助我們了解我們對地球造成的傷害，衛星影像提供了許多氣候變遷肇因的現況，例如，針對燃煤發電廠進行地面及衛星觀測結果，毫不意外地證明了人類是造成氣候變遷的根源。既然我們已經找出了問題所在，便能夠投注心力尋找一套解決辦法，在城市的範圍裡進行大規模糧食作物生產將是個正確的方向。好消息是，很多人已經透過科學研究及公益支持來嘗試修復我們的自然環境。這正證明了只要有機會，人類便能夠表現出無私與利他的行為。　　

現在正是需要我們用心關懷僅存的自然世界的時候，我們的自然資本只剩這麼多，而我們已經處於耗盡資源的邊緣。建構永續自給的城市將能夠使土地自然恢復原貌，回復人類生存與自然環境之間的平衡。

前言

建構永續自給的城市

　

　　一萬五千年前，地球上還不見任何農場的蹤影。多年後的今天，人類耕作的農場面積已相當於一個南美洲，這還不包括放牧的土地。這段時間以來，人類發明了文字、數學、音樂與許多東西，當然，還有城市。然而，人類在從狩獵採集者搖身變成城市居民的過程中，從來沒有建造出任何一個真正能讓人類健康居住的大都市。　　

隨著人口增加，城市生活成為常態，人們開始必須為多年來製造的堆積如山的垃圾付出代價。垃圾為居家環境周圍的各種病原提供了養分，助長了疾病的興起與流行。例如，12世紀時，一路從中...

活的城市

吳明益(知名作家)

一天我收到花蓮「大王菜鋪子」的訊息，信件裡徵求協助耕種的人力，而農場擁有者則以農耕技術的傳授做為交換。我常想，農耕不但是人類開始得以擴張族群數量的革命性發展，也是一種人與土地的溝通，喪失了這種溝通的管道，恐怕是城市居民燥鬱的重要原因。

十年前我讀到加拿大學者Mathis Wackernagel和William E. Rees所寫的《生態足跡》(Our Ecological Footprint: Reduce Human Impact on the Earth)時，情不自禁地看了四周一眼，養活我這樣一個人，究竟需要多大的土地呢？

所謂生態足跡分析是一種計算工具，它是以相對應的生產力土地來估算某特定人口或經濟體的資源消費與廢棄物吸收。簡單地說，一個人的物質耗用和足跡大小成正比，它意味著得要有多大的空間才能養活我們這回事。書中提到，如果每個人都跟加拿大或北美人一樣生活，那我們得有三個地球才夠應付這個大腳印。

城市人的生態足跡比農村人來得大，這一面是因為居住城市往往得耗用較大的資源，另方面是城市並不事糧食生產。美國文學研究者費特列（Peter A. Fritzell）曾以地域來分畫自然書寫（nature writing）的書寫內容，他認為「荒野」（wilderness）－「田園」（farm）－「都市」（urban）分別是人類文明涉入自然由淺至深的三種地域，田園是界於高度人工化與荒野之間的複合環境，都市裡僅有小片綠地，尚未被徵收的狹小農地，和可憐的陽台菜園而已。

但有沒有可能都市在未來的某一天也包含田園？

《垂直農場》就是思索這樣把整個城市變成「從搖籃到搖籃」概念的一本書。書中先以分析各地原始農耕為思維基礎，談到現代農業的轉型。現代農業最「鮮明」的特徵，莫過於化學肥料與農藥的使用。這些化學物質傷害了土壤，讓土壤的生育能力看似在綠色革命下短暫提升，實質逐年降低。而城市由於供應了大量的人口生活所需，因此排放出的垃圾、「黑水」（由糞便、尿液、洗澡水、暴雨徑流等組成的髒水）遠超過土地的容受度，荒野的生存空間因此被傾圮的田園和囂張的城市奪占，糧食問題據信是未來貿易或實質戰爭極有可能的觸發點。

而垂直農場是一個艱難，卻值得一試的構想。垂直農場意味著採光良好，充份利用陽光，在非開放性的空間裡採取水耕（hydroponic）與氣霧耕（aeroponic）的城市建築。過去城市的糧食仰賴田園，因此光是運輸能量就耗用了不少石化資源，垂直農場可以降低糧食運送距離。而城市所產的黑水、餐館的「廚餘」，在經過處理以後，又可能變成垂直農場的肥料來源，同時減低了垃圾量。這麼一來，城市便「包裹」了田園，成為具生產力的新生地。

事實上就我所知，歐美與日本許多城市都已經開始鼓勵都市建物頂樓、室內或陽台開闢成小型農場，只是垂直農場是一個更龐大、更具企圖心的地景改造。也因此，我以為垂直農場面臨最核心的考驗恐怕不是栽植技術的問題，而是該由誰來建構農場？也就是說，垂直農場不僅是一個農耕技術革新與城市規劃的新概念，恐怕也是一次土地與政治權力的革新。而後者才是最困難的部分，也是我認為全書過於樂觀的部分。

但無論如何，做為地球上最具思維能力的動物，人類至少已經開始從傷害他者的麻木裡警醒，並且進入另一個階段的「沉思」。

這本充滿企圖心的未來城市農耕規畫書，最令我感動的一段話莫過於：「如果人類在這個星球上的壽命走到了終點，人類在整個演進歷史中共創造多少個億萬富翁、甚至創作多少精美的藝術品，都不會被拿來評價我們。相反的，評判的標準應該是人類有沒有妥善照顧自己以及人類所深切依賴的其他生命。……學習如何以不侵犯其他物種權益（如闊葉林）的方式來供應自己所需，包括生產糧食，將考驗我們能否想透這個問題並解決它。我相信我們做得到。」

是的，「學習如何以不侵犯其他物種權益（如闊葉林）的方式來供應自己所需」，才是「垂直農場」最迷人的部分。唯有朝向這個方向思考，我們才可能擁有一個真正活著，有靈魂的城市。

活的城市

吳明益(知名作家)

一天我收到花蓮「大王菜鋪子」的訊息，信件裡徵求協助耕種的人力，而農場擁有者則以農耕技術的傳授做為交換。我常想，農耕不但是人類開始得以擴張族群數量的革命性發展，也是一種人與土地的溝通，喪失了這種溝通的管道，恐怕是城市居民燥鬱的重要原因。

十年前我讀到加拿大學者Mathis Wackernagel和William E. Rees所寫的《生態足跡》(Our Ecological Footprint: Reduce Human Impact on the Earth)時，情不自禁地看了四周一眼，養活我這樣一個人，究竟需要多大的土地呢？

所謂生態足跡分析是一種計算工具...

推薦序　活的城市　　/吳明益
英文版推薦序　迎向城市農業的挑戰 /馬荷啦‧卡特
前言　建構永續自給的城市
第一章 重新建構自然
第二章 昨日的農業　　
第三章 今日的農業
第四章 明日的農業
第五章 垂直農場的優點　　
第六章 垂直農場的形式與功能　　
第七章 垂直農場的社會福利　　
第八章 垂直農場的其他用途　　
第九章 糧食的未來　
致謝　　
參考書目　　
網路資源　　
相關網站

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第一章 重新建構自然
第二章 昨日的農業　　
第三章 今日的農業
第四章 明日的農業
第五章 垂直農場的優點　　
第六章 垂直農場的形式與功能　　
第七章 垂直農場的社會福利　　
第八章 垂直農場的其他用途　　
第九章 糧食的未來　
致謝　　
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