垂直农业是指利用土壤、水培法或气雾栽培法，在室内设施中以多层垂直堆叠的方式种植作物，将水和营养输送给植物，它被认为是第三次农业革命的重要组成部分。随着人们对可持续农业的需求日益增长，垂直农业有望为其提供有效的解决方案，通过资源与空间的充分利用，实现单位面积产量的最大化，从而解决未来农业发展面临的人口压力及资源匮乏问题。

2018年，垂直农业的市场价值约为23亿美元，投融资总额从2015&2016年的6000万美元大幅增长到2017&2018年的4.14亿美元。然而，为了促进该行业的持续发展，必须清楚了解垂直农业公司面临的挑战，以及克服这些挑战所需的能力。

并不奇怪的是，垂直农业的资本支出很高。一个小规模、低技术含量、使用第一代技术的垂直农场，起步成本约为28万美元。然而，当我们考虑利用第二代技术进行更复杂的操作时，设置成本可能超过1500万美元。

为了清楚理解为什么这些成本如此之高，我们必须首先明白两代垂直农业技术之间的差异，以及为什么第一代和第二代垂直农业技术之间的转变是该行业短暂发展历程中最重要的部分。第一代技术使得垂直农场的基本功能得以实现，这一过程中无需操作员的持续干预。第二代技术不仅使得种植过程自动化，而且不断优化中间环节，以满足种植作物的需求。这两代技术可以进一步分为五个层次，一般来说，一家公司的技术水平越高，它的竞争优势就越明显。

大约十年前，垂直农场开始在世界各地建立起来，当时采用的是第一代技术。这一现象表明，在垂直结构中种植粮食和其他植物是有可能的，而且能够更有效地利用土地。平均而言，第二代垂直农场每单位面积的产量是传统农场的55倍。在现代历史上，垂直农场的出现让作物第一次可以在城市进行种植。

另一方面，垂直农业也能有效优化食品供应链中可能出现问题的部分，比如运输和随之而来的污染、过度包装和防腐剂。此外，17世纪左右的第二次农业革命，也被称为英国农业革命引发了导致大规模城市化的工业革命，而垂直农场的出现让城市里的人们重新对食物来源有清晰认知。

接下来，垂直农场必须证明其经济可行性。实际上，公司盈利的唯一途径是利用技术来降低高运营成本，其中主要包括照明和劳动力费用，它们各占运营成本的30%。

在垂直农场中，发光二极管为植物提供光照，这比过去使用其他形式的人工照明更有效，比如荧光灯和白炽灯，从而降低了运营成本。根据国际能源署的预测，到2030年，LED照明效率有望再提高70%，价格也会持续下降。

另一方面，自动化为降低人工费用提供解决方案，许多初创公司和一些有资本支持的种植者正在研发创新技术，以帮助减少垂直农场对人力的依赖，从而优化种植结果。比如，Intelligent Growth Solutions（简称 IGS）开发了一个自动化系统，利用模块化结构实现高效生产。根据IGS的数据，这一系统能减少80%的劳动力和50%的电力，IGS计划将其技术出售给那些希望提高垂直农场运营效率的公司。

垂直农场相较于传统农场更为集中，这对于地价昂贵的城市来说是一个明显的优势，向城市大众销售新鲜农产品也被认为是垂直农业的最大优势之一。传统温室所需的光照和大部分热量都来源于自然光源，而垂直农场除了利用太阳能辅助LED照明来延长其生长周期外，还可以使用水培系统来降低用水量。

垂直种植的最大缺点是需要花费巨大电力成本来运行大量LED灯，这意味着农场只能生产高价值但易腐烂的产品，如沙拉叶和香草。2014年，美国康奈尔大学生物与环境工程荣誉教授Louis Albright计算出，通过垂直农场生产的一条小麦面包价格约为23美元。

另一个例子是垂直农业领导者Plenty，它也是全球融资最多的垂直农业公司之一。其最新设施Tigris Farm，相对于之前的产品，能够将能源效率提高5倍。该公司利用种植管理自动化和收获自动化，降低日益增长的储藏成本。这些都是垂直农业里降低运营成本的优秀案例，照明的改善使运营成本降低12%，自动化将使运营成本进一步降低20%以上。

到目前为止，垂直农场已经初步实现了正常的投资回报，运营成本的减少对于投资者、政府和考虑进入市场的公司来说至关重要。尽管与传统农业和有机农业相比，资本支出仍将保持在较高水平，但预计30%以上的运营成本减少，也让人们更加看好垂直农业的未来发展。

目前，以1公斤绿叶蔬菜为例，利用垂直种植的市场价格是33美元，而有机种植为23美元。随着垂直农场的投资建设和技术水平的提高，它们将能够通过降低成本和价格来提升竞争优势。

参考资料：The second generation of vertical farming is approaching. Here’s why it’s important.