當傳統農業遭遇極端氣候變化時，農業生產就顯得非常脆弱。世界銀行預計，到21世紀80年代，氣候變化將會造成全球農業減產15%以上。與此同時，人口的增長又使得土地極度缺乏。根據聯合國人口報告估計，到2050年，全球將有30億新增人口，總人口達93億。如果依然按照目前的傳統農作物生產方式進行農業生產，將需要109公頃的新土地來生產食物，但是目前全世界80%的適合農業生產的土地都已經被使用。未來，糧食安全問題如何解決，成為全世界關注的焦點。

　　在此背景下，以迪克森·戴斯波米爾為代表的科學家們提出了“農業摩天大樓”的概念。農業摩天大樓是使用最先進的室內農業技術，從經濟性和環境友好性兩個方面出發，將農業生產轉移到摩天大樓里的一種創新型農業生產方式。農業摩天大樓如果成功運作，將會為都市提供多種多樣的健康食品，同時也能夠修復被傳統農業所損壞的生態環境。

　　當前，農業摩天大樓設計主要分為三類：一類為節能型，一類為新能源利用型，還有一類將社區生活和農業生產相結合。？

　　摩天大樓如何種糧食

　　農業摩天大樓在農業生產過程中的重要技術主要有三種：滴灌、水培和氣培。

　　滴灌法已經在傳統農業生產中廣泛應用，主要是利用塑料管道將水通過直徑約10毫米的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉，對水的利用率可達95%。

　　水培法則是將植物種在溶解了各種營養物質的水槽中。在水培溫室里，農作物可以全年生長，產量可以達到最大。只要有足夠的水分和能量供應，室內種植可以在任何地方進行，而且空間利用非常靈活，不會破壞土壤的結構。

　　氣培法是將農作物栽培在生物箱內，作物根部懸于營養液上方，營養液以氣體的形式噴到作物根部。用這種方法種植農作物可以大量節約用水，且已有研究表明，氣培法所生產的作物含有更高的鈣和鉀，對人體健康更有益。

　　在能量循環方面，農業摩天大樓整體運作包括電力供應系統、水循環系統和智能化補光系統。

　　傳統農業依賴于消耗化石、煤炭等枯竭型能源，但是以垂直農業為代表的現代農業利用的則是太陽能、風能、液體內能、地熱能、生物質能等可循環、可再生的清潔能源。農業摩天大樓頂部可以安裝太陽能板，吸收太陽能，還可以安裝風力風渦輪，利用風電。控制器為大樓提供電力供應。另外一個重要電力來源，是將不可食用的植物顆粒（如玉米麩皮）變成燃料。

　　農業摩天大樓的水循環系統一方面通過自身的循環系統對雨水進行收集和利用，另一方面也通過自然過濾的方式回收利用城市廢水用于灌溉，甚至可以繼續凈化過濾變成飲用水。

　　植物正常發育需要通過光合作用，農業摩天大樓中將采用特殊的光譜燈光，與植物生長所需要的波段匹配，以實現最大化節能。

　　面向未來的現代農業生產設計

　　迪克森·戴斯波米爾認為，與傳統農業相比，農業摩天大樓有很多優點：首先，產量高，1畝室內農場的產量相當于4～6畝室外農場；第二，生產具有穩定性，不會遭受干旱、洪澇和蟲害等威脅而導致產量下降；第三，由于不施用除草劑、除蟲劑、化肥，因此農業摩天大樓所生產的產品將完全為健康有機農產品；第四，幾乎消除了污水循環所導致的農業浪費；第五，將傳統的農場生產回歸自然，有助于原有生態系統功能的恢復；第六，極大地減少了由于農業生產所導致的傳染性疾病的發生幾率；第七，將植物和動物不可使用的部分制成甲烷，增加能量利用；第八，由于不使用拖拉機等農業機械，農業摩天大樓將極大地減少化石燃料的使用。

　　但是，也有不少專家對農業摩天大樓存在質疑。有人認為，農業摩天大樓用于蔬菜水果的種植具有經濟可行性，但是種植主要農作物，比如小麥等，生產成本就會過高。也有人指出，由于這種農業摩天大樓的造價、能源消耗本身就非常高，在成本上不合算。

　　盡管如此，大多數專家仍相信，這種農業摩天大樓的耕作方式將成為人類未來農業發展的唯一出路。迪克森·戴斯波米爾認為，未來的農業摩天大樓將不僅是農業種植場所，而是兼具室內農場、賓館、學校、醫院等社區功能的綜合性設施。在這種情況下，其經濟可行性將會大大提高。雖然農業摩天大樓目前仍然處于設計和實驗階段，但是隨著科學技術的逐漸發展，以及環境問題、資源問題、氣候問題的日益嚴峻，農業摩天大樓將逐漸具有經濟可行性。

　　農業摩天大樓是一種新興事物，是面向未來的現代農業生產設計。因此，對其進行經濟核算不能完全使用當前的價格水平，對其可操作性的認識也不能局限于現有的經濟利益的角度，而是應該放眼未來，站在“環境保護、能源利用和糧食安全”的更高、更綜合的層面上來認識這一可能引發一場新的農業革命的設計。因此，對于農業摩天大樓，我們應該鼓勵相關研究和設計，期待能夠一步步解決技術性問題，最終使得預想中的節能、高效、經濟的農業摩天大樓在未來變為現實。

　　節能型農業摩天大樓

　　波特蘭政府大樓

　　美國俄勒岡州波特蘭市計劃將政府大樓改造成為一座農業摩天大樓。這座大樓始建于1975年，樓高18層，樓的建筑風格乏善可陳，通過這次改造將成為全世界最節能的建筑之一。

　　改造后，這座農業摩天大樓將由7個名為“植物鰭區”的部分構成。“植物鰭區”從原有建筑內伸展出來，是植物生長的“花盆”。7個“植物鰭區”的總面積可以達到3/4個足球場大小。

　　同時，植物綠墻還可以為建筑物隔熱保溫、降低噪音。夏天高溫天氣時，植物可以很好地遮蔽陽光，保持室內涼爽；冬天，由于墻面有植物保護，室內熱量流失減慢。

　　戈登·格拉夫的“水培農場”

　　加拿大安大略滑鐵盧大學的戈登·格拉夫設計了一座59層的農業摩天大樓，這個采取水培法的“農場”每年估計消耗大約8200萬度電，其中大約一半所需電量可由大樓內一家沼氣電廠提供，余下電量則可利用城市垃圾發電獲取。

　　農業與現代社區結合型摩天大樓

　　“生活摩天大樓”

　　紐約建筑師布萊克·庫拉塞克設計的“生活摩天大樓”，將城市農場建在居住性公寓外緣。其中一些樓層將種植溫室農作物，這樣農業生產得以貫穿全年。包括陽臺在內的其他一些樓層則種植果樹等季節性作物。第一層將建一個農業市場，居民可以將收獲的糧食賣給普通大眾。

　　西雅圖的“生態實驗室”

　　美國西雅圖貝爾鎮社區自20世紀80年代起就開始建設城市社區花園項目。由美國Weber Thompson建筑師事務所所設計的“生態實驗室”，雖然仍在繼續傳統農業生產，但已經在新型農業方面進行了拓展。

　　這個農業摩天大樓共有12層，擁有居住和農業生產雙重功能，建在大樓內的花園可為當地社區提供食品。據Weber Thompson建筑師事務所估計，扣除成本后，采用水栽法栽種的馬鈴薯和萵苣每年可帶來大約100萬美元的收入。“生態實驗室”不僅具有一定的經濟效益，而且整棟建筑的能量消耗和水消耗均接近為零。

　　“蜻蜓垂直農場”

　　比利時建筑設計師文森特-卡爾博特根據蜻蜓的雙翼設計了“蜻蜓垂直農場”，這個設計方案或許可以解決紐約羅斯福島食品長途運輸的問題。在這棟132層的巨型建筑中，包括了28個不同的農業生產領域，可以供應水果、蔬菜、肉類、牛奶和魚類等各種農副產品。這棟建筑還包含有多個實驗區、辦公區和居住區等生活空間。

　　新能源利用型農業摩天大廈

　　迪拜的海水垂直農場

　　迪拜是一個缺少淡水和耕地的國家，意大利建筑師克里斯蒂納·法弗萊托和安東尼奧·基拉迪設計的海水垂直農場將建造在迪拜，以滿足缺乏淡水情況下的農產品供給。

　　在這個垂直農場中，圓盤形的結構就是一個個“農場”。海水流過建筑中心的管道，將空氣中的水蒸汽凝結，形成淡水來灌溉農作物。

　　洛杉磯的太陽能農業摩天大樓

　　建筑師克里斯·雅各布斯與哥倫比亞大學的德波米耶合作設計了一家農業摩天大樓，將建在洛杉磯。其最大特點當屬安裝于屋頂的一個巨型太陽能電池板。電池板可隨著太陽移動，從而最大程度地捕獲陽光，幫助作物生長。此外，這座建筑物的窗戶采用了可阻隔污染物質進入的化學材料。