未来农业靠春季? 美国"地热温室"实现365天种植

发布时间:2018-09-14 来源:网易科学人

关键字:智慧农业 现代农业 农业信息化 农业物联网 地热温室

图注:地热温室。(图/达利亚·辛格)

八月里一个炎热的下午,波林·贝内蒂(Pauline Benetti)和戴安·凯尔西(Diane Kelsey)正在将西红柿的茎绑到由木头和金属制成的格子棚架上,她们正试着引导其向上成长,因为西红柿的茎总是杂乱无章的蔓延生长,有的都长成了拱状。

这个季节正是西红柿生长的旺季,贝内蒂和凯尔西的身高还没藤蔓高,但她们还在精心的照料着这些植物,她们想把西红柿好好训练一番,使之全年都能在这种温室大棚内朝着正确合适的方向生长。

地热温室伙伴关系组织(Geothermal Greenhouse Partnership,简称GGP)在科罗拉多州帕戈萨斯普林斯市有一项为期5年的项目,而文章一开头提到的西红柿种植就是这个项目的一部分。科罗拉多州西南部的小镇有着世界上最大、最深的地热温泉,这里是知名的旅游目的地,而地热温室伙伴关系是一个非盈利组织,现在组织内的志愿者与小镇合作,他们不满足于仅仅发展旅游,他们要利用这里的可再生资源为社区种植食物,而建成的地热温室在全年365天都能种植植物。

帕戈萨斯普林斯位于美国西部,这里以地热闻名,小镇也靠地热来供能。现在,这里要发展地热种植,这对小镇来说是一项需要开拓的新领域。

在圣胡安河岸边的市区中心,有三个显眼的温室,这种网格状球顶的温室每个直径有13米。温室和市区古色古香的建筑形成了鲜明的对比。这些温室外观上看起来都一样,但每个温室都有不同的种植任务。

未来农业靠春季? 美国地热温室实现365天种植

图注:即使是在寒冷的冬季,上图中的3个温室都能利用地热能来生长植物。(图/达利亚·辛格)

该项目的第一步是在2016年建成了三座圆顶温室,这算是示范推广基地。其中的一座温室目前仍用作教育示范场所:每天都有志愿者前来修剪照料;有超过300名学生前来参观以了解植物并进行数学和科学实践;每周二和每周六的上午11点到下午2点之间对公众进行开放。

“我们所做的所有事,都是在向下一代教授可持续发展农业,这种农业全年都能进行,这是一项很特殊的地方,”萨莉·海伊(Sally High)在海拔2180米的温室旁说道。海伊是地热温室伙伴关系的董事会财务主管,她之前也是一名环境教育工作者。

项目组与帕戈萨斯普林斯签署了租赁协议,因此可以利用小镇井里的地热水。每个温室里的热交换器都能利用地热水来加热生活用水,到了寒冷的冬季,这些运输生活热水的管道就会被埋藏在温室的地面下,而地热水将恢复自然流动路径。

未来农业靠春季? 美国地热温室实现365天种植

图注:在教育示范用的温室内,志愿者们每天都会修剪植物以促进其生长。(图/达利亚·辛格)

一座温室就相当于一个闭合回路系统,其对资源的消耗非常少,也就是说,在植物全年生长过程中,几乎消耗不了多少水,随着天然地热水回到地面,这就使温室内全年温度都能控制在一定范围内,冬季最冷时夜里有14摄氏度,而盛夏最热时有32摄氏度。此外,水塘、风扇、喷雾系统和窗户都能调节温室内的温度。这就意味着南瓜、甘蓝和甜菜在一年中的每个月都能生长,而这会给这座高海拔小镇带来很大的好处,因为这里的平均无霜种植季节的时间跨度还不到80天。

这种方法也可以应用到社区花园的温室中,这些温室预计将在2018年底前开放。当地的民间组织和社区团体会有自己的温室,这样他们就能种植食物以补给他们的社区。

还有一种创新型温室将于2019年开放,这种温室能创造复合养殖环境,在这种共生系统中既养鱼又种菜,鱼的排泄物能当做植物的肥料,而植物则能过滤鱼生存的水质,这种复合系统用水量相当于传统土壤种植用水量的十分之一。这是一个受控的环境,所以除了展示或参观期间,温室不会对公众开放。

“农民的市场是季节性的,而现在这种创新能使科罗拉多州农业实现全年供给,”海伊说道。海伊认为帕戈萨斯普林斯的温室实践既能推动小镇旅游又能带动经济发展。“我们的地热资源还没有得到充分利用,其价值还未得到充分发挥。”

未来农业靠春季? 美国地热温室实现365天种植

图注:小镇温泉于1800年代首次发现,这里的温泉养生治疗很流行。(图/盖蒂图片社)

在1800年代,美洲印第安人中的尤特人首先发现了该区域的温泉有益健康。一个多世纪以后,也就是1982年,这座小镇在美国能源部的帮助下,启动了地热供暖系统。小镇利用地热水不仅为大约60个当地企业和居民住宅提供热量,还能融化市中心人行道上的积雪。整个美国大约有20个这样的系统,包括爱达荷州首府博伊西和加利福尼亚州南部城市圣贝纳迪诺。

“地热全年364天、全天24小时都能供能,这和太阳能、风能那种断断续续的供能不一样,”海伊说道。“这个直接使用的项目绝对是可以复制的。”

帕戈萨斯普林斯不是唯一一个用地热生长植物的城市,但在美国,这种应用还很少见。美国国家可再生能源实验室(简称NREL)在2017年2月份的一项研究中统计了美国地热直接利用设施的数量,结果显示仅有29座这类温室。

“除了能供能,地热还有个独特之处,即能为社区提供其他服务使之变得更加自立,”国家可再生能源实验室的地热能源项目主管凯瑟琳·扬(Katherine Young)说道。

未来农业靠春季? 美国地热温室实现365天种植

图注:自1982年以来,地热温泉就开始为帕戈萨斯普林斯市中心的建筑供暖。(图/达利亚·辛格)

一提到地热能源,大家就会集中讨论冰岛。在冰岛,地热资源发电量不仅占全国总发电量的25%,而且90%的家庭都由地热供暖。其他欧洲国家也会能接触到中等温度到低温的地热资源,但这种地热资源不像高温地热那样更适合发电。即便如此,欧洲至少有13个国家在温室或其他应用中利用了地热能。

但目前美国还没有充分利用起自己的地热潜力。美国能源部表示,“美国已安装的地热能容量超过3.7千兆瓦,在引领世界发展地热,”其实这些大部分集中在西部。但是,2006年麻省理工学院的一项研究发现,如果在未来的50年里加大技术投资,美国将有可能从地热中获得超过100千兆瓦的电力供应,这相当于整个国家电力需求的10%。美国能源部在去年宣布将对6个深层地热直接利用项目投资400万美元。

“在美国地下,到处都是大量的热能,而且都能利用起来,”凯瑟琳说道。“地热可以在美国能源经济中发挥重要作用。”

到目前为止,地热温室伙伴关系项目主要由补助金资助、由志愿者进行管理。最近,科罗拉多水利规划与科罗拉多水资源保护局对该项目提供了17.45万美元的资金。但随着最后一个温室快要完工时,该项目团队希望招聘一名现场经理,这也是他们的第一位雇员。私人捐赠、将温室的产品卖给餐馆和农贸市场获得的收入都是该项目的资金来源。此外,教育示范温室每周会开放两天,游客也可购买这里的西红柿和生菜,其中的一些产品也会卖给农贸市场。

今年夏天,在教育示范温室沙拉种植园中的部分蔬菜已免费提供给了有需要的儿童,这是免费夏季食品计划。百年纪念公园,也就是温室站点所在地,这里的社区活动非常丰富,既有烹饪课程,又有早餐,还有教育演讲。

未来农业靠春季? 美国地热温室实现365天种植

图注:今年夏天,当地儿童能免费吃上在这个温室里种植的蔬菜。(图/达利亚·辛格)

对于像塔克·海恩斯(Tucker Haines)这样的当地年轻人来说,教育示范温室提供的不仅仅是一个学习种植或食用新鲜食物的机会。上一学年的每个星期一,13岁的海恩斯都会从帕戈萨斯普林斯中学步行到地热温室伙伴关系公园。海恩斯的数学老师认为,亲身实践将有助于学生理解数学公式与分数。海恩斯和他的同学们测量了种植区的尺寸还有植物的高度,并记下了种子发芽的日期。“常规课堂上的数学课我听得不太明白,”海恩斯说道。而现在,突然之间,数字开始变得有意义。“这使数学变得有趣,”海恩斯的妈妈南希·海恩斯(Nancy Haines)说道。

海恩斯的经历证明了学生们能从这些项目中受益,而地热温室伙伴关系的成员在10年前开始执行这项任务时就希望项目能起到这种作用。“这个生机盎然的实验室正好位于市中心,”帕戈萨斯普林斯助理规划师辛迪·舒尔茨(Cindy Schultz)说道。“这个项目使人们看到了一切皆有可能。”


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