农业与工业

一　农业与食品

1.1　十四个机群总览

1.2　逐机群做法

F-1 日光温室。 设计任务是在不使用电采暖的前提下，让 9,666 m² 种植床在海拔 3,287 m、1 月均温零下 3.7 ℃ 的条件全年生产。做法是多季轮作，温室独立体量 30,000 m³、净高 3.1 m，已移出树冠以避免与藻类争光。白天靠透光面得热，夜间靠相变蓄热墙与水墙放热，另配通风、水肥、卷帘与环境传感。单位电耗取温室通风、卷帘、水肥、传感 3 到 5 kWh 每 m² 每年的中值，表内取 6.0 kW 属有意保守。围护穿透损失约 319 kW，由约 400 kW 的日照得热抵消，冬季防冻只在小寒潮时需 20 到 40 kW 补充热，由热网供给，这部分属热账。1 月 4.9 kW 低于 7 月的 7.0 kW，原因是冬季通风量小。

F-2 冬季补光。 把补光从主产能手段降为连阴天补充。红蓝单色 LED 只在 11 月到 3 月启用，且只在连阴天，配相变蓄热墙与反射幕。月度值按连阴天频率分配，与气温无关，1 月权重最高，12 月次之，4 月到 10 月为零。香格里拉年均总辐射 4.342 kWh 每 m² 日，实际日照可达饱和光强的 10 到 20 倍，主要产能交给自然光，补光只覆盖连阴天，全年均值 1.5 kW，占农业总量 0.7 %。

F-3 叶菜工厂。 4,000 m² 场地叠 6 层，总种植面 24,000 m²，红蓝单色 LED，主班排在 0 时到 9 时，其余时段降至维持水平，年产 240 t，即每 m² 每年 10 kg。三条取舍如下。

LED 只给红蓝。叶菜吸收峰在 450 nm 与 660 nm，白光有六成以上能量落在不吸收的波段。

错峰到 0 时到 9 时。把峰值放在水电富余、其他负荷低的时段，模块曲线在 12 时出现日谷。

复层。把 4,000 m² 楼面变为 24,000 m² 种植面，以体积换面积。

0 时到 9 时的排班要求全自动或夜间值守。

F-4 采后处理与冷藏。 接收 1,837 t 每年可食产出，冷源两条，一条是镜面湖夜间辐射冷却配相变蓄冷，一条是机械压缩，工质统一为二氧化碳，温室效应潜值 1。单位电耗取真空预冷加三温区冷藏加分选 60 到 100 kWh 每吨的中值偏上。

这是全模块节能幅度最大的一项，由 27.0 kW 降到 17.0 kW，降 37 %。手段两条。

向自然借冷。湖体在高原夜空下是天然辐射冷体，夜间蓄冷白天释冷。

更换工质。二氧化碳容积制冷量高、换热系数好，管路可做小，代价是耐压等级提高。

冷凝温度跟气温、采后处理量跟采收期，两个同向因素叠加，使其 1 月 15.5 kW、7 月 18.2 kW，振幅正负 7 %。

F-6 循环水养殖。 系统总容积 2,000 m³，其中养殖池 800 m³，年产 46 t，用水近零。陆基圆池，循环泵变频，氧锥改高效射流，换热器回收。单位电耗取 25 到 50 kWh 每 m³ 每年的偏上位置，原因是高原水温低、换热需求大。能耗结构为泵 60 %、增氧 25 %、温控 15 %，三项措施一一对应：变频打泵按鱼载量调节流量，射流氧锥把氧转移效率由 1.5 kg O₂ 每 kWh 提到 3 kg 每 kWh 量级，换热器用排出水的热量预热进水。

F-7 奶牛。 95 头荷斯坦，成母牛 60、后备 33、种公牛 2，年产奶 438 t。挤奶真空泵变频，热泵回收乳温余热。刚挤出的奶 35 ℃，需降到 4 ℃，这 31 K 的显热由热泵搬到热水侧。单位电耗取 400 到 800 kWh 每头年度的中值。位置在六角星生活区外环，距采后处理最近，牛奶当天进冷藏。

F-8 生猪。 2,571 栏位，年出栏 1,800 头，出肉 80 kg 每头，年产猪肉 144 t。通风变频，地暖改热泵，除臭风机降阻。判据取每千瓦装机产蛋白。传统养殖为 23.3 kWh 每 kg 蛋白，低于细胞培养肉中试实测档的 125 kWh 每 kg 蛋白，装机代价也低于无机合成，后者需连续运行，装机等于等效连续功率 62.9 kW。

F-9 一藻多用中心。 全模块主要技术措施，也是最大单一负荷，占农业 36.7 %，详见第三节。

F-10 小型菌房。 2,000 m³ 菇房，年产鲜菇 72 t。好氧发酵风机变频，连续灭菌替代间歇灭菌。单位电耗取 15 到 30 kWh 每 m³ 每年。菌房的热需求为恒温 4 到 6 kW，由工业余热的 36 kW 热水经热网供给，这是把冷热源接进工序的一个实例。

F-11 农业控制中枢。 承担叶菜工厂的 6 层配光、温室的卷帘、藻类的藻种配比、虫房的投料节律的集中控制。价值不在自身电耗，而在把 14 个机群的曲线调整为互相错峰，夜间工序的排班由它执行。

F-12 饲料与食用油加工。 把本地原料加工为配合饲料，另出食用油。粉碎、配料、制粒与榨油工序并线，共用一台主电机与一套配电，装机与电耗同时下降，代价是排产刚性。按采收期峰值加工能力配置，年均利用率低于设计值。

F-13 黑水虻转化车间。 3,300 m² 地下设备层，进料 250 t 每年，干基质 87.5 t，产出干虫 17.5 t、虫蛋白 19.4 t、虫沙 70 t 回田。取 45.0 kW 的依据在负荷性质：该车间要维持一个恒温恒湿的厂房，3,300 m² 厂房的补风、照明、除尘、除湿与进料量无关。分项中最有依据的一条是通风量的物理来源：幼虫代谢热约 30 kW，按 6 K 温差与 1.2 kg 每 m³ 密度算得送风量 4.2 m³ 每秒，再按 2 kW 每 m³ 每秒得 8.4 kW。黑水虻相对堆肥的优势是物质转化率高、占地小、可定点，相对厌氧发酵的优势是直接产蛋白。本方案蛋白比能源更稀缺，因此选虫不选沼气。

F-14 浮萍场。 23.0 ha 南坡水面，产鲜萍 1,842 t、干物质 184.2 t，折 8 t 干物质每公顷年。它是饲料账的补充项，把饲料供给推到与需求持平。

1.3　产出账

三道自给率同时给出，单列一项会失真。

1.4　饲料账

需求 1,254.9 t 干物质，供给 1,254.8 t 干物质，基本持平。

六路来源中，尾菜、薯类残渣、加工副产物与虫蛋白都不进入人的食谱，饲料与人用粮因此分开：人取藻、菜、蛋、奶、肉，畜取其余部分。饲料的蛋白主体由藻类承担，115.6 t 占 203.1 t 的 57 %，这是藻类产能的直接约束条件。

秸秆的去向分两股：400 t 进饲料，410.6 t 进工业的糖化线。它由饲料的能量料转为工业的碳源，是城市代谢出口判据的一处落实。

二　一藻多用中心

2.1　一套装置四类产出

四类产出属于同一批干藻的四种计量方式，不构成重复计算。前三项相加为 627.0 t，与年产干藻量一致。

2.2　几何与产能

世界树总高 300 m，树冠半径 100 m，投影 31,416 m²，冠内 6 层、净高 6 m。反应器占冠内 2 层，每层净楼面 30,788 m²，结构面 61,576 m²。

单位结构面产率 627,000 kg 除 61,576 m² 得每 m² 每年 10.18 kg。单位冠面投影产率 19.96 kg。结构面功率密度 1.36 W 每 m²。单位干藻电耗 1.17 kWh 每 kg。

产能的光学依据：冠面投影 31,416 m²，穹面比同投影平板年多收约 25 %，等效 39,270 m²。年入射 62,236 MWh，其中光合有效辐射占 45 %，为 28,006 MWh。干藻所含能量 3,831 MWh。全光谱转换率 6.16 %，即光合有效辐射转换率 13.7 %。

13.7 % 相当于热力学量子上限 26.9 % 的 51 %，也高于田间实测最高值 3.91 %。实现该值的两个条件是光稀释与背面漫反射。

2.3　反应器选型

背面反射的必要性：比表面积取 50 到 100 每米对应光程 1 到 2 cm，单层单程吸收率仅约 0.30，两层串联为 0.51，约一半的光合有效辐射直接穿出树冠。加背面漫反射膜后，光在两层间往返一次，吸收率提高到 0.76，培养体积、混合电耗与层数均不变，层高增加 0.15 m。膜取漫反射。镜面反射会让光子重复穿过同一批已受光的细胞，吸收增量有限。膜面密度约 0.9 kg 每 m²，合计 55 t 附加荷载，近红外段反射率不高于 0.30 并导热排出，61,576 m² 分 96 个扇区，10 年一轮换。

三项直接针对能耗的取舍。

不搅拌。常规发酵罐用机械搅拌，能量经轴、桨叶、流体两次转换，效率 50 到 70 %。气升式把气流直接注入培养液，能量一次到位，循环与混合因此只有 44.8 kW。

不用离心。离心的能耗显著高于膜过滤与絮凝。

低温干燥。饲料用藻粉只需干到 15 到 20 % 干物质。

2.4　电耗四项分解

温控分项下降的依据：吸收的光能中 1,993 kW 须以热排出。原方案用机械制冷把热量排入大气，现改为闭式冷却回路，以 30 到 35 ℃ 温水引出后直接供给低温热用户，压缩机取消，只剩循环泵、在线监测与二氧化碳调配，均值由 20.5 kW 降至 8.0 kW。

1.17 kWh 每 kg 的证据链有六条：系统电耗 0.93 kWh 每干 kg 取区间下限，循环能耗占生物质化学能 16 到 25 % 按气升式取下沿，过滤浓缩 7.0 kWh 每吨干物质，浆液处理 0.53 kWh 每 m³ 浆液，封闭反应器须抽热维持不高于 35 ℃，以及离心的能耗显著高于过滤与絮凝。

2.5　光、碳、氮三项核算

碳缺口 178.5 t 由堆肥捕集与燃烧尾气补，须先测工业燃烧尾气的实际排放量与捕集可行性。

2.6　树冠四季变色

变色响应 7 到 15 天，由藻种配比渐变实现，不靠灯具换色，背光只调色温与照度。峰值时段为换季期夜间点亮，与时间母题呼应。

这一项的收益主要体现在负荷结构上。美学工程是全案唯一可整段关停的负荷，树冠变色使其中相当一部分由可关停的预算变为生产系统的输出，因为该部分负荷的主体是藻类反应器本身。

三　工业

3.1　产业边界

判据一条：凡在 2,500 人规模下不经济、又无法从城市代谢与生物制造中取得的环节，才允许放到盆地外。按此判据逐项筛选后，边界外的只剩采矿一项。

不造新件是整个工业设计的出发点。10⁶ m³ 装不下冶金与机械制造的完整链条，而一百年内主要需求是修复与替换。

3.2　七个机器群

工业合计 124.0 kW，年电量 1,086 MWh。

I-1 材料回收与再生。 作为城市代谢的出口，不做矿业的入口。四个细分：废金属再生、废塑料再生、废玻璃与复合材料再生、物料分选。装备为涡电流分选机、真空熔炼炉两台各 500 kg、塑料密炼造粒线、玻璃与复材破碎筛分线。可再生物料流 620 t 每年进厂，出再生金属 180、再生塑料 120、再生玻璃与复材 120，共 420 t，利用率不低于 90 %。真空熔炼炉是可间断、可蓄热的工序，也是本模块唯一能把负荷在一天内自由搬动的机器群，排在 0 时到 7 时，把曲线的谷段填平。采用真空熔炼的理据在再生料成分复杂，真空环境可蒸馏去除锌、铅、镉等低沸点杂质，得到成分可控的再生金属，这是用再生料造结构件的必要条件，代价是能耗高 20 到 30 %。

I-2 电驱精加工与锻压。 五轴加工中心 3 台、16 kJ 电动锻锤 1 台、电动卷扬 2 台、电解抛光与阳极氧化槽。动力源统一为取水口水电后，工业水压母管整条取消，本机群改电机驱动。改电驱后年耗电低于水压口径，原因是水压口径只计控制、照明与辅助泵，主传动不在电账内，改电机后主传动进入电账，但液压站、补压泵与油温控制随母管一并取消。峰值按锻锤、主轴、卷扬、输送、空压机不同时达到额定取值。

I-3 生物制造中心。 用发酵替代石油化工，出生物塑料 150 t 与生物酶与精细化学品 40 t，合计 190 t。四条线：秸秆糖化、发酵罐 2 罐各 5 m³、提取与干燥、生物酶发酵与提取。原料为秸秆水解糖 234 t，来自 410.6 t 秸秆，另有有机废弃物 120 t 供生物酶线。碳源换算：需求 77.2 t 聚羟基脂肪酸酯除以 0.33 g 每 g 得 234 t 糖，供给 410.6 t 秸秆乘 0.57 得 234 t 糖，闭合。四条线合计 36.0 kW，其中发酵 18.0、糖化 5.0、提取 7.7、干燥 5.0。单位电耗 2.08 kWh 每 kg 产品，落在糖路线常见区间 2.5 到 6 的下沿，原因是两项热整合：糖化的 50 ℃ 保温热与干燥的蒸发热均取自不进电账的 35 到 45 ℃ 母管，电账内只剩输送与真空泵。发酵菌群在 30 ℃ 连续培养，一次降温或断气即打乱整罐的世代时间，这是全模块唯一无调度弹性的负荷。

I-4 制药与生物制品中心。 抗生素、解热镇痛、麻醉、消毒、输液、疫苗，年产 1.5 t，即每人每年 0.6 kg。发酵罐 2 罐各 1 m³、溶剂提取与层析柱、压片机、冻干机、无菌灌装线。产量由需求量限定，疫苗与效期短的品种由一次携带提供 5 年缓冲。洁净区需要最少的人流干扰与最稳的温度，树干高层是唯一同时满足的位置。药源前体来自藻类的 62.2 t 次生代谢物，直接进提取线。

I-5 工坊环境控制与余热回收。 脉冲除尘器、有源降噪系统、热泵余热回收机组、分区温湿度控制。热泵 12 kW 电耗，性能系数 3，供 36 kW 热水。降噪必须有源的理据在封闭腔体没有天空耗散，混响时间远高于室外，16 kJ 锻锤无防护时 110 到 130 dB，而居住区边界要求昼间不高于 55 dB、夜间不高于 45 dB。隔振基础与局部隔声罩只能降 20 到 30 dB，其余靠有源反相。

I-6 压缩空气、水与料循环、计量。 电动空压机、冷却水闭式泵组、地热井循环泵、自动导引车与计量系统。空压机与循环泵是基荷，不能停。

I-7 饲料加工与配合。 粉碎机、配料混合机、制粒机、谷物磨粉机、油料压榨与精炼线。物料为农业侧可供饲料的原料 1,087.6 t 每年，另谷物 143 t、油料籽 105 t，出配合饲料 1,087.6 t 与食用油 25 t，两项均为厂内循环中间品。与农业侧的初级加工分设，原因是负荷性质不同，前者是季节性工序，后者是稳定工序。

3.3　物料平衡与碳去向

物料损耗率 9.8 %，来源为金属烧损、塑料清洗残渣、饲料与榨油损耗及水分。另有一股不走产品与废物的流：发酵放出的二氧化碳 187.9 t 每年，作为碳源进藻池，在物料平衡里既不进产出也不进损耗。

碳的去向可以逐段追。秸秆糖 234 t 含碳约 40 %，为 93.6 t 碳。产品 77.2 t 含碳 55.8 %，为 43.1 t 碳。差值 50.5 t 碳随发酵尾气排出，对应 187.9 t 二氧化碳，覆盖藻池碳需求的 16 %，其余由居民呼吸与燃烧尾气补。

该管线的输送距离为零。发酵在树基座第 2 层，藻池在树冠，同在世界树内：碳以二氧化碳形式上升至树冠，被藻固定，转化为糖与蛋白后回到基座，由一根竖管完成一个循环。

3.4　外部依赖只剩采石

百年矿产需求 8,090 t，一次携带覆盖 5,990 t，需本地开采 2,100 t，占 26 %。

开采只在 35 km 外的既有矿权范围内取石，不在盆地内新设采点。按 70 年分摊约 30 t 每年，叠加土壤调理 11 t 每年，合计约 41 t 每年，属小型采石场的零星作业量。资源量校核：盆地周边三处灰岩矿点合计保有约 3,655 万 t，为百年需求的约 1.7 万倍，矿业不构成资源约束。

四　采热与用热

4.1　热流的起点

藻类光生物反应器是整座基地最大的一处热源，也是最大的排热负担。

吸收的光能 21,285 MWh 每年，均值 2,430 kW。固定为化学能的 3,831 MWh 每年，均值 437 kW。必须排出的余热 1,993 kW。培养液 924 m³，若完全不冷却，每小时升温 2.26 K，四小时即超过 35 ℃ 上限。

原方案用 20.5 kW 电耗的机械制冷把这 1,993 kW 排入大气，等于把热当废物处理。现行方案改成闭式冷却回路，以 30 到 35 ℃ 温水引出，作为全案 30 到 35 ℃ 温度段的主热源。温控电耗由 20.5 kW 降至 8.0 kW，藻类总电耗由 96.0 kW 降至 83.5 kW，单位干藻电耗由 1.34 降至 1.17 kWh 每 kg。其后全部用热措施，都建立在这 1,993 kW 可被引出且温度不高于 35 ℃ 的前提上。

4.2　三级热网

全案热需求除工艺消毒外均在 60 ℃ 以下，按温度位分三段供给。

热泵应写为 12 kW 电耗供 36 kW 热水，不写作 12 kW 余热，这 12 kW 已含在其工坊环境控制的总均值内。用 70 ℃ 的地热水加热只需 35 ℃ 的地板，属高低温热质的无谓损失，三级分网的直接效果是把这部分损失去掉：高温侧需求由 171 kW 降到 60 kW，地热井只需承担其中 60 kW。

藻池的分段放热按空间串联三段。第一段供水 32 到 35 ℃，供居住地板采暖，末端按 35 与 30 ℃ 设计，出水 28 到 30 ℃，用掉不超过 125 kW。第二段供水 28 到 30 ℃，供温室防冻地埋管，取 25 到 28 ℃，出水 22 到 25 ℃，用掉不超过 40 kW。第三段 22 到 25 ℃ 进干冷器排入镜面湖，夏季整段直排。冬季 171 kW 的需求全部可在第一、二段解决，第三段的 327 kW 余量冬季可通过降低流量压到最小。

时间上的缓冲靠两处：35 ℃ 回路自身的容水量提供小时级缓冲，夏季正午峰值超出部分直接进入镜面湖。因而不为藻类单独设蓄热水箱，回路容水与湖面共同充当缓冲。若按正午峰值配蓄热罐，罐容需数千立方米，属新增体量与新增投资。

4.3　工业余热

工坊内部有三处可回收的热，合计约 46 kW。

黑水虻这一处值得单列。代谢热 30 kW 原本是要排掉的麻烦，需 8.4 kW 风机排走，改接藻粉干燥后，同一股热成为干燥工序的热源，两个机群由各自耗电转为互为热源。

4.4　镜面湖的双向角色

冷源方面，高原夜空下湖面是天然辐射冷体，采后处理与冷藏配相变蓄冷，夜间蓄冷白天释冷，替代部分机械压缩，使该机群由 27.0 kW 降至 17.0 kW。

热汇方面，夏季藻池的 327 kW 余热经干冷器排入湖体。温升核算：328 kW 对 4.5 乘 10 的 6 次方 m³ 水体，约 0.05 K 每月，整个夏季累计不足 0.2 K。仍建议补一次夏季湖体热平衡实测。镜面湖的约束未被破坏，不做任何水上构筑物，进出水均走岸线服务带埋管。

4.5　热量总账

本模块电耗 351.6 kW，对外交付热量 267 kW，即 30 到 35 ℃ 段 171、45 到 55 ℃ 段 36、65 到 87 ℃ 段 60，热电比 0.76。常规食品加工与暖通设施的热电比在 0.2 到 0.4。0.76 来自把三套不计电的自然能接进工序，并按温度位分级使用。

五　物质循环

5.1　六条跨界流

农业侧与工业侧之间，实体物质只有六条流，全部在世界树内部，最长的一条是油料籽从田间到压榨的 1.20 km。

另有四条来自水与废物模块的回供流：可再生物料 620 t 进回收再生，有机废弃物 120 t 进生物酶线，厨余与废弃菜叶 250 t 进虫房，中水回藻池补水与灌溉。

5.2　三条环路

碳环路。 秸秆 410.6 t 经水解得糖 234 t，含碳约 93.6 t。发酵得生物塑料 77.2 t，含碳 43.1 t，留在产品里。差值 50.5 t 碳随发酵尾气排出，为二氧化碳 187.9 t，经竖管上升约 250 m 进入树冠藻池，被光合固定为干藻，再分为食品、药源与饲料三股。畜禽采食后粪污回田，田间再产秸秆。这条环路的输送距离为零，循环周期约一年，垂直往返 300 m，水平位移不超过 1.2 km。

碳的缺口：藻池需 1,150 t 二氧化碳每年，工业提供 187.9 t，占 16 %，其余由居民呼吸与燃烧尾气补，缺口 178.5 t 待堆肥捕集补足。全案不需要直接空气捕集，也不需要外部碳源。

氮环路。 饲料蛋白 203.1 t 的来源结构为：藻类 115.6 t 占 56.9 %，尾菜与青贮 37.5 t 占 18.5 %，厨余与废弃菜叶 27.0 t 占 13.3 %，加工副产物 14.0 t 占 6.9 %，虫蛋白 10.0 t 占 4.9 %。

回收段：粪污鲜基 4,213 t 每年，来自奶牛、猪与蛋鸡，进基座地下有机处理，堆肥得率 30 %，得堆肥与沼渣 1,264 t 每年回田，另有虫沙 70 t 回田。净流失的补充为钾盐 12 t、磷矿粉 6 t、微量元素矿 3 t 每年，除此之外氮磷钾全部在环内，磷以 struvite 形式从尿液与沼液中回收，钾靠生物质灰分与粪肥。

虫房是这条环路的守门员。饲料蛋白 203.1 t 中它只占 10.0 t，但去掉它之后蛋白自给率会从 141.6 % 降到 136.6 %，余量变薄。

废弃物两次利用。 厨余与废弃菜叶 250 t 先进虫房，出虫蛋白 19.4 t 与虫沙 70 t，幼虫代谢热 30 kW 再供藻粉干燥。可再生物料 620 t 先进回收再生，出再生金属 180、再生塑料 120、再生玻璃与复材 120。加工副产物 200 t 直接配料成配合饲料。秸秆 410.6 t 先糖化，出生物塑料 77.2 t 与二氧化碳 187.9 t。同一条废物流不只有一个出口，这是 7 个机器群能在 120 kW 额度内维持 611.5 t 对外输出的原因。

5.3　闭合度与三条判据

工业侧物料损耗率 9.8 %。农业侧可食产出 1,848.14 t，可供饲料原料 1,087.6 t，秸秆 810.6 t，其中 400 t 转饲料、410.6 t 进工业，粪污鲜基 4,213 t，堆肥与沼渣 1,264 t，虫沙 70 t。

全案的外置依赖只剩采石一项，41 t 每年。

三条判据。距离：六条跨界流中五条在世界树内部，日货运 40.24 t、25 车次、20.94 km 每日，电耗折算 0.47 kW，占本模块 0.13 %，若按平面布置，同样产能摊在 1.2 km 半径内，运输会从 0.47 kW 涨到数十 kW。周期：碳环路以天计，藻的世代时间 1 到 2 天，收获周期 5 天，氮环路以月计，畜禽饲养周期加堆肥 30 到 45 天，磷钾环路以年计，三条周期不同的环路不能共用一个储罐，这就是虫房、基座地下处理与田面必须分设的原因。余量：每条流都有设计余量，饲料蛋白 141.6 %、热量 107.1 %、工业物料回收 90.2 %、地热百年取热 106 倍，没有一条流按 100 % 闭合设计，百年尺度上任何一条 100 % 的流都会成为单点故障。

六　种养细节

第一节回答每年出多少吨，这一节回答这些吨由多少株、多少头、多少尾、多少窝构成。全部数据按同一条链倒推：年产量除以单产得个体数，个体数除以年周转次数得存栏数，存栏数乘繁殖参数得年配种与分娩数，年配种数乘成活率得出栏数。

6.1　面积闭合

种植分布在四类空间里，四类面积各自闭合。

田间 11.00 ha 的分配为：稻田 1.50 ha 产 13.53 t，马铃薯 5.00 ha 产 161.25 t，甘薯 2.50 ha 产 78.75 t，大豆 1.00 ha 产 2.80 t，油菜 1.00 ha 产 3.00 t，合计 259.33 t，复种指数 1.59。油料带 9.75 ha 中大豆 5.25 ha 产 14.70 t、油菜 4.50 ha 产 13.50 t，与田内合计 34.00 t。

水稻记在田间，温室只留 1,150 m² 育秧。13.53 t 按每公顷每茬 4.51 t、双季计需 1.50 ha 稻田，温室只有 0.9666 ha，若水稻占 1,500 m²，单产须 45 t 每公顷，是物理上限的 5 倍。产量不变，负荷不变，面积才闭合。

6.2　茬口

海拔 3,287 m，1 月均温零下 3.7 ℃，无霜期约 130 天。田面靠双季加套种把复种指数拉到 1.59，温室与叶菜工厂靠分期播种把收获摊到全年。

水稻双季：早稻 3 月温室育秧、4 月栽插、8 月收，晚稻 5 月育秧、6 月栽插、10 月收。高原种双季稻的两个前提是 1,150 m² 温室育秧把秧龄压到 25 天，以及田面 4 月到 10 月用地膜加夜间保温被把有效积温补到 2,600 ℃ 日。积温不足时晚稻改再生稻，单产由 4.51 降到 2.4 t 每公顷，年产量降到 10.4 t，缺口 3.1 t 由叶菜工厂的余量补。

马铃薯春薯 3 月播 6 月收、秋薯 7 月播 10 月收，单产 21.5 t 每公顷为鲜薯，可食率 75 %，5.00 ha 乘 2 茬乘 21.5 乘 0.75 得 161.25 t。甘薯单产 42 t 每公顷属工程判断，云南高原常用 30 到 35 t，42 需要脱毒苗、地膜与滴灌三件事同时到位。

青贮玉米与黑麦草不额外占地，作为马铃薯田的填闲作物。5.00 ha 马铃薯收后，其中 2.00 ha 种青贮玉米或黑麦草，一年两收，产青贮 100 t，加尾菜 150 t 合计 250 t。

叶菜工厂的 12 批是把 24,000 m² 分成 12 区，每区 2,000 m²，每 30 天播一区收一区，七个品种按区轮换以避免连作障碍。

6.3　田间五种作物

大豆自身固氮，氮只补 30 kg 每公顷作启动肥，根瘤菌每 3 年接种一次。油菜是越冬作物，也是早春唯一的大面积蜜源，初花期放蜂，兼作授粉与蜂蜜生产。

6.4　温室蔬菜与水果

蔬菜区分四茬：冬茬 12 月到 2 月，春茬 3 月到 5 月，夏茬 6 月到 8 月，秋茬 9 月到 11 月。番茄与黄瓜占面积 80 %，是热量与产值的主体。

番茄每 m² 每茬 15.2 kg 折每公顷每茬 152 t，一年 2.5 茬即 38 kg 每 m² 每年。成立的前提是熊蜂授粉替代激素，椰子糠基质加滴灌，顶部放风加湿帘把夏季白天压到 28 ℃ 以下，二氧化碳补到 800 ppm。

番茄与黄瓜占 80 % 的理由在单位面积的可食能量最高。叶菜每 m² 3.6 kg 只有 0.9 Mkcal，番茄每 m² 15.2 kg 有 3.0 Mkcal，同样面积多出 2.3 倍热量。叶菜的价值在维生素与膳食纤维。

水果区只占 1,666 m² 地面，靠三层立体做到约 5,000 m² 冠面，把喜光与耐阴错开：上层草莓，中层矮化桃，下层葡萄。

草莓每 m² 13 kg 折每公顷 130 t，是露地草莓的 3 到 4 倍，靠三层立体与一年一换的基质，密度 8 株每 m²，3,500 m² 需 28,000 株苗，品种选红颜与章姬，需冷量低。矮化桃选中油 4 号等短低温品种，限根容器把树高压到 1.8 m。

6.5　叶菜工厂与营养液

平均每 m² 每年 10.0 kg 是保守设计值。商业垂直农场的生菜可达 20 到 40 kg，本方案取 10 的原因有三。

六个层位的下层光强只有顶层的 35 到 45 %，平均下来拉低。

12 批轮换意味着每区每年有 30 天在育苗与清洗。

10 kg 使 11.0 kW 与 240 t 对得上。

层内补光加强到 18 mol 每 m² 日时，单产可到 14 到 16 kg，240 t 只需 16,000 m²。

系统为营养液膜与深液流混合，生菜、小白菜、油麦菜走营养液膜，菠菜、芝麻菜、芥菜走深液流，香草走浅液流。六层独立循环，每层一套泵与回液槽，层间不串液，一层发病不污染其余五层。

工作液只有 360 m³ 的原因是营养液膜的水膜厚 3 到 5 mm，相当于 24,000 m² 上 15 mm 的水层。水量小，配方调整响应快，代价是断电 30 min 就会大面积萎蔫，因此每层配一台 2.2 kW 柴油备用泵，不进入电账，属应急。

配方以通用配方为骨架，按叶菜需求把硝态氮比例提到 93 %、磷压到 31 mg 每 L、钾提到 235 mg 每 L。工作液每 1,000 L 的投加量为硝酸钙四水合物 945 g、硝酸钾 506 g、硫酸镁七水合物 493 g、磷酸二氢钾 136 g、硝酸铵 40 g、螯合铁 25 g、硼酸 2.86 g、硫酸锰 1.54 g、硫酸锌 0.22 g、硫酸铜 0.08 g、钼酸钠 0.025 g，合计 2,149.7 g，即每 m³ 2.15 kg。

元素总浓度：氮 196、磷 31、钾 235、钙 160、镁 49、硫 64 mg 每 L，铁 3.25、硼 0.50、锰 0.50、锌 0.05、铜 0.02、钼 0.01 mg 每 L。电导率 1.8 mS 每 cm，酸碱度 5.8。

分两个母液罐的理据：钙与磷酸根、硫酸根不能在高浓度下共存，否则生成磷酸钙与硫酸钙沉淀，堵滴头、失效。甲罐放钙盐、钾盐与铁，乙罐放镁盐、磷酸盐、铵盐与微量元素，两罐分别稀释 50 倍后进混合腔。

硝态氮占 93 % 的理由：叶菜对铵态氮敏感，铵占比超过 20 % 时根际酸碱度会降到 4.5 以下，根尖变褐，钙吸收受阻，出现烧边。本配方铵态氮只有 14 mg 每 L，占总氮 7.1 %。

年盐耗有两种算法，差 3.6 倍，必须同时给出。开环上限为 13,140 m³ 乘 2.15 kg 每 m³ 得 28.2 t 每年，含义是每次补水都按工作液浓度配。按回收计算的实际情况为元素吸收 7.11 t 加 10 % 排液与在线分析余量，得 7.82 t 每年，含义是盐只随作物带走，水靠冷凝回收。植物只带走它长进身体里的元素，240 t 鲜菜含氮 912 kg、磷 108 kg、钾 1,248 kg、钙 336 kg、镁 91 kg、硫 108 kg，折盐 7.11 t。

配制顺序按每 10 m³ 工作液计。

加 7 m³ 反渗透水，开循环泵。

加甲罐母液 200 L，循环 5 min。

加乙罐母液 200 L，循环 5 min。

测电导率与酸碱度，用 0.1 mol 每 L 硝酸或氢氧化钾微调。

加螯合铁母液，循环 5 min。

取样测六项离子，偏差超过 10 % 时单独补。

在线控制六项：电导率 1.7 到 1.9，酸碱度 5.6 到 6.0，溶氧高于 6 mg 每 L，液温 18 到 22 ℃，氧化还原电位 250 到 350 mV，硝态氮 180 到 240 mg 每 L。回液经慢砂滤加 254 nm 紫外，剂量 40 mJ 每 cm²，不氯化，氯会与铵生成氯胺对根有毒。每 30 天做一次生物膜剥离，1 % 过氧化氢循环 2 h。

二氧化碳补到 800 到 1,200 ppm，240 t 鲜菜的干物质 3.6 t，含碳 1.6 t，折二氧化碳 5.9 t，考虑换气损失补 8 t 每年，来自发酵尾气与藻池尾气。冬季关窗保温时二氧化碳会降到 300 ppm 以下，补到 800 ppm 可提高生长速度 15 到 25 %。

三条边界。配方适用于生菜、小白菜、油麦菜与菠菜，番茄与黄瓜的盛果期要改成氮 180、钾 300、钙 200 的果菜配方，否则脐腐病与裂果会大量发生。钠与氯会累积，反渗透水把钠压到 5 mg 每 L 以下，但肥料与调酸碱度的氢氧化钾仍会带入，每月测一次，超过 50 mg 每 L 就排液。排液 5 % 是必须的，完全不排液会在 8 到 12 个月内出现盐分与根系分泌物累积，产量反而下降。

6.6　菌房

菌房 2,000 m³ 是一条固体发酵线：基质调配、灭菌、接种、养菌、出菇、采收、菌渣出门。

基质配方按 240 t 湿基计：沼渣 96 t 占 40 %，果枝与园林修剪 72 t 占 30 %，麸皮 48 t 占 20 %，石膏 12 t 占 5 %，石灰 12 t 占 5 %，不用秸秆。菌渣 200 t 每年不废弃，一半回田，一半进虫房，菌渣的木质素已部分降解，比生秸秆更适合做虫料。

6.7　畜禽繁殖

一句话读法：奶牛是 60 头母牛、2 头公牛、每年 55 头犊。猪是 92 头母猪、6 头公猪、每年 202 窝、出栏 1,800 头。鸡是 6,000 个羽位、100 只种鸡、每年 6,686 只雏。虫是 2 万只成虫、每年 3.24 亿头幼虫。

奶牛。 群体为犊牛 7、育成牛 14、青年牛 12、成母牛 60、种公牛 2，占地 915 m²。14 月龄、体重 380 kg 初配，妊娠期 282 天，产犊间隔 400 天，情期受胎率 55 %，配种指数 1.8 次每妊娠，年分娩率 91.3 %，年淘汰率 25 %。年需精液 121 剂。产犊 54.8 头，母犊 27.4 留养 16，公犊 27.4 与淘汰母牛 15 头共出牛肉约 9.4 t，不计入主表，属隐性蛋白余量。

泌乳曲线峰值 32 kg 每日出现在第 2 泌乳月，持久力 92 %，305 天产 7,300 kg，60 头即 438 t。日粮 20.1 kg 干物质，为玉米青贮 8.0、苜蓿干草 5.0、燕麦与黑麦草青贮 3.0、藻粉 1.5、豆粕 1.5、菜籽粕 0.8、矿物与盐 0.3，粗蛋白 16.5 %。年饲料 690 t 干物质，含 15 % 饲喂损耗与 10 % 安全余量。粪污 1,907 t 每年，饮水 2,665 m³ 每年。

遗传管理：有效群体 28.2，每代近交增量 1.77 %，五代累计 8.5 %，低于 2 % 的经验上限。2 头活公牛只是站在场内的，一百年的遗传安全靠 8 个父系的冻精 4,000 剂、100 枚胚胎与每代一次胚胎移植，每十年从冻精库引入一次新父系，使有效群体维持在 25 以上。

生猪。 群体为种公猪 6、空怀与妊娠母猪 70、哺乳母猪 22、后备母猪 18，哺乳仔猪 225、保育猪 337、生长猪 884、育肥猪 1,009，合计 2,571 栏位，占地 2,115 m²。商品猪各段是栏位数，按 180 天育肥、年出栏 1,800 头计，平均在栏 888 头，2,571 个栏位是为清栏、消毒、并栏留出的设计容量。

繁殖参数：230 日龄、体重 130 kg 初配，妊娠期 114 天，哺乳期 21 天，断奶至配种 7 天，年产胎次 2.2，窝产活仔 11.2，窝断奶 10.4，保育成活 96 %，育肥成活 97 %，出栏体重 105 kg，胴体 80 kg，屠宰率 76.2 %，料肉比 2.3。母猪 92 头乘 2.2 得 202 窝，活仔 2,267 头，断奶 2,105 头，出栏 1,800 头。

按周批次：每周配种 3.9 头、分娩 3.9 窝、产仔 43.6 头、断奶 40.5 头、出栏 34.6 头。取周批次的理据在猪的配种与分娩需要人工查情、接产、寄养，每天一批会把劳动摊薄，每周一批人员与栏位都好安排，35 头每周正好是一辆运猪车的量。

日粮为玉米 55 %、豆粕 18 %、藻粉 12 %、麦麸 8 %、菜籽粕 4 %、矿物与盐 2 %、植物油 1 %，粗蛋白 17 %。年饲料 536.7 t 鲜基，干物质 348.9 t。粪污 2,065 t 每年，饮水 11,261 m³ 每年。

遗传管理：有效群体 42.5，每代近交增量 1.18 %，五代累计 5.7 %。三元杂交为大白作母系、长白作父系得一代母猪，再与杜洛克终端父系交配得商品猪，三个父系各保留 4 头公猪，冻精 2,400 剂，每五年做一次杂交组合测试。

蛋鸡。 群体为种公鸡 10、种母鸡 90、商品蛋鸡 5,100、育成鸡 900，合计 6,100 羽，占地 225 m²。6,000 是羽位，任一时点为 5,100 只产蛋鸡加 900 只育成鸡，每年淘汰 3,000 只、补 3,000 只。

开产日龄 140 天，产蛋周期 90 周，不强制换羽，年产蛋按羽位 200 枚，蛋重 60 g，种蛋受精率 92 %，孵化率 85 %，雌雄鉴别 95 %。年入孵 8,550 枚，出雏 6,686 只，母雏 3,343 只，留养 3,000 只。品种为罗曼褐与海兰褐，耐粗饲、蛋重稳定。200 枚是设计值，若按现代白羽系 320 枚，72 t 蛋只需 3,750 个羽位。

日粮为玉米 58 %、豆粕 20 %、藻粉 8 %、麦麸 6 %、石粉 7 %、磷酸氢钙 1 %、预混料 0.5 %，粗蛋白 16.5 %，钙 3.8 %。年饲料 251.9 t 鲜基，干物质 163.7 t。粪污 241 t 每年，饮水 548 m³ 每年。鸡粪是高氮原料，与牛粪、猪粪混合堆肥可把碳氮比从 25 降到 20，加快腐熟。

遗传管理：有效群体 36.0，每代近交增量 1.39 %。三个品系，每系保留 30 母 3 公的核心群，与商品群分开，每 3 年从核心群引入一次新血统。

黑水虻。 生活史为卵 4 天、幼虫 14 天、预蛹 7 天、蛹 7 天、成虫 7 天，存活率分别约 60 %、90 %、95 %、95 %、80 %。进料 250 t 每年，干物质 87.5 t，鲜幼虫 58.3 t，干虫 17.5 t，虫沙 70 t，幼虫数 3.24 亿头，卵 13.5 kg，种成虫 2 万只。车间 3,300 m² 设在地下设备层，温度 28 到 30 ℃，幼虫代谢热可自维持，冬季补 10 ℃，成虫区 12 h 光照、幼虫区全暗。遗传管理较简单但不放弃：每 6 个月从三条线中选蛹重前 10 % 留种，每 2 年引入一次新血统，三条线分开养。

6.8　循环水养殖

系统总容积 2,000 m³，其中养殖池 800 m³ 分 8 池，生物滤池 300 m³，集水池与泵房 200 m³，鱼苗与检疫池 300 m³，污泥池 200 m³，清水与应急池 200 m³。养殖池只占 40 % 的理据在产能由养殖池体积乘密度决定，水质由滤池、增氧与调蓄决定，2,000 m³ 全做养殖池则滤池不够，氨氮会在 3 天内超标。800 m³ 养殖池、60 kg 每 m³ 存养密度，存养生物量 48 t，年出塘 46 t，一年一塘。

鱼苗占比要给三个口径。按年通过数量，鱼苗占 100 %，鱼种 90 %，成鱼 85 %。按某时点存塘数量，鱼苗 8 %，鱼种 22 %，成鱼 70 %。按生物量，鱼苗 0.1 %，鱼种 2.1 %，成鱼 97.8 %。只看数量会低估成鱼的饲料与氧气负担，只看生物量会忽略鱼苗的死亡率与检疫风险。

亲鱼 180 尾，虹鳟 100 母 50 公，杂交鲟 20 母 10 公。虹鳟产卵 30 万粒，受精率 90 %，孵化率 80 %，发眼卵 21.6 万粒，鱼苗成活 40 %，可得 8.64 万尾，需放养 6.89 万尾。杂交鲟产卵 200 万粒，受精率 80 %，孵化率 70 %，鱼苗成活 0.6 %，可得 0.67 万尾，需 0.68 万尾。虹鳟按每月一批产卵，通过光照与水温调控，100 尾母鱼分 12 批，每批 8 到 9 尾，鱼苗全年都有，成鱼全年出塘。

生长四阶段为鱼苗 5 到 50 g 用 60 天、鱼种 50 到 150 g 用 60 天、生长 150 到 350 g 用 90 天、育肥 350 到 550 g 用 90 天，密度由 8 升到 60 kg 每 m³。年饲料 55 t，饲料系数 1.2，虹鳟料粗蛋白 45 %，鲟料 42 %。

水质控制：溶氧高于 7 mg 每 L，总氨氮低于 1.0 mg 每 L，亚硝酸盐低于 0.2 mg 每 L，酸碱度 7.2 到 7.8，碱度 100 到 150 mg 每 L 碳酸钙，二氧化碳低于 15 mg 每 L，水温 12 到 16 ℃，浊度低于 5 NTU。

氧平衡：55 t 饲料乘 0.25 kg 氧每 kg 得 13.75 t 氧每年，均值 1.57 kg 每小时，峰值按 3 倍计 4.7 kg 每小时，氧锥效率 3 kg 氧每 kWh，均值 0.52 kW。氨平衡：总氨氮 1.65 t 氮每年，即 4.52 kg 氮每日，硝化能力 0.15 kg 氮每 m³ 日需 30 m³ 填料，滤池 300 m³、填充率 30 % 即 90 m³，实际负荷 0.05，余量 3 倍。

补水 30 m³ 每日，年 10,950 m³，回收 90 %，净耗水 1,095 m³ 每年。污泥 70 t 湿泥每年，含磷肥效高，每吨含五氧化二磷约 8 kg，可提供 0.56 t。

6.9　产出与总账

产出已列于 2.3 节。饲料需求 1,254.9 t 干物质、供给 1,254.8 t 干物质，蛋白自给 141.6 %。

粪污与占地：畜禽粪污 4,213 t 每年，加鱼污泥 70、虫沙 70、菌渣 200，合计 4,553 t。堆肥 30 % 得 1,264 t，加菌渣与虫沙与鱼泥 340 t，可覆盖田间有机肥需求，余约 180 t。建筑内占地 7,705 m²，浮萍另占 23 ha。水账三本不混加：畜禽与水产 25,424 m³ 每年，种植毛水 159,975 m³ 每年、净水 93,491 m³ 每年，浮萍池 230,000 m³ 每年蒸发，由中水与降雨覆盖。

定员 42 人，占 2,500 人的 1.7 %。种植 14、畜禽 12、水产 4、昆虫与菌房 4、营养液与植保 4、管理与物流与维修 4。