科技模块3—农业设计
一、核心理念
在维持所有人生理需求的基础上,打造"徐老师的农场"(一类网上远程操作种植自己喜爱的蔬菜植物的农场)以满足个性化的需求。
首先,基础粮食作物的生产采用垂直农业与传统农业(桑基鱼塘)的双结合,采用自然生态系统中的食物链原理合理搭配动植物和微生物,达到能源的最大利用率,同时我们世界的农业不仅包括农作物养殖,还涵盖了从农作物生产到废物管理的一系列的转化过程,以此来达到少污染以至无污染的水平。
其次,设立"徐老师的农场"(类似 蚂蚁森林),居民可在手机上选择植物种类,在农业大楼的工作人员与农业中枢神经系统XLS OS的共同作用下进行远程操作培育,而且通过XLS OS系统的传感器,用户在手机上就可以随时掌握作物的生长状态,从而产生一种参与感,进一步理解农业的生产环节,促进"一粥一饭当思来之不易"意识的形成,并且无论是青菜萝卜,抑或是苍天大树都可培育直至送货上门,一条龙服务满足个性化的需求。
农业占地:
二、布局设计
1、植物种植区
2、畜牧养殖区
3、渔业养殖区
4、微生物培养区
5、循环处理区
6、林业区
三、各区分析
1、植物种植区
l 粮食作物:水稻、马铃薯
l 水果:荔枝、柑橘、香蕉、菠萝、龙眼、杨桃、芒果、柚子、柠檬。
l 蔬菜类:四月曼、芥蓝、花椰菜、韭菜、菠菜、生菜、白菜、葱、姜、蒜、辣椒、茄子、番茄(西红柿)、芋头、芫荽、萝卜、甘蓝、黄瓜、苦瓜。
l 经济作物:油菜(油料作物),甘蔗(糖料作物),棉花、蚕茧(纺织材料),花卉,药类作物。
l 花卉:金鸡菊,一品红,五星花,波斯菊,一串红,四季海棠,勋章菊,非洲菊,美女櫻,银叶菊,长春花,长寿花,康乃馨,天竺葵,新几亚凤仙,大岩桐。
l 药类作物:人参、高丽参、西洋参、党参、黄芪、红景天、灵芝、雪莲、当归、何首乌、龙眼肉、黄精、石斛、枸杞子、天麻、杜仲、山茱萸等。
l 上述作物为主要植物,另外我们将在植物大楼地下一层打造"生命方舟"种子库,存放我们从地球带来的数十万种子。
- l 种植方式:
在农业大楼的采用A-go-gro技术种植蔬菜,天空绿地专利垂直耕作系统由安装在A形铝架上的生长槽旋转层组成。框架可以高达9米高,有38层生长槽,可以容纳不同的土壤或水培生长介质。槽围绕铝架旋转,以确保植物在穿过结构中的不同点时获得均匀的阳光、灌溉和营养。
在农业大楼中层来种植各类粮食作物与经济作物
我们的垂直农场拥有自己的中枢神经系统——XLS OS,这套系统是机器学习、算法、物联网设备的结合,能自动调整各类变量参数以提高产量,也可以找到各类变量与最终风味之间的关系,最终生产出各种配方的蔬菜瓜果。
比如让芝麻菜更辣一些,或是让球生菜更顺滑或更苦一些,这些都可以通过调整所有变量来做到这点,机器学习之后,一种味道会对应着一种专属生产"配方"。
并且在XLS OS系统的作用下,农业大楼采用以下科技:
1. 智能雾气栽培系统(该雾化系统属于闭环系统,使用营养物质、水和氧气对植物根部进行雾化,与一般的农田耕作相比,可节省95%的水。与水耕法相比,也可节省40%的水。)
2. 智能化照明方案(XLS OS使用LED灯为每个植物创建特定的光照明方案,以最节能的方式为作物提供光合作用所需的光谱,强度和频率。)
3. 智能营养配比供给(监控作物的整个生长过程,确保可以不间断地供给作物生长发育所需要的一切营养。)
4. 智能数据管理(作物收获时,徐老师说得队的科学家都会监测超过130,000个数据点。通过不断他们不断使用预测分析来审查,测试和改进系统,已达到相对一致的状态。通过远程监控和控制,他们可以将传统农业的典型风险降至最低。)
5. 智能培养基(徐老师说得队携带了一种可重复使用的培养基,该培养基用于播种,发芽,生长和收获。培养基由不含BPA的消费后再生塑料制成。在收获后,培养基可以进行完全消毒,并且没有污染的风险,还作为雾气和植物之间的屏障。)
6. 智能化害虫管理(我们对作物种植过程的各个方面都加以优化,以最大限度地减少和减轻虫害的扩散。除了受控的室内环境,他们的种植方法还会破坏常见室内害虫的正常生命周期,从而达到消灭害虫的目的。)
占地面积及所需能源
建塘(根据600条鱼类的需求)
新开桑基鱼塘的规格,要求塘基比1:1。塘应是长方形,长60~80米或80~100米,宽30或40米,深2.5~3米,坡比1∶1.5。将塘挖成蜈蚣形群壕,或并列式渠形鱼塘6~10口单塘,基与基相连,并建好进出水总渠及道路(宽2~3米)。
2、畜牧养殖区
l 动物种类:猪、肉牛、奶牛、鸡、鸭等
l 养殖方式:
(1) 使用一体化智能好氧发酵装备,针对畜禽粪便等有机固废进行无害化和资源化处理处置,装备建设周期短,智能化程度居国际领先地位,可避免人员在脏、毒、臭的环境下工作,无二次污染
(2) 生产集约化,提高品质的同时降低能耗。以猪为例:宽敞的育肥舍,先进的全自动液态料饲喂设备:中央饲喂站-配料搅拌仓、中央饲喂站-液态料输送管道,现代化的猪舍内环控箱、风机自动刮粪机、粪污处理-污泥处理机、粪污处理-有机会发酵床、粪污处理-黑膜沼气池、沼液储存池、粪污处理-日处理100T污水。处理站使用全自动液态料饲喂设备,在空猪舍转进猪只后根据猪的日龄、体重,在中央饲喂站电脑设定各项指标和生长需求量,设定饲喂时间、饲料配比、喂水量,开启自动运行模式。由电脑下达指令饲喂,无需人工,可远程控制(无论在哪里都可以在手机上操作)。猪舍内根据猪只生长需求,在环控仪设定适合的舍内温度曲线,舍内温度由环控探头传输至环控仪,环控仪根据设定曲线开启、关闭水帘、风机。舍为全封闭恒温,地面采取三分之二漏粪板,在养殖过程中,无需冲洗、无需人工清扫,猪粪由漏粪板落到粪沟,再由自动刮粪机刮出猪舍(挂出的粪便进入循环处理区处理)。他们采用自动化设施,可以实现自动喂料、自动清粪、智能节水、自动降温的效果。此外,异位发酵床和雨污分离系统的建设,可以实现污水零排放。因此,行走在诺大的养猪场内,基本上闻不到猪的粪便味道。
(3) 肉牛和奶牛采用单只培养模式,分种类进行统一的生产条件,确保每只稳定生长。
(4) 鸭将会采用桑基鱼塘的养殖方式
(5) 鸡会采用集约式的培养模式
- l 数量预估:
(1) 中国人一年平均食用1/3头猪左右,则我们小世界一年会食用320头猪左右,考虑到猪的生长周期和损耗,将会养殖375只肉猪,和50只母猪。猪的饲料以高粱、玉米为主
(2)我们小世界一年健康牛肉的食用量为21758.35千克,一头良种肉牛成年公牛的体重在1000-1200千克,所以我们世界一年食用大约24只肉牛,考虑到生长周期和损耗,将会养殖48只肉牛和20只母牛。肉牛的主要饲料为高粱
(3) 我们世界一年大约需要消耗328.5吨牛奶,一头优质奶牛一年可以产左右22吨牛奶,所以我们一年需要14头奶牛左右,考虑到损耗,将会养殖20只奶牛
(4)鸡和鸭一年需求为5400只左右,考虑生长周期,将养殖4000只鸡和2000只鸭。
3、渔业养殖区
l 渔业种类:草鱼、鳜鱼、鲈鱼、乌鳢、鳗鲡、罗非鱼、罗氏沼虾等
l 数量预估:每人一年平均吃20千克鱼类,所以我们小世界一年需要消耗3000千克鱼,则一年需要大约600只鱼。考虑生长周期和损耗,大约需要800只鱼。
l 养殖方式
桑基鱼塘
4、循环处理区
对养殖场产生的粪便、尿和污水集中收集,全部进入氧化塘贮存,氧化塘分为敞开式和覆膜式两类,粪污通过氧化塘贮存进行无害化处理,在施肥季节进行农田利用。
养殖场产生的污水厌氧发酵或氧化塘处理储存后,在农田需肥和灌溉期间,将无害化处理的污水与灌溉用水按照一定的比例混合,进行水肥一体化施用,固体粪便进行堆肥发酵就近肥料化利用或委托他人进行集中处理。
(来自于https://m.sohu.com/a/161536423_197388)
5、林业区
在农业大楼之中开辟专属的林业种植区,林业区域存在满足了小世界对于木材等林业物资的需求;通过种植树木进行光合作用有利于减少小世界对于整个星球碳循环带来的影响。林业的采伐由世界的需求量决定,每年的采伐会小于该年的种植量,保证林业的自给自足,得到的木材将运往工业区加工
计算:
农业大楼占地3.75亩(约为2500㎡或为0.25公顷),农业大楼连同地下一层为30层,总计为7.5万m³。
按照2018年的国家统计局数据,一人一年食物消耗是口粮100公斤左右,肉类100公斤左右,蛋类15公斤左右,奶类100—150公斤,水产品10—15公斤。
一人一年需大米100公斤;我们所选的优质水稻亩产为1600公斤,一年三熟;因此一层水稻年产量达18000公斤,可供180人食用,由于世界人数为1710人,因此设立十层水稻种植层,保证主食的供给,蔬菜亩产量约为3500公斤,一年两熟,设立五层蔬菜层,达到人均一年76.8公斤的蔬菜维持营养。
资料来源:
桑基鱼塘:
https://baike.baidu.com/item/%E6%A1%91%E5%9F%BA%E9%B1%BC%E5%A1%98/10119561?fr=aladdin
天空绿地(A-go-gro技术,天空绿地专利):
https://www.skygreens.com/about-skygreens/
人均粮食消费:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/396459769
水稻产量:
https://ask.zhifure.com/a/50969.html
AeroFarms 垂直农业技术:
https://m.sohu.com/a/326192639_100033039