七月下旬走进伊努维克社区温室，迎接您的是湿润泥土的气息、茂盛的羽衣甘蓝地、充满活力的向日葵以及像宝石一样悬挂在垂直水培种植架上的草莓。 在这个室内伊甸园里，您很容易忘记自己身处加拿大西北地区，仅在冰雪覆盖的北冰洋以南 60 英里处。
这座16,000 平方英尺的温室建于 20 年前，由曲棍球竞技场改造而成，为粮食安全部分因气候变化和地处偏远而受影响的地区提供了受欢迎的新鲜农产品来源。 例如，五磅土豆的运费可能高达 25 美元。 “如果你能在温室里种植 100 磅土豆，你就能减轻一些经济压力，”温室主任雷·索洛特基说。 然而，这座温室仅在夏季运营，其产量仅占这个约 3,300 人小镇每年消费量的一小部分。 索洛特基正在努力改变这种状况。
她正在筹集资金，以开发全年种植业务，利用新技术发展为伊努维克及周边城镇提供更多新鲜食物。 可定制的 LED 照明、远程操作的营养监测系统以及更高效、更隔热的建筑设计都使室内种植更高效、更经济且运营成本更低。 受益于这项技术的温室正在整个北极地区涌现：日本公司 JGC Evergreen 在西伯利亚生产 1,000 吨黄瓜和西红柿，名为 Growing North 的组织为加拿大努纳武特地区的社区提供测地线圆顶温室，一家名为 Polar Permaculture Solutions 的公司为世界最北端的城市挪威斯瓦尔巴朗伊尔城提供唯一的本地种植农产品。 索洛特基说，这些努力“正在提供食物和工作岗位，以及我们社区迫切需要的所有这些东西”。
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Modular Farms 是一家位于安大略省的温室公司，它开发了 400 平方英尺的集装箱，可以生产数千种水培绿叶蔬菜。 图片来源：Modular Farms
为了全年种植食物，索洛特基希望使用 Modular Farms 扩展她的业务，这是一家位于安大略省的公司，该公司建造可定制的集装箱农场，可以承受严酷的冬季极端天气。 植物在模块中进行水培生长，根部悬浮在水中而不是土壤中——尽管索洛特基正在与该公司合作开发一种土壤种植方案，以便更轻松地种植富含卡路里的根类蔬菜，如土豆和胡萝卜。 所谓的初级模块长 44 英尺，宽 10.5 英尺，包含 240 个垂直水培塔，可以在 LED 灯下种植 3,800 多株植物。 HVAC 系统维持气候控制，定制钢墙的隔热性能非常好，以至于多伦多一个模块去年冬天根本不需要开暖气——LED 灯和除湿机产生的余热就足够了，公司总裁亚伦·斯皮罗说。 他补充说，寒冷的北极冬季将需要增加一些热量，但远少于标准集装箱或被动式太阳能温室所需的量。
这些模块包括一个无线监控系统，可以跟踪空气中的热量和湿度以及植物根部所处生长溶液的化学和营养水平等条件。 无论模块位于何处，公司的植物健康专家凯文·贾基拉都会在他的多伦多办公室密切关注生长条件，并在发现问题时联系客户。 “凯文在他的手机上收到一条通知，说伊努维克 10 号塔的营养物质含量低，他拿起电话说，‘把这瓶东西倒进这个滴水盘里’，”索洛特基说。 “这真的很简单。” 事实证明，这种远程协助在可能没有本地农业网络来帮助解决问题的北极城镇非常宝贵。 马克·莱夫斯鲁德是蒙特利尔麦吉尔大学的生物资源工程师，他正在研究类似的系统，他说：“我们需要能够相当实时地监控和沟通。” “等待数周将导致整个作物损失。”
莱夫斯鲁德说，研究不同作物如何利用不同波长光的新研究也将有助于提高北极地区室内种植的生产力。 科学家传统上推崇红光和蓝光是植物生长的最佳光，因为在各种波长中，叶绿素吸收红光进行光合作用的效率更高，而蓝光则支持植物的功能，例如气孔（叶片上释放氧气和吸收二氧化碳的小孔）的开放和闭合。 “但我们一直在研究我们认为更有益的其他波长，”莱夫斯鲁德说，他指出，他已经能够通过精确定位最大化植物生长的波长，将某些植物的生长提高 40%。 对于产生光照所消耗的相同能量，种植者可以生产更多的食物。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校的园艺学家 梅里亚姆·卡尔森 说，定制波长还可以提高营养价值。 今年早些时候中国研究人员发表的一项研究表明，与其他波长下生长的生菜相比，蓝光下生长的生菜含有更高水平的营养物质，如类黄酮，这是一种具有广泛健康益处的抗炎抗氧化剂。
加拿大伊努维克社区温室自 1998 年开始运营，种植各种作物，包括草莓、西红柿、豌豆、生菜，甚至还有一棵苹果树。 图片来源：劳拉·波皮克
粮食安全也已成为北极地区一些地区日益严重的问题，这些地区的饮食已从自给自足的狩猎和采集转变为高成本但营养价值低的商店购买的加工食品。 一项研究发现，在特定一天食用传统肉类和植物的加拿大因纽特成年人血液中多种营养物质（包括维生素 A 和 C）的含量高于仅食用商店购买食物的人。 近年来，由于气候变化，食物获取变得更加不稳定：传统的狩猎场变得越来越不可靠且难以到达，用于进口食物的道路、停机坪和河岸也开始随着其下方的永久冻土融化而受到侵蚀。 尽管一些作物可能会受益于气温升高，但在不久的将来，北极变暖不一定会使户外耕作更容易，因为在某些地方，积雪仍然堆积到初夏。 阿拉斯加州和其他地方预计也将看到气候变化驱动的晚春降雪增加，这将阻碍户外种植的努力。
尽管如此，运行照明和供暖的成本仍然是全年温室种植的巨大障碍。 朗伊尔城的极地永久农业公司每千瓦时 (kWh) 电力花费约 20 美分，而伊努维克温室每千瓦时花费约 60 美分，相比之下，美国平均每千瓦时约 10 美分，部分原因是向偏远社区运输燃料的成本很高。 但随着 Modular Farms 等团体设计隔热性能良好的建筑物，这些建筑物可以回收电子设备产生的偶然热量并优化能源消耗，温室可以通过种植和销售更多食物来弥补这些管理费用。 正如索洛特基指出的那样，“能源成本很高，但[食物]运输成本更高。”
除了成本之外，北部土著社区对食物种植的文化态度也各不相同，有些人不一定有兴趣参与由北极地区新来者牵头的温室工作。 索尼娅·韦舍是渥太华大学研究土著居民健康和福祉的研究员，她说：“有一种感觉是，这不是为他们准备的，而是为那些从其他地方来这里居住的人准备的。” 但索洛特基正在与伊努维亚鲁特和格维奇因社区（伊努维克及其周边的两个主要土著群体）密切合作，以帮助改变这种看法。 到夏季结束时，她将培训 11 名来自周边社区的志愿者，在他们自己的城镇运营较小规模的被动式太阳能温室——即依靠阳光而不是 LED 灯的温室。 伊努维克 格维奇因部落委员会的受益人服务主管罗伯特·查理说，他认为这是一项很好的举措。 “如果你能自己种植食物，那为什么不呢？” 他说。 “这将降低生活成本。”
一旦索洛特基能够筹集到为伊努维克购买 Modular Farm 所需的 35 万美元，她计划继续筹集资金，将模块带到周边较小的社区。 费尔班克斯的卡尔森说，阿拉斯加的种植者也对这些解决方案越来越感兴趣。 即使存在障碍，她说，室内种植的新创新只会加强北部地区的粮食安全。 “这不会解决问题，但它会有所帮助。”