1、什么是自然环境？

自然环境就是没有人工干预的环境。它跟地球上的位置，高度，时间，周边，气候条件，等，相关。位置是大致的经纬度，但小范围内可以有高差，阴阳的变化。高度主要带来温度的变化。时间包括昼夜，季节，跨年长周期（有很多个周期）等变化。周边因素可以带来阴阳，竞争，病害，侵犯等变化。气候条件包括阴晴，风雨，冷热，雪雾雹霾，等变化。自然气候是很不稳定的，影响因素很多，变化很大。

2、什么是自然环境农业？

如果加上农业，严格地说，已经不存在完全自然的环境了。因为土地已经开发，周边环境也已经改变。但是上面说的那些变化因素仍然存在。

农业追求单位面积土地生长最多食物。森林蓄积量大，可食用的果实在光合作用蓄积的营养中占比小。因此一年生，果实占比大的禾本科植物成为了人类的主要农作物。

自然条件下，农业需在自然条件适合农作物生长的地区发展，例如热带，亚热带，温带，等。主要的控制因素是温度（积温）和水。光照是必须的，但是一般认为充足，且无法改变，所以一般不考虑。

假设水肥充足，在自然温度变化的巨大范围中，比如零下10到40摄氏度，适合农作物生长到区间很小，一般上下只有10摄氏度。一年之内，光照和温度都合适的时间一般约为十分之一。如果温度足够，但没有光照，植物不但不生长，还要消耗。

自然条件下，还有各种灾害影响农业生产。

所以自然条件下，农作物的产量极限比较低。由此带来的后果是必须开发大面积的土地用于农业生产，从而带来生态退化，环境破坏等问题。

大规模发展自然环境农业，导致许多有争议，或者有危害的技术的应用，比如除草剂，杀虫剂，以及相关的转基因技术等。

3、什么是人工环境？

就是人工控制的环境。简单地，就是控制环境的温度。比如冷的时候穿一件衣服，就提高了我们皮肤附件的温度。温度变化一般会引起湿度相应变化。一般室内环境控制主要就是温度和湿度，也可以包括空气质量，如空气组分，气溶胶组分，颗粒物大小和密度，负离子密度，等等。

特殊情况下可以改变空气组分，比如太空舱的纯氧环境，飞机的增压和增氧，温室大棚中的增碳。

人工环境控制最重要的是温度控制。它也是各种参数控制中能耗最大的。

4、什么是人工环境种植？

在人工控制的环境下进行种植叫人工环境种植。温室种植，立体农业(vertical farming)，设施农业，实验室温室都可以算人工环境种植。不同的设施，对环境控制能力有强有弱，运行的成本有低有高。一般控制能力越强，成本和能耗越高。实验室温室或培养箱由于不追求产量，但追求生长速度，运行成本最高。塑料大棚运行成本最低，但是控制能力最弱，只能提升温度，但对温度偏高调节能力有限。

5、什么是人工环境农业？

人工环境农业是满足经济性的人工环境种植。人工环境农业是产业，成本和效益是首要考虑因素。由于人工环境农业有较大的初始基础设施投入，单位面积的种植成本也比自然环境高，因此一般人工环境种植成本高于自然环境。但如果选择合适的自然条件，由于人工环境种植产量可以大大高于自然环境，再辅以自动化，智能化种植技术，平均到产量上的人工环境种植成本可以低于自然环境种植。

作为产业，人工环境农业还要求能够发展到足够的规模，以完全代替传统农业。

人工环境农业，着重点是提供作物生长所需的最优生长环境，涉及的研究方向主要不是农业，而是传热学，热管理，光照管理，机电控制，自动化等综合学科，能够根据种植作物的需求设计和控制其生长环境。

人工环境下，根据作物品种，单位面积产量提升倍数是6-30倍。

6、人工环境农业有什么意义？

自然环境农业使用太多土地，破坏环境，种植成本难以下降。随着城市化，气候变化的影响，粮食安全难以保证。人工环境农业是自然环境农业的升级换代，极大程度节省耕地，或者等价地，可以极大幅度地提高产量，且不受自然气候变化和自然灾害影响，可以彻底解决长期的粮食安全问题。

人工环境农业由于工作条件温和友好，适合基于机器人的自动化，智能化。意味着种植成本可以进一步大幅下降，农业竞争力大幅增强。目前国内农业国际竞争力偏弱，有可能逐渐演化为国家最大的软肋。农业竞争力由弱变强，将大举提升国家竞争力。

因为对耕地供养能力的担心，持续半世纪的严格计划生育政策导致中国人口占世界人口比从四分之一降低到六分之一，几千年来的世界人口第一大国地位将很快让位于印度，可能导致未来长期的国际政治竞争中，居于不利地位。

农业竞争的提高，供养能力的增强，可以让中国在未来人口政策制定上有更多的选择。

高原地区原来是中国经济不发达地区，难以发展合适的产业。由于高原的自然环境优势，人工环境农业可以发展为高原地区的支柱优势产业，对本地区的经济发展，社会发展都具有重要意义。

7、西部高原能够提供足够的空间发展人工环境农业吗？

中国西部高原有大量荒原，光照充足，自然生态贫瘠，比较平整，适合开发人工环境农业。在将东部耕地全部或大部回归自然的条件下，西部高原人工环境农业的供养能力，根据开发程度，能够比原有农业能力提高数倍，足以全面代替传统农业。

高原大面积温室化的确需要很多基础设施，但以中国目前强大的工程能力，在几十年的时间尺度内，完全可以从易到难，逐步开发大量人工环境农业用地。

在农业社会刚开始的时候，人们也很难想象中国东部平原，丘陵地带几乎所有的平整，甚至不平整土地会被开垦为耕地。而这早在工业革命之前就已经基本完成了。

参考：

高原下一代农业