垂直农业曾被誉为食品生产的未来，但许多初创企业未能实现规模化、盈利，甚至未能存续。
供应链设计中的根本性低效以及高昂运营成本的负担是主要原因。
新研究聚焦于垂直农业的经济可行性，以及战略性供应链设计如何提升效率和盈利能力。
不久前，垂直农业还被誉为食品生产的未来。它曾被视为一种可将农业引入城市中心的革命性方法，能够抵御气候变化、干旱以及耕地萎缩的影响。这是一种非传统种植方式，用于室内作物种植，因此也被称为室内农业。作物以排列方式置于高层建筑内的LED灯下生长，可全年提供新鲜食品，同时用水更少，并免用农药，垂直农业有望改变作物的生产方式。
无论采用水培、气培、鱼菜共生还是其他生产方式，垂直农业能够减少传统农业的诸多弊端，包括其对日益减少的可耕地造成的压力、碳排放，以及可能影响生物多样性的自然栖息地丧失。有证据表明，垂直农业还可减少农业污染，因为室内种植对化肥的依赖大幅降低，因此，通过这种方式种植的大多数食品因接触有害化学物质较少，安全水平通常更高。此外，垂直农业无需清理土地，并可在靠近消费需求的城市地区实施，而传统农业占据全球森林砍伐的80%。
鉴于这些优势，各国政府和投资者看到了这种农业方式的巨大潜力，数十亿美元资金被投向其扩张。大量资金流入采用水培等不同垂直农业技术的初创企业。2022年，室内垂直农业领域吸引了高达24亿美元的大额融资。然而，尽管这一有望重新定义农业的新兴种植方式备受投资和关注，许多企业未能实现规模化或保持盈利。农场相继关闭，投资者纷纷撤资，一个紧迫问题随之浮现：为何垂直农业未能达到预期？
真正的挑战：经济因素，而非技术
垂直农业中一项亟需进一步研究的关键挑战，在于能否在选址时同时评估市场准入和生产资源。在美国大多数城市，各地区支持垂直农场的能力因多种市场和生产因素而异。虽然选址分析通常单独评估这些因素，但仍需要一种更加综合的方法，帮助垂直农场运营者平衡供给侧与需求侧的考量，以确保长期可行性。
UMSL高级供应链分析实验室的研究团队在Haitao Li博士的带领下，一直致力于探索如何开发可规模化、具有成本效益的解决方案，以提升垂直农业的可持续性和盈利能力。我们近期发表的研究聚焦于美国密苏里州室内农业的经济可行性与最优供应链设计。我们借鉴了研究成果以及全球最佳实践，以推动室内农业更具规模化和商业可行性。
许多人认为，垂直农业之所以举步维艰，是因为技术局限。但目前已有大量技术可在受控环境中高效种植作物、优化产量并减少对化学投入品的依赖。然而，正如我们此前的研究所示，垂直农场能否生存并实现规模化，主要挑战在于经济因素。
残酷的现实是，在垂直农场生产新鲜蔬菜或其他作物的成本通常远高于传统农业方式。一般而言，企业需要在场地设施或设备方面投入大量资金，且能耗极高。维持人工照明（用以替代阳光）、气候控制及自动化系统的成本相当可观。这一财务负担已导致许多颇具前景的初创企业陷入困境，例如AeroFarms于2023年申请破产，原因是运营成本不可持续。
另一个主要挑战是市场需求与供应问题。价格竞争力、季节性以及运输物流等因素发挥着关键作用。垂直农场必须高效生产食品，并确保有足够的市场需求以及具有成本效益的供应链以分销其产品。因此，除成本之外，这些低效问题进一步使局面复杂化。
美国的市场动态使这一问题尤为棘手：由于规模经济效应，许多传统农场的生产成本更低，垂直农场难以与之竞争。然而，习惯于价格实惠农产品的消费者往往不愿为垂直种植的食品支付溢价。这一财务缺口已导致许多颇具前景的初创企业陷入困境，也凸显了垂直农业需要更具可持续性的经济模式。
欧洲的垂直农场正在拓展种植范围，不再局限于传统叶菜，还包括多种水果、特色蔬菜，甚至主粮作物，从而增强其经营韧性。例如，芬兰的iFarm等公司正在开发无农药沙拉、草莓和微型蔬菜的种植技术，体现了其多元化作物生产的承诺。相比之下，美国的垂直农场则大量聚焦于叶菜和香草，这类作物价值较高，但市场有限。优化垂直农业供应链
推动垂直农业取得成功的一个关键领域，是实施数据驱动的决策支持，用于选择室内农场的位置、配置方式及合适的作物。我们的研究以美国圣路易斯地区为重点，构建了一个供应链优化模型，该模型整合了市场动态、生产可行性和供应链策略，以提升垂直农业的经济可持续性。基于
我们的研究发现，我们提出了优化垂直农业供应链的三项关键建议：实施战略性生产和资源规划，以降低固定及可变运营成本（包括劳动力和能源成本），对于提升盈利能力至关重要。
提高价格可以提升盈利能力，但回报会逐步递减。这凸显了建立强大品牌认知度和竞争力的必要性，即便在较高价格水平下，营销活动的收益也会有所减弱。
扩大市场份额或需求并不总能带来更高的盈利能力。若不同时优化成本、价格或产量，规模扩张可能因设施和运营费用增加而显著压缩利润率，甚至导致亏损。然而，若作物产量能与需求同步提升，盈利能力便可随市场增长而提高。
让垂直农业实现可持续发展和规模化
垂直农业的潜力依然巨大。它并非失败的概念，而是一种被低效推进的理念。如果产业相关方、政策制定者和研究人员能够破除经济和供应链方面的障碍，美国有望成为可持续室内农业的全球领导者。密苏里州已做好准备，把握这一转变契机。圣路易斯处于美国农业流通的核心，该地区有望成为
受控环境农业卓越中心。UMSL正与各相关方携手合作，将这一愿景变为现实。我们正在进行的研究聚焦于推动垂直农业从一项举步维艰的实验，转变为服务美国现代食品生产的可持续、可规模化解决方案。的建设
