ساخت مزرعه های کشاورزی بصورت طبقات روی هم و عمودی جایگزین کشاورزی متداول امروزی خواهد بود. کمبود زمین، کشاورزی را بصورت آپارتمانی و طبقات عمودی درآورده است. در شهرهای پرجمعیت، هنگامی که زمین کم باشد راه حلی ساده برای ساخت و ساز در نظر می گیرند که ساخت ساختمان های رو به بالا است. ساختمان های عمودی این امکان را فراهم می آورد تا تعداد زیادی واحد مسکونی و اداری در یک فضای کوچک مانند تهران، اصفهان یا سایر شهرها قرار داده شود. بشر اکنون مواجه با مشکل مشابهی در سطح بین المللی و کشاورزی شده است. بر اساس برآوردهای سازمان ملل، انتظار می رود که جمعیت جهان تا سال 2050 به بیش از 9.1 میلیارد نفر برسد. براساس برآوردهای فائو، تغذیه این جمعیت بمعنای افزایش تولید غذا تا 70% از طریق ترکیب کشت محصولات پرحاصل و افزایش سطح زیر کشت باید بدست آید. در این شرایط از یک سو نیاز به زمین های بیشتری برای کشاورزی است و از سوی دیگر زمین قابل کشت در زمین کم است. بنابراین تنها راهکار موجود تبدیل زمین های کشاورزی به آپارتمان های کشاورزی است که به عنوان کشت عمودی نامیده می شوند.

ایده کشاورزی عمودی بدین صورت است که است که آسمان خراش ها و ساختمان های بلند، طبقه بر روی طبقه و شامل باغستان ها و مزارع باشد و تولید محصولات در طول سال ادامه خواهد داشت و جوانه زنی محصولات در شهرهای سراسر دنیا وجود خواهد داشت. بعلاوه ایجاد اراضی قابل کشت و زرع بیشتر خارج از هوای رقیق، کاهش هزینه های حمل و نقل و انتشار دی اکسید کربن مربوط به جابجایی مواد غذایی در فواصل زیاد اتفاق خواهد یافت. به گفته دیکسون دسپومیر، پروفسور سلامت عمومی و محیط زیست در دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک که بطور وسیعی بواسطه پیشاهنگی در کشاورزی عمودی مورد احترام است و اخیرا کتاب "کشاورزی عمودی" را منتشر کرده است که مانیفستی برای این ایده است، این امر همچنین، موجب کاهش ضایعاتی که به ضرورت در طول مسیر اتفاق می افتد، خواهد شد.

نحوه عملکرد کشاورزی عمودی

بدون نور مصنوعی، محصولات ناهمگونی حاصل خواهد شد، زیرا گیاهانی که نزدیک پنجره ها هستند، در معرض نور خورشید بیشتری بوده و سریع تر رشد خواهند کرد. فناوری مورد نیاز هم اکنون وجود دارد. صنعت گلخانه دارای بیش از یک قرن تجربه در مورد پرورش محصولات در زیر سقف ها در مساحت های زیاد است.

اکنون این امکان وجود دارد که وضعیت دما، رطوبت، نور، جریان هوا و مواد غذایی را برای بهترین شرایط بهره وری گیاهان در طی سال، تنظیم کنیم. تکنولوژی هیدروپونیک اجازه می دهد که انواع گیاهان، از محصولات ریشه ای مانند تربچه و سیب زمینی تا میوه ها مانند هندوانه و حتی غلاتی مانند ذرت، در آب غنی از مواد غذایی پرورش یابد. روش هایی برای انجام این کار وجود دارد، اما ضرورتا هیدروپونیک ها، گیاهان را در یک محیط کشت، مانند ریگ، پشم، یا فرمی از شیشه های آتشفشانی که به نام پرلایت نامیده می شود، قرار می دهد در حالی که محصولات ریشه ای در محلول آب غنی از مواد غذایی غوطه ور می شوند.

یک جریان پایدار هوا، دی اکسید کربن گیاهان را شستشو می دهد. آب و مواد غذایی که توسط ریشه ها جذب نمی شوند، بجای اینکه در خاک از بین بروند، قابل بازیافت هستند. هر گیاهی را می توان به روش هیدروپونیک پرورش داد.

دکتر جایکومیلیGiacomelli) ) رئیس مرکز کنترل محیط زیست کشاورزی دانشگاه آریزونا، خزانه پرورش غذای قطب جنوب را ایجاد کرده اند که از سال 2004 فعالیت می کند. این امکانات هیدروپونیکی نیمه اتوماتیک در آنتارکتیکا برای هر کدام از 65 نفر کارکنان ایستگاه آموندسن-اسکات قطب جنوب (Amundsen-Scott South Pole Station) حداقل یک وعده سالاد تازه در هر روز،در ماه های فصل زمستان که امکان پروازها برای این ایستگاه بسیار محدود است، تامین می کند. این خزانه، دارای یک طبقه به مساحت 22 مترمربع است و انواع مختلفی از میوه و سبزیجات را با مقدار کمی آب و مواد غذایی تولید می کند. این گلخانه، نور مصنوعی مورد نیاز دارد، زیرا این ایستگاه در اغلب ایام فصل زمستان،فاقد نور طبیعی در روز است.

مزایای کشاورزی عمودی

1- فضای بیشتر

2- در تمام طول سال برداشت محصول داریم

3- عدم خسارات در اثر سیلاب ها

4- عدم تاثیر خشکسالی بر محصولات

5- محصولات تازه داریم و فاسد نمی شوند

6- آفت نداریم

7- نیازی به سموم کشاورزی نیست

8- آلودگی هوا کاهش پیدا میکند

9- سرد شدن ناگهانی هوا تاثیری ایجاد نمیکند

10- تصفیه آب

معایب کشاورزی عمودی

1- عدم وجود گرده افشانی طبیعی

2- گران بودن زمین شهری نسبت به زمین کشاورزی

3- نیاز به یک اپراتور تمام وقت برای تنظیمات دما، رطوبت، نور و...

4- هزینه بالا برق و نور مصنوعی

نمونه های اجرا شده از کشاورزی عمودی

Thanet Earth که یک مجموعه 90هکتاری است و در سال 2008 در شهر کنت انگلستان دایر شده، بزرگترین مجموعه ای از کشاورزی عمودی است که در انگلستان وجود دارد و 15% محصولات سالادی انگلیس را تولید می کند، برای ایستگاه های کم مصرف خود جهت پرورش گیاهان در طی 15 ساعت در هر روز، در ماه های فصل زمستان به نور نیاز دارد. کشاورزی عمودی نیاز به منابع انرژی ارزان و تجدیدپذیر دارد.

بعضی از محققین، از جمله تد کاپولا، مهندس محیط زیست و موسس نیویورک سان ورکزNew York Sun Works) ) که یک گروه غیرانتفاعی است، استدلال می کند که حتی کاربرد انرژی تجدیدپذیر منطقی بنظر نمی رسد. بین سال های 2006 تا 2009 دکتر کاپولا، یک کشتی علمی را که در واقع یک گلخانه هیدروپونیک شناور است را در مانهاتان به آب انداختند (که به سمت یانکرز،شهری نزدیک نیویورک حرکت کرد). وی می گوید:"این یک بررسی برای آن بود که ببینیم برای تولید غذا در مرکز یک شهر، با صرف حداقل منابع مصرفی و حداکثر کارآیی منابع،چه کاری می توانیم انجام دهیم." آب مصرفی در این کشتی در مقایسه با مزرعه، یک دهم می باشد. در کشتی با کشاورزی عمودی آبدوی سطحی وجود نداشت و حشره کش های طبیعی مانند کفشدوزک ها جایگزین حشره کش های شیمیایی شدند. در یک سال، این کشتی قادر است 20 برابر بیشتر از آنچه که یک مزرعه با همان اندازه می تواند تولید کند، تولید می کرد. قاب های خورشیدی و توربین های بادی در این کشتی بدان معنی بود که این کشتی می توانست غذا تولید کند در حالی که انتشار کربن نزدیک به صفر بود. اما گلخانه های موجود در این کشتی، یک طبقه بودند، بنابراین نیاز به نور مصنوعی زیادی وجود نداشت.

افراد در سراسر دنیا از مدت‌ها پیش سراغ فناوری‌های موجود رفته و با صرف میلیون‌ها دلار به پرورش محصولات عمودی در فضاهای بسته پرداخته‌اند. به طور مثال در شرق ژاپن، یک دانشمند گیاه‌شناس در کارخانه‌ای با استفاده از کشاورزی عمودی توانسته است در عرض یک روز 10 هزار دسته کاهو برداشت کند. همینطور در نیوجرسی یکی از استادان کشاورزی دانشگاه کرنل با کمک همکاران خود توانست یک کارخانه قدیمی فولاد را به مزرعه‌ای با مساحت 21 کیلومترمربع تبدیل کرده و به کشاورزی عمودی بپردازد. این مزرعه توان تولید 900 تن محصول را در سال دارد. این نوع مزارع جدید کمتر از مزارع معمول، آب مصرف می‌کنند و بیشترین بازدهی را دارد.