此外，植物間疾病的傳播也是一個嚴重問題。這些病毒往往能使農作物大麵積遭受感染而導致糧食減產和歉收。為了保存“幹淨”的種子，人們甚至采取建立類似“末日種子庫”這樣的極端方式。
顯然，我們需要一種根本的解決方法。一個有效應對幾乎所有上述問題的戰略性改變。
城市農業狂想曲
為應對激增的城市人口需求，越來越多的國家開始研究城市農業技術。然而，城市的綠化空間本來就極為有限，不可能再有多餘的水平空間用於農業種植。
於是，人們提出了垂直農場的設想：把摩天大樓變成生產中心，構建一個自給自足的良性循環生態係統。
垂直農場是在已有的溫室耕作技術的基礎上設計和發展起來的一種新型的農業種植模式，主要應用技術包括滴灌、氣培和水培法在內，主要能量來源是太陽能和風能，太陽能由位於垂直農場頂層和側麵的太陽能麵板所吸收而來，風能來自於樓頂所安裝的風力螺旋葉。
在垂直農場中，穀物，如小麥、玉米等作物被種植在由惰性材料（例如蛭石）製成的水槽中，它們之間皆用細小的管子相互連接，作物所需的營養物質就是通過這些細小的管子進行運輸並準確而快捷地滴灌到每株植物的根莖上。這樣做的好處是，既保證了作物生長所需的營養物質，還避免了傳統耕作中大麵積灌溉、施肥等對水資源和肥料的浪費，經濟高效而且非常環保。
氣培法是由K·T·胡比克於1982年首次提出的，後來由美國航空航天局（簡稱NASA） 的專家進行了改進。主要是將植物的根部懸垂倒吊在空中，使其處於充滿水汽和營養的環境之中，這種栽培方式特別適用於土豆、胡蘿卜的種植。
現代水培法是由農學家威廉·F·格裏克實驗發明的，是把植物種植在不含土壤的水槽中，將富含植物生長所需的營養物質溶解在水體中供植物生長使用。這種栽培方式對一些蔬菜生產特別管用，例如西紅柿、菠菜和漿果等。
那麼，在整幢高樓裏該如何種植農作物呢？
迪克森·德斯坡米爾教授曾經設計出了一個30層樓高的垂直農場模型。根據這個模型，在整個農場的地下，裝有一個大型焚化裝置，用來將農場產生的廢棄物進行焚化從而減少對城市環境的汙染並產生出能源，作為垂直農場甚至整座城市的電力來源。另外，環繞著焚化裝置有很多鋼管，用來輸入淨化後的城市廢水，以緩解水資源的短缺。高樓的一、二層分別是食品店和餐廳，為市民、遊客及農場工作人員提供方便快捷的服務。３～８層為滴灌種植層，９～24層是水培種植層，25～30層為氣培種植層，根據不同作物的種植特點進行科學的分層種植。
垂直農場的大多數種植層都是由一個大型的自動化運輸帶作為主要基礎建築，將禾苗從一端運送到另一端，並進行分層種植。到了收獲季節，成熟的作物通過傳送帶被運送到後端的收割機前。
在作物的不同生長階段，人們通過精準的計算將環境裏的水分和光照調整到最適合作物生長的狀態。
在農場頂層的陽麵裝有大型的太陽能電池板，為作物的生長提供熱能。農場頂層的陰麵是一個巨大的雨水收集池，可以將收集的雨水用於整個農場的灌溉。
沿著整幢農場大廈，在南麵垂直裝有太陽能電池薄膜，在北麵每一層都裝有植物垃圾下落斜道，直接通向地下的焚化裝置。在西側建有農作物育種室和質量監測實驗室，用於科學家做一些相關的研究。在西北側建有一個大型水箱，用於儲存水源供垂直農場循環利用。在東北側是大型的貨物集散中心，將生產出的農產品通過貨車拉到附近的超市、便民市場或者直接銷售給附近居民區的人們。
按照設計，垂直農場是一個整體的、自身可持續的循環係統。農場的每一層樓都是一片農地，具有高度集成的高效灌溉係統，所有農作物都在受控製的環境中生長，並使用電子監控來檢驗是否成熟，全年365天不間斷地種植、收割，避免了不利自然環境條件的影響，也不用擔心土壤汙染的威脅，同時還節省了資源，減少了對環境的破壞。
經過收割機加工後不適合食用的部分將通過最後一個斜道滑落到地下的焚化層。這些不可食用的植物莖須、顆粒（如玉米稈和麥麩）等植物廢料先是被加工成粉末狀，接著經過壓縮變成能全部燃燒的顆粒。農場底部的汙水處理池可以處理城市汙水，汙水將會集中到一部被稱作“泥炭”的機器，將汙水處理成炭和水用來作為蒸汽機發電的原料，被處理提取過的汙水經過濾後，用於植物灌溉或排放。
整個設計看來並不複雜，與到處可見到的屋頂花園和室內綠化類似。據相關實驗室的研究表明，垂直種植方法的用水量隻有傳統種植方法的5％，一棟30層高的透明牆麵垂直農場，可生產5萬人的口糧。
垂直農場帶來什麼