可控环境农业（Controlled Environment Agriculture, CEA）是可持续食物系统转型的潜在策略。研究人员分析了2008年至2023年间发表的587篇同行评审文章，以识别主要研究主题、知识空白，以及研究人员认为与CEA发展相关的关键

　　可控环境农业（Controlled Environment Agriculture, CEA）是可持续食物系统转型的潜在策略。研究人员分析了2008年至2023年间发表的587篇同行评审文章，以识别主要研究主题、知识空白，以及研究人员认为与CEA发展相关的关键社会与环境挑战。研究发现，学者将CEA定位为解决人口增长、城市化、气候变化及本地食物需求上升导致的潜在食物系统问题的策略。当前CEA研究高度集中于运营优化与资源管理，尤其是光照优化与能源效率。关于植物育种与废弃物管理的研究几乎不存在，社会经济研究稀缺且局限于概念分析。研究结果凸显了对更全面、系统级CEA研究方法及均衡投入的需求，需更多关注关键但研究不足的领域。未来研究可聚焦于实证评估CEA的实际绩效，以及考察治理、政策与制度因素如何塑造其产出。实现CEA的系统可持续性需要整合技术、社会、文化、经济与政治领域的知识，而非仅依赖硬件与软件创新。研究结果还呼吁扩大CEA系统可持续性研究的范围，纳入对生计、社区与生态系统的影响。最后，CEA研究主要由全球北方（Global North）主导，若缺乏全球南方（Global South）视角的更广泛纳入，CEA可能加剧而非弥合全球粮食安全与农业创新的差距。

　　近年来，可控环境农业（Controlled Environment Agriculture, CEA）如室内农场或垂直农场，已从边缘概念转变为面向食物可持续生产与消费的研究与发展核心议题。CEA指利用园艺与工程技术屏蔽作物免受外部气象条件影响、控制光照、水与养分流动的生产系统，支持者将其视为实现城市及周边食物生产可持续集约化的必要路径，预期可带来减少干旱洪涝与病虫害暴露、全年生产、优化能源与水效率、通过“节地”恢复生态系统、降低食源性疾病风险、创造就业、减少长途运输化石燃料使用等多重效益。但该乐观预期并未得到普遍认同，批评者指出高度自动化室内生长系统存在不可持续性、高（能源）成本，且仅能生产有限种类的易腐食物。近年多家风投支持的CEA企业破产也引发对其经济可行性的担忧，多项研究表明若未转向可再生能源，资本密集型温室或垂直农场的能源与温室气体足迹可能高于露天种植。当前CEA商业模式局限于高价值、易腐烂作物，主要是叶菜、香草与番茄、草莓等藤本作物，仅满足狭窄的饮食需求，且服务于相对富裕的小众群体。尽管如此，CEA实际投资持续上升，全球CEA市场预计从2022年的744亿美元增长至2032年的3770亿美元，年复合增长率18.13%。美国CEA运营数量2009至2019年间翻倍至3000家，作物产量增长56%至7.86亿磅，美国农业部自2022年以来已投入超5000万美元支持CEA研究与商业化。现有综述多聚焦于CEA的历史发展、技术进步或粮食安全潜力，且多孤立关注组件、过程或绩效维度，缺乏系统思维视角下的整体性评估。本研究通过纳入低、中、高技术层级的CEA类型，系统分析研究人员如何将CEA框定为特定社会与环境挑战的解决方案，并引入城市系统视角，旨在揭示研究问题与CEA宣称目标之间的潜在脱节，明确研究优先级与空白。

　　本研究遵循范围综述PRISMA扩展指南（PRISMA-ScR），于2023年2月3日检索Scopus数据库，检索词覆盖高、中、低技术端CEA术语，限定为2008-2023年英文同行评审研究类与综述类文章，且包含“城市”或“城郊”过滤词以聚焦城市语境下的CEA研究。经去重、标题摘要筛选与全文扫描后，最终纳入587篇文章。研究人员将CEA系统按技术复杂度分为三类：低技术CEA（如高隧道、 hoop house）依赖被动技术与最低限度设备，气候调节依靠简单结构，光照以自然光为主，种植以土壤栽培为主，监测依靠人工巡检与低成本工具；中等技术CEA（主要为传统温室）结合适度技术复杂度与资源效率，采用计算机控制设备调节气候、灌溉与光照，优先利用自然光补充人工光照，采用无土栽培（如 hydroponics）与自动养分 dosing，适用于叶菜与草莓等高价值作物；高技术CEA（如垂直农场、植物工厂）以全自动化、高级数据集成与实时环境监测为特征，配备加热通风与空调（HVAC）机组、CO

　　富集技术、可编程LED光照系统，采用先进水培、气雾培（aeroponics）或鱼菜共生（aquaponics）系统，部分集成机器人简化操作。该分类为理想化框架，实践中CEA系统常为混合模式，且高技术不等于更高创新度，所有层级均需农艺技能与适应性管理。数据分析结合归纳与演绎定性内容分析与文献计量图谱，定性分析聚焦摘要、引言、目标、方法与结论部分，识别CEA旨在解决的关键问题、作物类型与研究主题，文献计量分析提取作者归属、出版量、合作指数等指标，二者合成以识别研究趋势、空白与未来方向。

　　CEA年发文量从2008年的1篇增长至2022年的170篇，发表于258种期刊，前五位为《Sustainability》（6.3%）、《Frontiers in Plant Science》（4.4%）、《Agronomy》（4%）、《Horticulturae》（4%）与《Journal of Cleaner Production》。学科贡献前三为农业与植物科学（34%）、工程（22%）、环境与地球科学（14%）。52个国家参与研究，美国（19%）、中国（9.4%）、英国（6.5%）为前三大发文国，前10国占全球总发文量的66%，仅印度、墨西哥、马来西亚、伊朗四个发展中国家进入前20。资助机构前四位为美国农业部（7.3%）、欧盟委员会（5.7%）、中国国家自然科学基金（4.7%）与美国国家科学基金会（2.9%）。587篇文章由1829名学者完成，平均单篇作者数超3人，合作指数为3.29。

　　研究类型以实验室研究与概念研究为主，实地研究占比显著偏低；综述类研究中叙述性综述占主导，系统性综述、荟萃分析与范围综述合计仅占3%。按技术层级分类，近半数（45.8%）研究聚焦高技术CEA，仅12%研究关注低技术CEA，29%的研究未明确系统类型；跨系统比较研究仅占8%，63%的研究为单一系统研究。

　　CEA研究集中于高价值易腐作物，共涉及95种传统作物、3种水产物种、1种藻类与1种线篇）是最受关注的作物，其次是番茄与罗勒，十大研究作物中仅小麦为粮食作物。按市场用途分类，叶菜占主导，其次是果菜类蔬菜与水果，“果菜类蔬菜”指含种子的可烹饪食用植物结构（如番茄、黄瓜），“水果”指通常生食的甜味产品（如草莓、西瓜）。谷物与根茎类蔬菜研究不足，药用与保健类高价值小众作物关注度有限。

　　研究人员将CEA发展与12类社会环境问题关联，22%（132篇）以人口增长为核心驱动，18%（106篇）指向城市化，10%（57篇）提及气候变化；24%（138篇）的研究未在引言中将CEA与任何社会问题关联，仅介绍光照、基质或能源等单个系统组件。学科层面，工程学（21%、25%）与环境地球科学（27%、18%）研究者更关注气候变化与资源效率；建筑与设计领域学者（48%）强调城市化；农业与植物科学领域分布较均衡：25%提及人口增长、21%城市化、15%本地食物、13%气候变化。地域层面，美国与中国学者更频繁提及环境退化，美国学者对本地食物需求的引用率高于其他国家。

　　研究主题可分为六大类：运营管理（41%）、资源管理（25%）、环境影响（8%）、经济学（10%）、社会影响（12%）与可持续性（3%）。

　　：共243项研究，46%聚焦光照优化（即光生物学研究），探究光质、光强、光周期对光合性能、作物生长、产量、营养价值、风味与代谢物的影响，常用技术包括连续光照、动态波长调制、昼夜节律同步与冠层内补光；34项研究探索数据处理、自动化与决策支持，涵盖深度学习与人工智能（AI）用于作物监测、机器视觉与传感器技术、决策支持框架开发；34项研究关注气候维持策略，包括覆盖材料对产量与营养品质的影响、CO

　　优化（膜法捕获再利用、计算流体动力学模拟分布）、预测性气候控制模型、湿度调控与冷却方法、热交换与风速优化；仅3项研究关注作物性状改良，指出CEA环境下应优先选育速生、耐弱光、株型紧凑的品种，而非适应露天波动环境的传统品种。

　　：共147项研究，44项采用系统方法评估多资源效率，其余聚焦单一资源。能源足迹（55项）为核心方向，分为能源效率优化与可再生能源整合两类，后者以农光互补（agrivoltaics）为热点，同时涵盖风电与电厂余热利用研究；22项研究关注养分效率，包括营养液配方优化、基质组成与替代养分来源（如厌氧消化 brewery 废水）、有机与生物改良剂应用、微生物-基质互作对养分增效的影响；16项研究探讨水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE），涵盖灌溉优化、基于传感器的精准灌溉、排气水回收与雨水收集利用。

　　：共46项研究，多基于归因性生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）量化温室气体排放，比较CEA与传统种植的排放差异，研究对象覆盖青豆、西兰花苗、循环城市蘑菇农场、鱼菜共生系统等；少数研究综合评估CEA对城市微气候、大规模室内农场对土壤、水、空气的潜在变革性影响；仅7项研究探索CEA在极端气候区的应用潜力，如波斯湾地区与科威特的本地食物安全保障；仅1项研究直接关注农业生物多样性，发现高隧道内的观赏花卉可有效吸引传粉昆虫。

　　：仅61项研究，早期多为案例研究，论证屋顶农业、城市垂直农场的产量提升潜力与成本测算；近期研究转向财务风险与盈利性分析，覆盖家庭系统、集装箱农场等不同规模，采用不精确概率等方法识别影响盈利性与风险的关键因素，也有研究提出“种植服务系统”（Growing-Service Systems, GSS）等新型商业模式，但整体经济学维度研究仍远少于技术与资源类主题。

　　：共73项研究，多聚焦消费者态度与社区接受度，识别影响社区接受度的八大因素（感知收益、风险、区位、人口统计、价值观、信任、公平性、知识）；21项研究探讨CEA改善粮食安全的路径，包括城市食物供应韧性、疫情等扰动事件下的食物保障、高纬度地区新鲜农产品获取等；7项研究关注利益相关方参与，采用共同设计、区域开放式创新路线图（Regional Open Innovation Roadmapping, ROIR）等方法推动多方协作；11项研究挖掘CEA的多功能潜力，包括增强城市韧性、提供害虫控制与雨水管理等生态系统服务、促进社会凝聚力与环境教育、生物制药生产与健康效益。

　　：共17项研究，超越单一环境维度，整合至少两项可持续性支柱（环境、经济、社会）进行评估，部分研究结合可再生能源应用同步提升环境与经济可持续性，也有研究整合社会与环境维度开展综合评价；代表性工作提出了跨学科可持续性评估框架，结合定性工具、地理信息系统（Geographic Information System, GIS）、生命周期评价与成本核算，为未来CEA可持续性评估提供范式。

　　CEA研究扩张但存在地理失衡，主导权集中于全球北方发达国家，前10国占全球发文量的66%，发展中国家参与度极低，导致研究问题、技术方案与经济模型适配于高可靠性电网、充足资本与特定消费市场的语境，严重缺乏针对资源约束场景、小农户系统的低成本、离网、本地化适配技术研究，可能加剧而非缩小全球食物系统不平等。学科层面虽覆盖10个 broad 学科与30个亚学科，但合作指数3.29显示较高合作水平，然而仍以STEM（科学、技术、工程、数学）领域为主导，社会科学、经济学、政治学与人文学科参与稀疏，存在显著学科壁垒，亟需打破STEM内部与STEM-非STEM间的隔离，以回应“为何部署、何处部署、如何部署”等复杂问题。

　　研究人员常将人口增长与城市化作为CEA发展的核心依据，但该“生产主义”叙事被批评为过度简化食物系统与人口的关系——饥饿与营养不良的根源不仅是产量不足，更包括获取不平等、贫困与社会政治壁垒，且人口增长的重心位于CEA研究活跃度低的全球南方，而研究主导国多已进入人口峰值甚至负增长阶段，表明除人口因素外，气候变化、本地食物需求上升、资源效率、土地短缺与地理约束才是CEA热度上升的核心动因。气候变化既是催化剂也是合理性依据：极端天气频发削弱传统农业稳定性，CEA的稳定生长环境被视为气候适应路径，其减排、节水、减药潜力也契合气候减缓目标。新冠疫情暴露全球供应链脆弱性，进一步推动对本地化食物生产的投资，CEA可通过缩短供应链降低食物浪费、盘活城市闲置空间、提供绿色基础设施与社区第三空间，兼具多重城市可持续发展效益。

　　：研究高度集中于生菜、番茄、罗勒等高价值、易腐烂、轻量化作物，谷物与根茎类蔬菜几乎未被覆盖，与“解决全球粮食安全”的问题框架严重脱节，CEA当前定位更偏向传统农业的补充而非替代。

　　：光照优化（尤其LED）占据绝对主导地位，但作物育种研究极度匮乏——现有品种多适配露天波动环境，未充分利用CEA的稳定环境优势，需针对性选育速生、耐弱光、紧凑株型品种。人工智能（AI）与机器学习（Machine Learning, ML）的应用潜力被广泛认可，但需警惕数据偏差、平台垄断、网络攻击风险，以及对从业者技能发展的潜在负面影响，应将焦点延伸至劳动者福祉、技能升级与公正转型。

　　：环境影响评估过度依赖碳足迹指标，忽略富营养化、土地利用、水资源利用等关键类别，且缺乏对本地生态系统、传粉昆虫、固废与废水排放、资源回收南宫股份有限公司率的系统研究。社会经济影响实证研究严重不足，多数停留在概念层面，缺乏真实场景下的食物可及性、可负担性、营养结局数据，对就业质量（工资、工作条件、职业发展）、社区影响（房价、邻里融合、教育贡献）、市场与政策协同的实证分析极为稀缺。可持续性评估多偏重环境与经济维度，社会维度常被弱化，且现有评估框架多移植自露天农业，难以适配CEA特性，亟需开发统一的、开放获取的CEA可持续性基准框架，目前已有的可控环境农业设计标准（Controlled Environment Agriculture Design Standards, CEADS）评分卡与CEA可持续性框架（Sustainability Framework for Controlled Environment Agriculture, SFCEA）需进一步协调与迭代。

　　本研究仅检索Scopus单一数据库且限定英文文献，可能遗漏非英语成果与非核心期刊研究；聚焦城市与城郊语境，排除了农村CEA研究；未纳入会议论文、学位论文与专著章节；未进行单篇研究的批判性质量评价，也未对具体研究产出做深度分析。

　　CEA研究领域扩张迅速但不均衡，研究人员频繁引用的食物系统问题与CEA实际生产能力之间存在明显脱节，凸显了领域内语境认知不足与价值主张模糊的问题。研究高度集中于发达国家，需扩大至多元地理、气候与经济语境，尤其需纳入全球南方的视角以应对最严峻的粮食不安全挑战。尽管跨学科合作有所增长，但CEA研究仍以STEM为主导，缺乏整合性系统视角。当前研究趋势偏重于运营优化与资源管理，尤其是LED光照优化与能效提升。未来需推进系统级研究、拓展技术域、补充社会经济维度的实证证据，完善环境影响评估框架，开发与协调CEA专属可持续性评估体系，同时审慎应对AI等技术带来的伦理与社会风险，才能全面评估CEA对可持续韧性食物系统的贡献潜力。