都市農業(urban agriculture或urban farming)是近代都市發展的一環，常見的發展形式包括社區農園、屋頂園藝、家庭農場、支持型農業等應用類別。藉由都市農業的發展，最終將有助於達到促進區域食品安全、強化鄰里發展、實行完整土地利用、打造環境永續等願景。都市農業按事業目的可分為非營利與營利兩類型，前者多以發展療癒農業、休閒農業、觀賞園藝等為主要項目，目的在於體驗及參與農業過程，並擴大在地社區參與；後者則以農業市場經濟為主要商業導向，目標在於生產農產品後，販售至都市地區及周邊消費市場。 　　由於原始都會環境並不適合發展大規模的農業經濟，因此在發展營利型都市農業前得先構築一套適合作物及動物生長之環境。上述概念所發展的各式環境控制系統，如水耕系統、氣耕系統等農業類型，可統稱為環境控制農業(簡稱：環控農業，Controlled environment agriculture (CEA))。【延伸閱讀】都市農業在星國推廣之現況與成效 　　美國紐約為都市環控農業發展的重鎮之一，因此該市的發展成果及研究可做為日後政策擬定及計畫制定的指標。美國康乃爾大學城市及區域規劃學系(Cornell University, Department of City and Regional Planning)的研究團隊在近期研究中發現，以商業化為導向的都市環控農業恐在發展上面臨到一些問題。研究團隊檢視紐約地區於十年間，以主要發展大規模的屋頂農場、垂直農場及室內農場等10處以營利為導向之商業化農場(commercial farm)進行調查，內容包含農產糧食數、產品價格、土地利用面積、環控農業在消費市場推廣程度、受雇農民數等。結果發現，多數商業農場是發展以屋頂農場為主的農業經營類型，其餘則以發展室內種植及貨櫃種植的經營模式。農產品大多以萵苣、香料植物等葉菜類植物為主，部分商業農場甚至開始從事水產品的生產。雖然相較於屋頂農場，發展商業化室內農場減少部分對自然光的依賴，然而室內農場為了營造出適合作物生長的光照、濕度、溫度等環境條件，導入高科技環控設備，這也造成整體成本提高外，也造成能耗提升、碳足跡增加等情況。此外，不論是來自屋頂農場或室內農場所生產的農產品，兩者的售價皆偏高，因此難以向低收入消費族群推廣販售。 　　研究團隊也認為，現有3.09英畝位於都會區之商業化都市農場距離商業化永續經營所需之1,864英畝的經營面積仍有段不小的差距，而要在寸土寸金的紐約取得大規模的可用面積恐更是難上加難，這也導致在都會區推廣的農業經營無法在短期內競爭過市郊已成熟發展的農業經營模式。 　　該研究認為目前商業化導向的環控農業在發展上仍需克服土地取得及高產業成本等根本問題。在另一方面，非營利性質之環控農業或許是另一項都市農業發展的方式。雖然文章中並未比較美國其他都市地區或其他國家之環控農業發展現況，然而該研究結果仍能給相關政策擬定者、決策者一個參考依據，盼能藉由該研究通盤調查臺灣現有之土地利用現況，並作為我國都市農業發展之借鏡。 　　該研究成果已發表在<Land Use Policy >。

隨著人們逐漸將生活重心移轉到都市的過程中，都市綠化成為都市計劃的規畫項目之一，都市植物的病蟲害管理也成為綠化考量的重點項目。由於都市景觀有別於野生環境，生態系組成與物種健康狀態可能與野生環境不同，為此，若能找出植物在都市環境中的生長模式，將有助於都市景觀規劃與管理。美國北卡羅來納州立大學(North Carolina State University)的研究團隊發現，都市地區中的樹木健康度，或許與周邊覆蓋的人造水泥人行道面積有關。 　　在自然界中，樹木的健康程度往往與緯度呈現相關性。一般而言，在低緯度地區，由於植物受到較頻繁的乾旱逆境與較多食草動物(herbivore)的攝食壓力，因此植物健康狀態較差，反之隨著緯度的提升，植物就越健康，此現象隨著緯度而呈現梯度變化。然而都市環境是否與自然界所觀察到的現象相符，則有待重新觀察與驗證。北卡羅來納州立大學的研究團隊想釐清，是否都市景觀也能觀察到相同的現象，於是研究團隊選擇泛北美地區廣域分布的紅楓(red maple，Acer rubrum)作為研究的樹種，探討紅楓在不同緯度生長下的健康狀況，並主要選擇都市區內的植株進行研究。研究發現都市的紅楓會受食草動物介殼蟲(scale insect)影響，引發病蟲害問題，變得較不健康。另外，介殼蟲的豐富度(abundance)與都市所處的緯度、氣溫無關，而是與植物周圍地表的不透水(impervious surface)地區所占的面積有關，研究發現植株健康度較差的城市具有較高比例的不透水面積，而這與緯度分布無關。 　　該研究指出都市植物與野生植物的健康狀況受不同因素的影響，在都市生長的植物主要受植株附近的不透水覆蓋面積影響，而不透水區域多為水泥人行道或人造地上物件等設施。研究提供在都市綠化過程中，影響造景植物健康的可能原因，並指出未來可能面臨的病蟲害問題。【延伸閱讀】研究發現住在綠地周邊的女性較不易產生過重或肥胖等健康問題 　　該研究由美國農業部國家食品及農業研究所(National Institute of Food and Agriculture)南部病蟲害整合管理中心(Southern Integrated Pest Management Center)提供研究經費，相關研究成果已發表在<Oikos>。

都市是相對於鄰近地區，人口密度較為集中的區域。由於都市用地主要做為人們政治、經濟及貿易等目的使用，因此開發過程中往往忽略都市綠化的部分，這也使得歷來許多物種在都市發展的過程中消失。直至近年保育意識的抬頭與都市農業的推廣下，人們才逐漸意識到都市綠化在都市發展中所扮演的重要性。英國布里斯托大學(University of Bristol)與眾多科研機構共同研究發現，都市中的花園及菜園皆做為保育植物受粉者(pollinator)的熱點。 　　由布里斯托大學所組成的研究團隊針對英國4座城市共計360個地區進行觀察，研究其中生物多樣性與都市植物授粉者的關係發現：包含都市花園(garden)與都市菜園(allotment，又稱社區菜園community garden)等綠化環境，都成為授粉者出現的熱點，同時也是物種多樣性在一個城市健全與否的重要指標。研究也發現花園授粉者豐度(pollinator abundance)與家庭收入存在正相關，這樣的現象又被稱作奢華效應(luxury effect)，研究團隊藉此推測授粉者豐度或許受到都市社經發展的影響，也是一個都市發展的重要指標之一。 　　有鑑於都市庭園/菜園在保育授粉者與其他生物多樣性所發揮的影響力，布里斯托大學的研究團隊提出若干英國都市地區發展環境友善的建議，供決策當局參考： (1) 都市內的公園地區、樹籬廊道(road verge)及其他綠化地雖占整體都市的1/3用地，雖然占地廣，但與都市花園的授粉者數量相比仍顯得較少，應於未來規劃種植多種園藝作物，以利更多授粉者的拜訪； (2) 都市花園占英國都市地區1/4-1/3的土地利用，好的花園管理將對授粉者的保育有所幫助； (3) 都市規劃者或有關當局應增加都市菜園的土地利用面積，以利授粉者的成長。【延伸閱讀】研究發現水泥人行道或許成為影響都市樹木健康的關鍵因素 　　該研究由都市綠化的角度探討生物多樣性與授粉者保育之間的關聯性，突顯都市花園/菜園在其中的重要性。研究也證實當區域社經發展到一定程度後，人們會越來越在意生活品質的提升，同樣伴隨著在都市地區種植農、園藝植物的行為。雖然該保育方面的研究與推廣休閒及糧食安全為發展導向的都市農業(urban agriculture)有些差異，但兩者皆具有相類似的內涵與目的，或許該研究能成為未來都市農業發展與規劃的重要參考。 　　該研究由英國生物技術暨生物科學研究委員會(BBSRC)、英國環境食品暨鄉村事務部(Defra)等機構資助，研究成果已發表在<Nature Ecology & Evolution>。

近年來，許多研究證實野外蜂群的數量已逐漸減少，而土地利用狀況改變是這些授粉媒介減少的主要因素，其中都市化被視為是生物多樣性的主要威脅之一。然而都市用地複雜度高，過去多數研究只針對小區塊(例如社區花園、墓地、公園等)，或是數種傳粉媒介(通常是蜜蜂、花虻或蝴蝶)進行探討，因此難以完全了解都市植物環境對生態的影響和保護機會。 　　英國布里斯托大學(University of Bristol)對主要城市用地進行採樣和評估，並比較土地使用比例、植物種類和傳粉媒介豐度間的關係。研究團隊繪製了布里斯托(Bristol)、雷丁(Reading)、里茲(Leeds)和愛丁堡(Edinburgh)等四大城鎮中九個主要土地用途分布圖，包含農圃、墓園、花園、人造表面(例如停車場和工業區)、自然保護區、其他綠地、公園、人行道和道路邊緣。並考量關鍵社會經濟因素(家庭收入)對傳粉媒介的影響。還開發了數學模型，可用於評估不同的土地利用方式穩定植物和傳粉媒介族群的貢獻，未來也可適用於多種棲地組成的評估作業。 　　研究發現農圃和花園的蜜蜂數量通常是公園、墓園和自然保護區的10倍；雖然自然保護區對野生動物非常重要，但因其主體為樹木而非草地，故較不適宜傳粉昆蟲生存。研究人員還發現，富裕地區的花園因植物種類較為豐富，擁有更多的傳粉媒介。容易受到授粉昆蟲青睞的植物包括荊棘(brambles)、毛茛屬植物(buttercups)、蒲公英(dandelions)、絲路薊(creeping thistle)、常見的hogweed和牛眼菊(ox-eye daisies)，雖然這些植物常被人們視為雜草，但它們對傳粉媒介非常重要。【延伸閱讀】小型室內栽種設備與家庭園藝未來發展 　　報告指出，若要增進傳粉媒介的族群，需停止施用殺蟲劑，並鼓勵增加農圃數量；這些農圃雖然面積很小，但生產的農產品可供應當地需求，並提供人們戶外活動的療癒空間，仍可提供授粉昆蟲和人類間的雙贏局面。 　　相關研究發表於<Nature Ecology & Evolution>

在世界人口快速增長的趨勢下，人們對糧食的需求提高，全球糧食安全議題此刻成了各國政府關注的焦點之一。而在眾多因應之道中，都市農業(urban agriculture)或許成了緩解糧食安全疑慮的有效方法。 　　一份來自澳洲新英格蘭大學(University of New England)有關都市農業的研究報告，統計澳洲雪梨市境內及鄰近地區共13個社區菜園在2015-2017年的都市農業生產結果發現，都市社區經營的菜園生產量較澳洲商業化種植的菜園高出近2倍。然而研究也發現，不論是人力或物力資源的運用上，都市菜園都較商業化經營的菜園低效率，這顯示未來若要發展永續都市農業經營模式，則須解決其中的物資及人力問題。 　　研究中探討到，若要解決物資問題，可利用都市資源相對豐富的優勢，將都市龐大的廢棄物就地處理，轉化成農用資源，此方法一方面紓解廢棄物對環境造成的壓力，另一方面則將資源重新分配為農業經營之用。低能值產量比(emergy yield ratio，簡稱EYR)的結果也顯示文獻中所探討的都市農業尚不具經濟效益的，唯有投入相對低成本、大量的都市廢棄物，方有機會讓整個都市農業系統得以永續發展。 　　研究也發現，從事都市農業活動的人們多半為了社區參與、休閒及環保等目標而投入。結合上述願意從事都市農業的有志之士，再加上規劃公園、道路旁等公共土地重新利用下，都市農業將是可行的做法。然而研究發現，嚴重勞力不足及反映昂貴的產品價格，恐將限縮都市農業的發展。【延伸閱讀】研究指出都市花園與菜園為保育物種的重要關鍵 　　整體而言，澳洲新英格蘭大學的這份研究調查，充分地闡述發展都市農業的美好願景及現階段所面臨的挑戰，如同許多經營管理方針一樣，永續發展將是維繫都市農業發展的重要命脈，決策者如何權衡其中的利弊得失將嚴重影響都市農業規劃的方向。該研究結果對於農村勞力短缺、都市化程度高的臺灣而言，將可做為未來發展都市農業的重要參考文獻。 　　該研究已發表在美國國家科學院院刊<Proceedings of the National Academy of Sciences>。

2018年7月時，倫敦市長辦公室提出了倫敦食物戰略草案，接受了8週的質詢與提問後，於12月時提出最終版本<The London Food Strategy - Healthy and Sustainable Food for London>，這是自2006年以來倫敦市的第一個食物戰略。實施計劃規定了市長將在2018年至2023年之間採取和支持的行動，以幫助實現戰略中的優先規劃事項。 　　儘管倫敦是一個繁榮的城市，許多市民仍然不得不依賴食物銀行，而倫敦目前也是歐洲兒童肥胖率最高的地區之一。食物是社會公平和經濟平等的重要組成，良好的食物策略可以通過多種方式改善人們的生活，倫敦食物戰略旨在確保所有倫敦人都能獲得健康、負擔得起和永續的糧食。為達成此目標，提出六大策略：【延伸閱讀】英國於農業活動改善空氣品質的策略—減少氨排放 在家庭吃好食物，減少食物不安全(Good food at home, and reducing food insecurity) 在家煮食對人們的健康和福祉有巨大的影響，我們必須解決貧困和不平等發生的原因，包括促進工資和解決長期發展的問題。該戰略概述了計劃如何支持自治市鎮制定並實施良好的食品零售計劃，並確保低收入家庭的兒童能夠獲得健康食物。 良好的食物經濟、購物和外出用餐(Good food economy, shopping, and eating out) 許多倫敦人在外出用餐和購物時發現很難找到健康的食物，特別是夜間和輪班工作者所能選擇的健康食物更加有限。為了解決孩童的肥胖問題，將限制高脂肪、高糖、高鹽的食品與非酒精性飲料曝光率，並藉由一系列計劃支持促進食品和社會企業發展，提升企業競爭力。 社區環境和公共機構的良好食物(Good food in community settings and public institutions) 透過食物將人們聚集在一起，減少社會隔離，且每個人都可以發揮功能，向大眾展示好的食物。透過採購良好的食物，可幫助提高生產商提升更優質的動物福利和環境標準。 孕婦和孩童的良好食物(Good food for pregnancy and childhood) 倫敦是英格蘭地區兒童肥胖最高的地方，貧困地區的孩童長大後肥胖的機率是富裕地區的兩倍，除了通過限制廣告來減少兒童接觸垃圾食品的風險，並幫助制定良好的食品零售計畫，早期的環境和學校教育可以幫助他們養成健康的飲食習慣。另外，餵母乳對嬰兒和母親都有很多好處，但是倫敦的母乳餵養率很低，故需推行正規化母乳餵養。 良好的食物種植、社區園藝和城市農業(Good food growing, community gardens and urban farming) 過去十年間倫敦已栽種越來越多糧食，這有利於增進社區團結，提升個人體能與心理健康，並有助於促進當地生物多樣性、經濟和就業機會，未來將與地方議會和其他合作夥伴支持城市農業推行。 對環境好的食物(Good food for environment) 食物的製造和供應過程所產生的溫室氣體幾乎佔據倫敦溫室氣體排放量的10%，需要調整食品系統以減少環境傷害。

家庭園藝存在歷史悠久，最初僅作為農業生產的附屬，但近年來人們對食品安全與生活品質重視程度提高，家庭園藝又逐漸受到喜愛，並朝向多元化、精緻化的方向發展。此外，隨著經濟成長與都市化發展，城市人口逐漸增加，住宅越顯密集且高樓化，未來的生活空間將會更加擁擠，適當利用室內小型空間顯得更為重要。有鑑於此，美國萊斯大學(Rice University)開發出書架大小的生長箱，提供人們小型的室內種植環境。 　　2017年室內園藝在Garden Media Group的報告中被列為流行趨勢之一，顯示企業注意到人們對家庭園藝的興趣不斷擴大。密蘇里州立大學(Missouri State University)植物科學副教授Clydette Alsup-Egbers表示，造成室內植物死亡的最大原因是缺乏了解植物特性而過度澆水，若使用小型自動化系統調控生長環境，則能幫助不擅種植的人們經營室內園藝。而Aerogarden公司更是從2013年開始就販賣適合室內小空間的自動培養裝置—Harvest Elite，自2013年以來銷售額同比增長率超過20％。此種植設備使用LED燈板，具有調控光線、溫度和水量的功能，客戶可依其種植之植物需求選擇適當的種植模式，只需要每三週補充一次水箱即可。【延伸閱讀】有效減緩城市高溫的幾種作法 　　為了降低氣候影響及促進規模性生產，商業溫室早已實施自動化多年；然而長時間進行室內種植則可能使得植物特性發生改變，例如生菜脆度降低等情況，未來相關園藝設備仍需進行不斷試驗與改良，才能使室內種植更具發展性。

根據新加坡國家環境局(National Environment Agency，NEA)的資料顯示，食物殘渣約佔新加坡廢棄物總量的10％，估計只有14％的食物殘渣有效被回收。為了有效利用這些食品廢棄物，新加坡國立大學(National University of Singapore，NUS)與上海交通大學合作，開發了一種厭氧發酵系統，能夠回收食物殘渣並將其轉化為肥料，發酵時所產生的沼氣也能用來發電與維持系統運作。 　　藉由微生物的幫助，一公噸的廢棄物約可產生兩百至四百瓩(kWh)的電，隨著廢棄物中所含的碳水化合物、蛋白質與脂質越高，所產生之沼氣與發電量也就越多。透過沼氣發電後部分能量可供應系統熱水與電腦、幫浦、換氣扇等需電裝置，以維持發酵時的最適溫度50℃，多餘的電力則可儲存於電池當中。此外，發酵系統中的每一個過程都能透過電腦進行控制，而各裝置上的感測器也能將排程開始、結束及異常訊號傳送至管理者手機中，以確保系統運作時的效率和安全性。【延伸閱讀】研究指出農電共生的經營模式可最大化太陽能光電轉換效率 　　此厭氧發酵系統裝設於可移動裝置上，每天可處理約200公斤的廢棄物，將80%廢棄物轉化成富含營養的肥料，加工後可供給於農藝或園藝所需。另外，此系統於發酵過程中能除去水份與硫化氫，因此可避免發出難聞氣味，適合用於人口密集的城市處理廚餘之用。現在研究人員正於校內持續測試，電池中儲存的電力則作為學生手機與平板充電站之用；而另一個更大的400公斤系統也正在開發中，希望未來能實際使用於當地居民生活當中。

隨著科技演變，農業生產不再是單靠傳統的經驗傳承進行，隨著各項感測器的發明，前人所留下的古老智慧都將轉變為一條條可靠的資訊，搭配電腦運算與統計就能幫助農民進行科學化的管理，即時了解環境狀況以便實施改善方法，維持良好的產品品質。另一方面，自動化的感測器技術會加強天氣與土地等各種數據的收集，透過物聯網技術與應用程式開發，幫助相關農產業了解如何量化與精確化培養條件，就能降低生產技術門檻與研究時間。 　　日本軟銀集團旗下的公司PS Solutions於2015年開發了一款帶有人工智慧功能的小型農業感測器e-Kakashi。目前有大約300台e-Kakashi正在田間使用，這款感測器的外形美觀且安裝方便，不僅能記錄關於空氣和地面溫度、日照和累積溫度的數據，還能告訴農民這些數據的含義：例如，它會發送一條消息，指出日常溫度的累計總量已達到稻米準備收穫的程度。 　　e-Kakashi最大的優勢在於將專家分析的數據與豐富的農民經驗結合，透過多部感測器能找出區域內的環境差異，非常適合運用在葡萄園管理。e-Kakashi已在長野的葡萄園使用，用來幫助統一葡萄品質以釀造葡萄酒之用；此外，經由感測器收集當地風土環境的大數據，也有助於建立葡萄酒的品牌特性。【延伸閱讀】鑲嵌在葉片中的碳奈米管可檢測植物受傷時產生的化學訊號 　　目前處理大數據的挑戰在於分析、儲存、隱私加密、可視化、資訊共享以及關鍵字搜尋的精準度，如何適切地使用這些資訊並準確預測成果或是進行風險評估，是未來需要持續努力的目標。

長久以來，建造城市中的道路與高樓會犧牲鄉村的可耕地面積，對區域性傳統農業產生不良影響。然而，世界上有一半以上的人口聚集在城市附近，對於都市人口而言，周邊的傳統農業已無法維持基本生存所需，需要透過更遠的距離取得食物，也付出較多的運輸和儲藏成本。 　　近年來環保與健康意識興起，在空間、土地有限的情況下，高科技、大規模管理的水耕栽培都市農業是未來趨勢之一；使用更小的土地面積，配合室內微氣候與光照控制以創造單位面積更高的產量，可提供周邊城市更新鮮的農產品。美國Planty公司宣布，將會在西雅圖南方設立一個大規模的水耕式垂直式農場，以垂直種植的形式搭配LED光照與室內氣候控制設施，再加上多個紅外線相機與感應器收集數據，隨時分析與控制最適合作物生長的環境，同時能夠減少轉基因作物、除草劑和農藥的使用；比起傳統農業的生產更具效率，且能供給更多新鮮而健康的食物給周邊城市。【延伸閱讀】環控農業或許能解決區域性糧食短缺的問題 　　對現今環境而言，這類對土地傷害較小，並更具永續性的農業發展是必要的，如何能更加經濟且友善環境的生產糧食則仍需靠更多努力與技術。水耕農業是一種都市農業的新方向，能夠結合高產量與減少農藥和長途運輸對環境的影響。