計劃背景
探究意念
傳統農業需要的資源及其造成的破壞
農業生產的過程中除了需要開墾土地，還需要投入不同資源以完成生產。這些農業投入品可以分為「自然環境投入」及「人文環境投入」。自然環境投入包括土地和土壤、農作物的種子、陽光、降雨等；人文環境投入則包括勞動力（農民）、資金、技術（器械、除蟲劑、肥料）等（雅集出版社，2017）。
在傳統的農業生產的過程中，會使用化學肥料及農藥等以提高產量及減少蟲害，但過度使用這些化學肥料及農藥會使環境受嚴重污染，導致土壤酸化、鹽化及地力衰退等問題，同時破壞農地的水資源及生態環境（許嘉恩，2011）。可見農業生產除了產出各種我們所需要的農產品，亦會產出污水、廢氣和廢物等，造成污染，使我們的日常生活品質也受到影響。
可持續發展
「可持續發展」是指現代社會的需求得以被滿足的同時，不會損害後代滿足其需要的發展模式（環境及生態局環境科，2022）。換言之，這種發展模式應盡量減少在發展過程中對環境及生態造成的破壞，確保資源所消耗的速度低於資源再生的速度，令人類世代都得以使用這些資源。
香港政府亦於 1997 年開展《香港二十一世紀可持續發展研究計劃》，並制定了在香港推行「可持續發展」的 8 個指導性準則：
經濟：推動經濟發展及增強競爭力
健康與衞生：提供適意的居所及工作環境
自然資源：改善資源消耗的效益、減少使不可再生資源、善用可循環再造的廢物、從廢物中回收資源
社會及基礎設施：提供合適的教育機會和社會基建
生物多樣化：避免在耗用資源時對生物多樣化構成的威脅
消閒及文化活動：維持多元文化，保存文化財產適促進其價值
環境質素：減低發展計劃的不必要副作用或影響發展效益的題（例如污染）
交通運輸：提供安全、方便、高效率及低污染的運輸網
聯合國亦在 2015 年訂立「17 個可持續發展目標」，當中提到的目標便包括了「清潔飲水和衞生設施」，指出水資源短缺影響了全球百分之四十以上的人口，因此我們應該避免浪費水，提升水資源的可持續性和公平分配性。
綜合上述資料，我們了解到在農業生產過程中，也應該符合「自然資源」的原則，才符合我們「可持續發展的農業生產」的研究主題。因此，我們提出了以下的探究問題：
我們能否透過改變農場的結構，以收集雨水及多餘的灌溉用水，建立水循環以提升水資在農業生產過程中的可持續性？
我們能否為農夫建立利用綠色能源推動的農場灌溉及監察系統，使農場實踐自動化灌溉，農夫亦能更有效地監察農場的環境變化？
圖片來源：〈研究：全自動化小型農場 未來最佳農業模式〉，《大紀元時報》，2021 年 8 月 25 日。
STEM 原理
是次研究主要針對兩項問題：(1) 確保水資源在農場系統中得以循環使用，以及 (2) 利用綠色能源建立農場灌溉及監察系統。
要確保水資源在農場系統中得以循環使用，首先要從農場的構造着手。我們會在農場的模型中設法收集雨水或多餘的灌溉用水，使於農田下滲的水得以收集並循環再用。為了確保有足夠的儲水量及所儲存的水質合宜，我們會利用水位感應器及酸鹼度探測器來進行探測，並透過物聯網為農夫提供實時的儲水資訊。
農田一般為室外空曠地段，若能善用空間架設太陽能板，便能把太陽能轉化為電能來儲存及運用，使農場的灌溉及監察系統能運用綠色能源來推動。我們亦會透過土壤濕度探測器來探測土壤濕度，濕度過低時便會實行自動化灌溉；利用光度感應器探測環境光強度，在光度低時自動化啟動成長燈；最後利用温濕度探測器，透過物聯網為農夫提供實時的天氣資訊。
參考資料
環境及生態局環境科（2022）：《可持續發展》，蒐集日期：2022 年 2 月 16 日。
聯合國（2019）：〈可持續發展目標〉，蒐集日期：2022 年 2 月 16 日。
普力關懷協會（2021）：〈永續發展定義〉，蒐集日期：2022 年 2 月 16 日。
許嘉恩（2011）：《台灣的自然保育》，臺灣，國立臺灣師範大學地理學系，蒐集日期：2022 年 2 月 16 日。
雅集出版社（2017）：〈農業系統及農業模型〉，《互動地理 C3 冊 - 糧食問題》。
〈研究：全自動化小型農場 未來最佳農業模式〉，《大紀元時報》，2021 年 8 月 25 日。
〈指導性準則〉，《香港二十一世紀可持續發展研究》，蒐集日期：2022 年 2 月 16 日。