کشاورزی عمودی در سراسر اروپا در حال گسترش است و تحقیقات در مورد انواع محصولات جدید در حال انجام است. اما هنوز چالش هایی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد.
ساختمانهای اداری خالی، جایی که محصولات میتوانند روی هم روی هم رشد کنند، لایه به لایه. یا در یک ظرف در همسایگی شما، کشاورزی عمودی امکانات زیادی را ارائه می دهد. شما می توانید هر کجا که بخواهید محصولات کشاورزی کنید. برای آن نیازی به فیلد ندارید. کشت پایدار، کارآمد و کاملاً کنترل شده است. به هیچ آفت کشی نیاز ندارید، مواد مغذی منتشر نمی شود و مصرف آب فقط بین 2 تا 4 لیتر در هر کیلو سبزی است. هنوز یک مشکل بزرگ وجود دارد: مصرف انرژی. ما هنوز سخت روی آن کار می کنیم.
کشاورزی عمودی در سراسر اروپا در حال افزایش است. مخصوصاً برای کشت محصولات در مناطق شهری که فضا در آنها ممتاز است مناسب است. حتی می تواند امنیت غذایی را در کشورهایی که کمتر با کشاورزی متعارف سازگاری دارند تضمین کند. اما اگرچه اولین محصولات در حال حاضر در برخی کشورها به فروش می رسد، مطمئنا چندین سال طول می کشد تا محصولات مزارع عمودی به طور انبوه به قفسه های سوپرمارکت برسند.
تغییر رژیم غذایی و افزایش تقاضا
در کنار گوشت پرورشی، کشاورزی عمودی اغلب به عنوان راه حل کلیدی برای مبارزه با بحران های غذایی آینده ارائه می شود. اما چرا ما به مزارع عمودی نیاز داریم؟ چرا ما آن را به روش قدیمی انجام نمی دهیم، مانند آنچه در 10,000 سال گذشته انجام داده ایم؟
تقاضا برای مواد غذایی هر سال در حال افزایش است. طبق گزارش سازمان ملل، جمعیت جهان در سال 9.7 به 2050 میلیارد نفر افزایش خواهد یافت. همه این افراد به غذا نیاز دارند. اما رشد محصولات به روش سنتی در حال تبدیل شدن به یک مشکل فزاینده است. به دلیل تغییرات آب و هوایی، شرایط رشد در حال تغییر است، به طوری که دیگر نمی توانید برخی از محصولات را در جایی که قبلاً می توانستید بکارید. حوادث آب و هوایی شدید و طوفان های شدید هر ساله محصولات بیشتری را از بین می برند. و در بعضی جاها خاک نسبت به گذشته ارزش غذایی کمتری دارد.
عادات غذایی ما علاوه بر اینکه باید تقاضای آینده برای غذای تازه را برآورده کنیم، با یک قرن پیش بسیار متفاوت است. ما دیگر فصلی غذا نمی خوریم. آندرس ریمان، مدیر عامل شرکت نوردیک هاروست، بزرگترین مزرعه هیدروپونیک اروپا، می گوید در زمستان سالادها و انواع توت ها را می خوریم که وارد می کنیم.
پرورش دهندگان در یک مزرعه عمودی لباس محافظ می پوشند تا از ورود باکتری های ناخواسته به مزرعه جلوگیری کنند. به این ترتیب آنها می توانند از استفاده از آفت کش ها اجتناب کنند.
برداشت تابستانی از قطب شمال
مزارع عمودی را می توان تقریباً در هر مکانی ساخت. این بدان معناست که دیگر مجبور نیستید کیوی را از نیوزلند وارد کنید، بلکه می توانید آنها را در چنین مزرعه ای در منطقه خود پرورش دهید. این باعث صرفه جویی در مقدار زیادی CO2 منتشر شده می شود.
چگونه کار می کند؟
برای من، کنترل کامل مزیت بزرگ کشاورزی عمودی است. لئو مارسلیس، استاد باغبانی و فیزیولوژی محصول در دانشگاه و تحقیقات Wageningen می گوید: ما واقعاً می توانیم فرآیند را بهینه کنیم و دقیقاً بدانیم که چقدر می خواهیم رشد کنیم و با چه کیفیتی.
از تامین آب گرفته تا نور روز، دما و دسترسی به مواد معدنی و باکتری ها. کشاورزی عمودی تحت شرایط بسیار کنترل شده انجام می شود. محصولات در داخل خانه رشد می کنند، با چراغ های LED به جای نور خورشید. لامپ های LED کوچک، بادوام، مقرون به صرفه هستند و هیچ گرمایی از خود ساطع نمی کنند. هنگامی که خورشید در پایان روز غروب می کند، این نورها می توانند تا زمانی که لازم باشد بدرخشند.
کشاورز می تواند ریتم روز و شب گیاه را دستکاری کند تا عملکرد رشد را بهینه کند. گیاهان در طول روز در برگها نشاسته تشکیل می دهند که به قند تجزیه می شود و شب ها به بقیه قسمت های گیاه منتقل می شود. برخی از گیاهان برای رشد به بیش از 12 ساعت نور در روز نیاز دارند و برخی دیگر به نور کمتری نیاز دارند. کشاورزی عمودی به هر نوع گیاهی اجازه می دهد تا نور روز را که برای رشد در بهترین حالت نیاز دارد، دریافت کند.
رشد با رنگ های مختلف نور
رنگ های این چراغ ها برای بهینه سازی عملکرد رشد بسیار مهم هستند. محققان عمدتاً بر تأثیر نور قرمز، آبی و سبز بر رشد گیاهان تمرکز کرده اند. نور قرمز برای فتوسنتز بسیار کارآمد است، اما گیاهان به مقداری نور آبی نیز نیاز دارند که به ویژه برای تولید کلروفیل مفید است. برای مدتی، محققان به دنبال کاهش استفاده از نور سبز بودند، زیرا معتقد بودند که این نور به فتوسنتز کمک نمی کند.
با این حال، یک مطالعه در سال 2016 از دانشگاه ایالتی یوتا نشان می دهد که نور سبز می تواند فتوسنتز را به سمت پایین برگ ها به طور موثرتری نسبت به نور قرمز یا آبی هدایت کند. کشاورز می تواند از ترکیب رنگ های مختلف برای تأکید بر ویژگی های مختلف استفاده کند. با ترکیب مناسب، کشاورز می تواند گیاهانی را پرورش دهد که بسیار مغذی تر از کشاورزی معمولی هستند. این می تواند مفید باشد زیرا اکثر گیاهان در دهه های اخیر از مواد مغذی کمتری برخوردار شده اند. می توان از ترکیب دیگری برای افزایش سرعت رشد استفاده کرد تا بتوان در یک زمان غذای بیشتری تولید کرد. از نقطه نظر اقتصادی، این می تواند مطلوب باشد، زیرا کشاورزی عمودی همچنان هزینه بر است.
اما دلایل بیشتری برای محبوبیت این روش وجود دارد. کشاورزی عمودی نیازی به آفت کش ندارد. پرورش دهندگان می توانند دقیقاً به مقدار محصولی که می خواهند، در یک بازه زمانی مشخص و با کیفیت خاصی که خودشان انتخاب می کنند، رشد دهند. شرایط آب و هوایی یا فصلی دیگر بر تولید تأثیر نمی گذارد. غذای بیشتری را می توان در سطح کمتری پرورش داد.
کشاورزی بدون کشتزار
امروزه کشاورزی عمودی عمدتاً به دو صورت هیدروپونیک و ایروپونیک انجام می شود. به گفته لئو مارسلیس، هر دو تکنیک جایگزین های بسیار خوبی هستند. در هیدروپونیک، گیاهان در قفسههایی رشد میکنند که ریشههایشان به جای خاک در آب پر از مواد مغذی است. این ساده ترین از دو سیستم اصلی در نظر گرفته می شود.
Nordic Harvest یک مزرعه آزمایشی در نزدیکی کپنهاگ دارد که در آن انواع مختلف سالاد، کلم پیچ و اسفناج پرورش می دهد. این مزرعه توسط مجتمع های صنعتی دیگری احاطه شده است. این ساختمان به اندازه یک زمین فوتبال است. در سال 2023، این شرکت می خواهد با مزرعه ای در اسلو و به دنبال آن مزارع در اسکاندیناوی و فنلاند گسترش یابد.
به گفته ریمان، ظرفیت تولید فعلی Nordic Harvest در حال حاضر قابل توجه است: «ما سالانه حدود 1000 تن سبزیجات تولید می کنیم. بازار دانمارک حدود 20,000 تن در سال است. 6,000 تن به صورت متعارف و مابقی وارداتی است. سبزیجات دارای برگ سبز هستند. همانطور که کشاورزی عمودی گسترش می یابد، درصد بیشتری از تولید مواد غذایی را تشکیل می دهد. شرکت های دیگری که محصولات کشاورزی را در مزارع عمودی کشت می کنند عبارتند از Jones Food Company در بریتانیا، Hydropousse در فرانسه و Robbes Lilla Trädgård در فنلاند.
گیاهانی که به روش آئروپونیک رشد می کنند، ریشه در هوا دارند. India Langley، محقق سیستم های غذایی و مسئول روابط عمومی در ارائه دهنده فناوری کشاورزی داخلی LettUs Grow، نحوه عملکرد آن را توضیح می دهد. "شما یک سری نازل با سوراخ های بسیار کوچک دارید که با آنها محلول غذایی را اتمیزه می کنید. این راه حل برای ریشه های محصولات آزاد استفاده می شود.
آئروپونیک در دهه 1990 زمانی که ناسا به دنبال راه هایی برای رشد گیاهان در فضا بود توسعه یافت. به گفته مرکز ملی فناوری مناسب ایالات متحده، ایروپونیک "تا حد زیادی کارآمدترین سیستم اصلاح نباتات برای مزارع عمودی" است.
در سیستم ایروپونیک، ریشه ها به راحتی به اکسیژن دسترسی دارند. سرعت رشد این گیاه تا دو برابر سیستم هیدروپونیک است که در آن گیاه اکسیژن محلول در آب را جذب می کند. به دلیل پیچیدگی آن هنوز به اندازه هیدروپونیک استفاده نمی شود. نازل های مورد استفاده در تولید می توانند به راحتی مسدود یا بشکنند. اما LettUs Grow راه حلی برای این مشکل پیدا کرده است.
ما آبپاش ها را به طور کامل حذف کرده ایم. غبار روی یک سطح کاملا صاف ایجاد می شود، بنابراین چیزی برای مسدود شدن یا شکستن وجود ندارد. ما معتقدیم که این راه حل ساده به ما امکان می دهد ایروپونیک را در مقیاسی بسیار بزرگتر ببریم.»
LettUs Grow سیستم های در حال رشدی را تولید می کند که در یک کانتینر حمل و نقل قرار می گیرند. این ظروف متحرک هستند و می توان آنها را در هر جایی که جا داشت قرار داد.
پرورش ماهی و گیاهان با هم
اگرچه هیدروپونیک و ایروپونیک دو تکنیک مهم در کشاورزی عمودی هستند، اما تنها آنها نیستند. از تکنیک های دیگری نیز استفاده می شود. در اروپا چندین شرکت از روش پرورش آکواپونیک استفاده می کنند. مانند هیدروپونیک، گیاهان آکواپونیک با ریشه هایشان در آب رشد می کنند. فقط آن ریشه ها در مخزنی آویزان هستند که ماهی ها نیز در آن شنا می کنند. این ماهی ها مواد زائد بسیار مغذی تولید می کنند که گیاهان می توانند دوباره از آنها استفاده کنند.
گیاهان مواد مغذی را جذب می کنند و بنابراین آب را برای ماهی نیز تمیز می کنند. به گفته مارسلیس، آکواپونیک تنها بخش کوچکی از بازار کشاورزی عمودی را در آینده تشکیل خواهد داد. نکته مهم این است که از ضایعات ماهی ها به عنوان غذا برای گیاهان استفاده می کنید. اما مراقب باشید و مطمئن شوید که سیستم گیاه را بهینه نگه میدارید.» او درباره این تکنیک میگوید.
انواع جدید سبزیجات
هر دو Nordic Harvest و LettUs Grow ابتدا شروع به آزمایش با رشد سبزیجات برگدار قبل از تغییر به گیاهان و میکروگرین ها کردند. سپس گوجه فرنگی و توت فرنگی را دنبال کنید. به گفته لنگلی، چندین مزرعه عمودی مراحل توسعه یکسانی را دنبال می کنند. به دلایل خوب. آنها محصولات ظریف و با ارزشی هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند هزینه های تولید را پوشش دهند. آنها همچنین به سرعت رشد می کنند و اندازه کوچکی دارند به این معنی که بسیاری از گیاهان را می توان در یک زمان رشد داد.
با افزایش مقیاس تولید، امکان پرورش انواع محصولات زراعی بیشتر می شود. مارسلیس فکر می کند که در چند سال آینده ممکن است بتوانیم گونه های جدیدی را خریداری کنیم که به طور ویژه برای کشت عمودی توسعه یافته اند. اما توسعه دستور العمل های جدید برای محصولات کشاورزی هیچ مشکلی ندارد. 5-10 سال طول می کشد تا نوع جدیدی از گیاه مناسب برای این روش کشت رشد کند.
یک گیاه ایده آل کوچک با سیستم ریشه کوتاه است، به سرعت رشد می کند، به راحتی برداشت می شود و عملکرد بالایی دارد. علاوه بر ویژگی های رشد، «دستورالعمل گیاهی» نیز باید با دقت ترکیب شود. "بزرگترین چالش پیگیری هر متغیری است که روی گیاه تاثیر می گذارد. ریمان می گوید: شما به مواد مغذی مناسب نیاز دارید و باید مطمئن شوید که گیاه در طول رشد به مواد مغذی دسترسی دارد.
نسبتاً گران
اما در حالی که از نظر تئوری هر محصولی را می توان به صورت عمودی کشت کرد، این امر در آینده قابل پیش بینی اتفاق نخواهد افتاد. محصولات فله ای مانند گندم و ذرت را می توان با استفاده از روش های معمولی بسیار ارزان تر کشت کرد. "من فکر می کنم کشاورزی عمودی در حال حاضر به ویژه برای محصولات تازه مناسب است. از نظر فنی، ما می توانیم هر محصولی از جمله گندم را پرورش دهیم. اما کشاورزی عمودی نیز نسبتاً گران است. من فکر می کنم رشد آن نوع محصول فله ای با ارزش نسبتا پایین در حال حاضر واقع بینانه نیست. مارسلیس میگوید حتی در حال حاضر قیمت گندم به دلیل جنگ در اوکراین در حال افزایش است.
با این حال، در مکان هایی مانند سنگاپور و کشورهایی مانند امارات متحده عربی، که حدود 90 درصد از کل مواد غذایی وارداتی است، رشد محصولات فله کم ارزش به این روش می تواند نتیجه دهد. از سوی دیگر، در اروپا، کشت عمودی گندم ممکن است در دراز مدت یک گزینه باشد، اما مطمئناً در پنج سال آینده نه.
مصرف انرژی بالا
اگرچه آینده برای کشاورزی عمودی روشن به نظر می رسد، اما یک مشکل بزرگ وجود دارد. به انرژی زیادی نیاز دارد و بنابراین بسیار گران است. مصرف دقیق انرژی از مزرعه ای به مزرعه دیگر، از سیستمی به سیستم دیگر متفاوت است و به مکان، فصل و محصول بستگی دارد. به عنوان مثال، یک شرکت در یونان در زمستان برای تولید یک کیلوگرم کاهو 2.87 کیلووات ساعت انرژی مصرف می کند، اما در تابستان فقط 1.73 کیلووات ساعت انرژی مصرف می کند. iFarm فنلاندی محاسبه کرد که کاشت کاهوی آنها به مدت 90 روز 62.26 کیلووات ساعت در هر متر مربع هزینه دارد. برای توت فرنگی، این 2 کیلووات ساعت در هر متر مربع است.
مصرف انرژی اضافی در مقایسه با روش های معمولی بین 14 تا 251 درصد بسته به محل قرارگیری گلخانه و مزرعه عمودی است.
دانشگاه و تحقیقات Wageningen و دانشگاه فناوری دلفت مطالعهای را انجام دادند که در آن گلخانهها و مزارع عمودی را که در این مطالعه به عنوان کارخانههای گیاهی نامیده میشوند، مقایسه کردند. این مربوط به گلخانه ها و مزارع عمودی واقع در هلند، امارات متحده عربی و سوئد بود. برای کشور دوم، هر دو گلخانه با و بدون نور مصنوعی در مقایسه گنجانده شدند.
تولید یک کیلوگرم کاهو با وزن خشک نیاز به ورودی 247 کیلووات ساعت در کارخانه کارخانه دارد، در حالی که در گلخانه های هلند، امارات متحده عربی و سوئد به ترتیب 70، 111، 182 و 211 کیلووات هکتار (با و بدون مصنوعی اضافی). روشنایی)،" دانشمندان در این مطالعه می گویند.
در آب و هوای سخت، تفاوت مصرف انرژی بین دو روش رشد کاهش می یابد. مزارع عمودی ممکن است در برخی از آب و هوای شدید، کم مصرف ترین انتخاب باشند. اما حتی در قطب شمال سوئد و در شرایط بیابانی امارات متحده عربی، گلخانه ها هنوز هم ممکن است مقرون به صرفه ترین راه برای رشد باشند.
بهینه سازی
مزارع عمودی می توانند با بهینه سازی تولید تا حدودی بر مشکل مصرف بالای برق فائق آیند. با تنظیم بهینه نور LED و رنگ، می توانید بر زمان رشد و کیفیت محصول تأثیر بگذارید. هزینه های تولید مزرعه نیز می تواند با خودکار شدن مزرعه کاهش یابد. ربات هایی که 24 ساعته کار می کنند تا مواد مغذی را در زمان مناسب اعمال کنند، عملکرد رشد و برداشت را در زمانی که گیاه بالغ می شود نظارت کنند، می توانند یک سرمایه گذاری اولیه گران قیمت باشند.
اما با گذشت زمان، ربات ها با کار مداوم خود هزینه ها را جبران می کنند. علیرغم تقاضای زیاد برای انرژی و در حال حاضر محدوده محدود محصولاتی که به اندازه کافی ارزان برای رشد هستند، کشاورزی عمودی در حال افزایش محبوبیت است. اگرچه مدتی طول می کشد تا شما نیز توت فرنگی خود را از ظرف کشت در منطقه خود تهیه کنید.