Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1), Christopher I. Cazzonelli (1) og David T. Vefur 1,2)
1. National Vegetable Protected Cropping Centre, Hawkesbury Institute for the Environment, Western Sydney
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Ástralía; z.chen@westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westernsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westernsydney.edu.au (CIC); d.tissue@westernsydney.edu.au (DTT)
2. Global Center for Land Based Innovation, Hawkesbury háskólasvæðið, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Ástralía
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Ástralíu
* Bréfaskipti: s.chavan@westernsydney.edu.au; Sími: +61-2-4570-1913
Abstract: Vernduð ræktun býður upp á leið til að efla matvælaframleiðslu í ljósi loftslagsbreytinga
og afhenda hollan mat á sjálfbæran hátt með færri auðlindum. Hins vegar að gera þennan hátt á búskap
efnahagslega hagkvæmt, við þurfum að huga að stöðu verndaðrar ræktunar í samhengi við fyrirliggjandi
tækni og samsvarandi markræktunarræktun. Þessi endurskoðun lýsir núverandi tækifærum
og áskoranir sem verður að takast á við með áframhaldandi rannsóknum og nýsköpun í þessu spennandi en
flókið svið í Ástralíu. Aðstaða á bænum innandyra er í stórum dráttum flokkuð í eftirfarandi þrjár
stig tækniframfara: lág-, meðal- og hátækni með samsvarandi áskorunum
sem krefjast nýstárlegra lausna. Ennfremur takmarkanir á vexti plantna innandyra og vernda
ræktunarkerfi (td hár orkukostnaður) hafa takmarkað notkun innanhúss landbúnaðar við tiltölulega
fáar, verðmætar uppskerur. Þess vegna þurfum við að þróa nýjar ræktunarafbrigði sem henta fyrir innandyra landbúnað
sem geta verið frábrugðnar þeim sem krafist er fyrir framleiðslu á opnum vettvangi. Auk þess vernduð ræktun
krefst mikils stofnkostnaðar, dýrs sérhæfðs vinnuafls, mikillar orkunotkunar og verulegs meindýra
og sjúkdómsstjórnun og gæðaeftirlit. Á heildina litið býður vernduð ræktun efnilegar lausnir
fyrir matvælaöryggi, en minnka kolefnisfótspor matvælaframleiðslu. Hins vegar fyrir innandyra
uppskeruframleiðslu til að hafa umtalsverð jákvæð áhrif á alþjóðlegt fæðuöryggi og næringu
öryggi, hagkvæm framleiðsla fjölbreyttrar ræktunar verður nauðsynleg.
Leitarorð: vernduð ræktun; lóðrétt býli; jarðvegslaus menning; ræktun árangur; landbúnaður innanhúss;
fæðuöryggi; sjálfbærni auðlinda
1. Inngangur
Gert er ráð fyrir að jarðarbúar verði tæplega 10 milljarðar árið 2050, þar sem spáð er að meirihluti vaxtar verði í stórum þéttbýliskjörnum um allan heim [1,2]. Þegar íbúum fjölgar þarf matvælaframleiðsla að aukast og mæta næringar- og heilsuþörfum á sama tíma og sjálfbæra þróunarmarkmiðum Sameinuðu þjóðanna (SÞ) [3,4]. Minnkandi ræktunarland og skaðleg áhrif loftslagsbreytinga á landbúnað skapa frekari áskoranir sem knýja fram nýjungar í matvælaframleiðslukerfum framtíðarinnar til að mæta aukinni eftirspurn á næstu áratugum. Til dæmis eru áströlsk býli oft fyrir breytileika í loftslagi og eru næm fyrir langtímaáhrifum á loftslagsbreytingar. Nýlegir þurrkar víðsvegar um austurhluta Ástralíu á árunum 2018–19 og 2019–20 höfðu slæm áhrif á landbúnaðarfyrirtæki og jók þannig enn á ný áhrif loftslagsbreytinga á ástralskan landbúnað [5].
Vernduð ræktun, einnig þekkt sem ræktun innanhúss [6] — allt frá lágtækni fjölgöngum til meðaltæknilegra, að hluta umhverfisstýrðra gróðurhúsa, til hátækni „snjöllu“ gróðurhúsa og innibúa – gæti hjálpað til við að auka alþjóðlegt fæðuöryggi á 21. öld. Hins vegar, þó að framtíðarsýnin um sjálfbæra stórborg sé aðlaðandi sem leið til að takast á við áskoranir samtímans, hefur upptaka innanhússbúskapar ekki verið í takt við
spennu og bjartsýni talsmanna hennar. Vernd ræktun og ræktun innanhúss felur í sér meiri notkun tækni og sjálfvirkni til að hámarka landnýtingu og bjóða þar með upp á spennandi lausnir til að bæta matvælaframleiðslu framtíðarinnar [7]. Um allan heim hefur þróun þéttbýlislandbúnaðar [8,9] oft átt sér stað eftir langvarandi og/eða bráða kreppu, eins og ljós- og plásstakmarkanir í Hollandi; hrun bílaiðnaðarins í Detroit; hrun á fasteignamarkaði á austurströnd Bandaríkjanna; og loftskeytaárás á Kúbu. Annað
hvati hefur komið í formi tiltækra markaða, þ.e. vernduð ræktun hefur fjölgað á Spáni [10] vegna þess að landið hefur greiðan aðgang að mörkuðum í Norður-Evrópu. Ásamt núverandi áskorunum gæti yfirstandandi COVID-19 heimsfaraldur veitt nauðsynlegan hvata til að umbreyta borgarlandbúnaði [11].
Ef borgarlandbúnaður á að gegna mikilvægu hlutverki í að bæta fæðuöryggi og mannlega næringu þarf að stækka hann á heimsvísu þannig að hann hafi getu til að rækta fjölbreytt úrval af vörum á orku-, auðlinda- og hagkvæmari hátt en er mögulegt eins og er. Gífurleg tækifæri eru fyrir hendi til að bæta framleiðni og gæði ræktunar með því að para saman framfarir í umhverfiseftirliti, meindýraeyðingu, fyrirbærum og sjálfvirkni.
með ræktunarstarfi sem miðar að eiginleikum sem bæta plöntuarkitektúr, gæði uppskeru (bragð og næring) og uppskeru. Hægt er að rækta meiri fjölbreytni núverandi og vaxandi ræktunar miðað við hefðbundnar ræktunartegundir, svo og lækningajurta, í umhverfisstýrðum bæjum [12,13].
Yfirvofandi þörf á að bæta matvælaöryggi í þéttbýli og draga úr kolefnisfótspori matvæla er hægt að bregðast við með nýjungum í landbúnaðarmatvælageiranum, svo sem verndaðri ræktun og lóðréttri ræktun innanhúss. Þetta eru allt frá lágtækni fjölgöng með lágmarks umhverfisstjórnun, meðaltækni, að hluta til umhverfisstýrð gróðurhús til hátækni gróðurhúsa og lóðrétta eldisaðstöðu með nýjustu tækni. Vernd ræktun er hraðast vaxandi matvælaframleiðsla í Ástralíu, hvað varðar umfang framleiðslu og efnahagsleg áhrif [12]. Ástralski ræktunariðnaðurinn samanstendur af hátækniaðstöðu (17%), gróðurhúsum (20%) og vatnsræktunar-/undirlagsbundnum ræktunarkerfum (52%), sem gefur til kynna þörf og tækifæri til að þróa landbúnaðarmatvælageirann. Í þessari umfjöllun ræðum við stöðu verndaðrar ræktunar í samhengi við tiltæka tækni og samsvarandi garðyrkjuræktunarmarkmiða, og gerum grein fyrir þeim tækifærum og áskorunum sem þarf að takast á við með áframhaldandi rannsóknum í Ástralíu.
2. Núverandi tækni og tækni í verndaðri ræktun
Árið 2019 var heildarlandsvæði sem varið er til verndaðrar ræktunar – sem í stórum dráttum felur í sér
ræktun uppskeru undir alls kyns klæðningu - var áætlað 5,630,000 hektarar (ha) á heimsvísu [14]. Heildarflatarmál grænmetis og kryddjurta sem ræktað er í gróðurhúsum (varanleg mannvirki) hefur verið talið vera um 500,000 ha á heimsvísu, þar sem 10% þessara ræktunar eru ræktuð í gróðurhúsum og 90% í plastgróðurhúsum [15,16]. Áætlað er að gróðurhúsasvæði Ástralíu sé um 1300 ha, þar sem hátæknigróðurhús (um 14 einstök fyrirtæki, hvert um sig eru innan við 5 ha) eru um 17% af þessu svæði og lágtækni/miðlungstækni gróðurhús 83% [17 ]. Á heimsvísu eru plastgróðurhús og gróðurhús um 80% og 20%, í sömu röð, af heildarframleiðslu gróðurhúsa [16].
Vernd ræktun er hraðast vaxandi matvælaframleiðsla í Ástralíu, metin á um 1.5 milljarða dollara á ári við bæjardyrnar árið 2017. Talið er að um 30% allra áströlskra bænda rækti ræktun í einhvers konar vernduðu ræktunarkerfi, og að uppskera ræktuð í skjóli sé um 20% af heildarverðmæti grænmetis- og blómaframleiðslu [18]. Í Ástralíu er áætlað gróðurhúsaframleiðslusvæði fyrir grænmeti hæst fyrir Suður-Ástralíu (580 ha), þar á eftir koma Nýja Suður-Wales (500 ha) og Victoria (200 ha), en Queensland, Vestur-Ástralía og Tasmanía eru <50 ha hvor [17] ].
Byggt á Australian Horticulture Statistics Handbook (2014–2015) og viðræðum við iðnaðinn var brúttóverðmæti framleiðslu (GVP) á ávöxtum, grænmeti og blómum áætlað fyrir árið 2017. Meðal ræktunarkerfa sem notuð eru, uppskera ræktuð í vatnsræktun/undirlags- byggð framleiðslukerfi (52%) voru hæst metin, síðan þau sem ræktuð voru undir jarðvegsfrjóvgunarkerfum (35%), með blöndu af jarðvegsfrjóvgun og vatnsræktunar-/undirlagskerfum (11%), og með vatnsræktun/næringarefni. kvikmyndatækni (NFT) (2%) (Mynd 1A). Á sama hátt, meðal verndartegundanna, var ræktun sem ræktuð var undir fjöl-/glerhúð (63%) með hæsta GVP, þar á eftir komu þær sem ræktaðar voru undir fjölhlífar (23%), hagl/skuggahlífar (8%) og samsettar fjöl/hagl/skugga. hlífar (6%) (Mynd 1B) [17]. Innan Ástralíu eru tölfræði fyrir GVP fyrir sérstakar gróðurhúsaræktunarafurðir ekki aðgengilegar [15].
Mynd 1. Heildarbrúttóvirðisframleiðsla (GVP) ræktunar undir verndaðri ræktun (2017) eftir ræktunarkerfi (A) og vernd (B). Vatnsræktun/undirlagsbundin framleiðsla felur í sér jarðvegslausan plöntuvöxt með því að nota óvirkan miðil eins og steinull. Jarðvegs-/áburðarframleiðsla felur í sér plöntuvöxt með því að nota jarðveg með frjóvgun (samsett notkun áburðar og vatns). Vatnsræktunar-/næringarfilmutæknin (NFT) felur í sér að grunnur straumur af vatni sem inniheldur uppleyst næringarefni er dreift yfir rætur plantna í vatnsþéttum rásum. „Poly“ vísar til pólýkarbónats.
Hagl/skuggi, venjulega úr möskva eða dúk, vernda ræktun fyrir hagli og hindra hluta af of miklu ljósi. $ vísar til AUD.
Meðal stýrðra umhverfisaðstöðu í Bandaríkjunum eru gler eða pólýkarbónat (fjöl) gróðurhús (47%) algengari en lóðrétt býli innanhúss (30%), lágtæknihús úr plasti (12%), gámabýli (7% ) og innanhúss djúpvatnsræktunarkerfi (4%). Meðal ræktunarkerfa er vatnsræktun (49%) algengari en jarðvegsbundið (24%), vatnsræktunarkerfi (15%), loftrækt (6%) og blendingskerfi (loftrækt, vatnsrækt, jarðveg) (6%) [19,20].
Ástralía hefur mjög fáa komið á fót háþróuðum lóðréttum bæjum, aðallega vegna þess að þar eru fáar þéttbýlar borgir. Hins vegar hefur Ástralía um 1000 ha gróðurhúsasvæði [16,17] og útflutningur á fersku grænmeti og ávöxtum jókst verulega frá 2006 til 2016 fyrir Ástralíu [16] með aukinni uppskeru undir hyljum. Þrátt fyrir að Ástralía hafi byrjað vel í búskap innanhúss og geirinn hafi mikla vaxtarmöguleika, þarf tíma til að þroskast og þróast til að verða lykilaðili á heimsvísu. Eins og er, er hægt að flokka aðstöðu innandyra í atvinnuskyni í eftirfarandi þrjú stig tækniframfara: lág-, meðal- og hátækni. Fjallað er nánar um hvern og einn í eftirfarandi köflum.
2.1. Ný tækni fyrir lágtækni fjölgöng
Lágtækni gróðurhúsaaðstöður sem leggja mest af mörkum til verndaðrar ræktunar hafa nokkrar takmarkanir sem krefjast tæknilausna til að hjálpa til við umskipti þeirra yfir í arðbæra meðal- eða hátækniaðstöðu sem framleiðir hágæða ræktun með lágmarks auðlindum. Lágtækni fjölgöng standa undir 80–90% af gróðurhúsaframleiðslunni á heimsvísu [20] og í Ástralíu [17]. Með hliðsjón af stóru hlutfalli lágtækni fjölgönga í verndaðri ræktun og lágu loftslagi, frjóvgun og meindýraeyðingu, er mikilvægt að takast á við tilheyrandi áskoranir til að auka framleiðslu og efnahagslega ávöxtun til ræktenda.
Lágtæknistigið nær yfir ýmsar gerðir af fjölgöngum sem geta verið allt frá bráðabirgðavirkjum úr málmi með plasthlíf til varanlegra sérsmíðaðra mannvirkja. Almennt er þeim ekki stjórnað umfram getu til að lyfta plasthlífinni þegar það verður of heitt eða skýjað úti. Þessar plasthlífar vernda ræktunina fyrir hagli, rigningu og kulda og lengja vaxtartímann að einhverju leyti. Þessi ódýru mannvirki bjóða upp á a
hagkvæm arðsemi fyrir fjárfestingu í grænmetisræktun eins og salati, baunum, tómötum, gúrku, káli og kúrbít. Búskapur í þessum fjölgöngum fer fram í jarðvegi, á meðan háþróaðari aðgerðir geta notað stóra potta og dreypiáveitu fyrir tómata, bláber, eggaldin eða papriku. Hins vegar, þó að lágtæknivernduð ræktun sé skynsamleg fyrir litla ræktendur, þjást slík tækni af nokkrum annmörkum. Skortur þeirra á umhverfiseftirliti hefur áhrif á samræmi í stærð og gæðum vörunnar og dregur því úr
markaðsaðgang þessara vara fyrir kröfuharða viðskiptavini eins og stórmarkaði og veitingastaði. Í ljósi þess að ræktunin er almennt gróðursett í jarðvegi, standa þessir bændur einnig frammi fyrir fjölmörgum meindýrum og jarðvegssjúkdómum (td þráláta þráðorma). Iðnaður og samstarfsaðilar í rannsóknum krefjast nýjunga í því að bjóða upp á lausnir þvert á aðstöðuhönnun og uppskerustjórnunarkerfi sem og snjöll viðskiptakerfi til að flytja út framleiðslu
og viðhalda stöðugri aðfangakeðju. Hvatar og stuðningur frá fjármögnunaraðilum og tækninýjungar (td líffræðileg eftirlit, sjálfvirkni að hluta í áveitu og hitastýringu) frá háskólum og fyrirtækjum gætu hjálpað ræktendum að skipta yfir í fullkomnari tæknivædd ræktunarkerfi.
2.2. Uppfærsla meðaltæknigróðurhúsa með nýjungum og nýrri tækni
Meðaltæknivernduð ræktun er breiður flokkur sem nær yfir gróðurhús og gróðurhús með stýrðu umhverfi. Þessi hluti verndaðs ræktunargeirans krefst verulegrar tækniuppfærslu ef hann á að keppa við stórfellda matvælaframleiðslu á bæjum sem nota lágtækni fjölgöng og hágæða afurðir úr hátæknigróðurhúsum. Umhverfiseftirlit í meðaltæknigróðurhúsum er venjulega að hluta eða mikið og hægt er að stjórna hitastigi sumra gróðurhúsa með því að opna þakið handvirkt, en
fullkomnari aðstaða er með kæli- og hitaeiningum. Verið er að rannsaka notkun sólarrafhlöðu og snjallfilma til að draga úr orkukostnaði og kolefnisfótsporum í meðaltæknigróðurhúsum [21–23].
Þó að mörg gróðurhús séu enn gerð úr PVC eða glerklæðningu, er hægt að setja snjallfilmur á þessi mannvirki eða hægt að fella þær inn í gróðurhúsahönnun til að auka orkunýtingu. Almennt nota hágæða gróðurhús ræktunarmiðla eins og Rockwool blokkir með vandlega kvarðuðum fljótandi áburði á mismunandi vaxtarstigum til að hámarka uppskeru. CO2 frjóvgun er stundum notuð í meðaltækni gróðurhúsum til að auka uppskeru og gæði. Meðaltækniverndaður ræktunargeirinn mun njóta góðs af samstarfi iðnaðar og háskóla til að búa til háþróaðar vísinda- og tæknilausnir, þar á meðal nýjar ræktunararfgerðir með mikilli uppskeru og gæðum, samþættri meindýraeyðingu, fullkomlega sjálfvirkri frjóvgun og loftslagsstjórnun í gróðurhúsum og vélfærafræðiaðstoð við uppskerustjórnun. og uppskera.
2.3. Nýsköpun vísinda og tækni fyrir hátæknigróðurhús
Hátækni gróðurhús geta tekið upp nýjustu tækniframfarir í lífeðlisfræði ræktunar, frjóvgun, endurvinnslu og lýsingu. Í stórum gróðurhúsum í atvinnuskyni, til dæmis, er hægt að nota „snjallgler“ tækni, sólarljósakerfi (PV) og viðbótarlýsingu, eins og LED spjöld, til að bæta gæði og uppskeru. Framleiðendur eru einnig í auknum mæli að gera sjálfvirkar mikilvægar og/eða mannaflsfrekar svæði eins og vöktun uppskeru, frævun og uppskeru.
Þróun gervigreindar (AI) og vélanáms (MI) hefur opnað nýjar víddir fyrir hátæknigróðurhús [24–28]. AI er safn af tölvukóðuðum reglum og tölfræðilíkönum sem eru þjálfuð til að greina mynstur í stórum gögnum og framkvæma verkefni sem almennt tengjast mannlegri greind. Gervigreind sem notuð er við myndgreiningu er notuð til að fylgjast með heilsu ræktunar og þekkja sjúkdómseinkenni, sem gerir hraðari og upplýstari ákvarðanatöku fyrir uppskerustjórnun og uppskeru kleift - sem nú á dögum er hægt að ná
með vélmennavopnum frekar en vinnuafli manna. Internet-of-Things (IoT) býður upp á lausnir fyrir sjálfvirkni sem hægt er að aðlaga sérstaklega fyrir gróðurhúsanotkun [29]. Þannig geta gervigreind og IoT lagt mikið af mörkum á sviði nútíma landbúnaðar með því að stjórna og gera sjálfvirkan landbúnaðarstarfsemi [30].
Rannsóknir og þróun á sviði vélmenna í landbúnaði hefur vaxið mikið á síðasta áratug [31–33]. Sýnt var fram á sjálfstætt uppskerukerfi fyrir papriku sem nálgast hagkvæmni í atvinnuskyni með uppskeruárangri upp á 76.5% [31] í Ástralíu. Frumgerðir vélmenna til að fjarlægja laufblöð tómata, uppskera papriku (pipar) og frævun tómataræktunar [34,35] hafa verið þróaðar í Evrópu og Ísrael og gætu verið markaðssettar í náinni framtíð.
Þar að auki munu vinnustjórnunarhugbúnaðarkerfi fyrir hátæknigróðurhús í stórum stíl hámarka skilvirkni starfsmanna verulega og bæta efnahagshorfur þessara fyrirtækja. Upplýsingatækni- og verkfræðibyltingin mun halda áfram að styrkja verndaða ræktun og ræktun innanhúss, sem gerir ræktendum kleift að fylgjast með og stjórna uppskeru sinni úr tölvum og farsímum, sem jafnvel er hægt að nota til að búa til mikilvægan búskap og
markaðsákvarðanir. Hátækni gróðurhús hafa mesta möguleika á að gagnast vernduðum ræktunargeiranum í Ástralíu, þess vegna er líklegt að áframhaldandi rannsóknir og nýsköpun á þessari aðstöðu muni skila sér í tíma og fjármunum sem eru vel fjárfestir.
2.4. Þróun lóðrétta bæja fyrir framtíðarþarfir
Á undanförnum árum hefur orðið vitni að örri þróun í „lóðréttri búskap“ innandyra um allan heim, sérstaklega í löndum með stóra íbúa og ófullnægjandi landsvæði [36,37]. Lóðrétt búskapur stendur fyrir 6 milljörðum Bandaríkjadala að verðmæti en er enn lítið brot af mörgum billjón dollara alþjóðlegum landbúnaðarmarkaði [38]. Það eru ýmsar endurtekningar á lóðréttri búskap en allar nota þær lóðrétt staflaðar jarðvegslausar eða vatnsræktunarhillur í fullkomlega lokuðu og stýrðu umhverfi, sem gerir ráð fyrir mikilli sjálfvirkni, stjórn og samkvæmni [39]. Hins vegar er lóðrétt ræktun enn takmörkuð við ræktun sem er mikils virði og með stuttan líftíma vegna hás orkukostnaðar þrátt fyrir að bjóða upp á óviðjafnanlega framleiðni á fermetra og mikla vatns- og næringarefnanýtingu.
Tæknileg vídd lóðréttrar búskapar – og sérstaklega tilkoma „snjöllu“ gróðurhúsa – er líkleg til að laða að ræktendur sem eru áhugasamir um að vinna með nýja tölvu- og stórgagnatækni eins og gervigreind og Internet of Things (IoT) [40]. Í augnablikinu eru allar tegundir ræktunar innanhúss orku- og mannaflsfrek, þó að svigrúm sé til mikilla framfara í bæði sjálfvirkni og orkunýtni tækni. Nú þegar eru fullkomnustu tegundir landbúnaðar innanhúss sjálfir með orku á staðnum og eru óháðar almennu veitukerfi. Þakgarðar geta verið allt frá einfaldri hönnun ofan á borgarbyggingum til fyrirtækjaþakfyrirtækja á sveitarfélagsbyggingum í New York og París. Lóðrétt búskapur innanhúss á sér bjarta framtíð, sérstaklega í kjölfar COVID-19 heimsfaraldursins og er vel í stakk búinn til að auka hlut sinn á alþjóðlegum matvælamarkaði, vegna þess
mjög skilvirkt framleiðslukerfi, lækkun á aðfangakeðju og flutningskostnaði, möguleika á sjálfvirkni (lágmarka meðhöndlun) og greiðan aðgang að bæði vinnuafli og neytendum.
3. Markræktun í verndaðri ræktun
Eins og er er ræktun sem hentar fyrir landbúnað innanhúss takmarkaður í fjölda vegna uppskerutakmarkana fyrir vöxt innandyra sem og verndaðra ræktunartakmarkana eins og hás orkukostnaðar (fyrir lýsingu, upphitun, kælingu og rekstur ýmissa sjálfvirkra kerfa) sem gerir sértæka háverðmæta ræktun kleift [ 41–43]. Hins vegar er hagkvæm framleiðsla á fjölbreyttu úrvali af ætum ræktun nauðsynleg ef vernduð ræktun á að hafa veruleg áhrif á
alþjóðlegt fæðuöryggi [12,13,44]. Ræktunarafbrigði fyrir verndaða grænmetisræktun eru verulega frábrugðin ræktun á víðavangi sem eru ræktuð með tilliti til margvíslegra umhverfisaðstæðna, sem ekki er endilega krafist í verndaðri ræktun. Þróun hentugra yrkja mun krefjast hagræðingar á nokkrum eiginleikum (svo sem sjálfsfrævun, óákveðinn vöxtur, sterkar rætur) sem eru frábrugðnir þeim eiginleikum sem litið er á sem
æskilegt í útiræktun (Mynd 2) (Samþykkt frá [13]).
Mynd 2. Æskilegir eiginleikar fyrir ávaxtaræktun sem ræktuð er innandyra við stýrðar aðstæður miðað við ræktun sem ræktuð er utandyra við akurskilyrði.
Eins og er eru ávextir og grænmeti sem eru best aðlöguð fyrir innanhússræktun:
• Þeir sem vaxa á vínvið eða runnum (tómatar, jarðarber, hindber, bláber, agúrka, paprika, vínber, kívíávöxtur);
• Hágæða sérrækt (humlar, vanillu, saffran, kaffi);
• Lyfja- og snyrtivörur (þang, Echinacea);
• Lítil tré (kirsuber, súkkulaði, mangó, möndlur) eru aðrir raunhæfir valkostir [13].
Í eftirfarandi köflum er fjallað nánar um núverandi ræktun og þróun nýrra yrkja fyrir innanhússræktun.
3.1. Núverandi ræktun ræktuð í lágum, meðalstórum og hátækniaðstöðu
Lág- og meðaltæknivædd ræktunarkerfi framleiða aðallega tómata, agúrka, kúrbít, papriku, eggaldin, salat, asískt grænmeti og kryddjurtir. Miðað við flatarmál, magn framleitt ávaxta og fjölda fyrirtækja er tómatar mikilvægasta grænmetisuppskeran í garðyrkju sem framleidd er í gróðurhúsum, síðan paprika og salat [15,45].
Í Ástralíu hefur þróun umfangsmikillar aðstöðu fyrir stjórnað umhverfi verið takmörkuð fyrst og fremst við þá sem eru smíðuð til að rækta tómata [15]. Áætlaður GVP ávaxta, grænmetis og blóma fyrir árið 2017, á akri og í vernduðum ræktunaraðstöðu, sýnir yfirburði tómata í ástralska vernduðu ræktunargeiranum.
Áætlaður heildarhagnaður fyrir árið 2017 með tilliti til akur- og undirþekjuframleiðslu garðyrkjuræktunar var hæstur fyrir tómata (24%), þar á eftir jarðarber (17%), sumarávextir (13%), blóm (9%), bláber (7%), agúrka (7%) og papriku (6%), þar sem asískt grænmeti, kryddjurtir, eggaldin, kirsuber og ber eru hvor um sig innan við 6% (Mynd 3A).
Mynd 3. Áætlað brúttóverðmæti framleiðslu (GVP) fyrir heildarframleiðslu á akri og verndaðri ræktun grænmetisframleiðslu (A) og reiknað GVP ræktunar sem ræktuð var undir verndaðri ræktun árið 2017 (B) fyrir Ástralíu.
Þar á meðal var GVP ræktunar sem ræktuð var í vernduðum ræktunarkerfum hæst fyrir tómata (40%), sem leiddi umtalsverðan framlegð miðað við aðra ræktun, þar á meðal blóm (11%), jarðarber (10%), sumarávexti (8% ) og ber (8%), þar sem hver af ræktuninni sem eftir er er minna en 5% (Mynd 3B). Hins vegar hefur ástralski innanlandsmarkaðurinn verið mettaður af gróðurhúsatómötum, sem yfirgefa verndaða ræktunariðnaðinn
með eftirfarandi tveimur valkostum: auka sölu þessarar ræktunar á alþjóðlegum mörkuðum; og/eða að hvetja suma af núverandi gróðurhúsaræktendum landsins til að skipta yfir í framleiðslu á öðrum dýrmætum ræktun. Hlutfall einstakra plantna sem ræktaðar voru undir vernd var hæst fyrir ber (85%) og tómata (80%), þar á eftir blóm (60%), agúrka (50%), kirsuber og asískt grænmeti (hvert um sig 40%), jarðarber og sumar.
ávextir (30%), bláber og kryddjurtir (25%) og loks paprika og eggaldin, 20% hvert [17]. Eins og er er orku- og vinnufrek ræktun innanhúss bundin við verðmæta ræktun sem hægt er að framleiða til skamms tíma með litlu orkuframlagi [46,47]
Í „plöntuverksmiðjum“ er ríkjandi ræktun sem ræktuð er nú laufgræn og jurtir, vegna stutts vaxtartíma þessara ræktunar (vegna þess að ávextir og fræ eru ekki nauðsynleg) og mikils virði [7], sú staðreynd að slík ræktun krefst hlutfallslega minna ljóss. fyrir ljóstillífun [48] og vegna þess að megnið af plöntulífmassa sem myndast er hægt að uppskera [46,49]. Það eru miklir möguleikar til að bæta uppskeru og gæði ræktunar sem ræktuð er í þéttbýli [12].
3.2. Iðnaðarkönnun: Hvar liggja hagsmunir þátttakenda?
Að bera kennsl á helstu rannsóknarviðfangsefni er nauðsynleg til að bæta skilvirkni opinberra og einkarekinna rannsókna fyrir framtíð verndaðrar ræktunar. Til dæmis samanstendur Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), að frumkvæði New South Wales Farmers Association (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) og Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), af hópi af meira en 60 stofnendum
iðnaður, stjórnvöld og þátttakendur í rannsóknum. Rannsóknar- og getuáætlanir þess miða að því að styðja þátttakendur við að hámarka framleiðni svæðisbundinna og útlægra matvælakerfa, taka nýjar vörur frá frumgerð á markað og innleiða hraðar, upprunavarðar aðfangakeðjur frá bæ til neytenda. Í því skyni veitir FFSRC samvinnurannsóknarumhverfi sem miðar að því að bæta verndaða ræktun til að auka getu okkar til að flytja út hágæða garðyrkjuafurðir og hjálpa Ástralíu að verða leiðandi í vísindum og tækni fyrir verndaða ræktunargeirann.
Þátttakendur voru könnuðir til að bera kennsl á markræktun fyrir innandyra landbúnað. Meðal þátttakenda sem greindu markræktun var áhugi á fersku grænmeti (29%) mestur og síðan áhugi á ávaxtaræktun (22%); lækningakannabis, aðrar lækningajurtir og sérhæfð ræktun (13%); innfæddar/upprunalegar tegundir (10%); sveppir/sveppir (10%); og laufgrænu (3%) (Mynd 4).
Mynd 4. Flokkun á ræktun sem framleidd er af FFSCRC þátttakendum í vernduðum ræktunarstöðvum og þar af leiðandi á líklegum áhuga þátttakenda á að finna lausnir til að rækta þessa ræktun afkastameiri undir skjóli.
Könnunin var byggð á upplýsingum um þátttakendur sem voru aðgengilegar á netinu; Að afla sér ítarlegra upplýsinga mun skipta sköpum til að skilja og uppfylla sérstakar kröfur þátttakenda.
3.3. Ræktun nýrra yrkja fyrir stjórnað umhverfi
Ræktunartækni sem er tiltæk til að bæta grænmeti og aðrar ræktunarplöntur fleygir hratt fram [50]. Í verndaðri ræktun, kraftmiklum atvinnugrein með örum breytingum á markaðsþróun og óskum neytenda, er mikilvægt að velja rétta ræktun [44,51]. Það eru margar rannsóknir sem leggja mat á aðlögun verðmæta ræktunar eins og tómata og eggaldin fyrir gróðurhúsaframleiðslu [52,53]. Ný ræktunartækni [50] hefur auðveldað þróun nýrra yrkja með æskilega eiginleika og sum fyrirtæki hafa byrjað að hanna plöntur til vaxtar í stýrðu umhverfi undir LED ljósum [20]. Hins vegar hafa yrki verið ræktuð að mestu leyti til að hámarka uppskeru við mjög breytileg akurskilyrði [46]. Uppskerueiginleikar eins og þol gegn þurrka, hita og frosti - sem eru æskilegir í túnræktuðum ræktun en bera venjulega viðurlög við uppskeru - er almennt ekki þörf í
innanhúss landbúnaður.
Helstu eiginleikar sem hægt er að miða við til að aðlaga verðmætari ræktun að landbúnaði innanhúss eru stuttur lífsferill, samfelld blómgun, lágt hlutfall rótar á móti sprota, bætt afköst við litla ljóstillífunarorkuinntak og eftirsóknarverða eiginleika neytenda, þar á meðal bragð, litur, áferð og sérstakt næringarinnihald [12,13]. Að auki mun ræktun sérstaklega fyrir meiri gæði framleiða mjög eftirsóknarverðar vörur með hátt markaðsvirði. Hægt er að stýra ljósrófinu, hitastigi, raka og næringarefnaframboði þannig að hægt sé að breyta uppsöfnun markefnasambanda í laufum og ávöxtum [54,55] og auka næringargildi ræktunar, þar með talið próteina (magn og gæði), vítamín A, C. og E, karótenóíð, flavonoids, steinefni, glýkósíð og anthocyanín [12]. Til dæmis hafa náttúrulegar stökkbreytingar (í vínvið) og genabreytingar (í kiwi) verið notaðar til að breyta arkitektúr plantna, sem mun nýtast vel við ræktun innandyra í takmörkuðu rými. Í nýlegri rannsókn voru tómatar og kirsuberjaplöntur hannaðar með því að nota CRISPR-Cas9 til að sameina eftirfarandi þrjá eftirsóknarverða eiginleika: dverga svipgerð, þéttan vaxtarhætti og bráðþroska blómstrandi. Hæfni „breyttu“ tómatafbrigðanna sem myndaðist til notkunar í ræktunarkerfum innanhúss var staðfest með því að nota lóðrétta búsprófanir á akri og í atvinnuskyni [56].
Í endurskoðun á sameindaræktun til að búa til hagkvæma ræktun var fjallað um virðisauka landbúnaðarafurða með því að þróa landbúnaðarræktun með heilsufarslegum ávinningi og sem æt lyf [46]. Helstu aðferðir til að þróa landbúnaðarjurtir með heilsufarslegum ávinningi voru skilgreindar sem uppsöfnun á miklu magni af æskilegu innra næringarefni eða minnkun á óæskilegum efnasamböndum og uppsöfnun verðmætra efnasambanda sem
eru venjulega ekki framleidd í ræktuninni.
4. Áskoranir og tækifæri í verndaðri ræktun og innirækt
Háþróuð aðstaða til verndar ræktunar og ræktunar innandyra hefur tiltölulega lítil umhverfisáhrif. Þó að ræktun ræktunar undir skjóli sé orkufrekari en margar aðrar búskaparaðferðir, þá stuðlar hæfileikinn til að draga úr áhrifum veðurfars, tryggja rekjanleika og rækta matvæli af betri gæðum stöðugri afhendingu gæðaafurða, sem laðar að arðsemi sem vegur mun þyngra en viðbótarframleiðslukostnaður. [18]. Helstu áskoranir í verndaðri ræktun eru:
• Hár fjármagnskostnaður, vegna hás lóðaverðs í inn- og úthverfum;
• Mikil orkunotkun;
• Eftirspurn eftir hæft vinnuafli;
• Sjúkdómastjórnun án efnaeftirlits; og
• Þróun næringargæðavísitalna – til að skilgreina og votta gæðaþætti framleiðslunnar – fyrir ræktun sem ræktuð er innandyra.
Í eftirfarandi kafla ræðum við nokkrar af þeim áskorunum og tækifærum sem tengjast verndaðri ræktun.
4.1. Ákjósanlegar aðstæður fyrir mikla framleiðni og skilvirka auðlindanotkun
Aukinn skilningur á uppskeruþörfum á mismunandi vaxtarstigum og við mismunandi birtuskilyrði er nauðsynleg ef ræktendur eiga að viðhalda hagkvæmri uppskeruframleiðslu í stýrðu umhverfi. Skilvirk stjórnun á umhverfi gróðurhúsalofttegunda, þar með talið loftslags- og næringarþætti þess, og burðarvirki sem og vélrænni aðstæður, getur aukið gæði ávaxta og uppskeru verulega [57]. Vaxtarumhverfisþættirnir geta haft áhrif á vöxt plantna, uppgufunarhraða og lífeðlisfræðilegar hringrásir. Meðal loftslagsþátta er sólargeislun mikilvægust þar sem ljóstillífun krefst ljóss og uppskera er í réttu hlutfalli við sólarljóssstig upp að ljósmettunarpunktum fyrir ljóstillífun. Oft krefst nákvæm umhverfisstjórnun mikils orkueyðslu, sem dregur úr arðsemi stjórnaðs landbúnaðar. Orka sem þarf til upphitunar og kælingar gróðurhúsa er enn mikið áhyggjuefni og markmið þeirra sem leitast við að draga úr orkukostnaði [6]. Rúðuefni og nýstárleg glertækni eins og Smart Glass [58] bjóða upp á vænleg tækifæri til að draga úr kostnaði við að viðhalda hitastigi gróðurhúsa og stjórna umhverfisbreytum. Nú á dögum er nýstárleg glertækni og skilvirk kælikerfi tekin inn í verndaða ræktun í gróðurhúsaaðstöðu. Glerefni hafa möguleika á að draga úr
raforkunotkun, með því að gleypa umfram sólargeislun og beina ljósorkunni til að framleiða rafmagn með því að nota ljósafrumur [59,60].
Hins vegar hafa þekjuefnin áhrif á örloftslag gróðurhúsa [61,62] þar á meðal ljós [63] og því er mikilvægt að leggja mat á áhrif nýrra glerjunarefna á vöxt plantna og lífeðlisfræði, auðlindanotkun, uppskeru og gæði í umhverfi þar sem þættir eins og CO2, hitastigi, næringarefnum og áveitu er strangt stjórnað. Til dæmis voru hálfgagnsæir lífrænir ljósgeislar (OPVs) byggðir á blöndu af svæðisreglulegu pólý(3-hexýlþíófeni) (P3HT) og fenýl-C61-smjörsýrumetýlesteri (PCBM) prófuð til að rækta piparplöntur (Capsicum annuum). Í skugga OPVs framleiddu piparplönturnar 20.2% meiri ávaxtamassa og skyggðar plöntur voru 21.8% hærri í lok vaxtarskeiðsins [64]. Í annarri rannsókn hafði lækkunin á PAR af völdum sveigjanlegra ljósvökvaplötur á þaki ekki áhrif á uppskeru, formgerð plantna, fjölda blóma á hverri grein, lit ávaxta, stinnleika og pH [65].
Ofurlítið endurskin 'snjallgler' filma, Solar Gard™ ULR-80 [58], er nú í prófun í gróðurhúsaframleiðslu. Markmiðið er að átta sig á möguleikum glerjunarefna með stillanlegum ljósgjafa og draga úr háum orkukostnaði sem fylgir starfsemi í hátæknilegum gróðurhúsagarðyrkjustöðvum. Snjallglerfilma (SG) er sett á venjulegt gler einstakra gróðurhúsaflóa í aðstöðu þar sem grænmetisræktun er ræktuð með því að nota lóðrétta ræktun og stjórnunaraðferðir í atvinnuskyni [66,67]. Eggaldinprófanir undir SG sýndu meiri orku- og frjóvgunarnýtni [42], en einnig minnkuðu eggaldinuppskeru, vegna mikillar tíðni fóstureyðinga á blómum og/eða ávöxtum sem afleiðing af ljóstakmörkuðu ljóstillífun [58]. SG filman sem notuð er gæti þurft að breyta til að búa til bestu birtuskilyrði og lágmarka ljóstakmarkanir fyrir ávexti sem innihalda mikla kolefnisvask eins og eggaldin.
Notkun nýrra orkusparandi glerjunarefna eins og snjallglers gefur frábært tækifæri til að draga úr orkukostnaði við starfsemi gróðurhúsa og hámarka birtuskilyrði fyrir ræktun markræktunar. Snjallar hlífðarfilmur eins og luminescent-light emitting agricultural film (LLEAF) hafa tilhneigingu til að auka og stjórna gróðurvexti og æxlunarþroska í miðlungstækniverndinni ræktun. LLEAF
Spjöld gætu verið prófuð á ýmsum blómstrandi og óblómstrandi ræktun til að ákvarða hvort þau hjálpi til við að auka gróður- og æxlunarvöxt (með því að breyta lífeðlisfræðilegum ferlum sem styðja vöxt plantna og framleiðni og gæði uppskerunnar).
4.2. Meindýra- og sjúkdómastjórnun
Þrátt fyrir að stýrð ræktunaraðstaða geti lágmarkað meindýr og sjúkdóma, þegar þær hafa verið kynntar, er mjög erfitt og dýrt að stjórna þeim án þess að nota eitruð gerviefni. Lóðrétt ræktun innandyra gerir kleift að fylgjast náið með ræktun fyrir merki um meindýr eða sjúkdóma, handvirkt og/eða sjálfvirkt (með því að nota skynjunartækni) og taka upp nýja vélfæratækni og/eða fjarkönnunaraðferðir munu auðvelda
snemma uppgötvun faraldra og fjarlægingu sjúkra og/eða sýktra plantna [7].
Nýjar samþættar meindýraeyðingaraðferðir (IPM) [68] verða nauðsynlegar fyrir árangursríka stjórnun meindýra í gróðurhúsum. Viðeigandi stjórnunaraðferðir (menningarlegar, eðlisfræðilegar, vélrænar, líffræðilegar og efnafræðilegar), ásamt góðum menningarháttum, háþróaðri eftirlitsaðferðum og nákvæmri auðkenningu geta bætt grænmetisframleiðslu á sama tíma og dregið er úr notkun varnarefna. Samþætt nálgun við sjúkdómsstjórnun felur í sér notkun ónæmra yrkja, hreinlætisaðstöðu, trausta menningarhætti og viðeigandi notkun varnarefna [44]. Þróun nýrra IPM aðferða getur lágmarkað launakostnað og þörfina á að beita kemískum varnarefnum. Tökum sem dæmi notkun nýrra, í atvinnuskyni aldir, náttúrulega gagnlegar pöddur (td lúsmýflugu, græna blúndu o.s.frv.) til að stjórna skaðvalda og draga úr því að treysta á efnaeftirlit. Að prófa ýmsar nýjar IPM
aðferðir, í einangrun og í sameiningu, munu hjálpa til við að þróa uppskeru- og aðstöðusértækar ráðleggingar fyrir ræktendur.
4.3. Gæði uppskeru og næringargildi
Vernduð ræktun veitir ræktendum og samstarfsaðilum iðnaðarins mikla uppskeru og hágæða framleiðslu allt árið um kring [69]. Að rækta hágæða ávexti og grænmeti krefst hins vegar afkastaprófunar á næringar- og gæðaþáttum [70]. Grunngildi ávaxtagæða eru rakainnihald, pH, heildarleysanleg föst efni, aska, litur ávaxta, askorbínsýra og títranleg sýrustig, og háþróaðar næringarbreytur þ.mt sykur, fita, prótein, vítamín og andoxunarefni; mælingar á þéttleika og vatnstapi eru einnig mikilvægar til að skilgreina gæðavísitölur [66]. Þar að auki væri hægt að fella gæðaprófanir með miklum afköstum á ræktunarafurðum inn í sjálfvirkt gróðurhúsareksturskerfi. Skimun tiltækra ræktunararfgerða fyrir gæðabreytur mun veita ræktendum og neytendum ný verðmæt og næringarrík afbrigði af ávöxtum og grænmeti. Hagræðingaraðferðir, þar á meðal vaxtarumhverfi og uppskerustjórnunaraðferðir, þarf að fínstilla til að auka framleiðslu og þéttleika plantna næringarefna þessara dýrmætu ræktunar.
4.4. Atvinna og hæft vinnuafl
Vinnuskilyrði fyrir verndaða ræktunariðnaðinn eru að aukast (> 5% á ári) og áætlað er að meira en 10,000 manns um Ástralíu séu nú starfandi beint af iðnaðinum. Þrátt fyrir mikla sjálfvirkni krefst vernduð ræktun í stórum stíl umtalsverðs vinnuafls, sérstaklega fyrir ræktun, viðhald ræktunar, vélrænni frævun og uppskeru afurða. Með aukinni eftirspurn
fyrir mjög hæfa ræktendur er framboð á hæfum starfsmönnum áfram lítið [18,71]. Einnig þarf hæft vinnuafl til að þróa lóðrétta búskap í þéttbýli, sem mun skapa nýja starfsferla fyrir tæknifræðinga, verkefnastjóra, viðhaldsstarfsmenn og markaðs- og verslunarstarfsmenn [7]. Að koma á fót háþróaðri aðstöðu fyrir fjölnota atvinnuskyni myndi veita tækifæri til að takast á við rannsóknarspurningar og efla þannig markmiðið að hámarka framleiðni í fjölbreytileika ræktunar á sama tíma og veita menntun og þjálfun í færni sem líklegt er að verði eftirspurn eftir í framtíðargeiranum með vernduðum ræktun.
5. Ályktanir
Í hátæknigróðurhúsum með snjalltækni eru miklir möguleikar á að bæta arðsemi með því að sjálfvirka mikilvæg og/eða mannaflsfrek svæði eins og uppskerueftirlit, frævun og uppskeru. Þróun gervigreindar, vélfærafræði og ML opnar nýjar víddir fyrir verndaða ræktun. Lóðrétt bú eru lítið brot af alþjóðlegum landbúnaðarmarkaði og þrátt fyrir að vera mjög orkufrekt býður lóðrétt búskapur upp á óviðjafnanlega framleiðni með mikilli vatns- og næringarefnanýtingu. Hagkvæm framleiðsla fjölbreyttrar ræktunar er nauðsynleg ef vernduð ræktunarframleiðsla á að hafa veruleg jákvæð áhrif á fæðuöryggi í heiminum. Lág- og meðaltækni vernduð ræktunarkerfi framleiða aðallega tómata, agúrka, kúrbít, papriku, eggaldin og salat, ásamt asískum grænmeti og kryddjurtum.
Þróun umfangsmikillar aðstöðu fyrir stjórnað umhverfi í Ástralíu hefur verið takmörkuð fyrst og fremst við ræktun tómata. Til að þróa hentug yrki þarf að fínstilla nokkra lykileiginleika sem eru frábrugðnir þeim sem teljast æskilegir í útiræktun. Helstu eiginleikar sem hægt er að miða við í landbúnaði innanhúss eru meðal annars skertur líftími ræktunar, samfelld blómgun, lágt hlutfall rótar á móti sprota, aukin afköst við litla ljóstillífun
orkuinntak og eftirsóknarverða eiginleika neytenda, svo sem bragð, lit, áferð og tiltekið næringarinnihald.
Að auki mun ræktun sérstaklega fyrir hágæða, næringarþéttari ræktun framleiða eftirsóknarverðar garðyrkjuvörur (og hugsanlega lyf) með framúrskarandi markaðsvirði. Arðsemi og sjálfbærni verndaðar ræktunar er háð því að þróa lausnir á helstu áskorunum, þar á meðal stofnkostnaði, orkunotkun, hæft vinnuafli, meindýraeyðingu og þróun gæðavísitölu.
Ný glerjunarefni og tækniframfarir sem nú eru rannsökuð eða prófuð bjóða upp á lausnir til að takast á við eina af brýnustu áskorunum um vernduð ræktun. Þessar framfarir gætu hugsanlega veitt nauðsynlega uppörvun til að hjálpa vernduðum ræktunargeiranum að skipta yfir í sjálfbært og hagkvæmt stig orkunýtni og uppfylla vaxandi kröfur um fæðuöryggi, en viðhalda gæðum uppskerunnar og næringargildi.
innihald og lágmarka skaðleg umhverfisáhrif.
Framlög höfunda: SGC skrifaði umsögnina með inntak og endurskoðun frá DTT, Z.-HC, OG og CIC. Allir höfundar hafa lesið og samþykkt útgáfu af handritinu.
Fjármögnun: Endurskoðunin var byggð á skýrslu sem unnin var og fjármögnuð af Future Food Systems Cooperative Research Centre, sem styður samstarf atvinnulífsins, vísindamanna og samfélagsins undir forystu iðnaðarins. Við fengum einnig fjárhagslegan stuðning frá verkefnum Garðyrkju nýsköpunar Ástralíu (styrkur númer VG16070 til DTT, Z.-HC, OG, CIC; styrkur númer VG17003 til DTT, Z.-HC; styrkur númer LP18000 til Z.-HC) og CRC verkefni P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Yfirlýsing endurskoðunarnefndar stofnana: Á ekki við.
Yfirlýsing um upplýst samþykki: Á ekki við.
Yfirlýsing um framboð gagna: Á ekki við.
Hagsmunaárekstra: Höfundarnir lýsa yfir engum hagsmunaárekstrum.
Meðmæli
1. Efnahags- og félagsmáladeild Sameinuðu þjóðanna. Aðgengilegt á netinu: https://www.un.org/development/desa/en/ news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (sótt 13. apríl 2022).
2. Efnahags- og félagsmáladeild Sameinuðu þjóðanna. Aðgengilegt á netinu: https://www.un.org/development/desa/ publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (sótt 13. apríl 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Loftslagsbreytingar, fæðuframboð og leiðbeiningar um mataræði. Annu. Séra Lýðheilsa 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Sands, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Bodirsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlik, P.; o.fl. Framtíð matvælaeftirspurnar: Að skilja mun á alþjóðlegum hagfræðilíkönum. Agric. Econ. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Herma eftir áhrifum loftslagsbreytinga á arðsemi áströlskra bæja. Í ABARES Working Paper; Ríkisstjórn Ástralíu: Canberra, Ástralía, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Vernd ræktun í heitu loftslagi: endurskoðun á rakastjórnun og kæliaðferðum. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Framtíðarkerfi matvælaframleiðslu: Lóðrétt búskapur og landbúnaður með stjórnað umhverfi. Halda uppi. Sci. Æfðu þig. Stefna 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Sjálfbær borgarlandbúnaður: Lýsing og tækifæri. Alþj. J. Agric. Halda uppi. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Garðyrkjuiðnaður Almería héraði á Spáni. Geogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Nýsköpun í landbúnaði og matvælaframboði til að bregðast við COVID-19 heimsfaraldrinum. Mol. Verksmiðja 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Aðferðir til að bæta framleiðni, vörufjölbreytni og arðsemi borgarlandbúnaðar. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Þurr, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Lóðrétt býli bera ávöxt. Nat. Líftækni. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble útgáfur. Alþjóðleg gróðurhúsatölfræði. 2019. Aðgengilegt á netinu: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (sótt 13. apríl 2022).
15. Hadley, D. Stýrt umhverfi garðyrkjuiðnaðarmöguleikar í NSW; Háskólinn í Nýja Englandi: Armidale, Ástralía, 2017; bls. 25.
16. Heimsgrænmetiskort. 2018. Aðgengilegt á netinu: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (sótt 13. apríl 2022).
17. Graeme Smith ráðgjöf—Almennar iðnaðarupplýsingar. Fáanlegt á netinu: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (sótt 13. apríl 2022).
18. Davis, J. Growing Protected Cropping í Ástralíu til 2030; Vernduð ræktun Ástralía: Perth, Ástralía, 2020; bls. 15.
19. Agrilyst. Ríki búskapar innanhúss; Agrilyst: Brooklyn, NY, Bandaríkin, 2017.
20. Jarðvegslaus ræktun innanhúss: I. áfangi: Athugun á iðnaði og áhrifum landbúnaðar með stýrðu umhverfi|Útgáfur|WWF.
Fáanlegt á netinu: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (skoðað 13. apríl 2022). Uppskera 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Lífræn ljósavél
gróðurhús: Einstakt forrit fyrir hálfgegnsætt PV? Orkuumhverfi. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Sambland af landbúnaðar- og orkutilgangi: Mat á frumgerð af ljósvökvagróðurhúsagöngum. Endurnýja. Halda uppi. Orkuendurskoðun 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA af tómataræktun í gróðurhúsi með mörgum göngum í Almeria. Alþj. J. Lífsferilsmat. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Mjúk tölva fyrir loftslagsstjórnun í gróðurhúsum. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Mismunun á stöðu vatns á rótarsvæði plantna í gróðurhúsaframleiðslu byggt á svipgerð og vélrænni tækni. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Gervigreind: Skák aldarinnar. Náttúra 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Fjarstýring á gróðurhúsaframleiðslu grænmetis með gervigreind—Gróðurhúsaloftslag, áveita og ræktun. Skynjarar 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Beitt vélanám í gróðurhúsalíkingu; ný umsókn og greining. Inf. Vinnsla Agric. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hameed, ÍA; Þórp, KR; Balasundram, SK; Shafian, S.; Fatemieh, M.; Sultan, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Sjálfvirkni gróðurhúsalofttegunda með þráðlausum skynjurum og IoT tækjum samþætt gervigreind; IntechOpen: Rijeka, Króatía, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Sjálfvirkni og stafræn væðing landbúnaðar með gervigreind og internet of things. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. Vélmenni til uppskeru fyrir sætan pipar fyrir verndað ræktunarumhverfi. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Sérblað um vélfærafræði í landbúnaði. J. Field Robot. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, ÍA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Rannsóknir og þróun í landbúnaðarvélfærafræði: A perspective of digital farming. Alþj. J. Agric. Biol. Eng. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Sweeper vélmenni velur fyrstu papriku. Greenh. Alþj. Mag. Greenh. Vaxa. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Sjálfstætt frævunarvélmenni til hormónameðferðar á tómatblómi í gróðurhúsi. Í Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Shanghai, Kína, 19.–21. nóvember 2016; bls. 108–113.
36. Meharg, AA Sjónarhorn: Borgarbúskapur þarfnast eftirlits. Náttúra 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Búskapur í og við byggingar í þéttbýli: Núverandi starfshættir og sérstakar nýjungar í núll-acreage búskap (ZFarming). Endurnýja. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Opinn vettvangur. 2020. Aðgengilegt á netinu: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (sótt 13. apríl 2022).
39. Despommier, D. Búskapur upp borgina: Uppgangur lóðréttra bæja í þéttbýli. Trends Biotechnol. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanical internet of things: Toward smart indoor farming by
tengja saman fólk, plöntur, gögn og ský. Múgur. Netv. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Vefur, D.; Lan, Y.-C. Sjálfbær vernduð ræktun: Tilviksrannsókn á árstíðabundnum áhrifum á orkunotkun gróðurhúsalofttegunda við framleiðslu á papriku. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Vefur, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; o.fl. Nýtt hlífðarefni bætir kæliorku og frjóvgunarskilvirkni fyrir eggaldinframleiðslu í gróðurhúsum. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Vefur, DT; Lan, Y.-C. Lágmörkun orku í verndaðri ræktunaraðstöðu með því að nota fjölhitaupptökupunkta og stjórna loftræstistillingum. Orka 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Góðir landbúnaðarvenjur fyrir gróðurhúsaræktun: meginreglur fyrir loftslagssvæði Miðjarðarhafs; FAO plöntuframleiðslu- og verndarpappír; FAO: Róm, Ítalía, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Review of Research and Identification of R&D gaps for Levied Grænmeti (VG16083). Fáanlegt á netinu: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (aðgengilegt á 13. apríl 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Sameindaræktun til að búa til hámarksræktun: Frá erfðafræðilegri meðferð til hugsanlegrar notkunar í plöntuverksmiðjum. Framan. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Hvers vegna LED lýsing fyrir borgarlandbúnað? Í LED lýsingu fyrir borgarlandbúnað; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Ritstj.; Springer: Singapore, 2016; bls. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Umbætur á orkunýtni í verksmiðjum álversins með því að mæla lífrafmagn álversins. Í upplýsingatækni í stjórnun, sjálfvirkni og vélfærafræði; Tan, H., Ed.; Springer: Berlín/Heidelberg, Þýskalandi, 2011; bls. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kolton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Létt notkunarskilvirkni fyrir grænmetisframleiðslu
í vernduðu umhverfi og innandyra. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Crops 2022, 2 185
50. Jones, M. Ný ræktunartækni og tækifæri fyrir ástralska grænmetisiðnaðinn; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Ástralía, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Vernduð ræktun á Miðjarðarhafssvæði: Stefna og þarfir. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Saga tómata: Frá tæmingu til lífrænna lyfja. Líftækni. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. World grænmetismiðstöð eggaldinsöfnun: Uppruni, samsetning, frædreifing og nýting í ræktun. Framhlið. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bæ, H. Yfirlit yfir áhrif LED á framleiðslu lífvirkra efnasambanda og gæði ræktunar. Sameindir 2017, 22, 1420. [Krossvísun] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Ákjósanlegt rautt:blátt hlutfall í LED lýsingu fyrir næringarfræðilega garðyrkju innanhúss. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [Krossvísun] 56. Kwon, C.-T.; Hæ, J.; Lemmon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Hröð aðlögun ávaxtaræktunar solanaceae fyrir borgarlandbúnað. Nat. Líftækni. 2020, 38, 182-188. [Krossvísun] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Þórp, KR; Ahmad, D.; Maður, HC; Taheri, S. Endurskoðun á kjörhita-, raka- og gufuþrýstingsskorti til að meta og stjórna örloftslagi í gróðurhúsaræktun á tómötum: endurskoðun. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [Krossvísun] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; o.fl. Ljóstillífun undir orkusparandi filmu dregur úr uppskeru eggaldin. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [Krossvísun] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Tvöfaldur hitauppstreymi-/rafmagnssvarandi sjálflýsandi „snjall“ gluggi. Forrit Sci. 2020, 10, 1421. [Krossvísun] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Dæmi: Orkusparnaður vegna sólargluggafilmu í tveimur atvinnuhúsnæði í Shanghai. Orkuuppbygging. 2012, 45, 132-140. [Krossvísun] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Mat á áhrifum hlífðarefna á gróðurhúsaloftslag og hitauppstreymi. Búfræði 2022, 12, 143. [Krossvísun] 62. Hann, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Vefur, DT; Chen, Z.-H. Ljósbreytandi hlífðarefni og sjálfbær gróðurhúsaframleiðsla á grænmeti: umsögn. Plöntuvaxtarreglur. 2021, 95, 1-17. [Krossvísun] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Þór, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Háþróuð sjónræn efni til að stjórna sólarljósi í gróðurhúsum. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [Krossvísun] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Lífræn ljósvökva á gróðurhúsaþökum: Áhrif á vöxt plantna. Mater. Í dag Proc. 2019, 19, 65-72. [Krossvísun] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Formgerð, uppskera og gæði gróðurhúsaræktunar tómata með sveigjanlegum sólarljósum á þakplötum (Almería-Spánn). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [Krossvísun] 66. Hann, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Vefur, DT; Cazzonelli, CI Snjöll glerfilma minnkaði askorbínsýru í rauðum og appelsínugulum paprikuávöxtum án þess að hafa áhrif á geymsluþol. Plöntur 2022, 11, 985. [Krossvísun] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; Hann, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Vefur, DT; Ghannoum, O. Snjallt gler hefur áhrif á munnnæmi gróðurhúsapapa með breyttu ljósi. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [Krossvísun] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. „Vernd líffræðileg varning“ — Líffræðileg meindýraeyðing í gróðurhúsaiðnaði. Biol. Stjórn 2010, 52, 216–220. [Krossvísun] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Plöntunæring í gróðurhúsaframleiðslu framtíðarinnar. Í plöntunæringu gróðurhúsaræktunar; Sonneveld, C., Voogt, W., Ritstj.; Springer: Dordrecht, Hollandi, 2009; bls. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Næringarefnagreining á jarðvegi og moldlausum jarðarberjum og hindberjum ræktuð í gróðurhúsi. Matur Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Að bjóða meðlimum Veg Industry frekari menntun. AUSVEG. 2020. Aðgengilegt á netinu: https://ausveg.com.au/
greinar/bjóða-framhaldsmenntunartækifæri-til-veg-iðnaðar-félögum/ (sótt 13. apríl 2022).