Vertikālā lauksaimniecība izplatās visā Eiropā, un tiek veikti pētījumi par visu veidu jauniem kultūraugu veidiem. Taču joprojām ir jāpārvar izaicinājumi.
Tukšas biroju ēkas, kur ražas var augt, saliktas viena uz otras, slānis pēc kārtas. Vai konteinerā jūsu apkārtnē vertikālā lauksaimniecība piedāvā daudzas iespējas. Jūs varat audzēt labību, kur vien vēlaties. Tam nav nepieciešami lauki. Audzēšana ir ilgtspējīga, efektīva un pilnībā kontrolēta. Jums nav nepieciešami pesticīdi, nav barības vielu emisijas un ūdens patēriņš ir tikai no 2 līdz 4 litriem uz kilogramu dārzeņu. Joprojām pastāv liela problēma: enerģijas patēriņš. Mēs joprojām smagi strādājam pie tā.
Vertikālā lauksaimniecība pieaug visā Eiropā. Tas ir īpaši piemērots kultūraugu audzēšanai pilsētu teritorijās, kur ir ļoti maz vietas. Tas pat var garantēt nodrošinātību ar pārtiku valstīs, kas ir mazāk pielāgotas tradicionālajai lauksaimniecībai. Taču, lai gan dažās valstīs pirmās labības jau ir pārdošanā, noteikti paies vairāki gadi, līdz vertikālo saimniecību produkti masveidā nonāks lielveikalu plauktos.
Mainot diētu un palielināt pieprasījumu
Līdzās kultivētai gaļai vertikālā lauksaimniecība bieži tiek piedāvāta kā galvenais risinājums turpmāko pārtikas krīžu apkarošanai. Bet kāpēc mums tik un tā ir vajadzīgas vertikālās saimniecības? Kāpēc mēs neturpinām to darīt vecmodīgi, kā mēs esam darījuši pēdējos 10,000 XNUMX gadus?
Pieprasījums pēc pārtikas katru gadu pieaug. Saskaņā ar Apvienoto Nāciju Organizācijas datiem 9.7. gadā pasaules iedzīvotāju skaits pieaugs līdz 2050 miljardiem cilvēku. Visiem šiem cilvēkiem ir vajadzīga pārtika. Taču kultūraugu audzēšana tradicionālā veidā kļūst par pieaugošu problēmu. Klimata pārmaiņu ietekmē augšanas apstākļi mainās, tā ka vairs nevar audzēt dažas kultūras tur, kur agrāk. Ekstrēmi laikapstākļi un spēcīgas vētras katru gadu iznīcina vairāk ražas. Un dažviet augsne ir mazāk barojoša nekā agrāk.
Mūsu ēšanas paradumi ir ne tikai jāapmierina nākotnes pieprasījums pēc svaigas pārtikas, bet arī ļoti atšķiras no pirms gadsimta. “Mēs vairs neēdam sezonāli. Ziemā mēs ēdam salātus un ogas, ko importējam,” saka Eiropas lielākās hidroponiskās saimniecības Nordic Harvest izpilddirektors Anderss Rīmans.
Audzētāji vertikālā fermā valkā aizsargtērpu, lai novērstu nevēlamu baktēriju iekļūšanu fermā. Tādā veidā viņi var izvairīties no pesticīdu lietošanas.
Vasaras raža no Arktikas
Vertikālās fermas var būvēt gandrīz jebkur. Kas nozīmē, ka kivi vairs nav jāimportē no Jaunzēlandes, bet tos var audzēt šādā fermā savā reģionā. Tas ietaupa lielu CO2 emisiju daudzumu.
Kā tas darbojas?
“Manuprāt, pilnīga kontrole ir vertikālās lauksaimniecības lielā priekšrocība. Mēs patiešām varam optimizēt procesu un precīzi zināt, cik daudz un kādā kvalitātē vēlamies augt,” saka Leo Marcelis, Vāgeningenas Universitātes un pētniecības dārzkopības un produktu fizioloģijas profesors.
No ūdens padeves līdz dienasgaismai, temperatūrai un piekļuvei minerālvielām un baktērijām. Vertikālā lauksaimniecība notiek ārkārtīgi kontrolētos apstākļos. Kultūraugus audzē telpās, saules gaismas vietā izmantojot LED apgaismojumu. LED spuldzes ir mazas, izturīgas, ekonomiskas, un tās neizdala nekādu siltumu. Saulei rietot dienas beigās, šīs gaismas var spīdēt tik ilgi, cik nepieciešams.
Lauksaimnieks var manipulēt ar auga dienas un nakts ritmu, lai optimizētu augšanas ražu. Dienas laikā augi lapās veido cieti, kas sadalās cukurā un naktī tiek transportēta uz pārējo augu. Dažiem augiem ir nepieciešams vairāk nekā 12 stundas gaismas dienā, lai tie augtu, citiem ir nepieciešams mazāk. Vertikālā lauksaimniecība ļauj jebkura veida augiem iegūt tādu dienasgaismas daudzumu, kas nepieciešams, lai augtu vislabākajā veidā.
Izaugsme ar dažādu krāsu gaismu
Šo lukturu krāsas ir īpaši svarīgas, lai optimizētu augšanas ražu. Pētnieki galvenokārt ir koncentrējušies uz sarkanās, zilās un zaļās gaismas ietekmi uz augu augšanu. Sarkanā gaisma ir ļoti efektīva fotosintēzei, taču augiem ir nepieciešama arī zilā gaisma, kas ir īpaši noderīga hlorofila ražošanai. Kādu laiku pētnieki centās samazināt zaļās gaismas izmantošanu, uzskatot, ka tā neveicina fotosintēzi.
Tomēr 2016. gada pētījums no Jūtas štata universitātes liecina, ka zaļā gaisma var efektīvāk virzīt fotosintēzi uz apakšējām lapām nekā sarkanā vai zilā gaisma. Lauksaimnieks var izmantot dažādas krāsu kombinācijas, lai uzsvērtu dažādas īpašības. Ar pareizo kombināciju lauksaimnieks var audzēt augus, kas ir daudz barojošāki nekā parastā lauksaimniecība. Tas var būt noderīgi, jo lielākā daļa augu pēdējo desmitgažu laikā ir kļuvuši mazāk barojoši. Citu kombināciju var izmantot, lai palielinātu augšanas ātrumu, lai vienlaikus varētu saražot vairāk pārtikas. No ekonomikas viedokļa tas varētu būt vēlams, jo vertikālā lauksaimniecība joprojām ir izmaksu ziņā ietilpīga.
Bet ir vairāk iemeslu, kāpēc šī metode ir tik populāra. Vertikālajai lauksaimniecībai pesticīdi nav nepieciešami. Audzētāji var izaudzēt tieši tādu ražu daudzumu, kādu vēlas, noteiktā termiņā un noteiktā kvalitātē, ko viņi paši izvēlas. Laika apstākļi vai sezonas apstākļi vairs neietekmē ražošanu. Uz mazākas virsmas var audzēt vairāk pārtikas.
Lauksaimniecība bez laukiem
Vertikālā lauksaimniecība mūsdienās galvenokārt notiek divos veidos: hidroponiskā un aeroponiskā. Pēc Leo Marčeļa domām, abas metodes ir lieliskas alternatīvas. Hidroponikā augi aug plauktos ar saknēm barības vielu pildītā ūdenī, nevis augsnē. To uzskata par vienkāršāko no divām galvenajām sistēmām.
Nordic Harvest ir eksperimentāla ferma netālu no Kopenhāgenas, kur tā audzē dažāda veida salātus, kāpostus un spinātus. Fermu ieskauj citi industriālie kompleksi. Tā ir ēka futbola laukuma lielumā. 2023. gadā uzņēmums vēlas paplašināties ar fermu Oslo, kam sekos saimniecības Skandināvijā un Somijā.
Pēc Rīmana teiktā, Nordic Harvest pašreizējās ražošanas jaudas jau ir manāmas: “Mēs ik gadu saražojam aptuveni 1000 tonnas dārzeņu. Dānijas tirgus sastāv no aptuveni 20,000 6,000 tonnu gadā. XNUMX tonnu tiek audzētas konvencionāli, bet pārējais tiek importēts. Dārzeņi ir lapu zaļumi. Paplašinoties vertikālajai lauksaimniecībai, tā veidos lielāku procentuālo daļu no pārtikas ražošanas. Citi uzņēmumi, kas audzē labību vertikālās saimniecībās, ir Jones Food Company Lielbritānijā, Hydropousse Francijā un Robbes Lilla Trädgård Somijā.
Aeroponiski audzētām kultūrām saknes ir gaisā. Indija Lenglija, pārtikas sistēmu pētniece un iekštelpu lauksaimniecības tehnoloģiju nodrošinātāja LettUs Grow PR vadītājs, skaidro, kā tas darbojas. “Jums ir virkne sprauslu ar ļoti maziem caurumiem, ar kuriem jūs izsmidzināt uzturvielu šķīdumu. Šis risinājums tiek piemērots brīvi nokareno kultūru saknēm.
Aeroponika tika izstrādāta deviņdesmitajos gados, kad NASA meklēja veidus, kā audzēt augus kosmosā. Saskaņā ar ASV Nacionālā atbilstošo tehnoloģiju centra datiem aeroponika ir “apšaubāmi visefektīvākā augu selekcijas sistēma vertikālajām saimniecībām”.
Aeroponiskajā sistēmā saknēm ir viegli piekļūt skābeklim. Auga augšanas ātrums ir līdz pat divas reizes lielāks nekā hidroponiskajā sistēmā, kur augs absorbētu ūdenī izšķīdušo skābekli. Sarežģītības dēļ to joprojām neizmanto tik daudz kā hidroponiku. Ražošanā izmantotās sprauslas var viegli aizsērēt vai salūzt. Taču LettUs Grow ir atradis problēmas risinājumu.
“Esam pilnībā noņēmuši smidzinātājus. Migla veidojas uz pilnīgi līdzenas virsmas, tāpēc nav ko aizsērēt vai saplīst. Mēs uzskatām, ka šis vienkāršais risinājums ļaus mums izmantot aeroponiku daudz plašākā mērogā,” saka Lenglijs.
LettUs Grow ražo audzēšanas sistēmas, kas iekļaujas transportēšanas konteinerā. Šie konteineri ir mobili, un tos var novietot visur, kur ir vieta.
Kopīga zivju un augu audzēšana
Lai gan hidroponika un aeroponika ir divi svarīgi paņēmieni vertikālajā lauksaimniecībā, tie nav vienīgie. Tiek izmantotas arī citas tehnikas. Eiropā vairāki uzņēmumi izmanto akvaponisko audzēšanas metodi. Līdzīgi kā hidroponika, akvaponiskos augus audzē ar saknēm ūdenī. Tikai tās saknes karājas tvertnē, kur peld arī zivis. Šīs zivis rada ļoti barojošus atkritumu produktus, ko augi var izmantot vēlreiz.
Augi uzņem barības vielas un tādējādi arī attīra ūdeni zivīm. Pēc Marčeļa domām, akvaponika nākotnē veidos tikai nelielu daļu no vertikālās lauksaimniecības tirgus. “Lieliski ir tas, ka jūs izmantojat zivju atkritumus kā barību augiem. Taču esiet piesardzīgs un pārliecinieties, ka rūpnīcas sistēma ir optimāla," viņš saka par tehniku.
Jauni dārzeņu veidi
Gan Nordic Harvest, gan LettUs Grow vispirms sāka eksperimentēt ar lapu zaļumu audzēšanu, pirms pārgāja uz garšaugiem un mikrozaļumiem. Pēc tam seko tomāti un zemenes. Saskaņā ar Langley teikto, vairākas vertikālās saimniecības seko tiem pašiem attīstības posmiem. Labu iemeslu dēļ. Tās ir smalkas, augstvērtīgas kultūras, kuras tiek plaši izmantotas un spēj segt ražošanas izmaksas. Tie arī aug ātri un ir maza izmēra, kas nozīmē, ka vienlaikus var audzēt daudzus augus.
Palielinoties ražošanas apjomam, kļūst iespējams audzēt plašāku kultūraugu klāstu. Marčelis domā, ka pēc dažiem gadiem, iespējams, varēsim iegādāties jaunas šķirnes, kas īpaši izstrādātas vertikālai audzēšanai. Taču jaunu kultūraugu receptes izstrāde nav droša. Lai izaudzētu jauna veida augu, kas ir piemērots šai audzēšanas metodei, nepieciešami 5-10 gadi.
Ideāls augs ir mazs ar īsu sakņu sistēmu, ātri aug, viegli novācams un ar augstu ražu. Papildus augšanas īpašībām rūpīgi jāsastāda arī “augu recepte”. “Lielākais izaicinājums ir sekot līdzi katram mainīgajam lielumam, kas ietekmē augu. Jums ir vajadzīgas pareizās barības vielas, un jums ir jāpārliecinās, ka augam augšanas laikā ir nepārtraukta piekļuve barības vielām,” saka Rīmans.
Salīdzinoši dārga
Bet, lai gan teorētiski jebkuru kultūru var audzēt vertikāli, pārskatāmā nākotnē tas nenotiks. Beztaras kultūras, piemēram, kviešus un kukurūzu, var audzēt daudz lētāk, izmantojot parastās metodes. “Es domāju, ka vertikālā lauksaimniecība pašlaik ir īpaši piemērota svaigiem produktiem. Tehniski mēs varam audzēt jebkuru kultūru, arī kviešus. Bet arī vertikālā lauksaimniecība ir salīdzinoši dārga. Manuprāt, šāda veida lielapjoma produkta audzēšana ar salīdzinoši zemu vērtību šobrīd nav reāla. Arī tagad kviešu cenas kāpj Ukrainas kara dēļ,” stāsta Marčelis.
Tomēr tādās vietās kā Singapūra un tādās valstīs kā Apvienotie Arābu Emirāti, kur aptuveni 90 procenti no visas pārtikas tiek importēti, mazvērtīgu beztaras produktu audzēšana šādā veidā var atmaksāties. No otras puses, Eiropā kviešu audzēšana vertikāli var būt risinājums ilgtermiņā, bet noteikti ne tuvāko piecu gadu laikā.
Augsts enerģijas patēriņš
Lai gan vertikālās lauksaimniecības nākotne izskatās gaiša, pastāv viena liela problēma. Tas prasa daudz enerģijas un tāpēc ir ļoti dārgs. Precīzs enerģijas patēriņš dažādās saimniecībās, dažādās sistēmās atšķiras un ir atkarīgs no atrašanās vietas, sezonas un ražas. Piemēram, uzņēmums Grieķijā, lai saražotu vienu kilogramu salātu, ziemā patērē 2.87 kWh enerģijas, bet vasarā tikai 1.73 kWh. Somijas iFarm aprēķināja, ka viņu salātu audzēšana 90 dienas maksā 62.26 kWh par m2. Zemenēm tas ir 117.10 kWh uz m2.
Papildu enerģijas patēriņš salīdzinājumā ar parastajām metodēm ir no 14 līdz 251 procentam atkarībā no siltumnīcas un vertikālās saimniecības atrašanās vietas.
Wageningen University & Research un Delftas Tehnoloģiju universitāte veica pētījumu, kurā salīdzināja siltumnīcas un vertikālās saimniecības, kuras pētījumā dēvētas par augu rūpnīcām. Tas attiecās uz siltumnīcām un vertikālajām saimniecībām, kas atrodas attiecīgi Nīderlandē, Apvienotajos Arābu Emirātos un Zviedrijā. Pēdējā valstī salīdzinājumā tika iekļautas abas siltumnīcas ar mākslīgo apgaismojumu un bez tās.
“Lai ražotu vienu kilogramu sausu salātu, rūpnīcā ir jāievada 247 kWh, salīdzinot ar 70, 111, 182 un 211 kWh siltumnīcās attiecīgi Nīderlandē, Apvienotajos Arābu Emirātos un Zviedrijā (ar un bez papildu mākslīgās enerģijas apgaismojums), ”saka pētījumā iesaistītie zinātnieki.
Bargā klimatā enerģijas patēriņa atšķirība starp abām audzēšanas metodēm samazinās. Vertikālās saimniecības var būt energoefektīvākā izvēle dažos ekstremālos klimatiskajos apstākļos. Bet pat arktiskajos ziemeļos no Zviedrijas un AAE tuksneša apstākļos siltumnīcas joprojām var būt visrentablākais audzēšanas veids.
Optimizēt
Vertikālās saimniecības zināmā mērā var pārvarēt lielā elektroenerģijas patēriņa problēmu, optimizējot ražošanu. Optimāli pielāgojot LED apgaismojumu un krāsu, jūs varat ietekmēt gan augšanas laiku, gan ražas kvalitāti. Lauku saimniecības ražošanas izmaksas var arī samazināt, jo saimniecība kļūst automatizētāka. Roboti, kas strādā 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, lai ievadītu barības vielas pareizajā laikā, uzraudzītu augšanas ražu un novāktu ražu, kad augs ir nobriedis, var būt dārgs sākotnējais ieguldījums.
Taču laika gaitā roboti kompensē izmaksas, nepārtraukti strādājot. Neskatoties uz lielo pieprasījumu pēc enerģijas un pašlaik ierobežoto kultūraugu klāstu, kas ir pietiekami lēti, lai audzētu, vertikālā lauksaimniecība kļūst arvien populārāka. Lai gan paies kāds laiks, pirms jūs saņemsiet arī zemenes no audzēšanas konteinera jūsu reģionā.