Kontrolētas vides lauksaimniecība: globāla nākotnes pārtikas nodrošināšana

Pasaules iedzīvotāju skaits strauji pieaug, un līdz ar to arī pieprasījums pēc pārtikas. Tajā pašā laikā tradicionālā lauksaimniecība saskaras ar arvien lielākiem izaicinājumiem, ko rada klimata pārmaiņas, ūdens trūkums, zemes degradācija un piegādes ķēžu traucējumi. Kontrolētas vides lauksaimniecība (CEA) piedāvā daudzsološu risinājumu šiem izaicinājumiem, nodrošinot ilgtspējīgāku un efektīvāku veidu, kā ražot pārtiku uz vietas, visu gadu, neatkarīgi no ārējiem vides apstākļiem.

Kas ir kontrolētas vides lauksaimniecība (CEA)?

CEA attiecas uz lauksaimniecības praksi, kas tiek veikta slēgtās konstrukcijās, kurās tiek precīzi kontrolēti vides faktori, piemēram, temperatūra, mitrums, gaisma un barības vielu piegāde. Šīs konstrukcijas var būt gan vienkāršas siltumnīcas, gan ļoti sarežģītas vertikālās fermas. Mērķis ir optimizēt augu augšanu un maksimāli palielināt ražu, vienlaikus samazinot resursu patēriņu un ietekmi uz vidi. CEA sistēmas piedāvā precīzu augšanas apstākļu kontroli, kas nodrošina paredzamas ražas, samazinātu ūdens patēriņu un minimālu pesticīdu lietošanu vai to nelietošanu vispār.

CEA sistēmu veidi

CEA ietver dažādas tehnoloģijas un metodes. Šeit ir pārskats par dažām izplatītākajām sistēmām:

Siltumnīcas

Siltumnīcas ir visplašāk izmantotais CEA veids. Tās izmanto stikla vai plastmasas pārklājumus, lai uztvertu saules enerģiju un radītu siltāku, mitrāku vidi augu augšanai. Mūsdienu siltumnīcās bieži tiek ieviestas progresīvas tehnoloģijas, piemēram, automatizēta klimata kontrole, papildu apgaismojums un hidroponiskās audzēšanas sistēmas.

Piemērs: Nīderlande ir pasaules līdere siltumnīcu lauksaimniecībā, izmantojot progresīvas tehnoloģijas, lai audzētu plašu kultūru klāstu, tostarp tomātus, gurķus, papriku un ziedus, pat ziemeļu klimatā.

Vertikālās fermas

Vertikālās fermas ir iekštelpu audzēšanas iekārtas, kurās kultūraugi tiek audzēti sakrautos slāņos, maksimāli izmantojot telpu. Tās parasti izmanto mākslīgo apgaismojumu, hidroponiku, aeroponiku vai akvaponiku un bieži atrodas pilsētās, tuvu patērētājiem.

Piemērs: Plenty, vertikālās lauksaimniecības uzņēmums Amerikas Savienotajās Valstīs, izmanto progresīvu robotiku un mākslīgo intelektu, lai optimizētu augšanas apstākļus un ražotu augstas kvalitātes lapu zaļumus.

Hidroponika

Hidroponika ir bezaugsnes audzēšanas metode, kurā augi tiek audzēti barības vielām bagātos ūdens šķīdumos. Pastāv vairāki hidroponisko sistēmu veidi, tostarp:

• Dziļūdens kultūra (DWC): Augu saknes tiek iegremdētas barības vielu šķīdumā, kas tiek aerēts, lai nodrošinātu skābekli.
• Barības vielu plēves tehnika (NFT): Sekla barības vielu šķīduma plūsma nepārtraukti plūst pār augu saknēm.
• Paisums un bēgums (appludināšana un nosusināšana): Augi periodiski tiek appludināti ar barības vielu šķīdumu, kas pēc tam tiek novadīts atpakaļ rezervuārā.

Piemērs: Hidroponiskās fermas kļūst arvien populārākas sausos reģionos, piemēram, Tuvajos Austrumos, kur ūdens trūkums ir liels izaicinājums. Šīs fermas var ražot svaigus produktus, izmantojot ievērojami mazāk ūdens nekā tradicionālajā lauksaimniecībā.

Aeroponika

Aeroponika ir bezaugsnes audzēšanas metode, kurā augu saknes tiek turētas gaisā un periodiski apsmidzinātas ar barības vielu šķīdumu. Šī metode nodrošina lielisku sakņu apgādi ar skābekli un efektīvu barības vielu piegādi.

Piemērs: Aerofarms, vēl viens ASV bāzēts vertikālās lauksaimniecības uzņēmums, izmanto aeroponiku, lai audzētu lapu zaļumus ar minimālu ūdens patēriņu un bez pesticīdiem.

Akvaponika

Akvaponika ir simbiotiska sistēma, kas apvieno akvakultūru (zivju audzēšanu) un hidroponiku. Zivju atkritumprodukti nodrošina barības vielas augiem, savukārt augi filtrē ūdeni, radot slēgta cikla sistēmu. Šī sistēma samazina ūdens un mēslojuma izmantošanu.

Piemērs: Akvaponikas sistēmas tiek ieviestas kopienās visā pasaulē, sākot no pilsētu skolām Austrālijā līdz lauku ciematiem Āfrikā, lai nodrošinātu svaigu pārtiku un izglītības iespējas.

Kontrolētas vides lauksaimniecības priekšrocības

CEA piedāvā plašu priekšrocību klāstu salīdzinājumā ar tradicionālo lauksaimniecību:

Palielināta raža

CEA sistēmas var nodrošināt ievērojami lielāku ražu no platības vienības nekā tradicionālā lauksaimniecība. Tas ir saistīts ar optimizētiem audzēšanas apstākļiem, ražošanu visa gada garumā un iespēju audzēt augus tuvāk vienu otram.

Samazināts ūdens patēriņš

Hidroponikas, aeroponikas un akvaponikas sistēmas patērē ievērojami mazāk ūdens nekā tradicionālās apūdeņošanas metodes. Ūdeni var reciklēt sistēmas ietvaros, samazinot ūdens izšķērdēšanu.

Pesticīdu un herbicīdu izslēgšana vai samazināšana

Kontrolētā vide CEA sistēmās samazina nepieciešamību pēc pesticīdiem un herbicīdiem. Tā rezultātā tiek iegūta veselīgāka, drošāka pārtika un samazināts vides piesārņojums.

Ražošana visa gada garumā

CEA ļauj ražot kultūraugus visa gada garumā, neatkarīgi no ārējiem laika apstākļiem. Tas nodrošina pastāvīgu svaigu produktu piegādi.

Samazinātas transporta izmaksas un pārtikas jūdzes

CEA iekārtas var atrasties pilsētās, tuvu patērētājiem. Tas samazina transporta izmaksas, degvielas patēriņu un oglekļa emisijas, kas saistītas ar pārtikas transportēšanu no attālām saimniecībām.

Uzlabots pārtikas nodrošinājums

CEA var uzlabot pārtikas nodrošinājumu, nodrošinot uzticamu un ilgtspējīgu pārtikas avotu, īpaši reģionos ar skarbu klimatu vai ierobežotu aramzemi. Tas ir īpaši svarīgi valstīs, kas ir atkarīgas no pārtikas importa.

Darba vietu radīšana

CEA rada jaunas darba iespējas lauksaimniecībā, tehnoloģijās un saistītās nozarēs. Šīs darba vietas bieži prasa specializētas prasmes un var veicināt ekonomisko izaugsmi.

Barības vielu optimizācija

CEA ļauj precīzi kontrolēt barības vielu piegādi, nodrošinot, ka augi saņem optimālu barības vielu daudzumu augšanai un attīstībai. Tas var rezultēt barojošākos un garšīgākos produktos.

Kontrolētas vides lauksaimniecības izaicinājumi

Lai gan CEA piedāvā daudzas priekšrocības, tā saskaras arī ar vairākiem izaicinājumiem:

Augstas sākotnējās investīciju izmaksas

CEA iekārtas izveide var prasīt ievērojamas sākotnējās investīcijas infrastruktūrā, aprīkojumā un tehnoloģijās. Tas var būt šķērslis mazajiem lauksaimniekiem.

Enerģijas patēriņš

CEA sistēmas, īpaši vertikālās fermas, var patērēt ievērojamu daudzumu enerģijas apgaismojumam, apkurei, dzesēšanai un ventilācijai. Tas var palielināt ekspluatācijas izmaksas un veicināt siltumnīcefekta gāzu emisijas, ja netiek izmantoti atjaunojamie enerģijas avoti.

Tehniskās zināšanas

CEA iekārtas ekspluatācija prasa specializētas zināšanas un prasmes augu zinātnē, inženierzinātnēs un tehnoloģijās. Piekļuve apmācītam personālam dažos reģionos var būt izaicinājums.

Kaitēkļu un slimību pārvaldība

Lai gan CEA samazina nepieciešamību pēc pesticīdiem, kaitēkļu un slimību uzliesmojumi slēgtās vidēs joprojām var notikt. Preventīvi pasākumi un integrētas kaitēkļu pārvaldības stratēģijas ir būtiskas.

Ierobežota kultūraugu daudzveidība

Pašlaik CEA ir vispiemērotākā noteiktu veidu kultūraugu audzēšanai, piemēram, lapu zaļumiem, garšaugiem un ogām. Paplašināt to kultūraugu klāstu, kurus var ekonomiski audzēt CEA sistēmās, ir pastāvīgs izaicinājums.

Tirgus pieejamība

CEA ražotāji var saskarties ar izaicinājumiem, piekļūstot jau izveidotiem tirgiem un konkurējot ar tradicionālajiem lauksaimniekiem. Spēcīgu attiecību veidošana ar mazumtirgotājiem un patērētājiem ir panākumu atslēga.

Tehnoloģijas, kas veicina CEA inovācijas

Vairākas tehnoloģijas veicina inovācijas CEA sektorā:

LED apgaismojums

LED apgaismojums kļūst arvien populārāks CEA nozarē, jo tas ir energoefektīvs, ilgmūžīgs un ļauj precīzi kontrolēt gaismas spektru. Dažādus gaismas spektrus var izmantot, lai optimizētu augu augšanu un attīstību.

Sensori un automatizācija

Sensori tiek izmantoti, lai uzraudzītu vides apstākļus, piemēram, temperatūru, mitrumu, gaismu un barības vielu līmeni. Automatizācijas sistēmas pēc tam var izmantot, lai automātiski pielāgotu šos apstākļus, optimizējot augu augšanu.

Mākslīgais intelekts (MI) un mašīnmācīšanās (ML)

MI un ML tiek izmantoti, lai analizētu datus no sensoriem un optimizētu augšanas apstākļus reāllaikā. Šīs tehnoloģijas var arī izmantot, lai prognozētu ražu, atklātu kaitēkļus un slimības un uzlabotu resursu pārvaldību.

Robotika

Robotika tiek izmantota, lai automatizētu tādus uzdevumus kā stādīšana, ražas novākšana un iepakošana. Tas var samazināt darbaspēka izmaksas un uzlabot efektivitāti.

Klimata kontroles sistēmas

Progresīvas klimata kontroles sistēmas tiek izmantotas, lai uzturētu optimālu temperatūru, mitrumu un ventilāciju CEA iekārtās. Šīs sistēmas var integrēt ar sensoriem un automatizācijas sistēmām precīzai kontrolei.

Datu analīzes platformas

Datu analīzes platformas tiek izmantotas, lai apkopotu, analizētu un vizualizētu datus no CEA iekārtām. Šo informāciju var izmantot, lai uzlabotu lēmumu pieņemšanu un optimizētu veiktspēju.

Globāli CEA veiksmes piemēri

CEA tiek veiksmīgi ieviesta dažādos reģionos visā pasaulē:

• Nīderlande: Pasaules līdere siltumnīcu lauksaimniecībā, ražojot plašu kultūraugu klāstu gan vietējam patēriņam, gan eksportam.
• Singapūra: Saskaroties ar ierobežotu zemi un resursiem, Singapūra aktīvi investē vertikālajā lauksaimniecībā un citās CEA tehnoloģijās, lai uzlabotu pārtikas nodrošinājumu.
• Amerikas Savienotās Valstis: Vertikālās lauksaimniecības uzņēmumi, piemēram, Plenty un Aerofarms, izmanto progresīvas tehnoloģijas, lai ražotu augstas kvalitātes lapu zaļumus pilsētās.
• Japāna: Japānai ir ilga siltumnīcu lauksaimniecības vēsture, un tagad tā pievēršas vertikālajai lauksaimniecībai, lai risinātu pārtikas nodrošinājuma problēmas.
• Apvienotie Arābu Emirāti: AAE investē CEA, lai pārvarētu skarbā tuksneša klimata izaicinājumus un ražotu svaigus produktus uz vietas.
• Kanāda: Ar garām ziemām Kanāda izmanto CEA tehnoloģijas, lai pagarinātu audzēšanas sezonu un uzlabotu pārtikas pieejamību.

Kontrolētas vides lauksaimniecības nākotne

CEA ir gatava spēlēt arvien nozīmīgāku lomu globālajā pārtikas ražošanā nākamajos gados. Tā kā pasaules iedzīvotāju skaits turpina pieaugt un klimata pārmaiņas pastiprinās, CEA piedāvā ilgtspējīgu un efektīvu veidu, kā ražot pārtiku uz vietas, visa gada garumā, neatkarīgi no ārējiem vides apstākļiem.

Nākotnes tendences CEA jomā ietver:

• Palielināta automatizācija un robotika: Turpmāka tādu uzdevumu kā stādīšana, ražas novākšana un iepakošana automatizācija uzlabos efektivitāti un samazinās darbaspēka izmaksas.
• Jaunu kultūraugu šķirņu izstrāde: Pētnieki strādā, lai izstrādātu jaunas kultūraugu šķirnes, kas ir īpaši pielāgotas CEA videi.
• Integrācija ar atjaunojamās enerģijas avotiem: CEA iekārtas arvien vairāk paļausies uz atjaunojamās enerģijas avotiem, piemēram, saules un vēja enerģiju, lai samazinātu savu oglekļa pēdu.
• Izplatīšanās jaunos reģionos un kultūraugos: CEA paplašināsies jaunos reģionos un tiks izmantota plašāka kultūraugu klāsta audzēšanai, ieskaitot pamatproduktus, piemēram, rīsus un kviešus.
• Slēgta cikla sistēmu attīstība: CEA iekārtas arvien vairāk pieņems slēgta cikla sistēmas, kas samazina atkritumus un pārstrādā resursus.
• Lielāks uzsvars uz ilgtspējību: CEA turpinās attīstīties, lai kļūtu ilgtspējīgāka, samazinot ietekmi uz vidi un veicinot resursu saglabāšanu.

Nobeigums

Kontrolētas vides lauksaimniecība nav tikai tendence; tā ir būtiska ilgtspējīgas un drošas pārtikas nākotnes sastāvdaļa. Pieņemot inovācijas, pārvarot izaicinājumus un veicinot sadarbību, mēs varam pilnībā atraisīt CEA potenciālu, lai pabarotu pasauli un aizsargātu mūsu planētu. CEA tehnoloģiju globāla pielietošana būs būtiska, lai risinātu pārtikas nodrošinājuma izaicinājumus un veidotu noturīgāku un ilgtspējīgāku pārtikas sistēmu nākamajām paaudzēm. No sausiem tuksnešiem līdz blīvi apdzīvotiem pilsētu centriem, CEA piedāvā ceļu uz taisnīgāku un videi draudzīgāku pārtikas nākotni. Tas ir ieguldījums tehnoloģijās, inovācijās un, galu galā, mūsu planētas un tās iedzīvotāju labklājībā.

Tālākai izpētei:

• Izpētiet Vertikālās lauksaimniecības asociācijas (AVF) globālās atziņas: https://vertical-farming.net/
• Pārskatiet Vāgeningenes Universitātes un pētniecības centra (Nīderlande) pētījumus par siltumnīcu tehnoloģijām: https://www.wur.nl/en.htm
• Izpētiet Singapūras valdības iniciatīvas saistībā ar pārtikas nodrošinājumu un CEA: https://www.sfa.gov.sg/