Подземное земледелие: устойчивое решение для будущего продовольствия

По мере того, как глобальное население продолжает расти, а изменение климата усиливается, потребность в устойчивых и жизнеспособных системах производства продуктов питания становится все более острой. Традиционное сельское хозяйство сталкивается с многочисленными проблемами, включая нехватку земли, дефицит воды, деградацию почвы и последствия экстремальных погодных явлений. Подземное земледелие, также известное как подземное сельское хозяйство, становится многообещающим решением этих проблем, предлагая уникальный и инновационный подход к производству продуктов питания, который может значительно повысить устойчивость и продовольственную безопасность во всем мире.

Что такое подземное земледелие?

Подземное земледелие относится к практике выращивания сельскохозяйственных культур в закрытых средах под поверхностью Земли. Это может включать использование существующих подземных пространств, таких как пещеры, шахты и туннели, или строительство специально построенных объектов. В отличие от традиционного сельского хозяйства, подземное земледелие позволяет точно контролировать факторы окружающей среды, такие как температура, влажность, освещение и подача питательных веществ, создавая оптимальные условия для выращивания независимо от внешних климатических изменений. Эта контролируемая среда обеспечивает круглогодичное производство сельскохозяйственных культур, снижает зависимость от пестицидов и гербицидов и сводит к минимуму использование воды.

Преимущества подземного земледелия для устойчивого развития

Подземное земледелие предлагает множество преимуществ для устойчивого развития, которые решают некоторые из наиболее острых проблем, стоящих перед сельскохозяйственным сектором:

Оптимизация землепользования

Одним из наиболее значительных преимуществ подземного земледелия является его способность использовать пространства, непригодные для обычного сельского хозяйства. Сюда входят заброшенные шахты, заброшенные туннели и городские районы, где земля дефицитна и дорога. Перепрофилируя эти пространства, подземное земледелие может снизить давление на пахотные земли и способствовать сохранению природных экосистем. В густонаселенных городских районах, таких как Токио или Сингапур, где земля очень дорога, подземные фермы могут дополнять существующие цепочки поставок продовольствия и снижать зависимость от импорта. Рассмотрим пример перепрофилированных убежищ от воздушных налетов времен Второй мировой войны в Лондоне, которые изучаются для выращивания листовой зелени.

Сохранение воды

В системах подземного земледелия часто используются методы ирригации замкнутого цикла, такие как гидропоника и аэропоника, которые значительно сокращают потребление воды по сравнению с традиционным сельским хозяйством. Эти системы перерабатывают воду и питательные вещества, сводя к минимуму отходы и предотвращая загрязнение водных ресурсов. В засушливых и полузасушливых регионах, сталкивающихся с нехваткой воды, таких как Ближний Восток и некоторые части Африки, подземное земледелие может обеспечить надежный источник свежих продуктов при минимальном потреблении воды. Например, исследователи изучают использование подземных водоносных горизонтов и геотермальной энергии в пустыне Сахара для питания подземных ферм.

Сокращение использования пестицидов и гербицидов

Контролируемая среда подземных ферм сводит к минимуму риск появления вредителей и болезней, снижая потребность в химических пестицидах и гербицидах. Это имеет решающее значение для защиты здоровья человека и окружающей среды. Создавая стерильную и изолированную среду, подземные фермы могут выращивать сельскохозяйственные культуры с использованием органических и устойчивых методов. Это особенно актуально в странах со строгими правилами использования пестицидов, таких как страны Европейского союза, где потребители все чаще требуют продукты, не содержащие пестицидов.

Круглогодичное производство сельскохозяйственных культур

В отличие от традиционного сельского хозяйства, которое подвержено сезонным колебаниям и перебоям, связанным с погодными условиями, подземное земледелие позволяет круглогодично производить сельскохозяйственные культуры независимо от внешних климатических условий. Это обеспечивает стабильное снабжение свежими продуктами, снижает зависимость от импорта и повышает продовольственную безопасность, особенно в регионах с суровым климатом или ограниченным вегетационным периодом. Представьте себе северную Канаду, где короткий вегетационный период серьезно ограничивает местное производство продуктов питания; подземное земледелие могло бы обеспечить устойчивый источник свежих фруктов и овощей круглый год.

Сокращение транспортных расходов и выбросов

Располагая подземные фермы ближе к городским центрам, можно значительно сократить транспортные расстояния и связанные с этим затраты и выбросы. Это сводит к минимуму углеродный след цепочки поставок продовольствия и повышает свежесть и питательную ценность продукции. Например, подземная ферма, расположенная под супермаркетом в Берлине, могла бы ежедневно снабжать магазин свежими продуктами, устраняя необходимость в перевозках на дальние расстояния и сокращая пищевые отходы.

Энергоэффективность

Хотя подземное земледелие требует энергии для освещения, вентиляции и контроля температуры, оно также предлагает возможности для повышения энергоэффективности. Использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и геотермальная энергия, может значительно снизить углеродный след подземных ферм. Геотермальная энергия, в частности, может обеспечить стабильный и устойчивый источник тепла и холода, снижая зависимость от ископаемого топлива. В Исландии, например, геотермальная энергия широко используется для питания теплиц и может быть адаптирована и для подземного земледелия.

Технологии, используемые в подземном земледелии

Успех систем подземного земледелия обеспечивают несколько ключевых технологий:

Сельское хозяйство с контролируемой средой (CEA)

CEA включает в себя манипулирование факторами окружающей среды, такими как температура, влажность, освещение и уровни углекислого газа, для оптимизации роста растений. Датчики и автоматизированные системы отслеживают и регулируют эти параметры, обеспечивая оптимальные условия для выращивания независимо от внешних колебаний.

Гидропоника и аэропоника

Гидропоника и аэропоника - это методы беспочвенного выращивания, которые доставляют питательные вещества непосредственно к корням растений через воду или воздух. Эти методы очень эффективны с точки зрения использования воды и питательных веществ и могут значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур по сравнению с традиционным земледелием на основе почвы.

Светодиодное освещение

Светодиодное освещение обеспечивает точный и энергоэффективный источник света для роста растений. Светодиоды можно настроить для излучения определенных длин волн света, которые способствуют фотосинтезу и оптимизируют развитие растений. Кроме того, светодиоды выделяют меньше тепла, чем традиционные системы освещения, что снижает потребность в охлаждении и еще больше повышает энергоэффективность.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует внутреннее тепло Земли для обеспечения устойчивого источника тепла и холода для подземных ферм. Это снижает зависимость от ископаемого топлива и сводит к минимуму углеродный след объекта.

Интеграция возобновляемых источников энергии

Интеграция солнечной, ветровой или других возобновляемых источников энергии может еще больше повысить устойчивость подземных ферм за счет снижения их зависимости от сети и минимизации их воздействия на окружающую среду. Сочетание солнечных панелей на поверхности и геотермальной энергии под землей обеспечивает надежное и устойчивое энергоснабжение.

Примеры проектов подземного земледелия по всему миру

Несмотря на то, что это все еще относительно молодая отрасль, несколько инновационных проектов подземного земледелия демонстрируют потенциал этой технологии во всем мире:

Growing Underground (Лондон, Великобритания)

Growing Underground - это новаторский проект, в котором используются заброшенные бомбоубежища времен Второй мировой войны под Лондоном для выращивания листовой зелени и трав. На ферме используются гидропоника и светодиодное освещение для круглогодичного производства сельскохозяйственных культур, поставляя свежие продукты в местные рестораны и магазины.

Deep Farm Institute (Финляндия)

Этот исследовательский проект изучает потенциал использования подземных шахт в Финляндии для производства продуктов питания. Проект направлен на разработку устойчивых и эффективных методов подземного земледелия, подходящих для холодного климата.

The Plant (Чикаго, США)

Несмотря на то, что The Plant не является строго подземным, это вертикальная ферма замкнутого цикла, расположенная на перепрофилированном мясокомбинате в Чикаго. Она объединяет различные устойчивые технологии, включая аквапонику, анаэробное сбраживание и возобновляемую энергию, для создания самодостаточной системы производства продуктов питания. Это хороший пример городского земледелия, который может служить основой для аналогичных подземных проектов.

Подземный город Монреаля (Канада)

Обширная подземная сеть в Монреале потенциально может вместить городские фермы, интегрированные непосредственно в городскую инфраструктуру, обеспечивая жителей свежими продуктами питания и эффективно используя существующее пространство.

Проблемы и соображения

Несмотря на многочисленные преимущества, подземное земледелие также сталкивается с рядом проблем и соображений:

Первоначальные инвестиционные затраты

Первоначальные инвестиционные затраты на создание подземной фермы могут быть значительными, включая стоимость приобретения или реконструкции земли, развития инфраструктуры и внедрения технологий. Получение финансирования и привлечение инвесторов может быть проблемой для новых проектов.

Потребление энергии

Хотя подземные фермы могут быть энергоэффективными, им все равно требуется энергия для освещения, вентиляции и контроля температуры. Минимизация потребления энергии и использование возобновляемых источников энергии имеют решающее значение для обеспечения устойчивости этих объектов.

Техническая экспертиза

Для эксплуатации подземной фермы требуются специальные технические знания в таких областях, как гидропоника, аэропоника, сельское хозяйство с контролируемой средой и возобновляемая энергия. Необходимы программы обучения и повышения квалификации для подготовки квалифицированной рабочей силы для этой развивающейся отрасли.

Нормативно-правовая база

Необходима четкая и последовательная нормативно-правовая база для руководства развитием подземного земледелия и обеспечения его безопасности и устойчивости. Это включает в себя правила, касающиеся безопасности пищевых продуктов, охраны окружающей среды и строительных норм.

Общественное восприятие

Повышение осведомленности общественности о преимуществах подземного земледелия и устранение любых опасений по поводу безопасности пищевых продуктов или воздействия на окружающую среду имеет решающее значение для завоевания общественного признания и поддержки. Прозрачность и открытое общение являются ключом к укреплению доверия.

Будущее подземного земледелия

Подземное земледелие обладает огромным потенциалом для революционного преобразования производства продуктов питания и повышения устойчивости перед лицом растущих глобальных проблем. По мере развития технологий и снижения затрат подземные фермы, вероятно, будут становиться все более распространенными, особенно в городских районах и регионах с суровым климатом или ограниченными земельными ресурсами. Необходимы дальнейшие исследования и разработки для оптимизации методов подземного земледелия, повышения энергоэффективности и снижения затрат. Сотрудничество между исследователями, предпринимателями, политиками и заинтересованными сторонами сообщества имеет важное значение для реализации всего потенциала подземного земледелия и создания более устойчивого и продовольственно-безопасного будущего для всех.

В будущем мы можем увидеть интеграцию подземных ферм с другой городской инфраструктурой, такой как транспортные сети и объекты по переработке отходов, создавая синергетические системы, которые максимизируют эффективность использования ресурсов и минимизируют воздействие на окружающую среду. Мы также можем увидеть модульные, масштабируемые подземные фермерские блоки, которые можно легко развернуть в различных местах, адаптируясь к местным потребностям и условиям. Представьте себе сеть взаимосвязанных подземных ферм под городом, обеспечивающих децентрализованную и устойчивую систему снабжения продовольствием.

Практические рекомендации

• Поддержка исследований и разработок: Инвестируйте в исследования для улучшения технологий подземного земледелия и оптимизации эффективности использования ресурсов.
• Содействие образованию и обучению: Разрабатывайте образовательные программы для подготовки квалифицированной рабочей силы в области методов подземного земледелия.
• Стимулирование инвестиций: Предлагайте налоговые льготы и субсидии для стимулирования инвестиций в проекты подземного земледелия.
• Разработка нормативно-правовой базы: Создайте четкие и последовательные правила для руководства устойчивым развитием подземного земледелия.
• Повышение осведомленности общественности: Информируйте общественность о преимуществах подземного земледелия и устраняйте любые опасения.

Приняв подземное земледелие и способствуя инновациям в этой области, мы можем проложить путь к более устойчивому, жизнеспособному и продовольственно-безопасному будущему для будущих поколений.