فهرست مطالب
کشت های کنترل شده و کشاورزی عمودی
روش تولید کشتهای گلخانهای یا تولید در شرایط کنترل شده (کشتهای طبقاتی یا کشت عمودی) با فراهم آوردن محیط کنترل شده مناسب، بهره وری استفاده از نهادهها را به حداکثر میرساند و کیفیت محصولات را افزایش میدهد؛ از این رو این روش راه حلی نسبتا پایدار و کارآمد برای چالشهای کشاورزی مدرن محسوب میشود.
در سال 2021، صنعت کشاورزی عمودی جهانی (Vertical Farming) نزدیک به 3.5 میلیارد دلار تخمین زده شده است؛ با پیش بینیها تا سال 2029 به بیش از 20 میلیارد دلار افزایش خواهد یافت، که تقربیا 87 درصد از آن به سبزیهای برگی اختصاص خواهد یافت. سطح زیر کشت جهانی محصولات گلخانهای در سال 2019 به 873466 هکتار رسیده است. که با احتساب پوششهای ساده و گلخانههای ابتدایی، سطح زیر کشت روشهای کنترل شده را بیش از 3.5 میلیون هکتار برآورد میکنند. سطح زیر کشت سبزیهای برگی در گلخانههای کشور حدود 113 هکتار است و تولید سالانه آنها بیش از 55 هزار تن میباشد. تولید جهانی سبزیها بین سالهای 2000 تا 2019 نسبت به میوهها سریعتر رشد کرده است، به طوری که 65 درصد یا 446 میلیون تن افزایش یافته است. بر اساس آمارها، میزان تولید از 682 میلیون تن در سال 2000 به 1128 میلیون تن در سال 2019 رسیده است. تولید گیاهان در محیطهای بسته مفهوم جدیدی نیست، اما تولید در مقیاس بزرگ در سالهای اخیر در حال پیشرفت سریع است. به دلیل تازگی این صنعت اجماع قطعی در مورد اصطلاحات وجود ندارد. مزارع عمودی (VF)، محیطهای گیاهی سرپوشیده(IPE)، کارخانههای گیاهی با نور مصنوعی (PFAL)، محیط بسته تولید گیاه (CEPP) یا محیط های کنترل شده با نور مصنوعی(CEAL) همگی مترادف هستند.
کشاورزی عمودی یا کارخانه گیاهی (Plant Factory) یک سیستم کشاورزی سرپوشیده است که برای تولید کارآمد محصولات زراعی در طبقات عمودی روی هم یا روی سطوح شیبدار عمودی طراحی شده است. این مفهوم در تضاد با روشهای سنتی کشاورزی است که بر قطعات بزرگ زمین متکی است. فناوریهای کشاورزی محیط کنترلشده (CEA) مانند هیدروپونیک و آئروپونیک برای بهینهسازی شرایط رشد گیاه از جمله نور، دما، رطوبت و مواد غذایی استفاده میشود.
مفاهیم کلیدی
محیط کنترل شده
مزارع عمودی کنترل دقیقی بر عوامل محیطی حیاتی برای رشد گیاه دارند. این شامل تنظیم شدت، طیف و مدت نور است. علاوه بر این حفظ دما، دی اکسید کربن، رطوبت مطلوب و اطمینان از در دسترس بودن مواد مغذی کافی از مزایای این سیستم میباشد. این محیطهای کنترل شده را میتوان برای ایجاد شرایط رشد مورد نیاز برای محصولات مختلف تنظیم کرد.
کشت های عمودی
مشخصه مزارع عمودی استفاده آنها از فضای عمودی برای رشد محصولات مختلف است. استفاده از طبقات عمودی، کارایی استفاده از زمین را به حداکثر میرساند و در مقایسه با کشاورزی سنتی، امکان تولید محصول بیشتر در هر متر مربع را فراهم میکند. همچنین تولید در تمام طول سال را مستقل از شرایط آب و هوایی خارجی امکان پذیر می کند.
نورپردازی LED
مزارع عمودی اغلب به سیستمهای روشنایی مصنوعی، به ویژه چراغ های LED (دیود ساطع کننده نور) برای ارائه طیف نور لازم برای فتوسنتز متکی هستند. LED ها به دلیل کارایی انرژی و توانایی آنها در ساطع کردن طول موجهای خاص نور که باعث رشد و نمو گیاهان میشود نسبت به سایر منابع نوری ترجیح داده میشوند.
هیدروپونیک
این روش شامل رشد گیاهان در محلول آبی غنی از مواد غذایی بدون استفاده از خاک است. در باغبانی عمودی، سیستمهای هیدروپونیک را میتوان در طبقات ادغام کرد و به طور مستقیم مواد غذایی لازم را برای ریشه ها فراهم کرد. این روش باعث صرفه جویی در مصرف آب و رشد سریعتر گیاه در مقایسه با کشاورزی سنتی مبتنی بر خاک میشود.
اتوماسیون و سیستم تزریق مواد غذایی
در کشاورزی عمودی، سیستم تزریق مواد مغذی نقش مهمی در تضمین رشد و سلامت بهینه گیاهانی که در یک محیط کشت میشوند، ایفا میکند. این سیستمها معمولاً خودکار یا نیمه خودکار هستند و توسط حسگرها و نرم افزارهایی که عواملی مانند pH، غلظت مواد غذایی و در دسترس بودن آب را تنظیم میکنند، کنترل میشوند. این موضوع تضمین میکند که گیاهان دقیقاً مواد غذایی مورد نیاز خود را به نسبت صحیح دریافت میکنند. علاوه بر این گونههای مختلف گیاهی و مراحل رشد نیاز به فرمولاسیون مواد غذایی متفاوتی دارند. سیستم تزریق امکان بهینه سازی مخلوط مواد غذایی را بر اساس نیازهای خاص محصولات در حال رشد فراهم میکند.
کشت سبزی های برگی در سیستم کشت کارخانه های گیاهی در ایران
جایگاه و نقش باغبانی عمودی در کشاورزی
باغبانی عمودی نقش مهم و در حال تحولی را در تولید کشاورزی مدرن ایفا میکند و راهحلهای منحصربهفردی را برای چالشهای گوناگونی که روشهای کشاورزی سنتی با آن مواجه است، ارائه میکند. در اینجا نگاهی جامع به جایگاه و نقش آن بر اساس دیدگاه های علمی داریم:
کاربری پایدار زمین
کشاورزی عمودی با طبقات کشت به صورت عمودی، کارایی زمین را به حداکثر میرساند. این رویکرد در مقایسه با کشاورزی افقی سنتی، امکان تولید میزان بیشتر محصول در هر متر مربع را فراهم میکند. این نیاز به پاکسازی گسترده زمین را کاهش داده و زیستگاههای طبیعی را حفظ میکند و آن را به ویژه در مناطق شهری و پرجمعیت که زمینهای قابل کشت محدود است، ارزشمند میکند.
بهره وری منابع
باغبانی عمودی برای بهینه سازی استفاده از منابعی مانند آب، مواد غذایی و انرژی طراحی شدهاند. تکنیکهایی مانند کشت هیدروپونیک (NFT، DFT) در مقایسه با کشاورزی سنتی مبتنی بر خاک، آب کمتری مصرف میکنند. محلولهای غذایی در سیستم تزریق دوباره به گردش در میآیند و هدر رفت را به حداقل میرسانند. سیستمهای روشنایی LED کم مصرف طیفهای نوری مناسبی را ارائه میدهند که ضمن کاهش مصرف برق، فتوسنتز و رشد گیاهان را افزایش میدهد.
انعطاف پذیری آب و هوا
کشاورزی محیطهای کنترل شده (CEA) در مزارع عمودی تأثیر تغییرات آب و هوایی بر تولید محصول را به شدت کاهش میدهد. با کنترل دما، رطوبت و قرار گرفتن در معرض نور LED، مزارع عمودی میتوانند محصولی ثابت در طول سال، مستقل از شرایط آب و هوایی منطقه تولید کنند. این انعطاف پذیری خطرات مرتبط با رویدادهای شدید آب و هوایی و تغییرات آب و هوایی را کاهش میدهد.
باغبانی شهری و امنیت غذایی
باغبانی عمودی، تولید غذا را به مراکز شهری، جایی که اکثریت جمعیت جهان در آن ساکن هستند، نزدیکتر میکند. این نزدیکی مسافتهای حمل و نقل، انتشار گازهای گلخانهای مرتبط با حمل و نقل مواد غذایی را کاهش میدهد. از طرفی گزارش شده است که کیفیت 27 تا 40 درصد محصولات باغبانی به خصوص سبزیهای برگی در حمل و نقل از بین میروند یا به شدت کیفیت آنها کاهش پیدا میکند. باغبانی عمودی امنیت غذایی را با ارائه محصولات تازه در طول سال افزایش میدهد و در نتیجه وابستگی به منابع غذایی سایر مناطق را کاهش میدهد و علاوه بر این دسترسی به مواد غذایی را در شهرهایی که در مزارع آنها به راحتی امکان کشت وجود ندارد، بهبود میبخشد.
تولید محصول سالم و با کیفیت
باغبانی عمودی امکان کنترل دقیق بر شرایط رشد را فراهم میکند و کیفیت و ایمنی محصول را تضمین مینماید. باغبانی عمودی با به حداقل رساندن قرار گرفتن در معرض آفات، بیماریها و علفهای هرز که معمولاً در کشاورزی در فضای بازیافت میشوند، مواد غذایی با کیفیت بالاتری تولید میکنند. در این سیستم کشت استفاده از آفت کشها و علف کشها نیز به شدت کاهش مییابد که در بسیاری از مزارع و گلخانهها به طور قابل توجهی مورد استفاده قرار میگیرد. لازم به ذکر است در حال حاضر در بیشتر کشورهایی که این صنعت به خوبی توسعه پیدا کرده، قیمت فروش محصولات تولیدی (به عنوان محصول سالم) در این سیستم کشت تقریبا دو برابر محصولات تولید شده در مزارع میباشد.
بررسی وضعیت کشاورزی فشرده در جهان و ایران
به طور کلی باغبانی عمودی رشد سریعی را در سراسر جهان تجربه کرده است، به ویژه در مناطق شهری پرجمعیت که دسترسی به محصولات تازه محدود است. طبق گزارش فائو، فناوریهای کشاورزی عمودی به طور فزایندهای در مناطقی مانند آمریکای شمالی، اروپا و آسیا-اقیانوسیه برای افزایش تولید غذای محلی و کاهش هزینههای حمل و نقل به کار گرفته میشوند. آمریکای شمالی در باغبانی عمودی پیشتاز است. ایالات متحده آمریکا سهم قابل توجهی از بازار جهانی باغبانی عمودی را به خود اختصاص داده است، با ارزش بازار پیش بینی شده بیش از 12 میلیارد دلار تا سال 2028. در اروپا، کشور هلند به دلیل مطالعات پایهای که در راستای کشتهای کنترل شده انجام میشود و همچنین شرکتهای بسیار قوی در خصوص طراحی، ساخت گلخانه و کارخانههای گیاهی وجود دارد، در فنآوری باغبانی عمودی پیشرو است. در کشورهای آسیایی و اقیانوسیه به طور فزایندهای برای حل چالشهای امنیت غذایی در مناطق شهرنشینی باغبانی عمودی را گسترش میدهند. ژاپن و سنگاپور در فناوری باغبانی عمودی در آسیا پیشرو هستند و از رباتهای پیشرفته و هوش مصنوعی برای به حداکثر رساندن بهرهوری محصولات استفاده میکنند. باغبانی عمودی در ایران نسبت به کشورهای پیشرفتهتر هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد. با این حال، این مفهوم به دلیل پتانسیل آن برای رسیدگی به مسائل امنیت غذایی، کمبود آب و چالشهای شهرنشینی، به طور پیوسته مورد توجه و حمایت بخشهای مختلف قرار گرفته است. دولت ایران علاقه فزایندهای به ترویج باغبانی عمودی به عنوان بخشی از استراتژی گستردهتر خود برای نوسازی بخش کشاورزی و افزایش خودکفایی غذایی نشان داده است. ابتکارات شامل بودجه تحقیقاتی، پروژههای آزمایشی و حمایت از سیاست با هدف تشویق سرمایه گذاری در فن آوری های باغبانی عمودی است. پیشرفتهای فنآوری در کشاورزی مانند استفاده از سیستم های هیدروپونیک، ایروپونیک و نور های LED در حال مطالعه و بررسی با شرایط آب و هوایی کشور است. علیرغم مزایای بالقوه، با این حال مشکلات متعددی مانع پذیرش گسترده باغبانی عمودی در ایران شده است. که از جمله هزینههای سرمایه گذاری اولیه بالا، آگاهی محدود در میان کشاورزان و نیاز به مهارتها و دانش تخصصی برای اجرای موثر سیستم های باغبانی عمودی است. با افزایش آگاهی و مقرون به صرفه شدن فناوری، آینده باغبانی عمودی در ایران امیدوارکننده به نظر میرسد. مطالعات روبه رشدی در دانشگاه و برخی مراکز خصوصی ایران در راستای امکان سنجی کشاورزی عمودی انجام شده است.
