Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1), Christopher I. Cazzonelli (1) og David T. Tissue 1,2)
1. National Vegetable Protected Cropping Centre, Hawkesbury Institute for the Environment, Western Sydney
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Australia; 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. Globalt senter for landbasert innovasjon, Hawkesbury Campus, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Australia
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Australia
* Korrespondanse: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tlf.: +61-2-4570-1913
Abstrakt: Beskyttet avling tilbyr en måte å styrke matproduksjonen i møte med klimaendringene
og levere sunn mat bærekraftig med færre ressurser. Men å lage denne måten å drive jordbruk på
økonomisk levedyktig, må vi vurdere statusen til beskyttet avling i sammenheng med tilgjengelig
teknologier og tilsvarende målhagebruksavlinger. Denne gjennomgangen skisserer eksisterende muligheter
og utfordringer som må løses av pågående forskning og innovasjon i dette spennende men
komplekst felt i Australia. Innendørs gårdsanlegg er bredt kategorisert i følgende tre
nivåer av teknologisk fremgang: lav-, middels- og høyteknologisk med tilsvarende utfordringer
som krever innovative løsninger. Videre begrensninger på innendørs plantevekst og beskyttet
beskjæringssystemer (f.eks. høye energikostnader) har begrenset bruken av innendørs landbruk til relativt sett
få avlinger med høy verdi. Derfor må vi utvikle nye avlingskultivarer som er egnet for innendørs landbruk
som kan avvike fra de som kreves for åpen feltproduksjon. I tillegg beskyttet beskjæring
krever høye oppstartskostnader, dyr kvalifisert arbeidskraft, høyt energiforbruk og betydelig skadedyr
og sykdomshåndtering og kvalitetskontroll. Samlet sett tilbyr beskyttet avling lovende løsninger
for matsikkerhet, samtidig som man reduserer karbonfotavtrykket til matproduksjon. Imidlertid for innendørs
avlingsproduksjon for å ha en betydelig positiv innvirkning på global matsikkerhet og ernæringsmessig
sikkerhet, vil økonomisk produksjon av ulike avlinger være avgjørende.
nøkkelord: beskyttet beskjæring; vertikal gård; jordfri kultur; avling ytelse; innendørs landbruk;
matsikkerhet; ressurs bærekraft
1. Innledning
Den globale befolkningen forventes å nå nesten 10 milliarder i 2050, og mesteparten av veksten forventes å skje i store bysentre over hele verden [1,2]. Etter hvert som befolkningen øker, må matproduksjonen øke og dekke ernærings- og helsebehov samtidig som FNs bærekraftsmål (UN SDGs) nås [3,4]. Fallende dyrkbar jord og de negative virkningene av klimaendringer på landbruket utgjør ytterligere utfordringer som tvinger innovasjoner i fremtidige matproduksjonssystemer for å møte økende etterspørsel i løpet av de neste tiårene. For eksempel er australske gårder ofte utsatt for klimavariasjoner og er utsatt for langsiktige klimaendringer. Nylige tørker over det østlige Australia i 2018–19 og 2019–20 påvirket gårdsbedrifter negativt, og bidro dermed til de nye effektene av klimaendringer på australsk landbruk [5].
Beskyttet avling, også kjent som innendørs jordbruk [6] – alt fra lavteknologiske polytunneler til middels teknologiske, delvis miljøkontrollerte drivhus, til høyteknologiske 'smarte' drivhus og innendørs gårder – kan bidra til å øke den globale matsikkerheten i det 21. århundre. Men mens visjonen om en selvbærende metropol er tiltalende som en måte å takle moderne utfordringer på, har ikke opptaket av innendørs jordbruk matchet
begeistring og optimisme hos sine talsmenn. Beskyttet avling og innendørs jordbruk innebærer en større bruk av teknologi og automatisering for å optimalisere arealbruken, og tilbyr dermed spennende løsninger for å forbedre fremtidig matproduksjon [7]. Rundt om i verden har utviklingen av urbant landbruk [8,9] ofte skjedd etter kroniske og/eller akutte kriser, som lys- og plassbegrensninger i Nederland; kollapsen av bilindustrien i Detroit; krakket i eiendomsmarkedet på den amerikanske østkysten; og blokaden av cubansk missilkrise. Annen
impulser har kommet i form av tilgjengelige markeder, dvs. beskyttet avling spredte seg i Spania [10] på grunn av landets enkle tilgang til nordeuropeiske markeder. Sammen med eksisterende utfordringer kan den pågående COVID-19-pandemien gi den nødvendige drivkraften til å transformere det urbane landbruket [11].
Hvis urbant landbruk skal spille en betydelig rolle i å forbedre matsikkerhet og menneskelig ernæring, må det skaleres globalt slik at det har kapasitet til å dyrke et bredt spekter av produkter på en mer energi-, ressurs- og kostnadseffektiv måte enn er for øyeblikket mulig. Det finnes enorme muligheter for å forbedre avlingens produktivitet og kvalitet ved å kombinere fremskritt innen miljøkontroll, skadedyrbehandling, fenomener og automatisering
med avlsarbeid rettet mot egenskaper som forbedrer plantearkitektur, avlingskvalitet (smak og ernæring) og utbytte. Et større mangfold av nåværende og fremvoksende avlinger i forhold til tradisjonelle avlingstyper, så vel som medisinplanter, kan dyrkes i miljøkontrollerte gårder [12,13].
Det overhengende behovet for å forbedre matsikkerheten i byene og redusere karbonfotavtrykket til mat kan dekkes av innovasjoner i landbruksmatsektorene, som beskyttet avling og vertikalt innendørs jordbruk. Disse spenner fra lavteknologiske polytunneler med minimal miljøkontroll, mellomteknologiske, delvis miljøstyrte drivhus til høyteknologiske drivhus og vertikale jordbruksanlegg med toppmoderne teknologier. Beskyttet avling er den raskest voksende matproduserende sektoren i Australia, når det gjelder produksjonsskala og økonomisk innvirkning [12]. Den australske industrien for beskyttet avling består av høyteknologiske anlegg (17 %), drivhus (20 %) og hydroponiske/substratbaserte avlingsproduksjonssystemer (52 %), noe som indikerer behovet og muligheten for å utvikle landbruksnæringen. I denne gjennomgangen diskuterer vi statusen til beskyttet avling i sammenheng med tilgjengelig teknologi og tilsvarende målhagebruksavlinger, og skisserer mulighetene og utfordringene som må håndteres av pågående forskning i Australia.
2. Gjeldende teknikker og teknologier i beskyttet beskjæring
I 2019 var det totale landarealet viet til beskyttet avling – som stort sett involverer
dyrking av avlinger under alle typer dekke – ble estimert til 5,630,000 14 500,000 hektar (ha) globalt [10]. Det totale arealet av grønnsaker og urter dyrket i drivhus (permanente strukturer) har blitt estimert til å være rundt 90 15,16 ha globalt, med 1300 % av disse avlingene dyrket i drivhus og 14 % i plastveksthus [5]. Australias drivhusareal er estimert til å være rundt 17 ha, med høyteknologiske drivhus (rundt 83 individuelle bedrifter, som hver okkuperer mindre enn 17 ha) som står for 80 % av dette arealet, og lavteknologiske/mediumteknologiske drivhus står for 20 % [16 ]. Globalt utgjør plastdrivhus og drivhus henholdsvis rundt XNUMX % og XNUMX % av de totale drivhusene som produseres [XNUMX].
Beskyttet avling er den raskest voksende matproduserende sektoren i Australia, verdsatt til rundt 1.5 milliarder dollar per år ved gårdsporten i 2017. Det er anslått at rundt 30 % av alle australske bønder dyrker avlinger i en eller annen form for beskyttet avlingssystem, og at avlinger dyrket under tak utgjør rundt 20 % av den totale verdien av grønnsaks- og blomsterproduksjon [18]. I Australia er det estimerte produksjonsområdet for drivhusgrønnsaker høyest for Sør-Australia (580 ha), etterfulgt av New South Wales (500 ha) og Victoria (200 ha), mens Queensland, Western Australia og Tasmania står for <50 ha hver [17 ].
Basert på Australian Horticulture Statistics Handbook (2014–2015) og diskusjoner med industrien, ble bruttoverdien av produksjonen (GVP) av frukt, grønnsaker og blomster estimert for 2017. Blant vekstsystemene som brukes, avlinger dyrket i hydroponisk/substrat- baserte produksjonssystemer (52 %) ble verdsatt høyest, etterfulgt av de som ble dyrket under jordgjødslingssystemer (35 %), med en kombinasjon av jordgjødsling og hydroponiske/substratbaserte systemer (11 %), og ved bruk av et hydroponikk/næringsstoff filmteknikk (NFT) (2%) (Figur 1A). Tilsvarende, blant beskyttelsestypene, hadde avlinger dyrket under poly-/glassbelegg (63 %) høyest GVP, etterfulgt av de dyrket under poly-dekker (23 %), hagl/skygge-dekker (8 %) og kombinert poly/hagl/skygge dekker (6%) (Figur 1B) [17]. I Australia er statistikk for GVP-er for spesifikke drivhushagebruksprodukter ikke lett tilgjengelig [15].
Figur 1. Total bruttoverdiproduksjon (GVP) av avlinger under beskyttet avling (2017) etter dyrkingssystem (A) og vern (B). Hydroponics/substratbasert produksjon innebærer jordfri plantevekst ved bruk av et inert medium som steinull. Jord/gjødselbasert produksjon innebærer plantevekst ved bruk av jord med gjødsling (kombinert påføring av gjødsel og vann). Hydroponics/næringsfilmteknikken (NFT) innebærer å sirkulere en grunn vannstrøm som inneholder oppløste næringsstoffer som passerer over plantens røtter i vanntette kanaler. "Poly" refererer til polykarbonat.
Hagl/skyggebelegg, vanligvis av netting eller stoff, beskytter avlinger mot hagl og blokkerer en del av overflødig lys. $ refererer til AUD.
Blant de kontrollerte miljøanleggene i USA er drivhus av glass eller polykarbonat (47%) mer vanlig enn innendørs vertikale gårder (30%), lavteknologiske bøylehus i plast (12%), containergårder (7% ) og innendørs dypvannskultursystemer (4 %). Blant dyrkingssystemer er hydroponikk (49 %) mer vanlig enn jordbaserte (24 %), akvaponiske (15 %), aeroponiske (6 %) og hybridsystemer (aeroponikk, hydroponikk, jord) (6 %) [19,20].
Australia har svært få etablerte avanserte vertikale gårder, mye på grunn av det faktum at det har få tett befolkede byer. Australia har imidlertid omtrent 1000 ha drivhusareal [16,17] og eksporten av ferske grønnsaker og frukt økte betydelig fra 2006 til 2016 for Australia [16] med økende underdekkeavling. Selv om Australia har fått en god start innen innendørs jordbruk og sektoren har et stort vekstpotensial, krever det tid å modnes og videreutvikling for å bli en nøkkelaktør på global skala. For tiden kan kommersielt orienterte innendørs gårdsanlegg kategoriseres i følgende tre nivåer av teknologisk fremgang: lav-, middels- og høyteknologisk. Hver er diskutert mer detaljert i de følgende avsnittene.
2.1. Ny teknologi for lavteknologiske polytunneler
Lavteknologiske drivhusanlegg som bidrar mest til beskyttet avling har flere begrensninger som krever teknologiske løsninger for å hjelpe i overgangen til lønnsomme middels- eller høyteknologiske anlegg som produserer avlinger av høy kvalitet med minimale ressurser. Lavteknologiske polytunneler står for 80–90 % av produksjonen av drivhusavlinger globalt [20] og i Australia [17]. Tatt i betraktning den store andelen lavteknologiske polytunneler i beskyttet avling og deres lave nivåer av klima, gjødsel og skadedyrbekjempelse, er det viktig å ta tak i de tilhørende utfordringene for å øke produksjonen og den økonomiske avkastningen til dyrkerne.
Det lavteknologiske nivået omfatter ulike typer polytunneler som kan variere fra provisoriske metallkonstruksjoner med plastbelegg til permanente spesialbygde strukturer. Vanligvis er de ikke kontrollert utover evnen til å løfte plastbelegget når det blir for varmt eller overskyet ute. Disse plastdekslene beskytter avlingen mot hagl, regn og kaldt vær og forlenger vekstsesongen til en viss grad. Disse billige strukturene tilbyr en
levedyktig avkastning for investering i grønnsaksvekster som salat, bønner, tomater, agurk, kål og zucchini. Oppdrett i disse polytunnelene utføres i jorda, mens mer avanserte operasjoner kan bruke store potter og dryppvanning for tomater, blåbær, auberginer eller paprika. Men mens lavteknologisk beskyttet avling er fornuftig for små dyrkere, lider slike teknikker av flere mangler. Deres mangel på miljøkontroll påvirker konsistensen av størrelsen og kvaliteten på produktet og reduserer derfor
markedsadgangen til disse produktene for krevende kunder som supermarkeder og restauranter. Gitt at avlingen generelt er plantet i jorda, står disse bøndene også overfor en rekke skadedyr- og jordbårne sykdommer (f.eks. vedvarende nematodeangrep). Industri- og forskningspartnere krever innovasjoner i å tilby løsninger på tvers av anleggsdesign og avlingsstyringssystemer samt smarte handelssystemer for å eksportere produkter
og opprettholde en konstant forsyningskjede. Insentiver og støtte fra finansieringsorganer og teknologiske innovasjoner (f.eks. biologisk kontroll, delvis automatisering i vanning og temperaturkontroll) fra universiteter og bedrifter kan hjelpe dyrkere med å gå over til mer avanserte teknologiske avlingssystemer.
2.2. Oppgradering av mellomteknologiske drivhus med innovasjoner og ny teknologi
Medium-tech beskyttet avling er en bred kategori som omfatter drivhus og drivhus med kontrollert miljø. Denne delen av sektoren for beskyttet avling krever betydelige teknologiske oppgraderinger hvis den skal konkurrere med storskala matproduksjon i gårder som bruker lavteknologiske polytunneler og høykvalitetsprodukter fra høyteknologiske drivhus. Miljøkontrollen i mellomteknologiske drivhus er vanligvis delvis eller intensiv og temperaturen i enkelte drivhus kan kontrolleres ved å åpne taket manuelt, mens
mer avanserte anlegg har kjøle- og varmeenheter. Bruken av solcellepaneler og smarte filmer undersøkes for å redusere energikostnader og karbonavtrykk i middels teknologiske drivhus [21–23].
Mens mange drivhus fortsatt er laget av PVC- eller glasskledning, kan smarte filmer påføres disse strukturene eller kan innlemmes i drivhusdesign for å øke energieffektiviteten. Vanligvis bruker high-end drivhus vekstmedier som Rockwool-blokker med nøye kalibrerte flytende gjødselmottak på forskjellige vekststadier for å maksimere avlingene. CO2-gjødsling brukes noen ganger i middels teknologisk drivhus for å øke utbytte og kvalitet. Den middels-teknologiske beskyttede avlingssektoren vil dra nytte av industri-universitetspartnerskap for å generere avanserte vitenskapelige og teknologiske løsninger, inkludert nye avlingsgenotyper med høy avkastning og kvalitet, integrert skadedyrbekjempelse, helautomatisert gjødsling og klimakontroll i drivhus, og robothjelp i avlingsforvaltning og høste.
2.3. Innovasjoner av vitenskap og teknologi for høyteknologiske drivhus
Høyteknologiske drivhus kan innlemme de siste teknologiske fremskrittene innen avlingsfysiologi, gjødsling, resirkulering og belysning. I store kommersielle drivhus kan for eksempel "smart glass"-teknologi, solcelleanlegg (PV) og tilleggsbelysning, som LED-paneler, brukes til å forbedre avlingskvaliteten og avlingene. Produsentene automatiserer også i økende grad kritiske og/eller arbeidsintensive områder som avlingsovervåking, pollinering og høsting.
Utviklingen av kunstig intelligens (AI) og maskinlæring (MI) har åpnet nye dimensjoner for høyteknologiske drivhus [24–28]. AI er et sett med datamaskinkodede regler og statistiske modeller som er trent til å skjelne mønstre i big data og utføre oppgaver som vanligvis er knyttet til menneskelig intelligens. AI brukt i bildegjenkjenning brukes til å overvåke avlingshelsen og gjenkjenne tegn på sykdom, noe som muliggjør raskere, bedre informert beslutningstaking for avlingshåndtering og høsting – noe som i disse dager kan oppnås
av robotarmer i stedet for menneskelig arbeid. Internet-of-Things (IoT) tilbyr løsninger for automatisering som kan tilpasses spesifikt for drivhusapplikasjoner [29]. Dermed kan AI og IoT bidra betydelig på området moderne landbruk ved å kontrollere og automatisere oppdrettsaktiviteter [30].
Forskning og utvikling innen landbruksroboter har vokst betydelig det siste tiåret [31–33]. Et autonomt høstingssystem for paprika som nærmer seg kommersiell levedyktighet ble demonstrert med en høstingsuksessrate på 76.5 % [31] i Australia. Prototyper av roboter for avblading av tomatplanter, høsting av paprika (paprika) og pollinering av tomatavlinger [34,35] er utviklet i Europa og Israel, og kan kommersialiseres i nær fremtid.
Dessuten vil programvaresystemer for arbeidsledelse for storskala høyteknologiske drivhus optimere effektiviteten til arbeidere betydelig, og forbedre de økonomiske utsiktene til disse virksomhetene. IT- og ingeniørrevolusjonen vil fortsette å styrke beskyttet avling og innendørs jordbruk, slik at dyrkere kan overvåke og administrere avlingene sine fra datamaskiner og mobile enheter, som til og med kan brukes til å lage kritisk jordbruk og
markedsbeslutninger. Høyteknologiske drivhus har det høyeste potensialet til å være til fordel for den australske beskyttede avlingssektoren, og derfor vil pågående forskning og innovasjon i disse anleggene sannsynligvis oversettes til tid og penger som er godt investert.
2.4. Utvikle vertikale gårder for fremtidige behov
De siste årene har en rask utvikling innen innendørs "vertikalt jordbruk" over hele verden vært vitne til, spesielt i land med store befolkninger og utilstrekkelig land [36,37]. Vertikal landbruk representerer 6 milliarder USD i verdi, men er fortsatt en liten brøkdel av det globale landbruksmarkedet på flere billioner dollar [38]. Det finnes ulike gjentakelser av vertikalt jordbruk, men alle av dem bruker vertikalt stablede jordfrie eller hydroponiske dyrkingshyller i et fullstendig lukket og kontrollert miljø, noe som muliggjør en høy grad av automatisering, kontroll og konsistens [39]. Imidlertid forblir vertikalt jordbruk begrenset til avlinger med høy verdi og kort levetid på grunn av de høye energikostnadene til tross for at det tilbyr uovertruffen produktivitet per kvadratmeter og høye nivåer av vann- og næringseffektivitet.
Den teknologiske dimensjonen ved vertikalt jordbruk – og spesielt fremveksten av «smarte» drivhus – vil sannsynligvis tiltrekke seg dyrkere som er ivrige etter å jobbe med nye datamaskin- og stordatateknologier som AI og tingenes internett (IoT) [40]. For tiden er alle former for innendørs jordbruk energi- og arbeidskrevende, selv om det er rom for store fremskritt innen både automatisering og energieffektivitetsteknologier. Allerede nå leverer de mest avanserte formene for innendørs landbruk sin egen energi på stedet og er uavhengige av det generelle forsyningsnettet. Takhager kan variere fra enkle design på toppen av bybygninger til bedriftens takbedrifter på kommunale bygninger i New York og Paris. Innendørs vertikalt jordbruk har en lys fremtid, spesielt i kjølvannet av COVID-19-pandemien og er godt posisjonert for å øke sin andel av det globale matmarkedet, på grunn av sin
svært effektivt produksjonssystem, reduksjoner i forsyningskjede og logistikkkostnader, potensial for automatisering (minimere håndtering) og enkel tilgang til både arbeidskraft og forbrukere.
3. Mål avlinger i beskyttet beskjæring
For tiden er avlinger som er egnet for innendørs landbruk begrenset i antall på grunn av avlingsbegrensningene for innendørs vekst, samt beskyttede avlingsbegrensninger som høye energikostnader (for belysning, oppvarming, kjøling og drift av ulike automatiserte systemer) som tillater spesifikke avlinger med høy verdi [ 41–43]. Imidlertid er økonomisk produksjon av et mangfoldig utvalg av spiselige avlinger avgjørende hvis beskyttet avling skal ha en betydelig innvirkning på
global matsikkerhet [12,13,44]. Avlingskultivarer for beskyttet grønnsaksdyrking skiller seg betydelig fra de av åpen feltproduksjon som er avlet for toleranse for et bredt spekter av miljøforhold, noe som ikke nødvendigvis er nødvendig i beskyttet avling. Utviklingen av egnede kultivarer vil kreve optimalisering av flere egenskaper (som selvbestøvning, ubestemt vekst, robuste røtter) som skiller seg fra egenskapene sett på som
ønskelig i utevekster (Figur 2) (Vedtatt fra [13]).
Figur 2. Ønskelige egenskaper for fruktingsvekster dyrket innendørs under kontrollerte miljøforhold i forhold til avlinger dyrket utendørs under åkerforhold.
For tiden inkluderer frukt og grønnsaker best tilpasset innendørs jordbruk:
• De som vokser på vinstokker eller busker (tomat, jordbær, bringebær, blåbær, agurk, paprika, druer, kiwi);
• Spesialavlinger av høy verdi (humle, vanilje, safran, kaffe);
• Medisinske og kosmetiske avlinger (tang, Echinacea);
• Små trær (kirsebær, sjokolade, mango, mandler) er andre levedyktige alternativer [13].
I de følgende avsnittene diskuterer vi nåværende eksisterende avlinger og utvikling av nye kultivarer for innendørs landbruk mer detaljert.
3.1. Eksisterende avlinger dyrket i lave, middels og høyteknologiske anlegg
Lav- og middels teknologiske beskyttede beskjæringssystemer produserer hovedsakelig tomat, agurk, zucchini, paprika, aubergine, salat, asiatiske grønnsaker og urter. Når det gjelder areal, mengde produsert frukt og antall virksomheter, er tomat den viktigste hagebruksgrønnsaksavlingen produsert i veksthus, etterfulgt av paprika og salat [15,45].
I Australia har utviklingen av storskala anlegg med kontrollert miljø vært begrenset primært til de som er konstruert for å dyrke tomater [15]. Den estimerte GVP for frukt, grønnsaker og blomster for 2017, i åkeren og i anlegg for beskyttet avling, viser dominansen til tomat i den australske sektoren for beskyttet avling.
Den samlede estimerte GVP for 2017 med hensyn til åker- og underdekkeproduksjon av hagebruksvekster var høyest for tomat (24 %), etterfulgt av jordbær (17 %), sommerfrukt (13 %), blomster (9 %), blåbær (7 %), agurk (7 %) og paprika (6 %), med asiatiske grønnsaker, urter, aubergine, kirsebær og bær som hver står for mindre enn 6 % (figur 3A).
Figur 3. Estimert bruttoverdi av produksjon (GVP) for samlet kombinert åker- og grønnsaksproduksjon (A) og beregnet GVP for avlinger dyrket under beskyttet avling i 2017 (B) for Australia.
Blant disse var GVP for avlinger dyrket i beskyttede avlingssystemer høyest for tomat (40 %), noe som førte med en betydelig margin i forhold til andre avlinger, inkludert blomster (11 %), jordbær (10 %), sommerfrukt (8 % ) og bær (8%), med hver av de gjenværende avlingene som utgjør mindre enn 5% (figur 3B). Imidlertid har det australske hjemmemarkedet blitt mettet av drivhustomater, som forlater den beskyttede avlingsindustrien
med følgende to alternativer: øke salget av disse avlingene i internasjonale markeder; og/eller å oppmuntre noen av landets eksisterende drivhusdyrkere til å gå over til produksjon av andre høyverdivekster. Andelen individuelle avlinger dyrket under beskyttelse var høyest for bær (85 %) og tomat (80 %), etterfulgt av blomster (60 %), agurk (50 %), kirsebær og asiatiske grønnsaker (hver 40 %), jordbær og sommer
frukt (hver 30%), blåbær og urter (hver 25%), og til slutt, paprika og aubergine, på 20% hver [17]. For tiden er energi- og arbeidskrevende innendørs jordbruk begrenset til høyverdi avlinger som kan produseres på kort sikt med lav energiinnsats [46,47]
I "plantefabrikker" er de dominerende avlingene som dyrkes for tiden bladgrønt og urter, på grunn av disse avlingenes korte vekstperioder (fordi frukt og frø ikke er nødvendig) og høy verdi [7], det faktum at slike avlinger krever relativt mindre lys for fotosyntese [48] og fordi det meste av plantebiomassen som produseres kan høstes [46,49]. Det er et stort potensial for å forbedre avlingene og kvaliteten på avlinger som dyrkes i urbane gårder [12].
3.2. Bransjeundersøkelse: Hvor ligger deltakernes interesser?
Identifisering av sentrale forskningstemaer er avgjørende for å forbedre effektiviteten til offentlig og privat finansiert forskning for fremtidens beskyttet avling. For eksempel består Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), initiert av New South Wales Farmers Association (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) og Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), av et konsortium av mer enn 60 grunnleggere
industri, myndigheter og forskningsdeltakere. Dens forsknings- og kapasitetsprogrammer tar sikte på å støtte deltakere i å optimalisere produktiviteten til regionale og peri-urbane matsystemer, ta nye produkter fra prototype til marked og implementere raske, herkomstbeskyttede forsyningskjeder fra gård til forbruker. For det formål gir FFSRC et samarbeidende forskningsmiljø som tar sikte på å forbedre beskyttet avling for å øke vår kapasitet til å eksportere hagebruksprodukter av topp kvalitet og hjelpe Australia med å bli ledende innen vitenskap og teknologi for sektoren for beskyttet avling.
Deltakerne ble undersøkt for å identifisere målavlinger for innendørs landbruk. Blant deltakerne som identifiserte målavlinger, var interessen for ferske grønnsaker (29 %) størst, etterfulgt av interessen for fruktavlinger (22 %). medisinsk cannabis, andre medisinske urter og spesialiserte avlinger (13 %); innfødte/urfolks arter (10%); sopp/sopp (10%); og bladgrønt (3%) (Figur 4).
Figur 4. Klassifisering av avlingene som for tiden produseres av FFSCRC-deltakere i beskyttede avlingsanlegg og dermed av deltakernes sannsynlige interesse for å finne løsninger for å dyrke disse avlingene mer produktivt under tak.
Undersøkelsen var basert på informasjon om deltakerne tilgjengelig på nett; innhenting av mer detaljert informasjon vil være avgjørende for å forstå og møte de spesifikke kravene til deltakerne.
3.3. Oppdrett nye kultivarer for kontrollerte miljøanlegg
Avlsteknologier tilgjengelig for forbedring av grønnsaksplanter og andre avlingsplanter går raskt fremover [50]. I beskyttet avling, en dynamisk økonomisk sektor med raske endringer i markedstrender og forbrukerpreferanser, er det avgjørende å velge riktig kultivar [44,51]. Det er mange studier som vurderer tilpasning av høyverdi avlinger som tomat og aubergine for drivhusproduksjon [52,53]. Nye foredlingsteknologier [50] har gjort det lettere å utvikle nye kultivarer med ønskede egenskaper, og noen selskaper har begynt å designe planter for vekst i kontrollerte miljøer under LED-lys [20]. Kultivarer har imidlertid blitt avlet mest for å maksimere utbyttet under svært varierende feltforhold [46]. Avlingsegenskaper som toleranse for tørke, varme og frost - som er ønskelige i feltdyrkede avlinger, men som vanligvis har avlingsstraff - er vanligvis ikke nødvendig i
innendørs landbruk.
Nøkkelegenskaper som kan målrettes for å tilpasse avlinger med høyere verdi til innendørs landbruk inkluderer korte livssykluser, kontinuerlig blomstring, lavt rot-til-skudd-forhold, forbedret ytelse under lavt fotosyntetisk energitilførsel, og ønskelige forbrukeregenskaper, inkludert smak, farge, tekstur og spesifikt næringsinnhold [12,13]. I tillegg vil avl spesifikt for høyere kvalitet produsere svært ettertraktede produkter med høy markedsverdi. Lysspektrum, temperatur, fuktighet og næringstilførsel kan styres for å endre akkumuleringen av målforbindelser i blader og frukter [54,55] og øke næringsverdien til avlinger, inkludert proteiner (kvantitet og kvalitet), vitamin A, C og E, karotenoider, flavonoider, mineraler, glykosider og antocyaniner [12]. For eksempel har naturlig forekommende mutasjoner (i vinranker) og genredigering (i kiwi) blitt brukt til å modifisere plantearkitektur, noe som vil være nyttig for innendørs dyrking i begrensede områder. I en nylig studie ble tomat- og kirsebærplanter konstruert ved å bruke CRISPR–Cas9 for å kombinere følgende tre ønskelige egenskaper: en dvergfenotype, en kompakt vekstvane og tidlig blomstring. Egnetheten til de resulterende "redigerte" tomatvariantene for bruk i innendørs oppdrettssystemer ble validert ved å bruke felt- og kommersielle vertikale farm-forsøk [56].
En gjennomgang av molekylær avl for å skape optimaliserte avlinger diskuterte merverdien av landbruksprodukter ved å utvikle landbruksvekster med helsemessige fordeler og som spiselige medisiner [46]. De viktigste tilnærmingene for å utvikle landbruksvekster med helsemessige fordeler ble identifisert som akkumulering av store mengder av et ønskelig iboende næringsstoff eller reduksjon av uønskede forbindelser, og akkumulering av verdifulle forbindelser som
produseres normalt ikke i avlingen.
4. Utfordringer og muligheter i beskyttet avling og innendørs jordbruk
Avanserte anlegg for beskyttet avling og innendørs jordbruk har en relativt liten miljøpåvirkning. Mens dyrking av avlinger under tak er mer energikrevende enn mange andre oppdrettsmetoder, fremmer evnen til å dempe virkningene av været, sikre sporbarhet og dyrke mat av bedre kvalitet konsekvent levering av kvalitetsprodukter, og tiltrekker seg avkastning som langt oppveier de ekstra produksjonskostnadene. [18]. Viktige utfordringer innen beskyttet avling inkluderer:
• Høye kapitalkostnader, på grunn av høye tomtepriser i indre og bynære områder;
• Høyt energiforbruk;
• Etterspørsel etter kvalifisert arbeidskraft;
• Sykdomsbehandling uten kjemiske kontroller; og
• Utvikling av ernæringsmessige kvalitetsindekser – for å definere og sertifisere kvalitetsaspekter ved produktene – for avlinger dyrket innendørs.
I det følgende avsnittet diskuterer vi noen av utfordringene og mulighetene knyttet til beskyttet avling.
4.1. Optimale forhold for høy produktivitet og effektiv ressursbruk
En større forståelse av avlingsbehov ved ulike vekststadier og under ulike lysforhold er avgjørende for at dyrkere skal opprettholde kostnadseffektiv avlingsproduksjon i kontrollerte miljøer. Effektiv forvaltning av drivhusmiljøet, inkludert dets klimatiske og ernæringsmessige elementer, og strukturelle så vel som mekaniske forhold, kan øke fruktkvaliteten og avlingene betydelig [57]. Vekstmiljøfaktorene kan påvirke plantevekst, evapotranspirasjonshastigheter og fysiologiske sykluser. Blant de klimatiske faktorene er solstråling den viktigste siden fotosyntese krever lys, og avlingsutbyttet er direkte proporsjonalt med sollysnivåer opp til lysmetningspunktene for fotosyntese. Ofte krever nøyaktig miljøkontroll høye energiforbruk, noe som reduserer lønnsomheten til landbruk med kontrollert miljø. Energi som kreves for oppvarming og kjøling av drivhus er fortsatt en stor bekymring og et mål for de som ønsker å redusere energikostnadene [6]. Glassmaterialer og innovative glassteknologier som Smart Glass [58] gir lovende muligheter for å redusere kostnadene forbundet med å opprettholde drivhustemperaturen og kontrollere miljøvariabler. I dag blir innovative glassteknologier og effektive kjølesystemer inkorporert i beskyttet avling i drivhusanlegg. Glassmaterialer har potensial til å redusere
elektrisitetsforbruk, ved å absorbere overflødig solstråling og omdirigere lysenergien til å generere elektrisitet ved hjelp av fotovoltaiske celler [59,60].
Imidlertid påvirker dekkmaterialene drivhusmikroklimaet [61,62] inkludert lys [63] og det er derfor viktig å vurdere virkningen av nye glassmaterialer på plantevekst og fysiologi, ressursbruk, avling og kvalitet i miljøer der faktorer som CO2, temperatur, næringsstoffer og vanning er strengt kontrollert. For eksempel ble semi-transparente organiske solceller (OPV) basert på blandingen av regioregulær poly(3-heksyltiofen) (P3HT) og fenyl-C61-smørsyremetylester (PCBM) testet for å dyrke pepperplanter (Capsicum annuum). Under skyggen av OPV-er produserte pepperplantene 20.2 % mer fruktmasse og skyggelagte planter var 21.8 % høyere ved slutten av vekstsesongen [64]. I en annen studie påvirket ikke reduksjonen i PAR forårsaket av fleksible solcellepaneler på taket avling, plantemorfologi, antall blomster per gren, fruktfarge, fasthet og pH [65].
En ultralavreflekterende "smart glass"-film, Solar Gard™ ULR-80 [58], testes for tiden i drivhusproduksjon. Målet er å realisere potensialet til glassmaterialer med justerbar lystransmittans og redusere de høye energikostnadene knyttet til drift i høyteknologiske veksthushagebruksanlegg. Smart glass (SG)-film blir brukt på standardglasset til individuelle drivhusbukter i anlegg som dyrker grønnsaksavlinger ved bruk av kommersiell vertikal dyrking og forvaltningspraksis [66,67]. Aubergineforsøk under SG viste høyere energi- og fertigasjonseffektivitet [42], men også redusert aubergineutbytte, på grunn av høye forekomster av blomster- og/eller fruktabort som en konsekvens av lysbegrenset fotosyntese [58]. SG-filmen som brukes kan trenge modifikasjoner for å generere optimale lysforhold og minimere lysbegrensninger for frukt med høyt karbon-synke som aubergine.
Bruken av nye energibesparende glassmaterialer som smart glass gir en utmerket mulighet til å redusere energikostnadene ved drivhusdrift og optimalisere lysforholdene for dyrking av målvekster. Smarte dekkfilmer som luminescent light-emitting agricultural film (LLEAF) har potensial til å forbedre og kontrollere vegetativ vekst og reproduktiv utvikling i middels teknologisk beskyttet avling. LLEAF
paneler kan testes på en rekke blomstrende og ikke-blomstrende avlinger for å avgjøre om de bidrar til å øke vegetativ og reproduktiv vekst (ved å endre fysiologiske prosesser som underbygger plantevekst og avlingsproduktivitet og kvalitet).
4.2. Behandling av skadedyr og sykdommer
Selv om kontrollerte, beskyttede dyrkingsanlegg kan minimere skadedyr og sykdommer, er de en gang introdusert ekstremt vanskelige og kostbare å kontrollere uten å bruke giftige syntetiske kjemikalier. Vertikal innendørs oppdrett gir mulighet for tett overvåking av avlinger for tegn på skadedyr eller sykdom, manuelt og/eller automatisk (ved bruk av sensorteknologi) og ved å ta i bruk nye robotteknologier og/eller fjernmålingsprosedyrer vil lette
tidlig oppdagelse av utbrudd og fjerning av syke og/eller infiserte planter [7].
Nye metoder for integrert skadedyrbehandling (IPM) [68] vil være nødvendig for effektiv håndtering av skadedyr i drivhus. Hensiktsmessige forvaltningsstrategier (kulturelle, fysiske, mekaniske, biologiske og kjemiske), sammen med god kulturell praksis, avanserte overvåkingsteknikker og presis identifikasjon kan forbedre grønnsaksproduksjonen samtidig som avhengigheten av sprøytemiddelapplikasjoner minimeres. En integrert tilnærming til sykdomshåndtering innebærer bruk av resistente kultivarer, sanitærforhold, sunn kulturpraksis og riktig bruk av plantevernmidler [44]. Utviklingen av nye IPM-strategier kan minimere arbeidskostnadene og behovet for å bruke kjemiske plantevernmidler. Ta for eksempel bruken av nye, kommersielt oppdrettede, naturlig nyttige insekter (f.eks. bladlusmygg, grønn snøring osv.) for å håndtere skadedyr og redusere avhengigheten av kjemisk kontroll. Tester ulike nye IPM
strategier, isolert og i kombinasjon, vil hjelpe til med å utvikle avlings- og anleggsspesifikke anbefalinger for dyrkere.
4.3. Avlingskvalitet og næringsverdier
Beskyttet avling gir dyrkere og industripartnere høye avlinger og høykvalitetsprodukter året rundt [69]. Å dyrke førsteklasses frukt og grønnsaker krever imidlertid testing av ernærings- og kvalitetsparametre med høy ytelse [70]. Grunnleggende fruktkvalitetsparametere inkluderer fuktighetsinnhold, pH, totalt løselig faststoff, aske, fruktfarge, askorbinsyre og titrerbar surhet, og avanserte ernæringsparametre inkludert sukker, fett, protein, vitaminer og antioksidanter; målinger av fasthet og vanntap er også avgjørende for å definere kvalitetsindekser [66]. Dessuten kan kvalitetstesting av avlingsprodukter med høy gjennomstrømning innlemmes i et automatisert drivhusdriftssystem. Screening av tilgjengelige avlingsgenotyper for kvalitetsparametere vil gi nye høyverdi, næringsrike varianter av frukt og grønnsaker for dyrkere og forbrukere. Agronomiske strategier, inkludert vekstmiljø og avlingspraksis, må optimaliseres for å øke produksjonen og plantenæringstettheten til disse høyverdige avlingene.
4.4. Sysselsetting og kvalifisert arbeidskraft
Arbeidskravene til industrien for beskyttet avling utvides (>5 % per år), og det er anslått at mer enn 10,000 XNUMX mennesker i hele Australia for tiden er ansatt direkte i industrien. Til tross for det høye automatiseringsnivået, krever storskala beskyttet avling en betydelig arbeidsstyrke, spesielt for avling, vedlikehold av avlinger, mekanisk pollinering og høsting av produkter. Med økende etterspørsel
for høyt kvalifiserte dyrkere forblir tilgangen på passende kvalifiserte arbeidere lav [18,71]. En dyktig arbeidsstyrke vil også være nødvendig for utviklingen av urbant vertikalt jordbruk, som vil generere nye karrierer for teknologer, prosjektledere, vedlikeholdsarbeidere og markedsførings- og detaljistansatte [7]. Etablering av avanserte fasiliteter i kommersiell skala med flere formål vil gi en mulighet til å ta opp forskningsspørsmål, og dermed fremme målet om å maksimere produktiviteten i et mangfold av avlinger, samtidig som det tilbys utdanning og opplæring i ferdigheter som sannsynligvis vil være etterspurt i fremtidens beskyttede avlingssektor.
5. konklusjoner
I høyteknologiske drivhus med smart teknologi er det et stort potensial for å forbedre lønnsomheten ved å automatisere kritiske og/eller arbeidskrevende områder som avlingsovervåking, pollinering og høsting. Utviklingen av AI, robotikk og ML åpner nye dimensjoner for beskyttet avling. Vertikale gårder utgjør en liten brøkdel av det globale landbruksmarkedet, og til tross for at det er svært energikrevende, tilbyr vertikalt jordbruk uovertruffen produktivitet med høye nivåer av vann- og næringseffektivitet. Økonomisk produksjon av forskjellige avlinger er avgjørende hvis beskyttet avlingsproduksjon skal ha en betydelig positiv innvirkning på global matsikkerhet. Lav- og middels teknologibeskyttede avlingssystemer produserer hovedsakelig tomat, agurk, zucchini, paprika, aubergine og salatavlinger, sammen med asiatiske grønnsaker og urter.
Utviklingen av storskala anlegg for kontrollert miljø i Australia har vært begrenset primært til å dyrke tomater. Å utvikle egnede kultivarer vil kreve optimalisering av flere nøkkelegenskaper som skiller seg fra de som anses som ønskelige i utendørsvekster. Nøkkelegenskaper som kan målrettes mot innendørs landbruk inkluderer redusert livssyklus av avlingen, kontinuerlig blomstring, lavt rot-til-skudd-forhold, økt ytelse under lav fotosyntese.
energitilførsel, og ønskelige forbrukeregenskaper, som smak, farge, tekstur og spesifikt næringsinnhold.
I tillegg vil avl spesifikt for høyere kvalitet, ernæringsmessig tettere avlinger produsere ønskelige hagebruksprodukter (og potensielt medisinske) med utmerket markedsverdi. Lønnsomheten og bærekraften til beskyttet avling avhenger av å utvikle løsninger på primære utfordringer, inkludert oppstartskostnader, energiforbruk, kvalifisert arbeidskraft, skadedyrbekjempelse og utvikling av kvalitetsindekser.
Nye glassmaterialer og teknologiske fremskritt som for tiden forskes på eller prøves ut tilbyr løsninger for å møte en av de mest presserende utfordringene for beskyttet avling. Disse fremskrittene kan potensielt gi det nødvendige løft for å hjelpe den beskyttede avlingssektoren med å gå over til et bærekraftig og kostnadseffektivt nivå av energieffektivitet og oppfylle økende krav til matsikkerhet, samtidig som avlingskvalitet og ernæringsmessig opprettholdes.
innhold, og minimere skadelige miljøpåvirkninger.
Forfatterbidrag: SGC skrev anmeldelsen med innspill og revisjon levert av DTT, Z.-HC, OG og CIC Alle forfattere har lest og godtatt den publiserte versjonen av manuskriptet.
Finansiering: Gjennomgangen var basert på en rapport bestilt og finansiert av Future Food Systems Cooperative Research Centre, som støtter industriledede samarbeid mellom industri, forskere og samfunnet. Vi mottok også økonomisk støtte fra Horticulture Innovation Australia-prosjekter (tilskuddsnummer VG16070 til DTT, Z.-HC, OG, CIC; tilskuddsnummer VG17003 til DTT, Z.-HC; tilskuddsnummer LP18000 til Z.-HC) og CRC-prosjektet P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Uttalelse fra institusjonell revisjonskomité: Ikke aktuelt.
Erklæring om informert samtykke: Ikke aktuelt.
Datatilgjengelighetserklæring: Ikke aktuelt.
Interessekonflikter: Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.
Referanser
1. FNs avdeling for økonomiske og sosiale saker. Tilgjengelig på nettet: https://www.un.org/development/desa/en/ news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (åpnet 13. april 2022).
2. FNs avdeling for økonomiske og sosiale saker. Tilgjengelig på nettet: https://www.un.org/development/desa/ publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (åpnet 13. april 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Klimaendringer, matforsyning og kostholdsretningslinjer. Annu. Rev. Folkehelse 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.; et al. Fremtiden for matetterspørsel: Forstå forskjeller i globale økonomiske modeller. Agric. Econ. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulering av virkningene av klimaendringer på lønnsomheten til australske gårder. I ABARES Working Paper; Australias regjering: Canberra, Australia, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Beskyttet avling i varmt klima: En gjennomgang av fuktighetskontroll og kjølingsmetoder. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Fremtidige matproduksjonssystemer: Vertikalt jordbruk og landbruk med kontrollert miljø. Opprettholde. Sci. Prak. Politikk 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Canada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Bærekraftig urbant landbruk: Stocktaking og muligheter. Int. J. Agric. Opprettholde. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Hagebruksindustrien i Almería-provinsen, Spania. Geogr. J. 1990, 156, 304-312. [CrossRef] 11. Henry, R. Innovasjoner innen landbruk og matforsyning som svar på COVID-19-pandemien. Mol. Anlegg 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategier for å forbedre produktiviteten, produktmangfoldet og lønnsomheten til urbant landbruk. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Tørr, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Vertikale gårder bærer frukt. Nat. Bioteknologi. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble utgivelser. Global drivhusstatistikk. 2019. Tilgjengelig online: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (åpnet 13. april 2022).
15. Hadley, D. Kontrollert miljø hagebruksindustripotensial i NSW; University of New England: Armidale, Australia, 2017; s. 25.
16. Verdens grønnsakskart. 2018. Tilgjengelig på nett: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (åpnet 13. april 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Generell industriinformasjon. Tilgjengelig online: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (åpnet 13. april 2022).
18. Davis, J. Growing Protected Cropping i Australia til 2030; Beskyttet beskjæring Australia: Perth, Australia, 2020; s. 15.
19. Agrilyst. Innendørs landbruks tilstand; Agrilyst: Brooklyn, NY, USA, 2017.
20. Innendørs jordfritt jordbruk: Fase I: Undersøkelse av industrien og virkningene av kontrollert miljølandbruk|Publikasjoner|WWF.
Tilgjengelig på nettet: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (åpnet 13. april 2022). Avlinger 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organisk solcelle
drivhus: En unik applikasjon for semi-transparent PV? Energimiljø. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. En kombinasjon av landbruks- og energiformål: Evaluering av en prototype av fotovoltaisk drivhustunnel. Fornye. Opprettholde. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA av en tomatavling i et drivhus med flere tunneler i Almeria. Int. J. Livssyklusvurdering. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Myk databehandling for klimakontroll i drivhus. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminering av planterotsonevannstatus i drivhusproduksjon basert på fenotyping og maskinlæringsteknikker. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Kunstig intelligens: århundrets sjakkkamp. Natur 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Fjernkontroll av drivhusproduksjon av grønnsaker med kunstig intelligens – Drivhusklima, vanning og planteproduksjon. Sensorer 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Anvendt maskinlæring i drivhussimulering; ny søknad og analyse. Inf. Behandling av Agric. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hameed, IA; Thorp, KR; Balasundram, SK; Shafian, S.; Fatemieh, M.; Sultan, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Drivhusautomatisering ved hjelp av trådløse sensorer og IoT-instrumenter integrert med kunstig intelligens; IntechOpen: Rijeka, Kroatia, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatisering og digitalisering av landbruket ved hjelp av kunstig intelligens og tingenes internett. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. En høstingsrobot for søt pepper for beskyttede kulturmiljøer. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Spesialnummer om jordbruksrobotikk. J. Feltrobot. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Forskning og utvikling innen landbruksrobotikk: Et perspektiv på digital jordbruk. Int. J. Agric. Biol. Eng. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Sweeper-robot plukker første paprika. Greenh. Int. Mag. Greenh. Vokse. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. En autonom pollineringsrobot for hormonbehandling av tomatblomst i drivhus. I Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Shanghai, Kina, 19.–21. november 2016; s. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektiv: Byjordbruk trenger overvåking. Natur 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Oppdrett i og på urbane bygninger: Nåværende praksis og spesifikke nyheter ved null-arealbruk (ZFarming). Fornye. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Åpent forum. 2020. Tilgjengelig på nett: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (åpnet 13. april 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: Fremveksten av urbane vertikale gårder. Trender Bioteknologi. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanisk internett av ting: Mot smart innendørs jordbruk av
koble sammen mennesker, anlegg, data og skyer. Mob. Nett. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; vev, D.; Lan, Y.-C. Bærekraftig beskyttet avling: En casestudie av sesongmessige effekter på drivhusenergiforbruk under paprikaproduksjon. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; vev, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Et nytt dekkmateriale forbedrer kjøleenergien og gjødslingseffektiviteten for produksjon av drivhusaubergine. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Vev, DT; Lan, Y.-C. Energiminimering i et beskyttet dyrkingsanlegg ved hjelp av flertemperaturoppsamlingspunkter og kontroll av ventilasjonsinnstillinger. Energies 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. God landbrukspraksis for drivhusgrønnsaksvekster: Prinsipper for middelhavsklimaområder; FAO Plant Production and Protection Paper; FAO: Roma, Italia, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping — Gjennomgang av forskning og identifisering av FoU-gap for avgiftsbelagte grønnsaker (VG16083). Tilgjengelig på nettet: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (åpent på 13. april 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekylær avl for å skape optimaliserte avlinger: Fra genetisk manipulasjon til potensielle bruksområder i plantefabrikker. Front. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Hvorfor LED-belysning for urbant landbruk? I LED-belysning for urbant landbruk; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, red.; Springer: Singapore, 2016; s. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Forbedring av energieffektivitet i anleggsfabrikker gjennom måling av anleggets bioelektriske potensial. I Informatikk innen kontroll, automatisering og robotikk; Tan, H., red.; Springer: Berlin/Heidelberg, Tyskland, 2011; s. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Lett brukseffektivitet for grønnsaksproduksjon
i beskyttede og innendørs miljøer. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Crops 2022, 2 185
50. Jones, M. Nye avlsteknologier og muligheter for den australske grønnsaksindustrien; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Australia, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Beskyttet dyrking i middelhavsregionen: Trender og behov. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Tomatens historie: Fra domestisering til biofarming. Bioteknologi. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Verdens grønnsakssenter auberginesamling: Opprinnelse, sammensetning, frøspredning og bruk i avl. Front. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. En oversikt over lysdioders effekter på produksjon av bioaktive forbindelser og avlingskvalitet. Molecules 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimalt rød:blått forhold i led-belysning for ernæringsmessig innendørs hagebruk. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [CrossRef] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Lemmon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Rask tilpasning av solanaceae-fruktavlinger for urbant landbruk. Nat. Bioteknologi. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Man, HC; Taheri, S. Gjennomgang av optimal temperatur, fuktighet og damptrykkunderskudd for mikroklimaevaluering og kontroll i drivhusdyrking av tomat: En gjennomgang. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [CrossRef] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. Lysbegrenset fotosyntese under energisparende film reduserer aubergineutbyttet. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dobbelt termisk/elektrisk-responsivt selvlysende "smart" vindu. App. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Kasusstudie: Energisparing fra solcellevindusfilm i to næringsbygg i Shanghai. Energibygg. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Evaluering av effekten av dekkmaterialer på drivhusmikroklima og termisk ytelse. Agronomi 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. Han, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; vev, DT; Chen, Z.-H. Lysendrende dekkmaterialer og bærekraftig drivhusproduksjon av grønnsaker: En gjennomgang. Plantevekst Regul. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Avanserte optiske materialer for sollyskontroll i drivhus. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Organisk solcelle på drivhustak: Effekter på plantevekst. Mater. I dag Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologi, utbytte og kvalitet ved dyrking av drivhustomater med fleksible solcellepaneler på taket (Almería-Spania). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. Han, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; vev, DT; Cazzonelli, CI Smart glassfilm redusert askorbinsyre i røde og oransje paprikafruktkultivarer uten å påvirke holdbarheten. Planter 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; Han, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; vev, DT; Ghannoum, O. Smart glass påvirker stomatal følsomhet til drivhuscapsicum gjennom endret lys. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. «Beskyttet biologisk bekjempelse» – Biologisk skadedyrbekjempelse i drivhusindustrien. Biol. Kontroll 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Plantenæring i fremtidig drivhusproduksjon. I plantenæring av drivhusvekster; Sonneveld, C., Voogt, W., red.; Springer: Dordrecht, Nederland, 2009; s. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Næringsanalyse av jord og jordfrie jordbær og bringebær dyrket i et drivhus. Mat Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Tilbyr videreutdanningsmuligheter til medlemmer av vegindustrien. AUSVEG. 2020. Tilgjengelig på nett: https://ausveg.com.au/
artikler/tilbud-videreutdanningsmuligheter-til-veg-industri-medlemmer/ (åpnet 13. april 2022).