Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) i David T. Tissue 1,2)
1. Nacionalni centar za zaštićeni uzgoj povrća, Hawkesbury institut za okoliš, zapadni Sydney
Sveučilište, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Australija; 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. Globalni centar za zemaljske inovacije, kampus Hawkesbury, Sveučilište Western Sydney,
Richmond, NSW 2753, Australija
3. Škola znanosti, Sveučilište Western Sydney, Penrith, NSW 2751, Australija
* Dopisivanje: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
Sažetak: Zaštićeni uzgoj nudi način za jačanje proizvodnje hrane u uvjetima klimatskih promjena
i isporučiti zdravu hranu na održiv način s manje resursa. Međutim, da bi ovaj način uzgoja
ekonomski isplativo, moramo razmotriti status zaštićenih usjeva u kontekstu dostupnih
tehnologije i odgovarajuće ciljane hortikulturne kulture. Ovaj pregled ocrtava postojeće mogućnosti
i izazove koji se moraju rješavati stalnim istraživanjem i inovacijama u ovom uzbudljivom ali
složeno polje u Australiji. Unutarnji poljoprivredni objekti općenito su kategorizirani u sljedeće tri kategorije
razine tehnološkog napretka: niske, srednje i visoke tehnologije s odgovarajućim izazovima
koji zahtijevaju inovativna rješenja. Nadalje, ograničenja rasta i zaštite sobnih biljaka
sustavi uzgoja usjeva (npr. visoki troškovi energije) ograničili su upotrebu zatvorene poljoprivrede na relativno
nekoliko usjeva visoke vrijednosti. Stoga moramo razviti nove sorte usjeva prikladne za poljoprivredu u zatvorenom prostoru
koji se mogu razlikovati od onih potrebnih za proizvodnju na otvorenom. Osim toga, zaštićeni uzgoj
zahtijeva visoke početne troškove, skupu kvalificiranu radnu snagu, visoku potrošnju energije i značajne štetočine
te upravljanje bolestima i kontrola kvalitete. Općenito, zaštićeni uzgoj nudi obećavajuća rješenja
za sigurnost hrane, uz istovremeno smanjenje ugljičnog otiska proizvodnje hrane. Međutim, za unutarnje
ratarska proizvodnja imati značajan pozitivan utjecaj na globalnu sigurnost hrane i prehrane
sigurnost, bit će ključna ekonomična proizvodnja različitih usjeva.
Ključne riječi: zaštićeni uzgoj; vertikalna farma; kultura bez tla; učinak usjeva; zatvorena poljoprivreda;
sigurnost hrane; održivost resursa
1. Uvod
Očekuje se da će globalna populacija dosegnuti gotovo 10 milijardi 2050. godine, a predviđa se da će se većina rasta dogoditi u velikim urbanim središtima diljem svijeta [1,2]. Kako se broj stanovnika povećava, proizvodnja hrane mora se povećati i zadovoljiti prehrambene i zdravstvene potrebe uz istodobno postizanje ciljeva održivog razvoja Ujedinjenih naroda (UN SDGs) [3,4]. Smanjenje obradivih površina i nepovoljni utjecaji klimatskih promjena na poljoprivredu predstavljaju dodatne izazove koji tjeraju inovacije u buduće sustave proizvodnje hrane kako bi se zadovoljila sve veća potražnja u sljedećih nekoliko desetljeća. Na primjer, australske farme često su izložene klimatskim varijabilnostima i podložne su dugoročnim utjecajima klimatskih promjena. Nedavne suše u istočnoj Australiji 2018. – 19. i 2019. – 20. nepovoljno su utjecale na poljoprivredne poslove, čime su dodale nove učinke klimatskih promjena na australsku poljoprivredu [5].
Zaštićeni uzgoj, također poznat kao uzgoj u zatvorenom prostoru [6]—od niskotehnoloških politunela do srednjetehnoloških, djelomično ekološki kontroliranih staklenika, do visokotehnoloških 'pametnih' staklenika i zatvorenih farmi—mogao bi pomoći u poboljšanju globalne sigurnosti hrane u 21. stoljeća. Međutim, iako je vizija samoodržive metropole privlačna kao način suočavanja sa suvremenim izazovima, prihvaćanje uzgoja u zatvorenim prostorima nije u skladu s
uzbuđenje i optimizam njegovih zagovornika. Zaštićeni uzgoj usjeva i uzgoj u zatvorenom prostoru uključuju veću upotrebu tehnologije i automatizacije za optimizaciju korištenja zemljišta, čime se nude uzbudljiva rješenja za poboljšanje buduće proizvodnje hrane [7]. Širom svijeta, razvoj urbane poljoprivrede [8,9] često se događao nakon kroničnih i/ili akutnih kriza, kao što su ograničenja svjetla i prostora u Nizozemskoj; kolaps motorne industrije u Detroitu; slom tržišta nekretnina na istočnoj obali SAD-a; i blokada kubanske raketne krize. ostalo
poticaji su došli u obliku dostupnih tržišta, tj. zaštićenih usjeva koji su se proširili u Španjolskoj [10] zbog lakog pristupa zemlje sjevernoeuropskim tržištima. Zajedno s postojećim izazovima, tekuća pandemija COVID-19 mogla bi pružiti potreban poticaj za transformaciju urbane poljoprivrede [11].
Ako urbana poljoprivreda želi igrati značajnu ulogu u poboljšanju sigurnosti hrane i ljudske prehrane, treba je proširiti na globalnoj razini kako bi imala kapacitet uzgoja širokog spektra proizvoda na energetski, resursno i troškovno učinkovitiji način od trenutno je moguće. Postoje goleme mogućnosti za poboljšanje produktivnosti i kvalitete usjeva spajanjem napretka u kontroli okoliša, borbi protiv štetočina, fenomenologiji i automatizaciji
s naporima oplemenjivanja usmjerenim na svojstva koja poboljšavaju arhitekturu biljke, kvalitetu usjeva (okus i hranjivost) i prinos. Veća raznolikost postojećih usjeva i usjeva u nastajanju u odnosu na tradicionalne vrste usjeva, kao i ljekovito bilje, može se uzgajati u ekološki kontroliranim farmama [12,13].
Neposredna potreba za poboljšanjem sigurnosti hrane u gradovima i smanjenjem ugljičnog otiska hrane može se riješiti inovacijama u poljoprivredno-prehrambenim sektorima, kao što su zaštićeni usjevi i vertikalni uzgoj u zatvorenim prostorima. Oni se kreću od poli-tunela niske tehnologije s minimalnom kontrolom okoliša, staklenika srednje tehnologije, djelomično kontroliranih okoliša do visokotehnoloških staklenika i vertikalnih poljoprivrednih objekata s najsuvremenijim tehnologijama. Zaštićeni uzgoj je najbrže rastući sektor proizvodnje hrane u Australiji, u smislu opsega proizvodnje i ekonomskog utjecaja [12]. Australska industrija zaštićenih usjeva sastoji se od visokotehnoloških objekata (17%), staklenika (20%) i sustava za proizvodnju usjeva koji se temelje na hidroponiji/supstratu (52%), što ukazuje na potrebu i priliku za razvoj poljoprivredno-prehrambenog sektora. U ovom pregledu raspravljamo o statusu zaštićenog uzgoja u kontekstu dostupnih tehnologija i odgovarajućih ciljnih hortikulturnih usjeva, ističući prilike i izazove s kojima se treba pozabaviti tekućim istraživanjem u Australiji.
2. Suvremene tehnike i tehnologije u zaštićenom uzgoju
U 2019. ukupna površina zemljišta namijenjena zaštićenim usjevima—što općenito uključuje
uzgoj usjeva pod svim vrstama pokrova—procijenjeno je na 5,630,000 14 500,000 hektara (ha) na globalnoj razini [10]. Ukupna površina povrća i začinskog bilja koje se uzgaja u staklenicima (stalnim objektima) procjenjuje se na oko 90 15,16 ha na globalnoj razini, pri čemu se 1300% tih usjeva uzgaja u staklenicima, a 14% u plastičnim staklenicima [5]. Procjenjuje se da površina staklenika u Australiji iznosi oko 17 ha, pri čemu visokotehnološki staklenici (oko 83 pojedinačnih poduzeća, od kojih svaki zauzima manje od 17 ha) čine 80% ove površine, a niskotehnološki/srednje tehnološki staklenici čine 20% [16]. ]. Globalno, plastični staklenici i staklenici čine oko XNUMX% odnosno XNUMX% ukupno proizvedenih staklenika [XNUMX].
Zaštićeni uzgoj je najbrže rastući sektor proizvodnje hrane u Australiji, procijenjen na oko 1.5 milijardi dolara godišnje na vratima farme 2017. Procjenjuje se da oko 30% svih australskih farmera uzgaja usjeve u nekom obliku sustava zaštićenog usjeva, a da usjevi uzgojeni u pokrovu čine oko 20% ukupne vrijednosti proizvodnje povrća i cvijeća [18]. U Australiji, procijenjena površina za proizvodnju povrća iz staklenika najveća je u Južnoj Australiji (580 ha), zatim u Novom Južnom Walesu (500 ha) i Viktoriji (200 ha), dok Queensland, Zapadna Australija i Tasmanija zauzimaju <50 ha svaki [17]. ].
Na temelju australskog Statističkog priručnika o hortikulturi (2014. – 2015.) i razgovora s industrijom, bruto vrijednost proizvodnje (GVP) voća, povrća i cvijeća procijenjena je za 2017. Među primijenjenim sustavima uzgoja usjevi koji se uzgajaju u hidroponiji/supstratu proizvodni sustavi (52%) ocijenjeni su najviše, a slijede oni uzgojeni u sustavima fertirigacije tla (35%), s kombinacijom fertirigacije tla i sustava temeljenih na hidroponiji/supstratu (11%), te korištenjem hidroponije/hranjiva filmska tehnika (NFT) (2%) (Slika 1A). Slično tome, među vrstama zaštite najveći GVP imali su usjevi uzgajani pod poli/staklenim pokrovima (63%), zatim oni uzgajani pod poli pokrovima (23%), pokrovima protiv tuče/sjene (8%) i kombiniranim poli/tuča/sjena pokriva (6%) (Slika 1B) [17]. Unutar Australije, statistika za GVP specifičnih proizvoda stakleničke hortikulture nije lako dostupna [15].
Slika 1. Ukupna bruto proizvodnja (BVP) usjeva u zaštićenom usjevu (2017.) po sustavu uzgoja (A) i zaštiti (B). Hidroponija/proizvodnja temeljena na supstratu uključuje rast biljaka bez tla uz korištenje inertnog medija kao što je kamena vuna. Proizvodnja temeljena na tlu/fertigatu uključuje rast biljaka korištenjem tla uz fertirigaciju (kombinirana primjena gnojiva i vode). Hidroponija/tehnika filma hranjivih tvari (NFT) podrazumijeva kruženje plitkog toka vode koji sadrži otopljene hranjive tvari koji prolazi kroz korijenje biljaka u vodonepropusnim kanalima. 'Poli' se odnosi na polikarbonat.
Pokrivači protiv tuče/sjene, obično od mreže ili tkanine, štite usjeve od tuče i blokiraju dio prekomjerne svjetlosti. $ se odnosi na AUD.
Među objektima s kontroliranim okolišem u Sjedinjenim Državama, staklenici od stakla ili polikarbonata (poli) (47%) češći su od zatvorenih vertikalnih farmi (30%), plastičnih kuća s obručima niske tehnologije (12%), kontejnerskih farmi (7% ) i zatvoreni dubokovodni sustavi kulture (4%). Među sustavima uzgoja, hidroponika (49%) je češća od tla (24%), akvaponike (15%), aeroponike (6%) i hibridnih (aeroponike, hidroponike, tla) sustava (6%) [19,20].
Australija ima vrlo malo uspostavljenih naprednih vertikalnih farmi, uglavnom zbog činjenice da ima malo gusto naseljenih gradova. Međutim, Australija ima oko 1000 ha površine staklenika [16,17, 2006], a izvoz svježeg povrća i voća znatno je porastao od 2016. do 16. za Australiju [XNUMX] s povećanjem uzgoja pod pokrovom. Iako je Australija napravila odličan početak u zatvorenom uzgoju i sektor ima ogroman potencijal rasta, potrebno mu je vrijeme za sazrijevanje i daljnji razvoj kako bi postao ključni igrač na globalnoj razini. Trenutačno, komercijalno orijentirani zatvoreni poljoprivredni objekti mogu se kategorizirati u sljedeće tri razine tehnološkog napretka: niska, srednja i visoka tehnologija. O svakom se detaljnije raspravlja u sljedećim odjeljcima.
2.1. Nove tehnologije za politunele niske tehnologije
Niskotehnološki staklenički objekti koji najviše doprinose zaštićenom uzgoju imaju nekoliko ograničenja koja zahtijevaju tehnološka rješenja koja bi im pomogla u prijelazu u profitabilne srednje ili visokotehnološke objekte koji proizvode visokokvalitetne usjeve uz minimalna sredstva. Niskotehnološki poli-tuneli čine 80-90% stakleničke proizvodnje usjeva u svijetu [20] iu Australiji [17]. Uzimajući u obzir veliki udio niskotehnoloških politunela u zaštićenim usjevima i njihove niske razine klime, fertirigacije i kontrole štetočina, važno je pozabaviti se povezanim izazovima kako bi se povećala proizvodnja i ekonomski povrat uzgajivačima.
Niska tehnološka razina obuhvaća različite vrste poli-tunela koji mogu varirati od improviziranih metalnih konstrukcija s plastičnim pokrovima do trajnih namjenskih struktura. Općenito, oni se ne kontroliraju osim mogućnosti podizanja plastične obloge kada vani postane prevruće ili oblačno. Ovi plastični pokrovi štite usjeve od tuče, kiše i hladnog vremena i donekle produžuju sezonu rasta. Ove jeftine strukture nude a
ostvariv povrat ulaganja u povrtlarske kulture kao što su salata, grah, rajčice, krastavci, kupus i tikvice. Uzgoj u ovim poli-tunelima izvodi se u tlu, dok napredniji postupci mogu koristiti velike posude i navodnjavanje kap po kap za rajčice, borovnice, patlidžane ili paprike. Međutim, iako niskotehnološki zaštićeni uzgoj ima smisla za male uzgajivače, takve tehnike imaju nekoliko nedostataka. Njihov nedostatak kontrole okoliša utječe na dosljednost veličine i kvalitete proizvoda i stoga smanjuje
pristup tržištu ovih proizvoda za zahtjevne kupce kao što su supermarketi i restorani. S obzirom na to da se usjev općenito sadi u tlo, ti se poljoprivrednici također suočavaju s brojnim štetočinama i bolestima koje se prenose tlom (npr. dugotrajna zaraza nematodama). Industrijski i istraživački partneri zahtijevaju inovacije u pružanju rješenja za projektiranje objekata i sustave upravljanja usjevima, kao i pametne trgovinske sustave za izvoz proizvoda
i održavati stalan opskrbni lanac. Poticaji i podrška od strane financijskih tijela i tehnološke inovacije (npr. biološka kontrola, djelomična automatizacija u navodnjavanju i kontrola temperature) sa sveučilišta i kompanija mogli bi pomoći uzgajivačima u prijelazu na naprednije tehnološke sustave uzgoja usjeva.
2.2. Nadogradnja srednje tehnoloških staklenika inovacijama i novim tehnologijama
Srednje tehnološki zaštićeni uzgoj je široka kategorija koja obuhvaća staklenike i staklenike u kontroliranom okruženju. Ovaj dio sektora zaštićenih usjeva zahtijeva značajne tehnološke nadogradnje ako se želi natjecati s velikom proizvodnjom hrane na farmama koje koriste poli-tunele niske tehnologije i proizvode visoke kvalitete iz staklenika visoke tehnologije. Kontrola okoliša u srednje tehnološkim staklenicima obično je djelomična ili intenzivna, a temperatura nekih staklenika može se kontrolirati ručnim otvaranjem krova, dok
napredniji objekti imaju jedinice za hlađenje i grijanje. Korištenje solarnih panela i pametnih filmova se istražuje kako bi se smanjili troškovi energije i ugljični otisci u srednje tehnološkim staklenicima [21-23].
Iako su mnogi staklenici još uvijek izrađeni od PVC-a ili staklenih obloga, pametne folije mogu se primijeniti na te strukture ili se mogu ugraditi u projekt staklenika kako bi se povećala energetska učinkovitost. Općenito, vrhunski staklenici koriste medije za uzgoj kao što su Rockwool blokovi s pažljivo kalibriranim tekućim gnojivima u različitim fazama rasta kako bi se povećali prinosi usjeva. Gnojidba CO2 ponekad se koristi u srednje tehnološkim staklenicima za povećanje prinosa i kvalitete. Srednje tehnološki sektor zaštićenih usjeva imat će koristi od partnerstava industrije i sveučilišta za stvaranje naprednih znanstvenih i tehnoloških rješenja, uključujući nove genotipove usjeva s visokim prinosima i kvalitetom, integrirano upravljanje štetočinama, potpuno automatiziranu fertirigaciju i kontrolu klime u stakleniku te robotsku pomoć u upravljanju usjevima i žetve.
2.3. Inovacije znanosti i tehnologije za visokotehnološke staklenike
Staklenici visoke tehnologije mogu uključiti najnovija tehnološka dostignuća u fiziologiji usjeva, fertirigaciji, recikliranju i rasvjeti. U velikim komercijalnim staklenicima, na primjer, tehnologija 'pametnog stakla', solarni fotonaponski (PV) sustavi i dodatna rasvjeta, kao što su LED paneli, mogu se koristiti za poboljšanje kvalitete usjeva i prinosa. Proizvođači također sve više automatiziraju kritična i/ili radno intenzivna područja kao što su praćenje usjeva, oprašivanje i žetva.
Razvoj umjetne inteligencije (AI) i strojnog učenja (MI) otvorio je nove dimenzije za visokotehnološke staklenike [24-28]. AI je skup računalno kodiranih pravila i statističkih modela osposobljenih za uočavanje obrazaca u velikim podacima i obavljanje zadataka općenito povezanih s ljudskom inteligencijom. Umjetna inteligencija koja se koristi u prepoznavanju slika koristi se za praćenje zdravlja usjeva i prepoznavanje znakova bolesti, omogućavajući brže i bolje informirano donošenje odluka za upravljanje usjevima i žetvu—što se ovih dana može postići
robotskim rukama, a ne ljudskim radom. Internet-of-Things (IoT) nudi rješenja za automatizaciju koja se mogu prilagoditi posebno za stakleničke aplikacije [29]. Stoga AI i IoT mogu značajno doprinijeti u području moderne poljoprivrede kontroliranjem i automatiziranjem poljoprivrednih aktivnosti [30].
Istraživanje i razvoj u području poljoprivrednih robota značajno je porastao u posljednjem desetljeću [31-33]. Autonomni sustav žetve usjeva za papriku koji se približava komercijalnoj isplativosti demonstriran je sa stopom uspješnosti berbe od 76.5% [31] u Australiji. Prototipovi robota za uklanjanje lista rajčice, berbu paprike i oprašivanje usjeva rajčice [34,35] razvijeni su u Europi i Izraelu i mogli bi se komercijalizirati u bliskoj budućnosti.
Štoviše, softverski sustavi za upravljanje radnom snagom za velike staklenike visoke tehnologije značajno će optimizirati učinkovitost radnika, poboljšavajući ekonomske izglede ovih poduzeća. Informatička i inženjerska revolucija nastavit će osnaživati zaštićene usjeve i uzgoj u zatvorenom prostoru, omogućujući uzgajivačima da nadziru i upravljaju svojim usjevima s računala i mobilnih uređaja, koji se čak mogu koristiti za kritičnu poljoprivredu i
tržišne odluke. Visokotehnološki staklenici imaju najveći potencijal za dobrobit australskog sektora zaštićenih usjeva, stoga će stalna istraživanja i inovacije u tim objektima vjerojatno značiti dobro uloženo vrijeme i novac.
2.4. Razvoj vertikalnih farmi za buduće potrebe
Posljednjih godina vidljiv je brzi razvoj "vertikalnog uzgoja" u zatvorenim prostorima u cijelom svijetu, posebno u zemljama s velikim brojem stanovnika i nedovoljno zemlje [36,37]. Vertikalna poljoprivreda predstavlja vrijednost od 6 milijardi USD, ali ostaje mali dio globalnog poljoprivrednog tržišta vrijednog više trilijuna dolara [38]. Postoje različite iteracije vertikalnog uzgoja, ali sve one koriste okomito naslagane police za uzgoj bez tla ili hidroponski uzgoj u potpuno zatvorenom i kontroliranom okruženju, što omogućuje visok stupanj automatizacije, kontrole i dosljednosti [39]. Međutim, vertikalna poljoprivreda ostaje ograničena na usjeve visoke vrijednosti i kratkog životnog ciklusa zbog visokih troškova energije unatoč tome što nudi neusporedivu produktivnost po kvadratnom metru i visoku razinu učinkovitosti vode i hranjivih tvari.
Tehnološka dimenzija vertikalnog uzgoja—a posebice pojava 'pametnih' staklenika—vjerojatno će privući uzgajivače željne rada s novim računalnim tehnologijama i tehnologijama velikih podataka kao što su AI i Internet stvari (IoT) [40]. Trenutačno su svi oblici uzgoja u zatvorenim prostorima energetski i radno intenzivni, iako postoji prostor za veliki napredak u tehnologijama automatizacije i energetske učinkovitosti. Već sada najnapredniji oblici zatvorene poljoprivrede opskrbljuju vlastitu energiju na licu mjesta i neovisni su o općoj komunalnoj mreži. Vrtovi na krovovima mogu varirati od jednostavnih dizajna na vrhovima gradskih zgrada do korporativnih krovnih poduzeća na zgradama općina u New Yorku i Parizu. Zatvoreni vertikalni uzgoj ima svijetlu budućnost, osobito nakon pandemije COVID-19, te je u dobroj poziciji da poveća svoj udio na globalnom tržištu hrane, zbog svoje
visoko učinkovit proizvodni sustav, smanjenje opskrbnog lanca i logističkih troškova, mogućnost automatizacije (minimiziranje rukovanja) i jednostavan pristup radnoj snazi i potrošačima.
3. Ciljane kulture u zaštićenom uzgoju
Trenutačno je broj usjeva prikladnih za poljoprivredu u zatvorenim prostorima ograničen zbog ograničenja usjeva za uzgoj u zatvorenom prostoru, kao i ograničenja zaštićenih usjeva kao što su visoki troškovi energije (za rasvjetu, grijanje, hlađenje i pokretanje raznih automatiziranih sustava) što omogućuje specifične usjeve visoke vrijednosti [ 41–43]. Međutim, ekonomična proizvodnja raznolikog niza jestivih usjeva ključna je ako zaštićeni usjevi imaju značajan utjecaj na
globalna sigurnost hrane [12,13,44]. Sorte kultura za uzgoj povrća u zaštićenom prostoru značajno se razlikuju od onih za proizvodnju na otvorenom polju koje se uzgajaju na tolerantnost širokog spektra uvjeta okoline, što nije nužno potrebno u zaštićenom uzgoju. Razvoj prikladnih kultivara zahtijevat će optimizaciju nekoliko svojstava (kao što je samooprašivanje, neodređen rast, snažno korijenje) koja se razlikuju od svojstava promatranih kao
poželjan u usjevima na otvorenom (slika 2) (preuzeto iz [13]).
Slika 2. Poželjna svojstva za plodonosne usjeve uzgojene u zatvorenom prostoru u uvjetima kontrolirane okoline u odnosu na usjeve uzgojene na otvorenom u poljskim uvjetima.
Trenutačno, voće i povrće najbolje prilagođeno uzgoju u zatvorenom prostoru uključuje:
• Oni koji rastu na vinovoj lozi ili grmlju (rajčica, jagoda, malina, borovnica, krastavac, paprika, grožđe, kivi);
• Visokovrijedne specijalizirane kulture (hmelj, vanilija, šafran, kava);
• Ljekovito i kozmetičko bilje (morska trava, Echinacea);
• Mala stabla (trešnje, čokolada, mango, bademi) su druge održive opcije [13].
U sljedećim odjeljcima detaljnije raspravljamo o trenutno postojećim usjevima i razvoju novih kultivara za poljoprivredu u zatvorenom prostoru.
3.1. Postojeći usjevi uzgajani u pogonima niske, srednje i visoke tehnologije
Sustavi zaštićenih usjeva niske i srednje tehnologije proizvode uglavnom rajčice, krastavce, tikvice, papriku, patlidžane, salatu, azijsko zelenje i začinsko bilje. Po površini, količini proizvedenog voća i broju obrta, rajčica je najvažnija hortikulturna povrtna kultura koja se proizvodi u staklenicima, a slijede je paprika i salata [15,45].
U Australiji je razvoj velikih objekata s kontroliranim okolišem ograničen prvenstveno na one izgrađene za uzgoj rajčica [15]. Procijenjeni GVP voća, povrća i cvijeća za 2017., u polju iu objektima zaštićenih usjeva, pokazuje dominaciju rajčice u australskom sektoru zaštićenih usjeva.
Ukupni procijenjeni GVP za 2017. s obzirom na njivsku i pokrovnu proizvodnju hortikulturnih usjeva bio je najveći za rajčicu (24%), zatim slijede jagode (17%), ljetno voće (13%), cvijeće (9%), borovnica (7%), krastavac (7%) i paprika (6%), s tim da azijsko povrće, začinsko bilje, patlidžan, trešnja i bobičasto voće čine manje od 6% (Slika 3A).
Slika 3. Procijenjena bruto vrijednost proizvodnje (GVP) za ukupnu kombiniranu proizvodnju povrća u poljima i zaštićenim usjevima (A) i imputirani GVP usjeva uzgajanih pod zaštićenim usjevima u 2017. (B) za Australiju.
Među njima, GVP usjeva uzgojenih u zaštićenim sustavima uzgoja bio je najveći za rajčicu (40%), koja je vodila sa značajnom razlikom u odnosu na druge usjeve uključujući cvijeće (11%), jagode (10%), ljetno voće (8% ) i bobičasto voće (8%), pri čemu svaka od preostalih kultura čini manje od 5% (Slika 3B). Međutim, australsko domaće tržište je zasićeno stakleničkim rajčicama, koje napuštaju industriju zaštićenih usjeva
sa sljedeće dvije mogućnosti: povećanje prodaje ovih usjeva na međunarodnim tržištima; i/ili potaknuti neke od postojećih uzgajivača staklenika u zemlji da prijeđu na proizvodnju drugih usjeva visoke vrijednosti. Udio pojedinačnih kultura uzgajanih pod zaštitom bio je najveći za bobičasto voće (85%) i rajčicu (80%), zatim cvijeće (60%), krastavce (50%), trešnje i azijsko povrće (svako po 40%), jagode i ljeto
voće (svaka 30%), borovnica i začinsko bilje (svaka 25%), i na kraju, paprika i patlidžan, po 20% [17]. Trenutačno je energetski i radno intenzivna poljoprivreda u zatvorenom prostoru ograničena na usjeve visoke vrijednosti koji se mogu proizvesti u kratkom roku s malim unosom energije [46,47]
U biljnim 'tvornicama' prevladavajući usjevi koji se trenutno uzgajaju su lisnato povrće i začinsko bilje, zbog kratkog razdoblja rasta ovih usjeva (jer nisu potrebni plodovi i sjemenke) i visoke vrijednosti [7], činjenice da takvi usjevi zahtijevaju relativno manje svjetla za fotosintezu [48] i zato što se većina proizvedene biljne biomase može požnjeti [46,49]. Postoji veliki potencijal za poboljšanje prinosa i kvalitete usjeva koji se uzgajaju u urbanim farmama [12].
3.2. Istraživanje industrije: Gdje leže interesi sudionika?
Identifikacija ključnih istraživačkih tema ključna je za poboljšanje učinkovitosti javnog i privatno financiranog istraživanja za budućnost zaštićenih usjeva. Na primjer, Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), koji su pokrenuli Udruga poljoprivrednika Novog Južnog Walesa (NSW Farmers), Sveučilište Novog Južnog Walesa (UNSW) i Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), sastoji se od konzorcija od više od 60 osnivanja
industrija, vlada i sudionici istraživanja. Njegovi programi istraživanja i sposobnosti imaju za cilj podržati sudionike u optimizaciji produktivnosti regionalnih i periurbanih prehrambenih sustava, prevođenjem novih proizvoda od prototipa do tržišta i implementacijom brzih opskrbnih lanaca zaštićenih porijeklom od farme do potrošača. U tu svrhu, FFSRC osigurava istraživačko okruženje za suradnju s ciljem poboljšanja zaštićenog uzgoja kako bismo povećali svoje kapacitete za izvoz vrhunskih hortikulturnih proizvoda i pomogli Australiji da postane lider u znanosti i tehnologiji za sektor zaštićenih usjeva.
Sudionici su anketirani kako bi se identificirali ciljni usjevi za poljoprivredu u zatvorenom prostoru. Među sudionicima koji su identificirali ciljane usjeve najveći je interes bio za svježe povrće (29%), zatim za voćarstvo (22%); ljekovita konoplja, ostalo ljekovito bilje i specijalizirani usjevi (13%); domaće/autohtone vrste (10%); gljive/gljive (10%); i lisnato povrće (3%) (Slika 4).
Slika 4. Klasifikacija usjeva koje trenutačno proizvode sudionici FFSCRC-a u objektima za zaštićene usjeve, a time i vjerojatni interes sudionika za pronalaženje rješenja za produktivniji uzgoj ovih usjeva pod pokrovom.
Anketa se temeljila na informacijama o sudionicima dostupnim na internetu; dobivanje detaljnijih informacija bit će ključno za razumijevanje i ispunjavanje specifičnih zahtjeva sudionika.
3.3. Uzgoj novih kultivara za objekte s kontroliranim okolišem
Tehnologije oplemenjivanja dostupne za poboljšanje povrća i drugih usjeva brzo napreduju [50]. U zaštićenom uzgoju, dinamičnom gospodarskom sektoru s brzim promjenama tržišnih trendova i preferencija potrošača, odabir pravog kultivara je kritičan [44,51]. Postoje mnoge studije koje procjenjuju prilagodbu visokovrijednih usjeva kao što su rajčica i patlidžan za proizvodnju u stakleniku [52,53]. Nove tehnologije uzgoja [50] omogućile su razvoj novih kultivara sa željenim svojstvima, a neke su tvrtke počele dizajnirati biljke za rast u kontroliranim okruženjima pod LED svjetlima [20]. Međutim, kultivari su uzgajani uglavnom kako bi se povećao prinos u vrlo promjenjivim poljskim uvjetima [46]. Osobine usjeva kao što su otpornost na sušu, toplinu i mraz—koje su poželjne kod usjeva uzgojenih u polju, ali obično imaju negativan učinak na prinos—općenito nisu potrebne u
zatvorena poljoprivreda.
Ključne značajke koje se mogu usmjeriti za prilagodbu usjeva veće vrijednosti za poljoprivredu u zatvorenom prostoru uključuju kratke životne cikluse, kontinuirano cvjetanje, nizak omjer korijena i izdanaka, poboljšanu izvedbu pod niskim unosom fotosintetske energije i poželjna potrošačka svojstva uključujući okus, boju, tekstura i specifični sadržaj hranjivih tvari [12,13]. Uz to, uzgoj posebno za veću kvalitetu proizvest će vrlo poželjne proizvode visoke tržišne vrijednosti. Svjetlosnim spektrom, temperaturom, vlagom i opskrbom hranjivim tvarima može se upravljati tako da se promijeni nakupljanje ciljnih spojeva u lišću i plodovima [54,55] i poveća nutritivna vrijednost usjeva, uključujući proteine (količinu i kvalitetu), vitamine A, C i E, karotenoidi, flavonoidi, minerali, glikozidi i antocijanini [12]. Na primjer, prirodne mutacije (kod vinove loze) i uređivanje gena (kod kivija) korišteni su za modificiranje biljne arhitekture, što će biti korisno za uzgoj u zatvorenom prostoru u ograničenim prostorima. U nedavnoj studiji, biljke rajčice i trešnje konstruirane su korištenjem CRISPR-Cas9 kako bi se kombinirale sljedeće tri poželjne osobine: patuljasti fenotip, navika kompaktnog rasta i prerano cvjetanje. Prikladnost dobivenih 'uređenih' sorti rajčice za upotrebu u sustavima uzgoja u zatvorenom prostoru potvrđena je korištenjem ispitivanja na polju i komercijalnih vertikalnih farmi [56].
Pregled molekularnog uzgoja za stvaranje optimiziranih usjeva raspravljao je o dodanoj vrijednosti poljoprivrednih proizvoda razvojem poljoprivrednih usjeva sa zdravstvenim prednostima i kao jestivih lijekova [46]. Glavni pristupi razvoju poljoprivrednih usjeva s dobrobitima za zdravlje identificirani su kao nakupljanje velikih količina poželjnih intrinzičnih hranjivih tvari ili smanjenje nepoželjnih spojeva, te nakupljanje vrijednih spojeva koji
obično se ne proizvode u usjevu.
4. Izazovi i mogućnosti u zaštićenom uzgoju i uzgoju u zatvorenom prostoru
Napredni objekti za zaštićene usjeve i uzgoj u zatvorenim prostorima imaju relativno mali utjecaj na okoliš. Iako je uzgoj usjeva pod pokrovom energetski intenzivniji od mnogih drugih poljoprivrednih metoda, sposobnost ublažavanja vremenskih utjecaja, osiguravanja sljedivosti i uzgoja kvalitetnije hrane promiču dosljednu isporuku kvalitetnih proizvoda, privlačeći povrate koji daleko nadmašuju dodatne troškove proizvodnje [18]. Ključni izazovi u zaštićenom uzgoju uključuju:
• Visoki kapitalni troškovi, zbog visokih cijena zemljišta u urbanim i periurbanim područjima;
• Velika potrošnja energije;
• Potražnja za kvalificiranom radnom snagom;
• Upravljanje bolestima bez kemijskih kontrola; i
• Razvoj indeksa prehrambene kvalitete—za definiranje i certificiranje aspekata kvalitete proizvoda—za usjeve uzgojene u zatvorenom prostoru.
U sljedećem odjeljku raspravljamo o nekim od izazova i prilika povezanih sa zaštićenim uzgojem.
4.1. Optimalni uvjeti za visoku produktivnost i učinkovito korištenje resursa
Bolje razumijevanje zahtjeva usjeva u različitim fazama rasta i pod različitim svjetlosnim uvjetima neophodno je ako uzgajivači žele održati isplativu proizvodnju usjeva u kontroliranim okruženjima. Učinkovito upravljanje okolišem staklenika, uključujući njegove klimatske i prehrambene elemente, te strukturne i mehaničke uvjete, može značajno povećati kvalitetu plodova i prinose [57]. Čimbenici okoliša rasta mogu utjecati na rast biljaka, stope evapotranspiracije i fiziološke cikluse. Među klimatskim čimbenicima, sunčevo zračenje je najvažnije jer je za fotosintezu potrebna svjetlost, a prinos usjeva izravno je proporcionalan razinama sunčeve svjetlosti do točaka zasićenja svjetlošću za fotosintezu. Često precizna kontrola okoliša zahtijeva visoku potrošnju energije, smanjujući profitabilnost poljoprivrede u kontroliranom okolišu. Energija potrebna za grijanje i hlađenje staklenika ostaje glavna briga i cilj za one koji žele smanjiti troškove energije [6]. Materijali za ostakljenje i inovativne tehnologije stakla kao što je Smart Glass [58] nude obećavajuće mogućnosti za smanjenje troškova povezanih s održavanjem temperature staklenika i kontrolom okolišnih varijabli. Danas se inovativne tehnologije stakla i učinkoviti sustavi hlađenja ugrađuju u zaštićene usjeve u stakleničkim objektima. Materijali za ostakljenje imaju potencijal smanjenja
potrošnju električne energije, apsorbiranjem viška sunčevog zračenja i preusmjeravanjem svjetlosne energije za proizvodnju električne energije pomoću fotonaponskih ćelija [59,60].
Međutim, materijali za pokrivanje utječu na mikroklimu staklenika [61,62] uključujući svjetlost [63] i stoga je važno procijeniti utjecaj novih materijala za ostakljenje na rast i fiziologiju biljaka, korištenje resursa, prinos usjeva i kvalitetu u okolišima u kojima čimbenici kao što su CO2, temperatura, hranjive tvari i navodnjavanje su strogo kontrolirani. Na primjer, poluprozirni organski fotonapon (OPV) koji se temelji na mješavini regioregularnog poli(3-heksiltiofena) (P3HT) i metil estera fenil-C61-maslačne kiseline (PCBM) testiran je za uzgoj biljaka paprike (Capsicum annuum). U sjeni OPV-a biljke paprike dale su 20.2% više mase ploda, a biljke u sjeni bile su 21.8% više na kraju vegetacije [64]. U drugoj studiji, smanjenje PAR-a uzrokovano fleksibilnim fotonaponskim panelima na krovu nije utjecalo na prinos, morfologiju biljke, broj cvjetova po grani, boju ploda, čvrstoću i pH [65].
Film 'pametnog stakla' ultra niske refleksije, Solar Gard™ ULR-80 [58], trenutno se testira u stakleničkoj proizvodnji. Cilj je ostvariti potencijal materijala za ostakljenje s podesivim prijenosom svjetlosti i smanjiti visoke troškove energije povezane s radom u visokotehnološkim stakleničkim hortikulturnim objektima. Film od pametnog stakla (SG) nanosi se na standardno staklo pojedinačnih stakleničkih prostora u objektima za uzgoj povrtnih usjeva koji koriste komercijalnu vertikalnu kultivaciju i prakse upravljanja [66,67]. Ispitivanja patlidžana pod SG-om pokazala su veću energetsku i učinkovitost fertirigacije [42], ali i smanjen prinos patlidžana, zbog visokih stopa pobačaja cvjetova i/ili plodova kao posljedice fotosinteze ograničene svjetlom [58]. Upotrijebljeni SG film će možda trebati modificirati kako bi se stvorili optimalni svjetlosni uvjeti i smanjila ograničenja svjetla za voće s visokim udjelom ugljika kao što je patlidžan.
Korištenje novih materijala za ostakljenje koji štede energiju, kao što je pametno staklo, pruža izvrsnu priliku za smanjenje troškova energije za rad staklenika i optimiziranje svjetlosnih uvjeta za uzgoj ciljanih usjeva. Pametne pokrivne folije kao što su poljoprivredne folije koje emitiraju luminiscentno svjetlo (LLEAF) imaju potencijal za poboljšanje, kao i kontrolu vegetativnog rasta i reproduktivnog razvoja u srednje tehnološkim zaštićenim usjevima. LLIST
paneli se mogu testirati na raznim cvjetnim i necvjetnim usjevima kako bi se utvrdilo pomažu li povećati vegetativni i reproduktivni rast (mijenjajući fiziološke procese koji podupiru rast biljaka te produktivnost i kvalitetu usjeva).
4.2. Upravljanje štetočinama i bolestima
Iako objekti za kontrolirani zaštićeni uzgoj mogu svesti na minimum štetočine i bolesti, kada se jednom unesu, vrlo ih je teško i skupo kontrolirati bez upotrebe toksičnih sintetičkih kemikalija. Vertikalni uzgoj u zatvorenim prostorima omogućuje pažljivo praćenje usjeva u potrazi za znakovima štetočina ili bolesti, ručno i/ili automatski (pomoću senzorskih tehnologija), a usvajanje novih robotskih tehnologija i/ili postupaka daljinskog očitavanja olakšat će
rano otkrivanje izbijanja bolesti i uklanjanje oboljelih i/ili napadnutih biljaka [7].
Za učinkovito upravljanje štetočinama u staklenicima bit će potrebne nove metode integriranog upravljanja štetočinama (IPM) [68]. Odgovarajuće strategije upravljanja (kulturne, fizičke, mehaničke, biološke i kemijske), zajedno s dobrom kulturnom praksom, naprednim tehnikama praćenja i preciznom identifikacijom mogu poboljšati proizvodnju povrća dok se oslanjanje na primjenu pesticida svede na minimum. Integrirani pristup upravljanju bolestima uključuje upotrebu otpornih kultivara, sanitarne uvjete, dobre kulturne prakse i odgovarajuću upotrebu pesticida [44]. Razvoj novih IPM strategija može minimizirati troškove rada i potrebu za primjenom kemijskih pesticida. Uzmimo, na primjer, korištenje novih, komercijalno uzgojenih, prirodno korisnih stjenica (npr. mušica lisna uš, zelena čipka, itd.) za suzbijanje štetnika usjeva i smanjenje oslanjanja na kemijsku kontrolu. Testiranje raznih novih IPM-a
strategije, zasebno iu kombinaciji, pomoći će u razvoju preporuka za uzgajivače specifične za usjeve i objekte.
4.3. Kvaliteta usjeva i hranjive vrijednosti
Zaštićeni uzgoj uzgajivačima i industrijskim partnerima osigurava visoke prinose i visokokvalitetne proizvode tijekom cijele godine [69]. Uzgoj vrhunskog voća i povrća, međutim, zahtijeva visokoučinkovito ispitivanje nutritivnih parametara i parametara kvalitete [70]. Osnovni parametri kvalitete voća uključuju sadržaj vlage, pH, ukupnu topljivu krutu tvar, pepeo, boju voća, askorbinsku kiselinu i titrirajuću kiselost, te napredne nutritivne parametre uključujući šećere, masti, proteine, vitamine i antioksidanse; mjerenja čvrstoće i gubitka vode također su ključna za definiranje indeksa kvalitete [66]. Štoviše, visokoučinkovito ispitivanje kvalitete usjeva moglo bi se uključiti u automatizirani sustav rada staklenika. Pregled dostupnih genotipova usjeva za parametre kvalitete omogućit će uzgajivačima i potrošačima nove sorte voća i povrća visoke vrijednosti, bogate hranjivim tvarima. Agronomske strategije, uključujući okoliš za rast i prakse upravljanja usjevima, morat će se optimizirati kako bi se povećala proizvodnja i gustoća hranjivih tvari za biljke ovih visokovrijednih usjeva.
4.4. Zapošljavanje i dostupnost kvalificirane radne snage
Potrebe za radnom snagom za industriju zaštićenih usjeva rastu (>5% godišnje) i procjenjuje se da je trenutno više od 10,000 XNUMX ljudi diljem Australije izravno zaposleno u industriji. Unatoč visokoj razini automatizacije, zaštićeni uzgoj velikih razmjera zahtijeva značajnu radnu snagu, posebno za uspostavljanje usjeva, održavanje usjeva, mehaničko oprašivanje i žetvu proizvoda. Uz sve veću potražnju
za visokokvalificirane uzgajivače, ponuda odgovarajuće kvalificiranih radnika ostaje niska [18,71]. Kvalificirana radna snaga također će biti potrebna za razvoj urbane vertikalne poljoprivrede, koja će stvoriti nove karijere za tehnologe, voditelje projekata, radnike na održavanju te marketinško i maloprodajno osoblje [7]. Uspostavljanje višenamjenskih komercijalnih naprednih objekata pružilo bi priliku za rješavanje istraživačkih pitanja, čime bi se pospješio cilj maksimiziranja produktivnosti u raznolikosti usjeva uz istovremeno pružanje obrazovanja i osposobljavanja za vještine za kojima će vjerojatno biti velika potražnja u budućem sektoru zaštićenih usjeva.
5. Zaključci
U visokotehnološkim staklenicima s pametnom tehnologijom postoji veliki potencijal za poboljšanje profitabilnosti automatizacijom kritičnih i/ili radno intenzivnih područja kao što su nadzor usjeva, oprašivanje i žetva. Razvoj umjetne inteligencije, robotike i strojnog učenja otvaraju nove dimenzije zaštićenog uzgoja. Vertikalne farme čine mali dio globalnog poljoprivrednog tržišta i, unatoč visokoj energetskoj intenzivnosti, vertikalna poljoprivreda nudi neusporedivu produktivnost uz visoku razinu učinkovitosti vode i hranjivih tvari. Ekonomična proizvodnja različitih usjeva ključna je ako proizvodnja zaštićenih usjeva ima značajan pozitivan utjecaj na globalnu sigurnost hrane. Sustavi zaštićenih usjeva niske i srednje tehnologije proizvode uglavnom usjeve rajčice, krastavaca, tikvica, paprike, patlidžana i salate, zajedno s azijskim zelenim i začinskim biljem.
Razvoj velikih postrojenja s kontroliranim okolišem u Australiji prvenstveno je ograničen na uzgoj rajčica. Razvijanje prikladnih kultivara zahtijevat će optimizaciju nekoliko ključnih svojstava koja se razlikuju od onih koja se smatraju poželjnim u usjevima na otvorenom. Ključne značajke koje se mogu ciljati za poljoprivredu u zatvorenom prostoru uključuju smanjeni životni ciklus usjeva, kontinuirano cvjetanje, nizak omjer korijena i izdanaka, povećanu učinkovitost u uvjetima niske fotosinteze
unos energije, te poželjne osobine potrošača, poput okusa, boje, teksture i specifičnog sadržaja hranjivih tvari.
Osim toga, uzgoj posebno za kvalitetnije, nutritivno gušće usjeve će proizvesti poželjne hortikulturne (i potencijalno, medicinske) proizvode s izvrsnom tržišnom vrijednošću. Profitabilnost i održivost zaštićenog uzgoja ovisi o razvoju rješenja za primarne izazove uključujući početne troškove, potrošnju energije, kvalificiranu radnu snagu, kontrolu štetočina i razvoj indeksa kvalitete.
Novi materijali za ostakljenje i tehnološki napredak koji se trenutno istražuju ili isprobavaju nude rješenja za rješavanje jednog od najhitnijih izazova zaštićenih usjeva. Ova poboljšanja bi potencijalno mogla pružiti potreban poticaj za pomoć sektoru zaštićenih usjeva u prijelazu na održivu i ekonomičnu razinu energetske učinkovitosti i ispunjavanju rastućih zahtjeva za sigurnošću hrane, uz održavanje kvalitete usjeva i nutritivne vrijednosti.
sadržaja i minimiziranje štetnih utjecaja na okoliš.
Doprinosi autora: SGC napisao recenziju uz doprinose i reviziju DTT-a, Z.-HC, OG i CIC. Svi su autori pročitali i složili se s objavljenom verzijom rukopisa.
Finansiranje: Pregled se temelji na izvješću koje je naručio i financirao Suradnički istraživački centar Future Food Systems, koji podupire suradnju koju vodi industrija između industrije, istraživača i zajednice. Također smo primili financijsku potporu od projekata Horticulture Innovation Australia (grant broj VG16070 za DTT, Z.-HC, OG, CIC; broj granta VG17003 za DTT, Z.-HC; broj granta LP18000 za Z.-HC) i CRC projekt P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Izjava institucionalnog odbora za reviziju: Nije primjenjivo.
Izjava o informiranom pristanku: Nije primjenjivo.
Izjava o dostupnosti podataka: Nije primjenjivo.
Sukob interesa: Autori izjavljuju da nema sukoba interesa.
Reference
1. Odjel Ujedinjenih naroda za ekonomska i socijalna pitanja. Dostupno na internetu: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (pristupljeno 13. travnja 2022.).
2. Odjel Ujedinjenih naroda za ekonomska i socijalna pitanja. Dostupno na internetu: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (pristupljeno 13. travnja 2022.).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Klimatske promjene, opskrba hranom i prehrambene smjernice. Annu. Rev. javno zdravstvo 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. Budućnost potražnje za hranom: Razumijevanje razlika u globalnim ekonomskim modelima. Agric. Econ. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulacija učinaka klimatskih promjena na profitabilnost australskih farmi. U radnom dokumentu ABARES; Australska vlada: Canberra, Australija, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Zaštićeni uzgoj u toplim klimama: Pregled kontrole vlažnosti i METODA hlađenja. Energije 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Budući sustavi proizvodnje hrane: Vertikalna poljoprivreda i poljoprivreda u kontroliranom okruženju. Održati. Sci. Vježbajte. Politika 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Rastući bolji gradovi: Urbana poljoprivreda za održivi razvoj; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006.; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Održiva urbana poljoprivreda: Pregled i mogućnosti. Int. J. Agric. Održati. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Hortikulturna industrija pokrajine Almería, Španjolska. geogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Inovacije u poljoprivredi i opskrbi hranom kao odgovor na pandemiju COVID-19. Mol. Plant 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategije za poboljšanje produktivnosti, raznolikosti proizvoda i profitabilnosti urbane poljoprivrede. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Suha, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Vertikalne farme donose plodove. Nat. biotehnologija. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble izdaje. Globalna statistika staklenika. 2019. Dostupno na internetu: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (pristupljeno 13. travnja 2022.).
15. Hadley, D. Potencijal hortikulturne industrije kontroliranog okoliša u NSW-u; Sveučilište Nove Engleske: Armidale, Australija, 2017.; str. 25.
16. Karta svijeta povrća. 2018. Dostupno na internetu: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (pristupljeno 13. travnja 2022.).
17. Graeme Smith Consulting—Opće informacije o industriji. Dostupno na internetu: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (pristupljeno 13. travnja 2022.).
18. Davis, J. Uzgoj zaštićenih usjeva u Australiji do 2030.; Zaštićeni uzgoj Australije: Perth, Australija, 2020.; str. 15.
19. Poljoprivrednik. Stanje zatvorenog uzgoja; Poljoprivrednik: Brooklyn, NY, SAD, 2017.
20. Unutarnji uzgoj bez tla: I. faza: Ispitivanje industrije i utjecaja poljoprivrede u kontroliranom okolišu|Publikacije|WWF.
Dostupno na internetu: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (pristupljeno 13. travnja 2022.). Usjevi 2022., 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organski fotonaponski
staklenici: Jedinstvena primjena za poluprozirne PV? Energetska okolina. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Kombinacija poljoprivredne i energetske svrhe: Procjena prototipa fotonaponskog stakleničkog tunela. Obnoviti. Održati. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Antón, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA usjeva rajčice u stakleniku s više tunela u Almeriji. Int. J. Life Cycle Assess. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing za kontrolu klime u stakleniku. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminacija statusa vode u zoni korijena biljke u stakleničkoj proizvodnji na temelju fenotipizacije i tehnika strojnog učenja. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Umjetna inteligencija: Šahovski meč stoljeća. Priroda 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Daljinsko upravljanje proizvodnjom povrća u staklenicima s umjetnom inteligencijom—Klima u stakleniku, navodnjavanje i proizvodnja usjeva. Sensors 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Primijenjeno strojno učenje u simulaciji staklenika; nova primjena i analiza. Inf. Obrada 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. Automatizacija staklenika korištenjem bežičnih senzora i IoT instrumenata integriranih s umjetnom inteligencijom; IntechOpen: Rijeka, Hrvatska, 2021.; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatizacija i digitalizacija poljoprivrede korištenjem umjetne inteligencije i interneta stvari. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. Robot za berbu slatke paprike za zaštićena okruženja uzgoja. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Posebno izdanje o poljoprivrednoj robotici. J. terenski robot. 2020., 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Istraživanje i razvoj u poljoprivrednoj robotici: Perspektiva digitalne poljoprivrede. Int. J. Agric. Biol. inž. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Robot čistač bere prve paprike. Greenh. Int. Mag. Greenh. Rasti. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Autonomni robot za oprašivanje za hormonsku obradu cvijeta rajčice u stakleniku. U Zborniku radova 2016. 3. međunarodne konferencije o sustavima i informatici (ICSAI), Šangaj, Kina, 19. – 21. studenog 2016.; str 108–113.
36. Meharg, AA Perspektiva: Gradska poljoprivreda treba praćenje. Nature 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Poljoprivreda u i na urbanim zgradama: Trenutna praksa i specifične novine poljoprivrede bez površine površine (ZFarming). Obnoviti. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. Zeleni izdanci oporavka. Otvoreni forum. 2020. Dostupno na internetu: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (pristupljeno 13. travnja 2022.).
39. Despommier, D. Poljoprivreda u gradu: Uspon urbanih vertikalnih farmi. Trendovi Biotehnologija. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanički internet stvari: prema pametnom uzgoju u zatvorenom prostoru
povezivanje ljudi, postrojenja, podataka i oblaka. mob. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tkivo, D.; Lan, Y.-C. Održivi zaštićeni uzgoj: studija slučaja sezonskih utjecaja na potrošnju stakleničke energije tijekom proizvodnje paprike. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Tkivo, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Novi pokrovni materijal poboljšava energiju hlađenja i učinkovitost fertigacije za stakleničku proizvodnju patlidžana. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tkivo, DT; Lan, Y.-C. Smanjenje energije u zaštićenom objektu za uzgoj usjeva korištenjem točaka za prikupljanje više temperatura i kontrolom postavki ventilacije. Energije 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Dobre poljoprivredne prakse za stakleničke kulture povrća: Načela za mediteranska klimatska područja; FAO Plant Production and Protection Paper; FAO: Rim, Italija, 2013.; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Review of Research and Identification of R&D Gaps for Levied Vegetables (VG16083). Dostupno na internetu: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (pristupljeno na 13. travnja 2022.).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekularni uzgoj za stvaranje optimiziranih usjeva: od genetske manipulacije do potencijalne primjene u tvornicama biljaka. Ispred. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Zašto LED rasvjeta za urbanu poljoprivredu? U LED rasvjeti za urbanu poljoprivredu; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, ur.; Springer: Singapur, 2016.; str. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Poboljšanje energetske učinkovitosti u tvornicama postrojenja kroz mjerenje bioelektričnog potencijala biljke. Informatika u upravljanju, automatizaciji i robotici; Tan, H., ur.; Springer: Berlin/Heidelberg, Njemačka, 2011.; str. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bugari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Učinkovitost korištenja svjetla za proizvodnju povrća
u zaštićenim i zatvorenim prostorima. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Usjevi 2022, 2 185
50. Jones, M. Nove tehnologije uzgoja i mogućnosti za australsku industriju povrća; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Australija, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Zaštićeni uzgoj u mediteranskoj regiji: Trendovi i potrebe. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Povijest rajčice: od pripitomljavanja do proizvodnje biofarmaca. biotehnologija. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Kolekcija patlidžana Svjetskog centra za povrće: podrijetlo, sastav, širenje sjemena i upotreba u uzgoju. Ispred. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Pregled učinaka LED dioda na proizvodnju bioaktivnih spojeva i kvalitetu usjeva. Molecules 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimalan omjer crveno:plavo u LED rasvjeti za nutraceutsku unutarnju hortikulturu. 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 Brza prilagodba voćnih usjeva solanaceae za urbanu poljoprivredu. Nat. biotehnologija. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Čovjek, HC; Taheri, S. Pregled optimalne temperature, vlažnosti i deficita tlaka pare za procjenu i kontrolu mikroklime u stakleničkom uzgoju rajčice: pregled. 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. Fotosinteza ograničena svjetlošću pod folijom koja štedi energiju smanjuje prinos patlidžana. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dvostruki luminiscentni 'pametni' prozor koji reagira na toplinu/elektriku. Prijava Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Studija slučaja: Ušteda energije od solarne prozorske folije u dvije poslovne zgrade u Šangaju. Energetska izgradnja. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Procjena učinka materijala za pokrivanje na mikroklimu staklenika i toplinsku učinkovitost. Agronomija 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. On, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Tkivo, DT; Chen, Z.-H. Pokrivni materijali koji mijenjaju svjetlost i održiva staklenička proizvodnja povrća: pregled. Regulacija rasta biljaka. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Napredni optički materijali za kontrolu sunčeve svjetlosti u staklenicima. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Cimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Organski fotonapon na krovovima staklenika: Učinci na rast biljaka. Mater. Danas Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologija, prinos i kvaliteta uzgoja rajčice u stakleniku s fleksibilnim fotonaponskim krovnim pločama (Almería-Španjolska). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. On, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Tkivo, DT; Cazzonelli, CI Pametni stakleni film smanjio je askorbinsku kiselinu u kultivarima crvene i narančaste paprike bez utjecaja na rok trajanja. Biljke 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; On, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Tkivo, DT; Ghannoum, O. Pametno staklo promijenjenim svjetlom utječe na osjetljivost stomata stakleničke paprike. J. Exp. bot. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. „Zaštićena biološka kontrola”—Biološka kontrola štetočina u stakleničkoj industriji. Biol. Kontrola 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Ishrana bilja u budućoj plasteničkoj proizvodnji. U Ishrana bilja stakleničkih kultura; Sonneveld, C., Voogt, W., ur.; Springer: Dordrecht, Nizozemska, 2009.; str. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Analiza hranjivih tvari u tlu i jagodama i malinama bez tla uzgojenim u stakleniku. Hrana Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Ponuda mogućnosti daljnjeg obrazovanja članovima industrije povrća. AUSVEG. 2020. Dostupno na internetu: https://ausveg.com.au/
articles/offering-further-education-opportunities-to-veg-industry-members/ (pristupljeno 13. travnja 2022.).