Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1), Christopher I. Cazzonelli (1) и David T. Tissue 1,2)
1. Национален център за защитени зеленчуци, Институт за околна среда Хоксбъри, Западен Сидни
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Австралия; 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. Глобален център за наземни иновации, Кампус Хоуксбъри, Университет на Западен Сидни,
Ричмънд, NSW 2753, Австралия
3. Научно училище, Университет на Западен Сидни, Пенрит, NSW 2751, Австралия
* Кореспонденция: s.chavan@westernsydney.edu.au; Тел.: +61-2-4570-1913
абстрактен: Защитеното отглеждане предлага начин за насърчаване на производството на храни в лицето на изменението на климата
и доставяйте здравословна храна по устойчив начин с по-малко ресурси. Въпреки това, за да направите този начин на земеделие
икономически жизнеспособни, трябва да разгледаме статуса на защитените култури в контекста на наличните
технологии и съответните целеви градински култури. Този преглед очертава съществуващите възможности
и предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени чрез продължаващи изследвания и иновации в това вълнуващо но
сложно поле в Австралия. Вътрешните ферми са широко категоризирани в следните три
нива на технологичен напредък: ниско, средно и високотехнологично със съответните предизвикателства
които изискват иновативни решения. Освен това, ограничения върху растежа на стайни растения и защитени
системите за отглеждане на култури (напр. високи разходи за енергия) са ограничили използването на закрито земеделие до относително
малко култури с висока стойност. Следователно трябва да разработим нови сортове култури, подходящи за селско стопанство на закрито
които могат да се различават от тези, необходими за производство на открито. В допълнение, защитено отглеждане
изисква високи начални разходи, скъпа квалифицирана работна ръка, висока консумация на енергия и значителни вредители
и управление на заболявания и контрол на качеството. Като цяло защитеното отглеждане предлага обещаващи решения
за продоволствена сигурност, като същевременно намалява въглеродния отпечатък от производството на храни. Въпреки това, за закрито
растениевъдството да има значително положително въздействие върху глобалната продоволствена сигурност и хранене
сигурност, икономичното производство на разнообразни култури ще бъде от съществено значение.
Ключови думи: защитено отглеждане; вертикална ферма; безпочвена култура; представяне на реколтата; закрито земеделие;
хранителна сигурност; устойчивост на ресурсите
1. Въведение
Очаква се световното население да достигне почти 10 милиарда през 2050 г., като по-голямата част от растежа се прогнозира да се случи в големите градски центрове по света [1,2]. С нарастването на населението производството на храни трябва да се увеличи и да отговори на нуждите от хранене и здраве, като същевременно се постигат Целите на ООН за устойчиво развитие (ЦУР на ООН) [3,4]. Намаляването на обработваемата земя и неблагоприятното въздействие на изменението на климата върху селското стопанство поставят допълнителни предизвикателства, които принуждават иновациите в бъдещите системи за производство на храни да отговорят на нарастващото търсене през следващите няколко десетилетия. Например австралийските ферми често са изложени на променливост на климата и са податливи на дългосрочни въздействия от изменението на климата. Неотдавнашните засушавания в източна Австралия през 2018–19 г. и 2019–20 г. повлияха неблагоприятно върху селскостопанските предприятия, като по този начин добавиха към възникващите ефекти от изменението на климата върху австралийското селско стопанство [5].
Защитеното отглеждане на култури, известно също като вътрешно земеделие [6] – вариращо от нискотехнологични политунели до среднотехнологични, частично контролирани от околната среда оранжерии, до високотехнологични „умни“ оранжерии и закрити ферми – може да помогне за подобряване на глобалната продоволствена сигурност през 21-ви век. Въпреки това, въпреки че визията за самоустойчив метрополис е привлекателна като начин за справяне със съвременните предизвикателства, навлизането на закрито земеделие не съответства на
вълнение и оптимизъм на неговите поддръжници. Защитеното отглеждане и земеделието на закрито включва по-голямо използване на технологии и автоматизация за оптимизиране на използването на земята, като по този начин предлага вълнуващи решения за подобряване на бъдещото производство на храни [7]. По света развитието на градското земеделие [8,9, XNUMX] често се случва след хронични и/или остри кризи, като например ограниченията на светлината и пространството в Холандия; колапсът на автомобилната индустрия в Детройт; сривът на пазара на недвижими имоти на източното крайбрежие на САЩ; и блокадата на кубинската ракетна криза. други
тласъци идват под формата на наличните пазари, т.е. защитените култури, разпространени в Испания [10] поради лесния достъп на страната до пазарите в Северна Европа. Заедно със съществуващите предизвикателства, продължаващата пандемия от COVID-19 може да даде необходимия тласък за трансформиране на градското селско стопанство [11].
Ако градското земеделие трябва да играе значителна роля за подобряване на продоволствената сигурност и храненето на хората, то трябва да бъде мащабирано в световен мащаб, така че да има капацитета да отглежда широка гама от продукти по по-енергийно, ресурсно и икономически ефективен начин от в момента е възможно. Съществуват огромни възможности за подобряване на производителността и качеството на културите чрез съчетаване на напредъка в контрола на околната среда, управлението на вредителите, феноменологията и автоматизацията
с усилия за размножаване, насочени към черти, които подобряват архитектурата на растенията, качеството на реколтата (вкус и хранене) и добива. По-голямо разнообразие от настоящи и нововъзникващи култури в сравнение с традиционните видове култури, както и лечебни растения, могат да се отглеждат в екологично контролирани ферми [12,13].
Неизбежната необходимост от подобряване на продоволствената сигурност в градовете и намаляване на въглеродния отпечатък на храната може да бъде адресирана чрез иновации в секторите на хранително-вкусовата промишленост, като защитени култури и вертикално земеделие на закрито. Те варират от нискотехнологични политунели с минимален контрол върху околната среда, среднотехнологични, частично контролирани от околната среда оранжерии до високотехнологични оранжерии и вертикални земеделски съоръжения с най-съвременни технологии. Защитеното отглеждане е най-бързо развиващият се сектор за производство на храни в Австралия по отношение на мащаба на производството и икономическото въздействие [12]. Австралийската индустрия за защитени култури се състои от високотехнологични съоръжения (17%), оранжерии (20%) и системи за производство на култури, базирани на хидропоника/субстрат (52%), което показва необходимостта и възможността за развитие на сектора на селскостопанските храни. В този преглед обсъждаме състоянието на защитеното отглеждане в контекста на наличните технологии и съответните целеви градински култури, като очертаваме възможностите и предизвикателствата, които трябва да бъдат разгледани чрез текущи изследвания в Австралия.
2. Съвременни техники и технологии в защитеното отглеждане
През 2019 г. общата земя, предназначена за отглеждане на защитени култури, което в общи линии включва
отглеждане на култури под всички видове покритие - се оценява на 5,630,000 14 500,000 хектара (ха) в световен мащаб [10]. Общата площ на зеленчуците и билките, отглеждани в оранжерии (постоянни структури), се оценява на около 90 15,16 ха в световен мащаб, като 1300% от тези култури се отглеждат в оранжерии и 14% в пластмасови оранжерии [5]. Площта на оранжериите в Австралия се оценява на около 17 хектара, като високотехнологичните оранжерии (около 83 отделни предприятия, всеки заемащ по-малко от 17 ха) представляват 80% от тази площ, а нискотехнологичните/среднотехнологичните оранжерии представляват 20% [16]. ]. В световен мащаб пластмасовите оранжерии и оранжерии съставляват съответно около XNUMX% и XNUMX% от общо произведените оранжерии [XNUMX].
Защитеното отглеждане на култури е най-бързо развиващият се сектор за производство на храни в Австралия, оценен на около 1.5 милиарда долара годишно към фермата през 2017 г. Изчислено е, че около 30% от всички австралийски фермери отглеждат култури в някаква форма на защитена система за отглеждане на култури и че културите, отглеждани под покрив, съставляват около 20% от общата стойност на производството на зеленчуци и цветя [18]. В Австралия изчислената площ за парниково производство на зеленчуци е най-висока за Южна Австралия (580 ха), следвана от Нов Южен Уелс (500 ха) и Виктория (200 ха), докато Куинсланд, Западна Австралия и Тасмания представляват <50 ха всяка [17]. ].
Въз основа на австралийския наръчник за статистика на градинарството (2014–2015 г.) и дискусии с индустрията, брутната стойност на производството (GVP) на плодове, зеленчуци и цветя беше оценена за 2017 г. Сред използваните системи за отглеждане културите, отглеждани в хидропоника/субстрат- базираните на почвата производствени системи (52%) са оценени най-високо, следвани от тези, отглеждани при системи за наторяване на почвата (35%), с комбинация от наторяване на почвата и системи, базирани на хидропоника/субстрат (11%) и използване на хидропоника/хранителен елемент филмова техника (NFT) (2%) (Фигура 1A). По същия начин, сред видовете защита, културите, отглеждани под поли/стъклени покрития (63%), имат най-висок GVP, следвани от тези, отглеждани под полиетиленови покрития (23%), покрития против градушка/сенки (8%) и комбинирани поли/градушка/сянка покрива (6%) (Фигура 1B) [17]. В Австралия не са лесно достъпни статистически данни за GVP на специфични продукти за оранжерийно градинарство [15].
Фигура 1. Общо производство на брутна стойност (GVP) на култури със защитено отглеждане (2017 г.) по система на отглеждане (A) и защита (B). Хидропоника/основано на субстрат производство включва растеж на растения без почва, като се използва инертна среда като каменна вата. Производството на базата на почва/торене включва растеж на растенията с помощта на почва с торене (комбинирано прилагане на тор и вода). Техниката на хидропоника/хранителен филм (NFT) включва циркулиране на плитка струя вода, съдържаща разтворени хранителни вещества, която преминава през корените на растенията във водонепроницаеми канали. „Поли“ се отнася до поликарбонат.
Покритията против градушка/сенки, обикновено от мрежа или плат, предпазват културите от градушка и блокират част от прекомерната светлина. $ се отнася за AUD.
Сред съоръженията с контролирана среда в Съединените щати стъклените или поликарбонатни (поли) оранжерии (47%) са по-често срещани от закритите вертикални ферми (30%), нискотехнологичните пластмасови къщи с обръч (12%), контейнерните ферми (7%) ) и системи за дълбоководни култури на закрито (4%). Сред системите за отглеждане хидропониката (49%) е по-често срещана от почвените (24%), аквапоничните (15%), аеропонните (6%) и хибридните (аеропоника, хидропоника, почва) системи (6%) [19,20].
Австралия има много малко установени напреднали вертикални ферми, до голяма степен поради факта, че има малко гъсто населени градове. Въпреки това Австралия разполага с около 1000 хектара парникови площи [16,17, 2006] и износът на пресни зеленчуци и плодове се е увеличил значително от 2016 г. до 16 г. за Австралия [XNUMX] с увеличаване на отглеждането под покрив. Въпреки че Австралия направи страхотен старт в земеделието на закрито и секторът има огромен потенциал за растеж, той изисква време за узряване и по-нататъшно развитие, за да се превърне в ключов играч в глобален мащаб. Понастоящем комерсиално ориентираните ферми на закрито могат да бъдат категоризирани в следните три нива на технологичен напредък: ниско, средно и високотехнологично. Всеки от тях е разгледан по-подробно в следващите раздели.
2.1. Нови технологии за нискотехнологични политунели
Нискотехнологичните оранжерийни съоръжения, които допринасят най-много за защитеното отглеждане на култури, имат няколко ограничения, които изискват технологични решения, които да помогнат при прехода им към печеливши средно- или високотехнологични съоръжения, произвеждащи висококачествени култури с минимални ресурси. Нискотехнологичните политунели представляват 80–90% от производството на парникови култури в световен мащаб [20] и в Австралия [17]. Като се има предвид големият дял на нискотехнологичните политунели в защитеното отглеждане и техните ниски нива на климат, фертигация и контрол на вредителите, важно е да се отговори на свързаните предизвикателства, за да се увеличи производството и икономическата възвръщаемост за производителите.
Нискотехнологичното ниво включва различни видове политунели, които могат да варират от импровизирани метални конструкции с пластмасови покрития до постоянни специално изградени структури. Като цяло те не се контролират отвъд способността да повдигнат пластмасовото покритие, когато навън стане твърде горещо или облачно. Тези пластмасови капаци предпазват реколтата от градушка, дъжд и студено време и удължават до известна степен вегетационния период. Тези евтини структури предлагат a
жизнеспособна възвращаемост за инвестиции в зеленчукови култури като маруля, боб, домати, краставици, зеле и тиквички. Земеделието в тези политунели се извършва в почвата, докато по-напредналите операции могат да използват големи саксии и капково напояване за домати, боровинки, патладжани или чушки. Въпреки това, докато нискотехнологичното защитено отглеждане има смисъл за малки производители, такива техники страдат от няколко недостатъка. Липсата им на контрол върху околната среда влияе върху постоянството на размера и качеството на продукта и следователно намалява
пазарният достъп на тези продукти за взискателни клиенти като супермаркети и ресторанти. Като се има предвид, че културата обикновено се засажда в почвата, тези фермери също се сблъскват с множество вредители и болести, пренасяни от почвата (напр. упорито заразяване с нематоди). Партньорите от индустрията и научните изследвания се нуждаят от иновации в предоставянето на решения за проектиране на съоръжения и системи за управление на културите, както и интелигентни системи за търговия за износ на продукция
и поддържа постоянна верига на доставки. Стимули и подкрепа от финансиращи органи и технологични иновации (напр. биологичен контрол, частична автоматизация при напояване и контрол на температурата) от университети и компании биха могли да помогнат на производителите да преминат към по-напреднали технологични системи за отглеждане на култури.
2.2. Модернизиране на среднотехнологични оранжерии с иновации и нови технологии
Среднотехнологичните защитени култури са широка категория, включваща оранжерии и оранжерии с контролирана среда. Тази част от сектора на защитените култури изисква значителни технологични подобрения, ако иска да се конкурира с широкомащабното производство на храни във ферми, използващи нискотехнологични политунели и висококачествена продукция от високотехнологични оранжерии. Контролът на околната среда в среднотехнологичните оранжерии обикновено е частичен или интензивен и температурата на някои оранжерии може да се контролира чрез ръчно отваряне на покрива, докато
по-напредналите съоръжения имат охлаждащи и отоплителни модули. Използването на слънчеви панели и интелигентни филми се проучва за намаляване на енергийните разходи и въглеродните отпечатъци в среднотехнологични оранжерии [21–23].
Въпреки че много оранжерии все още са изработени от PVC или стъклена облицовка, интелигентни филми могат да бъдат приложени към тези структури или могат да бъдат включени в дизайна на оранжерии за повишаване на енергийната ефективност. Като цяло оранжериите от висок клас използват среда за отглеждане като блокове Rockwool с внимателно калибрирани разписки за течен тор на различни етапи на растеж, за да увеличат максимално добивите. Торенето с CO2 понякога се използва в среднотехнологични оранжерии за повишаване на добива и качеството. Среднотехнологичният сектор на защитените култури ще се възползва от партньорствата между индустрията и университетите за генериране на напреднали научни и технологични решения, включително нови генотипове на култури с висок добив и качество, интегрирано управление на вредителите, напълно автоматизирана фертигация и контрол на климата в оранжерии и роботизирана помощ при управлението на културите и реколта.
2.3. Иновации в науката и технологиите за високотехнологични оранжерии
Високотехнологичните оранжерии могат да включват най-новите технологични постижения във физиологията на културите, фертигацията, рециклирането и осветлението. В големи търговски оранжерии, например, технологията „интелигентно стъкло“, слънчеви фотоволтаични (PV) системи и допълнително осветление, като LED панели, могат да се използват за подобряване на качеството на реколтата и добивите. Производителите също все повече автоматизират критични и/или трудоемки зони като наблюдение на културите, опрашване и прибиране на реколтата.
Развитието на изкуствения интелект (AI) и машинното обучение (MI) отвори нови измерения за високотехнологичните оранжерии [24–28]. AI е набор от компютърно кодирани правила и статистически модели, обучени да разпознават модели в големи данни и да изпълняват задачи, обикновено свързани с човешкия интелект. AI, използван в разпознаването на изображения, се използва за наблюдение на здравето на културите и разпознаване на признаци на заболяване, което позволява по-бързо и по-добре информирано вземане на решения за управление на културите и прибиране на реколтата - което в наши дни може да бъде постигнато
с ръце на роботи, а не с човешки труд. Интернет на нещата (IoT) предлага решения за автоматизация, които могат да бъдат персонализирани специално за оранжерийни приложения [29]. По този начин AI и IoT могат да допринесат значително в областта на модерното селско стопанство чрез контролиране и автоматизиране на земеделските дейности [30].
Изследванията и разработките в областта на селскостопанските роботи нараснаха значително през последното десетилетие [31–33]. Автономна система за прибиране на реколтата от лют червен пипер, която се доближава до търговската жизнеспособност, беше демонстрирана със степен на успех при прибиране на реколтата от 76.5% [31] в Австралия. Прототипи на роботи за обезлистване на доматени растения, прибиране на лют червен пипер (пипер) и опрашване на доматени култури [34,35, XNUMX] са разработени в Европа и Израел и могат да бъдат комерсиализирани в близко бъдеще.
Освен това софтуерните системи за управление на труда за големи високотехнологични оранжерии ще оптимизират значително ефективността на работниците, подобрявайки икономическите перспективи на тези предприятия. ИТ и инженерната революция ще продължат да овластяват защитеното отглеждане на култури и отглеждането на закрито, позволявайки на производителите да наблюдават и управляват своите култури от компютри и мобилни устройства, които дори могат да се използват за критично земеделие и
пазарни решения. Високотехнологичните оранжерии имат най-голям потенциал да облагодетелстват сектора на защитените култури в Австралия, поради което продължаващите изследвания и иновациите в тези съоръжения вероятно ще доведат до добре инвестирани време и пари.
2.4. Разработване на вертикални ферми за бъдещи нужди
През последните години се наблюдава бързо развитие на вътрешното „вертикално земеделие“ по целия свят, особено в страни с голямо население и недостатъчно земя [36,37]. Вертикалното земеделие представлява стойност от 6 милиарда щатски долара, но остава малка част от мултитрилионния глобален селскостопански пазар [38]. Има различни повторения на вертикално земеделие, но всички те използват вертикално подредени рафтове за отглеждане без почва или хидропоника в напълно затворена и контролирана среда, което позволява висока степен на автоматизация, контрол и последователност [39]. Вертикалното земеделие обаче остава ограничено до култури с висока стойност и кратък жизнен цикъл поради високите енергийни разходи, въпреки че предлага несравнима производителност на квадратен метър и високи нива на ефективност на водата и хранителните вещества.
Технологичното измерение на вертикалното земеделие – и по-специално, появата на „интелигентни“ оранжерии – вероятно ще привлече производители, които искат да работят с нововъзникващи компютърни технологии и технологии за големи данни, като AI и Интернет на нещата (IoT) [40]. Понастоящем всички форми на отглеждане на закрито са енерго- и трудоемки, въпреки че има възможност за голям напредък както в автоматизацията, така и в технологиите за енергийна ефективност. Вече най-напредналите форми на закрито земеделие доставят собствена енергия на място и са независими от общата комунална мрежа. Градините на покрива могат да варират от прости дизайни на върха на градски сгради до корпоративни предприятия на покрива на общински сгради в Ню Йорк и Париж. Вертикалното земеделие на закрито има светло бъдеще, особено след пандемията от COVID-19 и е в добра позиция да увеличи дела си на световния пазар на храни, поради
високоефективна производствена система, намаление на веригата за доставки и логистичните разходи, потенциал за автоматизация (минимизиране на обработката) и лесен достъп както до работна ръка, така и до потребители.
3. Целеви култури в защитено отглеждане
Понастоящем културите, подходящи за селско стопанство на закрито, са ограничени на брой поради ограниченията на културите за отглеждане на закрито, както и ограниченията на защитените култури, като високи разходи за енергия (за осветление, отопление, охлаждане и работа на различни автоматизирани системи), което позволява специфични култури с висока стойност [ 41–43]. Въпреки това, икономичното производство на разнообразен набор от ядливи култури е от съществено значение, ако защитеното отглеждане трябва да има значително въздействие върху
глобална продоволствена сигурност [12,13,44]. Културните сортове за защитено отглеждане на зеленчуци се различават значително от тези за производство на открито, които се отглеждат за поносимост към широк спектър от условия на околната среда, което не се изисква непременно при защитено отглеждане. Разработването на подходящи сортове ще изисква оптимизирането на няколко признака (като самоопрашване, неопределен растеж, здрави корени), които се различават от признаците, разглеждани като
желателно при култури на открито (Фигура 2) (Взето от [13]).
Фигура 2. Желани характеристики за плододаващи култури, отглеждани на закрито при условия на контролирана среда, в сравнение с култури, отглеждани на открито при полеви условия.
Понастоящем плодовете и зеленчуците, които са най-подходящи за отглеждане на закрито, включват:
• Такива, които растат върху лози или храсти (домати, ягоди, малини, боровинки, краставица, люта чушка, грозде, киви);
• Високоценни специализирани култури (хмел, ванилия, шафран, кафе);
• Лечебни и козметични култури (водорасли, ехинацея);
• Малки дървета (череши, шоколад, манго, бадеми) са други жизнеспособни варианти [13].
В следващите раздели обсъждаме по-подробно текущите съществуващи култури и разработването на нови сортове за селско стопанство на закрито.
3.1. Съществуващи култури, отглеждани в ниско, средно и високотехнологични съоръжения
Системите за защитени култури с ниска и средна технология произвеждат основно домати, краставици, тиквички, люта чушка, патладжан, марули, азиатски зеленчуци и билки. По отношение на площта, количеството произведени плодове и броя на предприятията, доматите са най-важната градинарска зеленчукова култура, произвеждана в оранжерии, следвана от лют червен пипер и маруля [15,45].
В Австралия развитието на широкомащабни съоръжения с контролирана среда е ограничено предимно до тези, конструирани за отглеждане на домати [15]. Прогнозният GVP на плодове, зеленчуци и цветя за 2017 г. на полето и в съоръженията за защитени култури показва доминирането на доматите в сектора на защитените култури в Австралия.
Общият оценен БВП за 2017 г. по отношение на полското и скритото производство на градински култури е най-висок за домати (24%), следвани от ягоди (17%), летни плодове (13%), цветя (9%), боровинки (7%), краставица (7%) и лют червен пипер (6%), с азиатски зеленчуци, билки, патладжан, череша и горски плодове, всеки от които представлява по-малко от 6% (Фигура 3A).
Фигура 3. Прогнозна брутна стойност на продукцията (GVP) за общо комбинирано полско и защитено отглеждане на зеленчуци (A) и условна GVP на култури, отглеждани под защитено отглеждане през 2017 г. (B) за Австралия.
Сред тях GVP на културите, отглеждани в защитени системи за отглеждане, е най-висок за домати (40%), което води със значителна разлика в сравнение с други култури, включително цветя (11%), ягоди (10%), летни плодове (8%) ) и горски плодове (8%), като всяка от останалите култури представлява по-малко от 5% (Фигура 3B). Австралийският вътрешен пазар обаче е наситен с оранжерийни домати, което напуска индустрията за защитени култури
със следните две възможности: увеличаване на продажбите на тези култури на международните пазари; и/или да насърчи някои от съществуващите оранжерийни производители в страната да преминат към производство на други култури с висока стойност. Делът на отделните култури, култивирани под защита, е най-висок за ягодоплодни (85%) и домати (80%), следвани от цветя (60%), краставици (50%), череши и азиатски зеленчуци (по 40%), ягоди и лято
плодове (всеки по 30%), боровинки и билки (всеки по 25%), и накрая, лют червен пипер и патладжан, по 20% всеки [17]. Понастоящем енергоемкото и трудоемко земеделие на закрито е ограничено до култури с висока стойност, които могат да бъдат произведени в краткосрочен план с нисък енергиен внос [46,47]
В растителните „фабрики“ преобладаващите култури, отглеждани в момента, са листни зеленчуци и билки, поради кратките периоди на отглеждане на тези култури (защото не се изискват плодове и семена) и високата им стойност [7], фактът, че такива култури изискват относително по-малко светлина за фотосинтеза [48] и защото по-голямата част от произведената растителна биомаса може да бъде събрана [46,49]. Има голям потенциал за подобряване на добивите и качеството на културите, отглеждани в градските ферми [12].
3.2. Проучване на индустрията: Къде са интересите на участниците?
Идентифицирането на ключови изследователски теми е от съществено значение за подобряване на ефективността на публично и частно финансирани изследвания за бъдещето на защитените култури. Например Центърът за кооперативни изследвания на бъдещите хранителни системи (FFSCRC), иницииран от Асоциацията на фермерите в Нов Южен Уелс (NSW Farmers), Университета на Нов Южен Уелс (UNSW) и Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), се състои от консорциум на повече от 60 основания
участници в индустрията, правителството и изследванията. Неговите програми за изследвания и способности имат за цел да подкрепят участниците в оптимизирането на производителността на регионалните и крайградските хранителни системи, пренасянето на нови продукти от прототипа до пазара и внедряването на бързи вериги за доставки със защитен произход от фермата до потребителя. За тази цел FFSRC осигурява съвместна изследователска среда, насочена към подобряване на защитеното отглеждане, за да увеличи капацитета ни за износ на висококачествена градинарска продукция и да помогне на Австралия да стане лидер в науката и технологиите за сектора на защитените култури.
Участниците бяха анкетирани, за да се идентифицират целевите култури за селско стопанство на закрито. Сред участниците, които са идентифицирали целевите култури, интересът към пресните зеленчуци (29%) е най-голям, следван от интереса към овощните култури (22%); медицински канабис, други лечебни билки и специализирани култури (13%); местни/автохтонни видове (10%); гъби/гъбички (10%); и листни зеленчуци (3%) (Фигура 4).
Фигура 4. Класификация на културите, произведени в момента от участниците в FFSCRC в защитени съоръжения за отглеждане на култури и следователно на вероятния интерес на участниците в намирането на решения за по-продуктивно отглеждане на тези култури под покритие.
Анкетата се основава на информация за участниците, достъпна онлайн; получаването на по-подробна информация ще бъде от решаващо значение за разбирането и посрещането на специфичните изисквания на участниците.
3.3. Развъждане на нови сортове за съоръжения с контролирана среда
Наличните технологии за развъждане за подобряване на зеленчукови и други културни растения напредват бързо [50]. В защитеното отглеждане, динамичен икономически сектор с бързи промени в пазарните тенденции и предпочитанията на потребителите, изборът на правилния сорт е от решаващо значение [44,51]. Има много проучвания, които оценяват адаптирането на култури с висока стойност като домати и патладжани за оранжерийно производство [52,53]. Новите технологии за отглеждане [50] улесниха разработването на нови сортове с желани характеристики и някои компании започнаха да проектират растения за растеж в контролирана среда под LED светлини [20]. Въпреки това, сортовете са били отглеждани най-вече за максимизиране на добива при силно променливи полеви условия [46]. Характеристики на културата като толерантност към суша, горещина и замръзване - които са желателни при културите, отглеждани на полето, но обикновено водят до намаляване на добива - обикновено не са необходими в
закрито земеделие.
Ключови характеристики, които могат да бъдат насочени за адаптиране на култури с по-висока стойност към селско стопанство на закрито, включват кратки жизнени цикли, непрекъснат цъфтеж, ниско съотношение корен към издънки, подобрена производителност при нисък вход на фотосинтетична енергия и желани потребителски характеристики, включително вкус, цвят, текстура и специфично съдържание на хранителни вещества [12,13]. Освен това, развъждането специално за по-високо качество ще доведе до много желани продукти с висока пазарна стойност. Светлинният спектър, температурата, влажността и снабдяването с хранителни вещества могат да се управляват така, че да се промени натрупването на целевите съединения в листата и плодовете [54,55] и да се увеличи хранителната стойност на културите, включително протеини (количество и качество), витамини А, С и Е, каротеноиди, флавоноиди, минерали, гликозиди и антоцианини [12]. Например, естествено срещащи се мутации (при лоза) и редактиране на гени (при киви) са използвани за модифициране на архитектурата на растенията, което ще бъде полезно за отглеждане на закрито в ограничени пространства. В скорошно проучване доматените и черешовите растения са създадени с помощта на CRISPR–Cas9, за да комбинират следните три желани характеристики: фенотип на джудже, навик на компактен растеж и преждевременен цъфтеж. Пригодността на получените „редактирани“ сортове домати за използване в системи за отглеждане на закрито беше потвърдена чрез полеви и търговски опити във вертикални ферми [56].
Преглед на молекулярното развъждане за създаване на оптимизирани култури обсъжда добавената стойност на селскостопанските продукти чрез разработване на селскостопански култури с ползи за здравето и като годни за консумация лекарства [46]. Основните подходи за разработване на селскостопански култури с ползи за здравето бяха идентифицирани като натрупване на големи количества от желано присъщо хранително вещество или намаляване на нежеланите съединения и натрупване на ценни съединения, които
обикновено не се произвеждат в реколтата.
4. Предизвикателства и възможности в защитеното отглеждане и отглеждането на закрито
Усъвършенстваните съоръжения за защитени култури и отглеждане на закрито имат сравнително малко въздействие върху околната среда. Докато отглеждането на култури под покрив е по-енергийно интензивно от много други земеделски методи, способността за смекчаване на въздействието на времето, осигуряване на проследимост и отглеждане на по-качествена храна насърчава последователното доставяне на качествена продукция, привличайки възвръщаемост, която далеч надвишава допълнителните производствени разходи [18]. Основните предизвикателства при защитеното отглеждане включват:
• Високи капиталови разходи, дължащи се на високите цени на земята във вътрешноградските и извънградските райони;
• Висока консумация на енергия;
• Търсене на квалифицирана работна ръка;
• Управление на болестта без химичен контрол; и
• Разработване на индекси за хранително качество—за определяне и сертифициране на аспектите на качеството на продукцията—за култури, отглеждани на закрито.
В следващия раздел обсъждаме някои от предизвикателствата и възможностите, свързани със защитеното отглеждане.
4.1. Оптимални условия за висока производителност и ефективно използване на ресурсите
По-доброто разбиране на изискванията за културите на различни етапи на растеж и при различни условия на светлина е от съществено значение, ако производителите искат да поддържат рентабилно производство на култури в контролирана среда. Ефективното управление на оранжерийната среда, включително нейните климатични и хранителни елементи и структурни, както и механични условия, може значително да повиши качеството на плодовете и добивите [57]. Факторите на средата на растеж могат да повлияят на растежа на растенията, скоростите на изпаряване и физиологичните цикли. Сред климатичните фактори слънчевата радиация е най-важната, тъй като фотосинтезата изисква светлина, а добивът е право пропорционален на нивата на слънчева светлина до точките на светлинно насищане за фотосинтеза. Често прецизният контрол върху околната среда изисква високи енергийни разходи, намалявайки рентабилността на селското стопанство в контролирана среда. Енергията, необходима за отопление и охлаждане на оранжерии, остава основна грижа и цел за тези, които се стремят да намалят разходите за енергия [6]. Материалите за остъкляване и иновативните технологии за стъкло като Smart Glass [58] предлагат обещаващи възможности за намаляване на разходите, свързани с поддържането на температурата в оранжерията и контролирането на променливите на околната среда. В днешно време иновативни стъклени технологии и ефективни системи за охлаждане се включват в защитеното отглеждане в оранжериите. Материалите за остъкляване имат потенциал за намаляване
консумация на електроенергия, чрез абсорбиране на излишната слънчева радиация и пренасочване на светлинната енергия за генериране на електричество с помощта на фотоволтаични клетки [59,60].
Покривните материали обаче влияят върху микроклимата в оранжерията [61,62], включително светлината [63] и следователно е важно да се оцени въздействието на новите материали за остъкляване върху растежа и физиологията на растенията, използването на ресурсите, добива и качеството на околната среда, в кои фактори като CO2, температура, хранителни вещества и напояване се контролират строго. Например, полупрозрачни органични фотоволтаици (OPVs), базирани на сместа от региорегулярен поли(3-хексилтиофен) (P3HT) и метилов естер на фенил-C61-маслена киселина (PCBM), бяха тествани за култивиране на растения от пипер (Capsicum annuum). Под сянката на OPV растенията от пипер дадоха 20.2% повече плодова маса, а засенчените растения бяха с 21.8% по-високи в края на вегетационния период [64]. В друго проучване намаляването на PAR, причинено от гъвкави фотоволтаични панели на покрива, не е повлияло на добива, морфологията на растенията, броя на цветята на клон, цвета на плодовете, твърдостта и pH [65].
Понастоящем в оранжерийно производство се тества фолио от „интелигентно стъкло“ с ултра ниско отразяване, Solar Gard™ ULR-80 [58]. Целта е да се реализира потенциалът на материалите за остъкляване с регулируема пропускливост на светлината и да се намалят високите енергийни разходи, свързани с операциите във високотехнологични парникови градинарски съоръжения. Интелигентно стъклено (SG) фолио се прилага върху стандартното стъкло на отделни оранжерии в съоръжения за отглеждане на зеленчукови култури, използващи комерсиални практики за вертикално култивиране и управление [66,67]. Изпитванията с патладжан при SG демонстрират по-висока енергийна и фертигационна ефективност [42], но също така и намален добив на патладжан, поради високите нива на аборт на цветовете и/или плодовете като следствие от фотосинтезата, ограничена от светлина [58]. Използваният SG филм може да се нуждае от модификация, за да генерира оптимални светлинни условия и да сведе до минимум ограниченията на светлината за плодове с високо съдържание на въглерод, като патладжан.
Използването на нови енергоспестяващи материали за остъкляване, като интелигентно стъкло, предоставя отлична възможност за намаляване на енергийните разходи за операции в оранжерията и оптимизиране на светлинните условия за отглеждане на целевите култури. Интелигентните покривни фолиа, като селскостопанските фолиа, излъчващи луминисцентна светлина (LLEAF), имат потенциала да подобрят, както и да контролират вегетативния растеж и репродуктивното развитие при среднотехнологично защитено отглеждане. LLEAF
панелите могат да бъдат тествани върху различни цъфтящи и нецъфтящи култури, за да се определи дали спомагат за увеличаване на вегетативния и репродуктивен растеж (чрез промяна на физиологичните процеси, които са в основата на растежа на растенията и производителността и качеството на културите).
4.2. Управление на вредители и болести
Въпреки че контролираните съоръжения за защитени култури могат да сведат до минимум вредителите и болестите, веднъж въведени, те са изключително трудни и скъпи за контролиране, без да се използват токсични синтетични химикали. Вертикалното земеделие на закрито позволява внимателно наблюдение на културите за признаци на вредители или болести, ръчно и/или автоматично (с помощта на сензорни технологии) и приемането на нововъзникващи роботизирани технологии и/или процедури за дистанционно наблюдение ще улесни
ранно откриване на огнища и отстраняване на болни и/или заразени растения [7].
Нови методи за интегрирано управление на вредителите (IPM) [68] ще са необходими за ефективното управление на вредителите в оранжериите. Подходящите стратегии за управление (културни, физически, механични, биологични и химични), заедно с добрите културни практики, усъвършенстваните техники за наблюдение и прецизната идентификация могат да подобрят производството на зеленчуци, като същевременно минимизират зависимостта от прилагането на пестициди. Интегрираният подход към управлението на болестта включва използването на устойчиви сортове, санитарни условия, добри културни практики и подходяща употреба на пестициди [44]. Разработването на нови стратегии за IPM може да сведе до минимум разходите за труд и необходимостта от прилагане на химически пестициди. Вземете, например, използването на нови, отглеждани за търговски цели, естествено полезни буболечки (напр. листна въшка, зелена дантела и т.н.) за управление на вредители по културите и намаляване на зависимостта от химически контрол. Тестване на различни нови IPM
стратегиите, поотделно и в комбинация, ще помогнат за разработването на специфични за културите и съоръженията препоръки за производителите.
4.3. Качество на културите и хранителни стойности
Защитеното отглеждане осигурява на производителите и индустриалните партньори високи добиви и висококачествена продукция през цялата година [69]. Култивирането на първокласни плодове и зеленчуци обаче изисква тестване с висока производителност на хранителни и качествени параметри [70]. Основните параметри за качество на плодовете включват съдържание на влага, рН, общо разтворими твърди вещества, пепел, цвят на плодовете, аскорбинова киселина и титруема киселинност, както и разширени хранителни параметри, включително захари, мазнини, протеини, витамини и антиоксиданти; измерванията на твърдостта и загубата на вода също са от решаващо значение за определяне на индексите за качество [66]. Освен това високопроизводителното тестване на качеството на растителната продукция може да бъде включено в автоматизирана система за парникови операции. Скринингът на наличните генотипове на културите за качествени параметри ще осигури нови високоценни, богати на хранителни вещества сортове плодове и зеленчуци за производителите и потребителите. Агрономическите стратегии, включително средата за растеж и практиките за управление на културите, ще трябва да бъдат оптимизирани, за да се повиши производството и плътността на хранителните вещества за растенията на тези високоценни култури.
4.4. Заетост и наличие на квалифицирана работна ръка
Изискванията за работна ръка за индустрията за защитени култури се разширяват (>5% годишно) и се изчислява, че повече от 10,000 XNUMX души в цяла Австралия в момента са наети директно от индустрията. Въпреки високите си нива на автоматизация, широкомащабното защитено отглеждане на култури изисква значителна работна сила, особено за създаване на култури, поддръжка на културите, механично опрашване и прибиране на реколтата. С нарастващото търсене
за висококвалифицираните производители предлагането на подходящо квалифицирани работници остава ниско [18,71]. Квалифицирана работна сила също ще бъде необходима за развитието на градско вертикално земеделие, което ще генерира нови кариери за технолози, ръководители на проекти, работници по поддръжката и персонал за маркетинг и търговия на дребно [7]. Създаването на многофункционални усъвършенствани съоръжения в търговски мащаб би предоставило възможност за справяне с изследователски въпроси, като по този начин ще спомогне за постигане на целта за максимизиране на производителността при разнообразие от култури, като същевременно осигурява образование и обучение за умения, които вероятно ще бъдат много търсени в бъдещия сектор на защитените култури.
5. Заключения
Във високотехнологичните оранжерии с интелигентна технология има голям потенциал за подобряване на рентабилността чрез автоматизиране на критични и/или трудоемки зони като наблюдение на културите, опрашване и прибиране на реколтата. Развитието на AI, роботиката и машинното обучение откриват нови измерения за защитено отглеждане. Вертикалните ферми представляват малка част от световния селскостопански пазар и въпреки че са силно енергоемки, вертикалното земеделие предлага несравнима производителност с високи нива на ефективност на водата и хранителните вещества. Икономичното производство на разнообразни култури е от съществено значение, ако производството на защитени култури трябва да окаже значително положително въздействие върху глобалната продоволствена сигурност. Системите за защитени култури с ниска и средна технология произвеждат главно култури от домати, краставици, тиквички, люта чушка, патладжан и маруля, заедно с азиатски зеленчуци и билки.
Развитието на широкомащабни съоръжения за контролирана среда в Австралия е ограничено предимно до отглеждане на домати. Разработването на подходящи сортове ще изисква оптимизиране на няколко ключови характеристики, които се различават от тези, считани за желани при култури на открито. Ключови черти, които могат да бъдат насочени за земеделие на закрито, включват намален жизнен цикъл на културите, непрекъснат цъфтеж, ниско съотношение корен към издънки, повишена производителност при ниска фотосинтеза
вложена енергия и желани потребителски характеристики, като вкус, цвят, консистенция и специфично съдържание на хранителни вещества.
В допълнение, развъждането специално за по-висококачествени култури с по-голяма хранителна стойност ще произведе желани градинарски (и потенциално медицински) продукти с отлична пазарна стойност. Рентабилността и устойчивостта на защитеното отглеждане зависи от разработването на решения за основните предизвикателства, включително начални разходи, потребление на енергия, квалифицирана работна ръка, управление на вредителите и развитие на индекса на качеството.
Новите материали за остъкляване и технологичният напредък, които в момента се изследват или изпробват, предлагат решения за справяне с едно от най-належащите предизвикателства, свързани със защитените култури. Тези подобрения биха могли потенциално да осигурят необходимия тласък, за да помогнат на сектора на защитените култури да премине към устойчиво и рентабилно ниво на енергийна ефективност и да отговори на нарастващите изисквания за продоволствена сигурност, като същевременно поддържа качеството на реколтата и хранителните вещества
съдържание и минимизиране на вредните въздействия върху околната среда.
Авторски принос: SGC написа прегледа с принос и редакция, предоставена от DTT, Z.-HC, OG и CIC. Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.
Финансиране: Прегледът се основава на доклад, поръчан и финансиран от Съвместния изследователски център Future Food Systems, който подкрепя ръководеното от индустрията сътрудничество между индустрията, изследователите и общността. Получихме и финансова подкрепа от проекти на Horticulture Innovation Australia (грант номер VG16070 към DTT, Z.-HC, OG, CIC; грант номер VG17003 към DTT, Z.-HC; грант номер LP18000 към Z.-HC) и CRC проект P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Изявление на институционалния съвет за преглед: Не е приложимо.
Изявление за информирано съгласие: Не е приложимо.
Декларация за наличност на данни: Не е приложимо.
Конфликт на интереси: Авторите не декларират конфликт на интереси.
Препратки
1. Отдел по икономически и социални въпроси на ООН. Налично онлайн: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (достъп на 13 април 2022 г.).
2. Отдел по икономически и социални въпроси на ООН. Налично онлайн: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (достъп на 13 април 2022 г.).
3. Бинс, CW; Лий, MK; Мейкок, Б.; Torheim, LE; Наниши, К.; Duong, DTT Изменение на климата, доставка на храна и диетични насоки. Annu. Rev. Public Health 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Пясъци, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Нелсън, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Бодирски, Б.; Фухимори, С.; Хасегава, Т.; Хавлик, П.; et al. Бъдещето на търсенето на храни: разбиране на различията в глобалните икономически модели. Agric. икон. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Лу, М.; Ying Soh, W.; Лоусън, К. Симулиране на ефектите от изменението на климата върху рентабилността на австралийските ферми. В работен документ на ABARES; Правителство на Австралия: Канбера, Австралия, 2021 г. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Защитено отглеждане в топъл климат: преглед на контрола на влажността и МЕТОДИ за охлаждане. Енергии 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Томкинс, Б. Бъдещи системи за производство на храни: Вертикално земеделие и земеделие в контролирана среда. Поддържайте. Sci. Практ. Политика 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Отава, Онтарио, Канада, 2006 г.; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Устойчиво градско земеделие: Инвентаризация и възможности. Вътр. J. Agric. Поддържайте. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Градинарската индустрия на провинция Алмерия, Испания. Геогр. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Хенри, Р. Иновации в селското стопанство и доставките на храни в отговор на пандемията от COVID-19. Mol. Растение 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Стратегии за подобряване на производителността, продуктовото разнообразие и рентабилността на градското земеделие. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. О'Съливан, Калифорния; McIntyre, CL; Сух, IB; Хани, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Вертикалните ферми дават плодове. Нац. Биотехнология. 2020 г., 38, 160–162. [CrossRef] 14. Куеста Робле издава. Глобална парникова статистика. 2019 г. Налично онлайн: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (достъп на 13 април 2022 г.).
15. Hadley, D. Потенциал на градинарската индустрия в контролирана среда в NSW; Университет на Нова Англия: Армидейл, Австралия, 2017 г.; стр. 25.
16. Световна зеленчукова карта. 2018 г. Налично онлайн: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (достъп на 13 април 2022 г.).
17. Graeme Smith Consulting—Обща информация за индустрията. Налично онлайн: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (достъп на 13 април 2022 г.).
18. Дейвис, Дж. Отглеждане на защитени култури в Австралия до 2030 г.; Защитено отглеждане на култури в Австралия: Пърт, Австралия, 2020 г.; стр. 15.
19. Земеделец. Състояние на вътрешното земеделие; Agrilyst: Бруклин, Ню Йорк, САЩ, 2017 г.
20. Земеделие без почва на закрито: Фаза I: Проучване на промишлеността и въздействието на селското стопанство в контролирана среда|Публикации|WWF.
Налично онлайн: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (достъп на 13 април 2022 г.). Реколти 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Урбина, А.; Ekins-Daukes, NJ; Нелсън, Дж. Органични фотоволтаици
оранжерии: Уникално приложение за полупрозрачни фотоволтаични системи? Енергийна среда. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Замбон, И.; Колантони, А.; Monarca, D. Комбинация от селскостопански и енергийни цели: Оценка на прототип на фотоволтаичен парников тунел. Подновете. Поддържайте. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Антон, А.; Лопес, JC; Baeza, EJ; Пара, Япония; Муньос, П.; Montero, JI LCA на реколта от домати в многотунелна оранжерия в Алмерия. Вътр. J. Оценка на жизнения цикъл. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Фортуна, Л.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing за контрол на климата в оранжерии. IEEE Trans. Размита система 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Хуан, Дж.; Чанг, Л.; Джан, Дж.; Huang, D. Дискриминация на водния статус на кореновата зона на растенията в оранжерийното производство въз основа на техники за фенотипиране и машинно обучение. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Хасабис, Д. Изкуствен интелект: Шахматен мач на века. Nature 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Ригини, И.; Petropoulou, A. Дистанционно управление на оранжерийното зеленчукопроизводство с изкуствен интелект - Оранжериен климат, напояване и производство на култури. Сензори 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Абданан Мехдизаде, С.; Рохани, А.; Рахнама, М.; Rahmati-Joneidabad, M. Приложно машинно обучение в симулация на оранжерии; ново приложение и анализ. Инф. Обработка Agric. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hameed, IA; Торп, KR; Баласундрам, Словакия; Шафиан, С.; Fatemieh, М.; Султан, М.; Махнс, Б.; Samiei, S. Автоматизация на оранжерии с помощта на безжични сензори и IoT инструменти, интегрирани с изкуствен интелект; IntechOpen: Риека, Хърватия, 2021 г.; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Субиш, А.; Mehta, CR Автоматизация и цифровизация на селското стопанство с помощта на изкуствен интелект и интернет на нещата. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Перес, Т. Робот за прибиране на реколтата от сладък пипер за защитени среди за реколта. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Специален брой за селскостопанска роботика. Дж. полеви робот. 2020 г., 37, 5–6. [CrossRef] 33. Шамшири, Р.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Юл, IJ; Грифт, TE; Баласундрам, Словакия; Питонакова, Л.; Ахмад, Д.; Chowdhary, G. Изследвания и разработки в селскостопанската роботика: Перспектива на цифровото земеделие. Вътр. J. Agric. Biol. инж. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Роботът Sweeper бере първите чушки. Грийн. Вътр. Маг. Грийн. растат. 2017, 6, 37.
35. Юан, Т.; Джан, С.; Шенг, X.; Уанг, Д.; Gong, Y.; Li, W. Автономен робот за опрашване за хормонално третиране на доматен цвят в оранжерия. В сборника от 2016 г. 3-та международна конференция по системи и информатика (ICSAI), Шанхай, Китай, 19–21 ноември 2016 г.; стр. 108–113.
36. Meharg, AA Перспектива: Градското земеделие се нуждае от мониторинг. Nature 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Шпехт, К.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Земеделие в и върху градски сгради: Настояща практика и специфични новости на земеделието с нулева площ (ZFarming). Подновете. Agric. хранителна система 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. Зелените издънки на възстановяването. Отворен форум. 2020 г. Налично онлайн: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (достъп на 13 април 2022 г.).
39. Despommier, D. Farming up the city: Възходът на градските вертикални ферми. Тенденции в биотехнологията. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Лиу, М.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Ботанически интернет на нещата: Към интелигентно земеделие на закрито от
свързване на хора, растения, данни и облаци. моб. мрежа Приложение 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Тъкан, D.; Lan, Y.-C. Устойчиво защитено отглеждане: Казус от сезонно въздействие върху потреблението на парникова енергия по време на производството на лют червен пипер. Енергии 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Голдуърти, М.; Чаван, С.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Тъкан, DT; Lan, Y.-C.;
Сетувенкатраман, С.; et al. Нов покривен материал подобрява охлаждащата енергия и ефективността на фертигацията при производството на патладжан в оранжерия. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Чаван, С.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Тъкан, DT; Lan, Y.-C. Минимизиране на енергията в защитено съоръжение за отглеждане на култури чрез използване на точки за събиране на много температури и контрол на настройките за вентилация. Енергии 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. ФАО. Добри селскостопански практики за оранжерийни зеленчукови култури: Принципи за средиземноморските климатични зони; Документ на ФАО за растително производство и защита; ФАО: Рим, Италия, 2013 г.; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Преглед на изследванията и идентифициране на пропуски в научноизследователската и развойна дейност за облагани зеленчуци (VG16083). Налично онлайн: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (достъп на 13 април 2022 г.).
46. Хиваса-Танасе, К.; Ezura, H. Молекулярно размножаване за създаване на оптимизирани култури: От генетична манипулация до потенциални приложения в растителни фабрики. Отпред. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Защо LED осветление за градско земеделие? В LED осветление за градско земеделие; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Сингапур, 2016; стр. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Куон, С.; Lim, J. Подобряване на енергийната ефективност в заводите чрез измерване на биоелектрическия потенциал на растенията. По информатика в управлението, автоматизацията и роботиката; Tan, H., Ed.; Springer: Берлин/Хайделберг, Германия, 2011 г.; стр. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Булгари, Р.; Мусанте, Ф.; Kołton, A.; Роси, М.; Ferrante, A. Ефективност на използването на светлина за производство на зеленчуци
в защитени и закрити среди. Евро. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Култури 2022, 2 185
50. Джоунс, М. Нови технологии за отглеждане и възможности за австралийската зеленчукова индустрия; Horticulture Innovation Australia Limited: Сидни, Австралия, 2016 г.
51. Тюзел, Й.; Leonardi, C. Защитено отглеждане в средиземноморския регион: Тенденции и нужди. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Бергуньо, В. Историята на доматите: от опитомяването до биофармацията. Биотехнол. Adv. 2014, 32, 170–189. [CrossRef] [PubMed] 53. Тахер, Д.; Солберг, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Ракха, М.; Ву, Т. Колекция от патладжани в Световния център за зеленчуци: Произход, състав, разпространение на семена и използване в развъждането. Front. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Хасан, ММ; Башир, Т.; Гош, Р.; Лий, SK; Бае, Х. Преглед на ефектите на светодиодите върху производството на биоактивни съединения и качеството на реколтата. Молекули 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Орсини, Ф.; Боси, С.; Sanoubar, R.; Брегола, В.; Динели, Г.; Джанкинто, Г. Оптимално съотношение червено:синьо в светодиодно осветление за нутрицевтично градинарство на закрито. Sci. Хортик. 2015, 193, 202–208. [CrossRef] 56. Kwon, C.-T.; Хео, Дж.; Лемън, ZH; Capua, Y.; Хътън, СФ; Van Eck, J.; Парк, SJ; Липман, ЗБ Бързо персонализиране на овощни култури Solanaceae за градско земеделие. Нат. Биотехнол. 2020, 38, 182–188. [CrossRef] 57. Шамшири, RR; Джоунс, JW; Торп, KR; Ахмад, Д.; Човек, HC; Тахери, С. Преглед на оптималната температура, влажност и дефицит на парно налягане за оценка и контрол на микроклимата при оранжерийно отглеждане на домати: преглед. Int. Агрофиз. 2018, 32, 287–302. [CrossRef] 58. Чаван, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Филипе, JC; Уорън, CR; Лин, Х.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; и др. Ограничената от светлина фотосинтеза под енергоспестяващ филм намалява добива на патладжан. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Тимерманс, GH; Дума, РФ; Лин, Дж.; Debije, MG Двоен термо-/електрически реагиращ луминисцентен „интелигентен“ прозорец. Приложение Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Ин, Р.; Xu, P.; Шен, П. Казус от практиката: Икономия на енергия от соларно фолио за прозорци в две търговски сгради в Шанхай. Енергийна сграда. 2012, 45, 132–140. [CrossRef] 61. Ким, Х.-К.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Ким, Й.-Х. Оценяване на ефекта на покривните материали върху парниковия микроклимат и топлинните характеристики. Агрономия 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. Той, X.; Maier, C.; Чаван, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Тъкан, DT; Чен, З.-Х. Променящи светлината покривни материали и устойчиво парниково производство на зеленчуци: преглед. Регулиране на растежа на растенията. 2021, 95, 1–17. [CrossRef] 63. Тимерманс, GH; Хеминг, С.; Баеза, Е.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Усъвършенствани оптични материали за контрол на слънчевата светлина в оранжерии. Adv. Opt. Матер. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Печливани, Е.М.; Цимикли, С.; Мекеридис, Е.; Laskarakis, A.; Логотетидис, С. Органични фотоволтаици на покриви на оранжерии: Ефекти върху растежа на растенията. Матер. Днес Proc. 2019, 19, 65–72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Диас-Перес, М. Морфология, добив и качество на оранжерийно отглеждане на домати с гъвкави фотоволтаични покривни панели (Алмерия-Испания). Sci. Хортик. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. Той, X.; Чаван, SG; Хамуи, З.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Тъкан, DT; Cazzonelli, CI Интелигентното стъклено фолио намалява аскорбиновата киселина в червени и оранжеви сортове люта чушка, без да оказва влияние върху срока на годност. Растения 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Чаван, С.; Той, X.; Джоу, М.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Тъкан, DT; Ганум, О. Интелигентното стъкло въздейства върху чувствителността на устицата на парниковия лют червен пипер чрез променена светлина. J. Exp. Бот. 2021, 72, 3235–3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Льо Моте, К. „Защитен биологичен контрол“—Биологично управление на вредителите в оранжерийната индустрия. Biol. Контрол 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Вогт, В. Хранене на растенията при бъдещо оранжерийно производство. В Хранене на оранжерийни култури; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Дордрехт, Холандия, 2009 г.; стр. 393 403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Анализ на хранителните вещества на почвени и безпочвени ягоди и малини, отглеждани в оранжерия. Храна Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Предлагане на възможности за допълнително образование на членовете на зеленчуковата индустрия. AUSVEG. 2020 г. Налично онлайн: https://ausveg.com.au/
articles/offering-further-education-opportunities-to-veg-industry-members/ (достъп на 13 април 2022 г.).