Рост населения и урбанизация ставят увеличивают нагрузку на мировое производство продуктов питания. Вертикальное сити-фермерство могло бы помочь преодолеть разрыв между спросом и предложением пищи в городах, но на этом пути предстоит преодолеть немало трудностей

На данный момент производственные затраты в сити-фермерстве остаются относительно высокими, и на формирующемся молодом рынке есть дефицит специалистов. В то же время сектору необходимо быстро масштабироваться, чтобы выращивать и поставлять более широкий ассортимент культур без ущерба для качества и пищевой ценности продукции.

И, когда мы смотрим в будущее, инновации в стратегиях освещения, дизайне помещений, передовых методах выращивания и автоматизации означают, что операции вертикального земледелия должны постоянно адаптироваться и искать новые преимущества.

Экологичная история и пандемия COVID-19

История и рост рынка вертикального сельского хозяйства во многом обусловлены двумя запросами на уровне потребителей и покупателей.

Десять лет назад покупатели мало задавались вопросами о том, как, где и когда выращивали их еду. Сегодня все по-другому. Люди хотят знать происхождение продуктов и убедиться, что они не содержат химикатов и безопасны для здоровья.

Каждый продукт стал большим, чем этикетка, это история, которую потребители хотят услышать, и она оказывает серьезное влияние на выбор.

Вертикальные фермы играют еще более важную роль во время крупномасштабных разрушительных событий, таких как пандемия COVID-19.

В результате супермаркеты, ставящие в приоритет стабильные поставки, стали обращаться к своим местным вертикальным фермерским хозяйствам, а в некоторых случаях даже напрямую инвестируют в них.

Однако повышенное внимание имеет свою цену (буквально и метафорически).

Супермаркеты требуют поставлять бесперебойно самый широкий спектр сельскохозяйственных культур - салат, помидоры, огурцы, листовую зелень, микрозелень, травы, при этом соблюдая уникальные характеристики в отношении веса, эстетики, пищевой ценности и множества других факторов, что в конечном итоге входит в зону ответственности производителя.

И вертикальным фермерам на данный момент приходится спешно расширять свой портфель с потенциально небольшого количества сельскохозяйственных культур до нескольких десятков и более позиций.

Соответственно, приходится модернизировать свои объекты и настройки производства, а также внимательно мониторить ожидания своих покупателей и то, как эти ожидания могут измениться со временем.

Контроль уровня бог

Главное решение - это технология выращивания, причем, универсального рецепта для каждой вертикальной фермы не существует. Гидропоника, аэропоника и аквапоника стали жизнеспособными вариантами с разной степенью успеха, но они далеки от взаимозаменяемости. Так как все диктуют окружающие условия.

Например, то, как воздух поступает в каждую стойку вертикальной фермы и проходит через нее, определит проектирование.

Игнорирование или неспособность контролировать воздушный поток часто является смертельным ударом для целых секций сельскохозяйственных культур и, как следствие, для прибыльности, урожайности и стабильности.

Движение воздуха помогает поддерживать температуру, влажность и транспирацию на каждой стойке, а его отсутствие приводит к резким колебаниям температуры или большой разнице между культурами внизу и вверху. Это невероятно хрупкое равновесие. Все, от количества точек доступа к складу (должна быть только одна точка доступа) до систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и циркуляционных систем, влияет на движение воздуха.

Обогащение углекислым газом кажется простым способом для тепличного выращивания, но и оно изменяется в зависимости от температуры и стратегии освещения. Обогащение СО2 также может колебаться в зависимости от количества точек доступа на склад (опять же, должна быть только одна). Обогащение среды выращивания диоксидом углерода стимулирует фотосинтез и рост растений, скорость которого критически зависит от разницы между концентрациями CO2 в воздухе и в клетках листьев.

Уровни влажности определяют скорость транспирации растения, влияя на то, сколько воды оно перемещает из корневой зоны, чтобы выпустить обратно в атмосферу.

Когда устьица растения открываются, они выделяют воду, а также собирают углекислый газ, что привносит свои изменения в баланс влажности и углекислого газа. Различные типы растений на разных стадиях роста имеют разную скорость транспирации, что еще больше усложняет проектирование вертикальной фермы и управление ею.

Каждый фактор окружающей среды в вертикальной ферме в той или иной степени влияет на другие. Все нужно контролировать!

Однако для фотосинтеза нет более важного фактора, чем его основной драйвер: свет. Каждый фактор - CO2, температура, воздушный поток, влажность, удобрения, орошение - необходимо настроить с учетом изменений количества и качества света, чтобы оптимизировать производительность и реакцию растений.

Разработка и реализация эффективной стратегии освещения есть и всегда будет основным фактором успеха вертикальной фермы. В таких сложных условиях определение правильной интенсивности света, спектров, фотопериода и конфигурации служит основой для оптимизации объекта с точки зрения урожайности и качества растений.

А поскольку вертикальные фермы, в основном, расположены в городских районах, то и платят за электроэнергию солидные суммы. Максимальное увеличение количества микромолей на ватт и сокращение потерь энергии – еще одна задача для обеспечения прибыльности.

Вертикальные фермеры стараются «втиснуть» максимальное количество стеллажей в свои помещения, а также расположить светильники ближе к растениям для достижения лучших результатов. И снова стратегии освещения следует настраивать в зависимости от культуры, конкретного химического состава растений или изменений биомассы. Различия в спектрах и интенсивности света могут повлиять на окраску, срок хранения, вкус и запах.

По мере того, как объем исследований в области светодиодов увеличивается, стало ясно: стратегии освещения должны изменяться в зависимости от стадии роста.

Времена бомбардировки растений одинаковой интенсивностью и спектрами быстро уходят в прошлое. Агронаука доказывает, что продуманные, индивидуализированные стратегии освещения приводят к ощутимым коммерческим результатам: длительный срок хранения, улучшенный внешний вид, повышенная пищевая ценность, более короткое время цикла и более высокая урожайность.

В перспективе, усовершенствования светодиодов должны снизить расходы на производство и повысить рентабельность. Автоматизация - последний рубеж производства продуктов питания - означает еще лучший контроль над сельскохозяйственной средой.

В целом, будущее вертикальных ферм перспективно и отрасль полностью созрела для инноваций и инвестиций.

(По статье Абхая Тосара, доктора философии, директора по садоводству Fluence компании OSRAM, опубликованной в журнале Inside Grower за 2021 год).