Sachin G. Chavan (1,2,*) , Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) și David T. Tissue 1,2)
1. Centrul Național de Cultură Protejată a Legumelor, Institutul Hawkesbury pentru Mediu, Western Sydney
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Australia; z.chen@westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westernsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westernsydney.edu.au (CIC); d.tissue@westernsydney.edu.au (DTT)
2. Centrul Global pentru Inovare Teritorială, Campusul Hawkesbury, Universitatea Western Sydney,
Richmond, NSW 2753, Australia
3. Școala de Științe, Universitatea Western Sydney, Penrith, NSW 2751, Australia
* Corespondență: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
Abstract: Culturile protejate oferă o modalitate de a susține producția de alimente în fața schimbărilor climatice
și să livreze alimente sănătoase în mod durabil, cu mai puține resurse. Cu toate acestea, pentru a face acest mod de agricultură
viabilă din punct de vedere economic, trebuie să luăm în considerare statutul culturilor protejate în contextul disponibilității
tehnologiile și culturile horticole țintă corespunzătoare. Această analiză prezintă oportunitățile existente
și provocările care trebuie abordate prin cercetarea și inovarea în curs de desfășurare în acest dar incitant
domeniu complex din Australia. Instalațiile agricole interioare sunt clasificate în general în următoarele trei
niveluri de avansare tehnologică: tehnologie scăzută, medie și înaltă, cu provocări corespunzătoare
care necesită soluții inovatoare. În plus, limitări ale creșterii plantelor de interior și protejate
sistemele de cultură (de exemplu, costurile ridicate ale energiei) au limitat utilizarea agriculturii de interior la relativ
culturi puține, de mare valoare. Prin urmare, trebuie să dezvoltăm noi soiuri de culturi potrivite pentru agricultura de interior
care pot diferi de cele necesare pentru producția în câmp deschis. În plus, culturi protejate
necesită costuri mari de pornire, forță de muncă calificată costisitoare, consum mare de energie și dăunători semnificativi
și managementul bolilor și controlul calității. În general, culturile protejate oferă soluții promițătoare
pentru securitatea alimentară, reducând în același timp amprenta de carbon a producției de alimente. Cu toate acestea, pentru interior
producția agricolă să aibă un impact pozitiv substanțial asupra securității alimentare și nutriționale globale
securitate, producția economică a diverselor culturi va fi esențială.
Cuvinte cheie: cultură protejată; fermă verticală; cultura fără sol; performanța culturilor; agricultura de interior;
siguranta alimentara; durabilitatea resurselor
1. Introducere
Se așteaptă ca populația globală să atingă aproape 10 miliarde în 2050, cea mai mare parte a creșterii estimate va avea loc în marile centre urbane din întreaga lume [1,2]. Pe măsură ce populația crește, producția de alimente trebuie să crească și să răspundă nevoilor de nutriție și sănătate, în același timp cu atingerea Obiectivelor de Dezvoltare Durabilă a Națiunilor Unite (SDG-urile ONU) [3,4]. Scăderea terenurilor arabile și impactul negativ al schimbărilor climatice asupra agriculturii ridică provocări suplimentare care obligă inovațiile în viitoarele sisteme de producție alimentară să răspundă cererii tot mai mari în următoarele câteva decenii. De exemplu, fermele australiene sunt expuse frecvent la variabilitatea climei și sunt susceptibile la impactul pe termen lung al schimbărilor climatice. Secetele recente din estul Australiei din 2018–19 și 2019–20 au afectat negativ întreprinderile agricole, adăugând astfel efectele emergente ale schimbărilor climatice asupra agriculturii australiene [5].
Culturile protejate, cunoscute și sub denumirea de agricultura interioară [6] – de la politunele cu tehnologie scăzută la sere cu tehnologie medie, parțial controlate din punct de vedere al mediului, până la sere „inteligente” de înaltă tehnologie și ferme interioare – ar putea contribui la îmbunătățirea securității alimentare globale în al 21-lea secol. Cu toate acestea, în timp ce viziunea unei metropole auto-sustenabile este atrăgătoare ca modalitate de a aborda provocările contemporane, adoptarea agriculturii de interior nu s-a potrivit cu
entuziasmul și optimismul susținătorilor săi. Culturile protejate și agricultura de interior implică o utilizare mai mare a tehnologiei și automatizării pentru optimizarea utilizării terenurilor, oferind astfel soluții interesante pentru îmbunătățirea producției alimentare viitoare [7]. În întreaga lume, dezvoltarea agriculturii urbane [8,9] a avut loc adesea după crize cronice și/sau acute, cum ar fi limitările de lumină și spațiu în Țările de Jos; prăbușirea industriei auto din Detroit; prăbușirea pieței imobiliare de pe Coasta de Est a SUA; și blocada crizei rachetelor din Cuba. Alte
impulsurile au venit sub forma piețelor disponibile, adică, culturile protejate au proliferat în Spania [10] datorită accesului ușor al țării la piețele nord-europene. Împreună cu provocările existente, pandemia COVID-19 în curs ar putea oferi impulsul necesar pentru a transforma agricultura urbană [11].
Dacă agricultura urbană urmează să joace un rol semnificativ în îmbunătățirea securității alimentare și a nutriției umane, ea trebuie să fie extinsă la nivel global, astfel încât să aibă capacitatea de a dezvolta o gamă largă de produse într-un mod mai eficient din punct de vedere energetic, al resurselor și al costurilor decât este posibil în prezent. Există oportunități enorme de îmbunătățire a productivității și a calității culturilor prin combinarea progreselor în controlul mediului, managementul dăunătorilor, fenomene și automatizare.
cu eforturi de ameliorare care vizează trăsăturile care îmbunătățesc arhitectura plantelor, calitatea culturii (gustul și nutriția) și randamentul. O diversitate mai mare de culturi curente și emergente în comparație cu tipurile de culturi tradiționale, precum și plantele medicinale, pot fi cultivate în ferme controlate de mediu [12,13].
Necesitatea iminentă de a îmbunătăți securitatea alimentară urbană și de a reduce amprenta de carbon a alimentelor poate fi abordată prin inovații în sectoarele agroalimentare, cum ar fi culturile protejate și agricultura verticală în interior. Acestea variază de la polituneluri low-tech cu control minim de mediu, sere cu tehnologie medie, parțial controlate din punct de vedere al mediului până la sere de înaltă tehnologie și facilități agricole verticale cu tehnologii de ultimă oră. Culturile protejate sunt sectorul de producție alimentară cu cea mai rapidă creștere din Australia, în ceea ce privește scara producției și impactul economic [12]. Industria australiană a culturilor protejate constă din facilități de înaltă tehnologie (17%), sere (20%) și sisteme de producție a culturilor hidroponice/pe bază de substrat (52%), indicând necesitatea și oportunitatea dezvoltării sectorului agroalimentar. În această revizuire, discutăm despre statutul culturilor protejate în contextul tehnologiilor disponibile și al culturilor horticole țintă corespunzătoare, subliniind oportunitățile și provocările care trebuie abordate de cercetările în curs în Australia.
2. Tehnici și tehnologii actuale în culturile protejate
În 2019, suprafața totală de teren dedicată culturilor protejate – care, în linii mari, implică
cultivarea culturilor sub toate tipurile de acoperire — a fost estimată la 5,630,000 de hectare (ha) la nivel global [14]. Suprafața totală a legumelor și ierburilor cultivate în sere (structuri permanente) a fost estimată la aproximativ 500,000 ha la nivel global, cu 10% din aceste culturi cultivate în sere și 90% în sere din plastic [15,16]. Suprafața cu seră a Australiei este estimată la aproximativ 1300 ha, sere de înaltă tehnologie (aproximativ 14 întreprinderi individuale, fiecare ocupând mai puțin de 5 ha) reprezentând 17% din această suprafață, iar serele de tehnologie joasă/medie reprezentând 83% [17]. ]. La nivel global, serele și serele din plastic constituie aproximativ 80% și, respectiv, 20% din totalul serelor produse [16].
Culturile protejate sunt sectorul de producere a alimentelor cu cea mai rapidă creștere din Australia, evaluat la aproximativ 1.5 miliarde USD pe an la poarta fermei în 2017. Se estimează că aproximativ 30% din toți fermierii australieni cultivă culturi într-o formă de sistem de cultură protejat și că culturile cultivate sub acoperire reprezintă aproximativ 20% din valoarea totală a producției de legume și flori [18]. În Australia, suprafața estimată de producție de legume de seră este cea mai mare pentru Australia de Sud (580 ha), urmată de New South Wales (500 ha) și Victoria (200 ha), în timp ce Queensland, Australia de Vest și Tasmania reprezintă <50 ha fiecare [17]. ].
Pe baza Manualului Australian de Statistică a Horticulturii (2014–2015) și a discuțiilor cu industria, valoarea brută a producției (PVB) de fructe, legume și flori a fost estimată pentru 2017. Printre sistemele de creștere utilizate, culturile cultivate în hidroponie/substrat- sistemele de producție bazate pe sol (52%) au fost evaluate cel mai mult, urmate de cele cultivate sub sisteme de fertirigare a solului (35%), cu o combinație de fertirigare a solului și sisteme hidroponice/pe bază de substrat (11%) și folosind un hidroponic/nutrient. tehnica filmului (NFT) (2%) (Figura 1A). În mod similar, dintre tipurile de protecție, culturile cultivate sub acoperiri din polietilenă/sticlă (63%) au avut cea mai mare VBP, urmate de cele cultivate sub acoperiri din polietilenă (23%), acoperiri cu grindină/umbră (8%) și combinate poli/grindină/umbră. acoperă (6%) (Figura 1B) [17]. În Australia, statisticile pentru GVP ale produselor horticole specifice cu efect de seră nu sunt ușor disponibile [15].
Figura 1. Producția valorică totală brută (PVB) a culturilor aflate în cultură protejată (2017) pe sistem de creștere (A) și protecție (B). Producția hidroponică/pe bază de substrat implică creșterea plantelor fără sol folosind un mediu inert, cum ar fi vata de stâncă. Producția pe bază de sol/fertigate implică creșterea plantelor folosind sol cu fertirigare (aplicare combinată de îngrășământ și apă). Tehnica hidroponică/film de nutrienți (NFT) presupune circularea unui curent de apă puțin adânc, care conține nutrienți dizolvați, care trece prin rădăcinile plantelor în canale etanșe. „Poly” se referă la policarbonat.
Acoperirile cu grindină/umbră, de obicei din plasă sau pânză, protejează culturile de grindină și blochează o proporție de lumină excesivă. $ se referă la AUD.
Printre facilitățile cu mediu controlat din Statele Unite, serele din sticlă sau policarbonat (poli) (47%) sunt mai frecvente decât fermele verticale interioare (30%), casele cu cerc din plastic low-tech (12%), fermele de containere (7% ) și sisteme de cultură interioare de adâncime (4%). Dintre sistemele de creștere, hidroponia (49%) este mai comună decât sistemele pe bază de sol (24%), acvaponice (15%), aeroponice (6%) și hibride (aeroponie, hidroponie, sol) (6%) [19,20].
Australia are foarte puține ferme verticale avansate stabilite, în mare parte datorită faptului că are puține orașe dens populate. Cu toate acestea, Australia are o suprafață de seră de aproximativ 1000 ha [16,17], iar exportul de legume și fructe proaspete a crescut substanțial din 2006 până în 2016 pentru Australia [16] odată cu creșterea culturilor sub acoperire. Deși Australia a făcut un început excelent în agricultura de interior, iar sectorul are un potențial de creștere uriaș, este nevoie de timp pentru a se maturiza și pentru a deveni un jucător cheie la scară globală. În prezent, unitățile agricole interioare orientate comercial pot fi clasificate în următoarele trei niveluri de avansare tehnologică: low-, medium- and high-tech. Fiecare este discutat mai detaliat în secțiunile următoare.
2.1. Tehnologii noi pentru poli-tunele low-tech
Instalațiile de sere cu tehnologie scăzută care contribuie cel mai mult la cultura protejată au câteva limitări care necesită soluții tehnologice care să ajute la tranziția lor în instalații profitabile de tehnologie medie sau înaltă care produc culturi de înaltă calitate cu resurse minime. Politunelele low-tech reprezintă 80-90% din producția de culturi de seră la nivel global [20] și în Australia [17]. Având în vedere proporția mare de polituneluri low-tech în culturile protejate și nivelurile scăzute ale climei, fertirigarea și controlul dăunătorilor, este important să se abordeze provocările asociate pentru a crește producția și rentabilitatea economică pentru cultivatori.
Nivelul low-tech cuprinde diferite tipuri de poli-tunele, care pot varia de la structuri metalice improvizate cu acoperiri din plastic până la structuri permanente construite special. În general, acestea nu sunt controlate dincolo de capacitatea de a ridica învelișul de plastic atunci când afară devine prea cald sau tulbure. Aceste capace din plastic protejează recolta de grindină, ploaie și vreme rece și prelungesc într-o oarecare măsură sezonul de vegetație. Aceste structuri ieftine oferă a
rentabilitate viabilă a investițiilor în culturi de legume, cum ar fi salata verde, fasole, roșii, castraveți, varză și dovlecel. Agricultura în aceste politunele se realizează în sol, în timp ce operațiunile mai avansate pot folosi ghivece mari și irigare prin picurare pentru roșii, afine, vinete sau ardei. Cu toate acestea, în timp ce cultivarea protejată cu tehnologie scăzută are sens pentru micii cultivatori, astfel de tehnici suferă de mai multe deficiențe. Lipsa lor de control asupra mediului afectează consistența dimensiunii și a calității produsului și, prin urmare, se reduce
accesul pe piață al acestor produse pentru clienți pretențioși precum supermarketurile și restaurantele. Având în vedere că cultura este în general plantată în sol, acești fermieri se confruntă și cu numeroși dăunători și boli transmise de sol (de exemplu, infestarea persistentă cu nematozi). Partenerii din industrie și cercetare au nevoie de inovații în furnizarea de soluții în sistemele de proiectare a instalațiilor și de management al culturilor, precum și sisteme inteligente de comerț pentru exportul de produse
și menținerea unui lanț de aprovizionare constant. Stimulentele și sprijinul din partea organismelor de finanțare și inovațiile tehnologice (de exemplu, controlul biologic, automatizarea parțială în irigare și controlul temperaturii) din partea universităților și companiilor ar putea ajuta cultivatorii să treacă la sisteme de cultură tehnologice mai avansate.
2.2. Modernizarea serelor cu tehnologie medie cu inovații și tehnologii noi
Culturile protejate cu tehnologie medie este o categorie largă care cuprinde sere și serele în mediu controlat. Această parte a sectorului culturilor protejate necesită îmbunătățiri tehnologice semnificative pentru a concura cu producția de alimente pe scară largă în fermele care desfășoară polituneluri cu tehnologie scăzută și produse de înaltă calitate din sere de înaltă tehnologie. Controlul mediului în serele cu tehnologie medie este de obicei parțial sau intensiv, iar temperatura unor sere poate fi controlată prin deschiderea manuală a acoperișului, în timp ce
facilitățile mai avansate au unități de răcire și încălzire. Utilizarea panourilor solare și a filmelor inteligente este investigată pentru a reduce costul energiei și amprenta de carbon în serele cu tehnologie medie [21–23].
În timp ce multe sere sunt încă realizate din PVC sau placare din sticlă, foliile inteligente pot fi aplicate pe aceste structuri sau pot fi încorporate în proiectarea serelor pentru a crește eficiența energetică. În general, serele de ultimă generație folosesc medii de cultură, cum ar fi blocurile Rockwool, cu îngrășăminte lichide calibrate cu atenție în diferite stadii de creștere, pentru a maximiza randamentul culturilor. Fertilizarea cu CO2 este uneori folosită în serele cu tehnologie medie pentru a crește randamentul și calitatea. Sectorul culturilor protejate cu tehnologie medie va beneficia de parteneriate industrie-universitate pentru a genera soluții științifice și tehnologice avansate, inclusiv noi genotipuri de culturi cu randament și calitate ridicată, management integrat al dăunătorilor, fertirigare complet automatizată și control al climei în seră și asistență robotică în managementul culturilor. și recolta.
2.3. Inovații ale științei și tehnologiei pentru sere de înaltă tehnologie
Serele de înaltă tehnologie pot încorpora cele mai recente progrese tehnologice în fiziologia culturilor, fertirigare, reciclare și iluminare. În serele comerciale la scară largă, de exemplu, tehnologia „smart glass”, sistemele solare fotovoltaice (PV) și iluminatul suplimentar, cum ar fi panourile cu LED-uri, pot fi folosite pentru a îmbunătăți calitatea și randamentul culturilor. De asemenea, producătorii automatizează din ce în ce mai mult zonele critice și/sau care necesită multă muncă, cum ar fi monitorizarea culturilor, polenizarea și recoltarea.
Dezvoltarea inteligenței artificiale (AI) și a învățării automate (MI) a deschis noi dimensiuni pentru serele de înaltă tehnologie [24-28]. AI este un set de reguli codificate de computer și modele statistice antrenate pentru a discerne modele în big data și pentru a îndeplini sarcini asociate în general cu inteligența umană. Inteligența artificială utilizată în recunoașterea imaginilor este folosită pentru a monitoriza sănătatea culturilor și pentru a recunoaște semnele de boală, permițând luarea deciziilor mai rapidă și mai bine informată pentru gestionarea și recoltarea culturilor, ceea ce, în zilele noastre, poate fi realizat
prin brațe robot, mai degrabă decât prin muncă umană. Internet-of-Things (IoT) oferă soluții de automatizare care pot fi personalizate în mod specific pentru aplicațiile cu efect de seră [29]. Astfel, AI și IoT pot contribui semnificativ în domeniul agriculturii moderne prin controlul și automatizarea activităților agricole [30].
Cercetarea și dezvoltarea în domeniul roboților agricoli a crescut semnificativ în ultimul deceniu [31–33]. Un sistem autonom de recoltare a culturilor pentru ardei capia care se apropie de viabilitatea comercială a fost demonstrat cu o rată de succes a recoltării de 76.5% [31] în Australia. Prototipuri de roboți pentru desfrunzirea plantelor de tomate, recoltarea ardeiului gras și polenizarea culturilor de tomate [34,35] au fost dezvoltate în Europa și Israel și ar putea fi comercializate în viitorul apropiat.
Mai mult, sistemele software de management al forței de muncă pentru serele de înaltă tehnologie la scară largă vor optimiza eficiența lucrătorilor în mod semnificativ, îmbunătățind perspectivele economice ale acestor afaceri. Revoluția IT și a ingineriei va continua să împuternicească culturile protejate și agricultura de interior, permițând cultivatorilor să-și monitorizeze și să-și gestioneze culturile de pe computere și dispozitive mobile, care pot fi chiar folosite pentru a face agricultură critică și
decizii de piata. Sere de înaltă tehnologie au cel mai mare potențial de a beneficia sectorul culturilor protejate din Australia, prin urmare cercetarea și inovarea în curs de desfășurare în aceste facilități se vor traduce probabil în timp și bani bine investiți.
2.4. Dezvoltarea de ferme verticale pentru nevoile viitoare
În ultimii ani, s-a observat o dezvoltare rapidă a „agricultura verticală” de interior în întreaga lume, în special în țările cu populație mare și teren insuficient [36,37]. Agricultura verticală reprezintă o valoare de 6 miliarde USD, dar rămâne o mică parte din piața agricolă globală de mai multe trilioane de dolari [38]. Există diverse iterații ale agriculturii verticale, dar toate folosesc rafturi de creștere fără sol sau hidroponice stivuite vertical într-un mediu complet închis și controlat, ceea ce permite un grad ridicat de automatizare, control și consistență [39]. Cu toate acestea, agricultura verticală rămâne limitată la culturi cu valoare mare și cu ciclu de viață scurt, datorită costurilor ridicate cu energie, în ciuda faptului că oferă o productivitate de neegalat pe metru pătrat și un nivel ridicat de eficiență a apei și a nutrienților.
Dimensiunea tehnologică a agriculturii verticale – și în special, apariția serelor „inteligente” – este probabil să atragă cultivatorii dornici să lucreze cu tehnologii informatice și de date mari, cum ar fi AI și Internetul obiectelor (IoT) [40]. În prezent, toate formele de agricultură de interior necesită energie și forță de muncă, deși există un spațiu pentru progrese mari atât în tehnologiile de automatizare, cât și de eficiență energetică. Deja, cele mai avansate forme de agricultură de interior își furnizează energie proprie la fața locului și sunt independente de rețeaua generală de utilități. Grădinile de pe acoperiș pot varia de la design simple deasupra clădirilor orașului până la întreprinderile corporative de pe acoperiș pe clădirile municipalității din New York și Paris. Agricultura verticală în interior are un viitor strălucit, mai ales în urma pandemiei de COVID-19 și este bine poziționată pentru a-și crește cota pe piața mondială a produselor alimentare, datorită
sistem de producție foarte eficient, reduceri ale lanțului de aprovizionare și a costurilor logistice, potențial de automatizare (minimizarea manipulării) și acces facil atât la forță de muncă, cât și la consumatori.
3. Culturi țintă în Cultură protejată
În prezent, culturile potrivite pentru agricultura interioară sunt limitate ca număr datorită limitărilor culturilor pentru creșterea în interior, precum și limitărilor culturilor protejate, cum ar fi costul ridicat al energiei (pentru iluminare, încălzire, răcire și funcționarea diverselor sisteme automate) care permite culturi specifice de mare valoare. 41–43]. Cu toate acestea, producția economică a unei game variate de culturi comestibile este esențială pentru ca culturile protejate să aibă un impact semnificativ asupra
securitatea alimentară globală [12,13,44]. Soiurile de cultură pentru cultivarea legumelor protejate diferă semnificativ de cele ale producției în câmp deschis, care sunt crescute pentru a tolera o gamă largă de condiții de mediu, ceea ce nu este neapărat necesar în cultura protejată. Dezvoltarea soiurilor adecvate va necesita optimizarea mai multor trăsături (cum ar fi auto-polenizarea, creșterea nedeterminată, rădăcini robuste) care diferă de trăsăturile văzute ca
de dorit în culturile exterioare (Figura 2) (Adoptat din [13]).
Figura 2. Trăsături de dorit pentru culturile fructifere cultivate în interior în condiții de mediu controlat în raport cu culturile cultivate în aer liber în condiții de câmp.
În prezent, fructele și legumele cel mai bine adaptate pentru agricultura de interior includ:
• Cele care cresc pe viță de vie sau tufe (roșii, căpșuni, zmeură, afine, castraveți, ardei capia, struguri, kiwi);
• Culturi specializate de mare valoare (hamei, vanilie, sofran, cafea);
• Culturi medicinale și cosmetice (alge marine, Echinacea);
• Arborii mici (cireși, ciocolată, mango, migdale) sunt alte opțiuni viabile [13].
În secțiunile următoare, discutăm în detaliu culturile existente actuale și dezvoltarea de noi soiuri pentru agricultura de interior.
3.1. Culturi existente cultivate în unități cu tehnologie joasă, medie și înaltă
Sistemele de cultură protejată cu tehnologie scăzută și medie produc în principal roșii, castraveți, dovlecei, ardei capia, vinete, salată verde, verdeață asiatică și ierburi. Din punct de vedere al suprafeței, cantității de fructe produse și numărului de afaceri, roșia este cea mai importantă cultură de legume horticole produsă în sere, urmată de ardei capia și salată verde [15,45].
În Australia, dezvoltarea unor instalații de mediu controlat la scară largă a fost limitată în primul rând la cele construite pentru cultivarea tomatelor [15]. VBA estimată a fructelor, legumelor și florilor pentru 2017, în câmp și în instalațiile de cultură protejată, demonstrează dominația roșiilor în sectorul culturilor protejate din Australia.
Valoarea globală estimată a PIB pentru 2017 în ceea ce privește producția de câmp și sub acoperire a culturilor horticole a fost cea mai mare pentru tomate (24%), urmată de căpșuni (17%), fructe de vară (13%), flori (9%), afin (7%), castraveți (7%) și ardei capia (6%), cu legume asiatice, ierburi, vinete, cireșe și fructe de pădure reprezentând fiecare mai puțin de 6% (Figura 3A).
Figura 3. Valoarea brută estimată a producției (VB) pentru producția totală combinată de câmp și de legume protejate (A) și VAB imputat a culturilor cultivate în condiții de cultură protejată în 2017 (B) pentru Australia.
Dintre acestea, GVP-ul culturilor cultivate în sisteme de cultură protejată a fost cel mai mare pentru tomate (40%), care a condus cu o marjă semnificativă față de alte culturi, inclusiv flori (11%), căpșuni (10%), fructe de vară (8% ) și fructe de pădure (8%), fiecare dintre culturile rămase reprezentând mai puțin de 5% (Figura 3B). Cu toate acestea, piața internă australiană a fost saturată de roșii de seră, care părăsesc industria culturilor protejate
cu următoarele două opțiuni: creșterea vânzărilor acestor culturi pe piețele internaționale; și/sau să încurajeze unii dintre cultivatorii de sere existenți ai țării să treacă la producția de alte culturi de mare valoare. Proporția culturilor individuale cultivate sub protecție a fost cea mai mare pentru fructe de pădure (85%) și roșii (80%), urmate de flori (60%), castraveți (50%), cireș și legume asiatice (fiecare 40%), căpșuni și vară.
fructe (fiecare 30%), afin și ierburi (fiecare 25%) și, în final, ardei capia și vinete, la 20% fiecare [17]. În prezent, agricultura interioară cu consum intens de energie și forță de muncă este limitată la culturile de mare valoare care pot fi produse pe termen scurt cu un aport de energie scăzut [46,47]
În „fabricii” de plante, culturile predominante cultivate în prezent sunt frunzele verzi și ierburile, datorită perioadelor scurte de creștere ale acestor culturi (pentru că fructele și semințele nu sunt necesare) și valorii mari [7], faptului că astfel de culturi necesită relativ mai puțină lumină. pentru fotosinteză [48] și pentru că cea mai mare parte din biomasa vegetală produsă poate fi recoltată [46,49]. Există un potențial mare de îmbunătățire a randamentelor și a calității culturilor cultivate în fermele urbane [12].
3.2. Sondaj în industrie: Unde se află interesele participanților?
Identificarea subiectelor cheie de cercetare este esențială pentru a îmbunătăți eficiența cercetării finanțate din fonduri publice și private pentru viitorul culturilor protejate. De exemplu, Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), inițiat de Asociația fermierilor din New South Wales (NSW Farmers), Universitatea din New South Wales (UNSW) și Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), constă dintr-un consorțiu din peste 60 de fondatori
industrie, guvern și participanți la cercetare. Programele sale de cercetare și capacitate urmăresc să sprijine participanții în optimizarea productivității sistemelor alimentare regionale și periurbane, luând produse noi de la prototip la piață și implementând lanțuri de aprovizionare rapide, protejate de proveniență, de la fermă la consumator. În acest scop, FFSRC oferă un mediu de cercetare de colaborare care vizează îmbunătățirea culturilor protejate pentru a ne spori capacitatea de a exporta produse horticole de cea mai bună calitate și pentru a ajuta Australia să devină lider în știință și tehnologie pentru sectorul culturilor protejate.
Participanții au fost chestionați pentru a identifica culturile țintă pentru agricultura de interior. Dintre participanții care au identificat culturi țintă, interesul pentru legume proaspete (29%) a fost cel mai mare, urmat de interesul pentru culturile de fructe (22%); canabis medicinal, alte plante medicinale și culturi specializate (13%); specii autohtone/indigene (10%); ciuperci/ciuperci (10%); și verdeață cu frunze (3%) (Figura 4).
Figura 4. Clasificarea culturilor produse în prezent de către participanții FFSCRC în instalațiile de cultură protejate și, prin urmare, a interesului probabil al participanților de a găsi soluții pentru cultivarea acestor culturi mai productiv sub acoperire.
Sondajul sa bazat pe informații despre participanți disponibile online; obținerea de informații mai detaliate va fi crucială pentru înțelegerea și îndeplinirea cerințelor specifice ale participanților.
3.3. Creșterea de noi culturi pentru instalații cu mediu controlat
Tehnologiile de ameliorare disponibile pentru îmbunătățirea plantelor de legume și alte culturi avansează rapid [50]. În cultura protejată, un sector economic dinamic, cu schimbări rapide în tendințele pieței și preferințele consumatorilor, alegerea soiului potrivit este esențială [44,51]. Există multe studii care evaluează adaptarea culturilor de mare valoare, cum ar fi roșiile și vinetele, pentru producția de seră [52,53]. Noile tehnologii de ameliorare [50] au facilitat dezvoltarea de noi soiuri cu trăsăturile dorite, iar unele companii au început să proiecteze plante pentru creștere în medii controlate sub lumini LED [20]. Cu toate acestea, soiurile au fost crescute mai ales pentru a maximiza randamentul în condiții de câmp foarte variabile [46]. Caracteristicile culturii, cum ar fi toleranța la secetă, căldură și îngheț - care sunt de dorit în culturile cultivate pe câmp, dar de obicei implică penalități de producție - nu sunt, în general, necesare în
agricultura de interior.
Trăsăturile cheie care pot fi vizate pentru adaptarea culturilor de valoare mai mare la agricultura interioară includ cicluri de viață scurte, înflorire continuă, un raport scăzut rădăcină-lăstaș, performanță îmbunătățită cu un aport scăzut de energie fotosintetică și trăsături dezirabile ale consumatorilor, inclusiv gust, culoare, textura și conținutul specific de nutrienți [12,13]. În plus, creșterea special pentru o calitate superioară va produce produse extrem de dorite cu valoare de piață ridicată. Spectrul de lumină, temperatura, umiditatea și aportul de nutrienți pot fi gestionate astfel încât să modifice acumularea de compuși țintă în frunze și fructe [54,55] și să crească valoarea nutritivă a culturilor, inclusiv proteinele (cantitate și calitate), vitaminele A, C. și E, carotenoide, flavonoide, minerale, glicozide și antociani [12]. De exemplu, mutațiile care apar în mod natural (în viță de vie) și editarea genelor (în kiwi) au fost folosite pentru a modifica arhitectura plantelor, ceea ce va fi util pentru cultivarea în interior în spații restrânse. Într-un studiu recent, plantele de roșii și cireșe au fost proiectate folosind CRISPR-Cas9 pentru a combina următoarele trei trăsături de dorit: un fenotip pitic, un obicei de creștere compact și înflorire precoce. Adecvarea soiurilor de roșii „editate” rezultate pentru utilizarea în sistemele agricole de interior a fost validată folosind teste pe câmp și comerciale în fermă verticală [56].
O revizuire a reproducerii moleculare pentru a crea culturi optimizate a discutat despre valoarea adăugată a produselor agricole prin dezvoltarea culturilor agricole cu beneficii pentru sănătate și ca medicamente comestibile [46]. Principalele abordări pentru dezvoltarea culturilor agricole cu beneficii pentru sănătate au fost identificate ca acumularea de cantități mari dintr-un nutrient intrinsec dezirabil sau reducerea compușilor nedoriți și acumularea de compuși valoroși care
nu sunt produse în mod normal în cultură.
4. Provocări și oportunități în culturile protejate și agricultura interioară
Instalațiile avansate de cultură protejată și de interior au un impact relativ mic asupra mediului. În timp ce cultivarea culturilor sub acoperire consumă mai multă energie decât multe alte metode de agricultură, capacitatea de a atenua impactul vremii, de a asigura trasabilitatea și de a cultiva alimente de mai bună calitate promovează livrarea constantă a produselor de calitate, atrăgând profituri care depășesc cu mult costurile suplimentare de producție. [18]. Principalele provocări ale culturilor protejate includ:
• Costuri de capital ridicate, datorită prețurilor ridicate ale terenurilor în zonele urbane și periurbane;
• Consum mare de energie;
• Cererea de forță de muncă calificată;
• Managementul bolii fără controale chimice; și
• Dezvoltarea indicilor de calitate nutrițională – pentru a defini și a certifica aspectele calitative ale produselor – pentru culturile cultivate în interior.
În secțiunea următoare, discutăm câteva dintre provocările și oportunitățile asociate culturilor protejate.
4.1. Condiții optime pentru productivitate ridicată și utilizare eficientă a resurselor
O mai bună înțelegere a cerințelor culturilor în diferite stadii de creștere și în diferite condiții de lumină este esențială pentru ca cultivatorii să mențină o producție de recolte rentabilă în medii controlate. Gestionarea eficientă a mediului de seră, inclusiv elementele sale climatice și nutriționale, precum și condițiile structurale și mecanice, poate crește semnificativ calitatea fructelor și randamentele [57]. Factorii de mediu de creștere pot influența creșterea plantelor, ratele de evapotranspirație și ciclurile fiziologice. Dintre factorii climatici, radiația solară este cea mai importantă, deoarece fotosinteza necesită lumină, iar randamentul culturilor este direct proporțional cu nivelul luminii solare până la punctele de saturație a luminii pentru fotosinteză. Adesea, controlul precis al mediului necesită cheltuieli mari de energie, reducând profitabilitatea agriculturii în mediu controlat. Energia necesară pentru încălzirea și răcirea cu efect de seră rămâne o preocupare majoră și o țintă pentru cei care doresc să reducă costurile cu energia [6]. Materialele de geam și tehnologiile inovatoare din sticlă, cum ar fi Smart Glass [58] oferă oportunități promițătoare pentru reducerea costurilor asociate cu menținerea temperaturii în seră și controlul variabilelor de mediu. În prezent, tehnologiile inovatoare din sticlă și sistemele eficiente de răcire sunt încorporate în culturile protejate din instalațiile de seră. Materialele de geam au potențialul de a se reduce
consumul de energie electrică, prin absorbția excesului de radiație solară și redirecționarea energiei luminoase pentru a genera electricitate folosind celule fotovoltaice [59,60].
Cu toate acestea, materialele de acoperire afectează microclimatele din seră [61,62] inclusiv lumina [63] și, prin urmare, este important să se evalueze impactul materialelor noi de geam asupra creșterii și fiziologiei plantelor, utilizarea resurselor, randamentul culturilor și calitatea în medii în care factorii precum CO2, temperatura, nutrienții și irigarea sunt riguros controlate. De exemplu, fotovoltaice organice semi-transparente (OPV) bazate pe amestecul de poli(3-hexiltiofen) regioregular (P3HT) și ester metilic al acidului fenil-C61-butiric (PCBM) au fost testate pentru a cultiva plante de ardei (Capsicum annuum). Sub umbra OPV, plantele de ardei au produs cu 20.2% mai multă masă de fructe, iar plantele umbrite erau cu 21.8% mai înalte la sfârșitul sezonului de vegetație [64]. Într-un alt studiu, reducerea PAR cauzată de panourile fotovoltaice flexibile de pe acoperiș nu a afectat randamentul, morfologia plantei, numărul de flori pe ramură, culoarea fructelor, fermitatea și pH-ul [65].
O peliculă de „sticlă inteligentă” cu reflectare foarte scăzută, Solar Gard™ ULR-80 [58], este în prezent testată în producția de seră. Scopul este de a realiza potențialul materialelor de geam cu transmisie reglabilă a luminii și de a reduce costul ridicat al energiei asociat cu operațiunile în instalațiile de horticultură cu seră de înaltă tehnologie. Filmul de sticlă inteligentă (SG) este aplicat pe sticla standard a golfurilor individuale de seră în unitățile de cultivare a culturilor de legume folosind practici comerciale de cultivare verticală și management [66,67]. Testele cu vinete sub SG au demonstrat eficiență energetică și fertirigare mai mare [42], dar și randament redus de vinete, datorită ratelor ridicate de avort de flori și/sau fructe, ca urmare a fotosintezei limitate de lumină [58]. Filmul SG utilizat poate necesita modificare pentru a genera condiții optime de lumină și pentru a minimiza limitările de lumină pentru fructele cu conținut ridicat de carbon, cum ar fi vinetele.
Utilizarea de noi materiale de geam cu economie de energie, cum ar fi sticla inteligentă, oferă o oportunitate excelentă de a reduce costul energetic al operațiunilor cu seră și de a optimiza condițiile de lumină pentru cultivarea culturilor țintă. Filmele de acoperire inteligente, cum ar fi filmele agricole luminiscente care emit lumină (LLEAF) au potențialul de a îmbunătăți și de a controla creșterea vegetativă și dezvoltarea reproductivă în culturile protejate cu tehnologie medie. LLEAF
panourile ar putea fi testate pe o varietate de culturi cu flori și fără flori pentru a determina dacă acestea ajută la creșterea vegetativă și reproductivă (prin modificarea proceselor fiziologice care susțin creșterea plantelor și productivitatea și calitatea culturilor).
4.2. Managementul dăunătorilor și bolilor
Deși instalațiile de culturi protejate controlate pot minimiza dăunătorii și bolile, odată introduse, ele sunt extrem de dificil și costisitor de controlat fără a utiliza substanțe chimice sintetice toxice. Agricultura verticală în interior permite monitorizarea atentă a culturilor pentru semne de dăunător sau boală, manual și/sau automat (folosind tehnologii de detectare) și adoptarea de tehnologii robotice emergente și/sau proceduri de teledetecție va facilita
depistarea precoce a focarelor și îndepărtarea plantelor bolnave și/sau infestate [7].
Pentru gestionarea eficientă a dăunătorilor în sere vor fi necesare metode noi de management integrat al dăunătorilor (IPM) [68]. Strategiile de management adecvate (culturale, fizice, mecanice, biologice și chimice), împreună cu bunele practici culturale, tehnici avansate de monitorizare și identificarea precisă pot îmbunătăți producția de legume, reducând în același timp dependența de aplicațiile de pesticide. O abordare integrată a managementului bolii implică utilizarea de soiuri rezistente, igienizare, practici culturale solide și utilizarea adecvată a pesticidelor [44]. Dezvoltarea de noi strategii IPM poate minimiza costurile forței de muncă și necesitatea de a aplica pesticide chimice. Luați, de exemplu, folosirea de insecte noi, crescute comercial, benefice în mod natural (de exemplu, muschiul afidelor, lacewing verde etc.) pentru a gestiona dăunătorii culturilor și pentru a reduce dependența de controlul chimic. Testarea diferitelor IPM noi
strategiile, izolate și în combinație, vor ajuta la elaborarea de recomandări specifice culturilor și instalațiilor pentru cultivatori.
4.3. Calitatea culturilor și valorile nutriționale
Culturile protejate oferă cultivatorilor și partenerilor din industrie randamente ridicate și produse de înaltă calitate pe tot parcursul anului [69]. Cultivarea fructelor și legumelor premium, totuși, necesită testarea de mare randament a parametrilor nutriționali și de calitate [70]. Parametrii de bază ale calității fructelor includ conținutul de umiditate, pH-ul, solidele solubile totale, cenușa, culoarea fructelor, acidul ascorbic și aciditatea titrabilă și parametrii nutriționali avansați, inclusiv zaharuri, grăsimi, proteine, vitamine și antioxidanți; măsurătorile fermității și pierderii de apă sunt, de asemenea, cruciale pentru definirea indicilor de calitate [66]. Mai mult decât atât, testarea calității cu randament ridicat a produselor vegetale ar putea fi încorporată într-un sistem automat de operare cu seră. Verificarea genotipurilor de culturi disponibile pentru parametrii de calitate va oferi cultivatorilor și consumatorilor noi soiuri de fructe și legume de mare valoare și bogate în nutrienți. Strategiile agronomice, inclusiv mediul de creștere și practicile de gestionare a culturilor, vor trebui optimizate pentru a îmbunătăți producția și densitatea nutrienților plantelor acestor culturi de mare valoare.
4.4. Disponibilitatea forței de muncă și a forței de muncă calificate
Cerințele de muncă pentru industria culturilor protejate se extind (>5% pe an) și se estimează că peste 10,000 de oameni în toată Australia sunt în prezent angajați direct de industrie. În ciuda nivelurilor sale ridicate de automatizare, culturile protejate pe scară largă necesită o forță de muncă semnificativă, în special pentru stabilirea culturilor, întreținerea culturilor, polenizarea mecanică și recoltarea produselor. Odată cu creșterea cererii
pentru cultivatorii cu înaltă calificare, oferta de muncitori calificați corespunzător rămâne scăzută [18,71]. De asemenea, va fi necesară o forță de muncă calificată pentru dezvoltarea agriculturii verticale urbane, care va genera noi cariere pentru tehnologi, manageri de proiect, lucrători de întreținere și personal de marketing și retail [7]. Înființarea de instalații avansate multifuncționale la scară comercială ar oferi o oportunitate de a aborda întrebările de cercetare, promovând astfel obiectivul de maximizare a productivității într-o diversitate de culturi, oferind în același timp educație și formare în competențe care ar putea fi foarte solicitate în viitorul sector al culturilor protejate.
5. concluzii
În serele de înaltă tehnologie cu tehnologie inteligentă, există un potențial mare de îmbunătățire a profitabilității prin automatizarea zonelor critice și/sau intensive în muncă, cum ar fi monitorizarea culturilor, polenizarea și recoltarea. Dezvoltarea AI, robotică și ML deschid noi dimensiuni pentru culturile protejate. Fermele verticale constituie o mică parte a pieței agricole globale și, în ciuda faptului că este foarte consumatoare de energie, agricultura verticală oferă o productivitate de neegalat, cu niveluri ridicate de eficiență a apei și a nutrienților. Producția economică a diverselor culturi este esențială pentru ca producția de culturi protejate să aibă un impact pozitiv semnificativ asupra securității alimentare globale. Sistemele de cultură protejate cu tehnologie joasă și medie produc în principal culturi de roșii, castraveți, dovlecei, ardei capia, vinete și salată verde, împreună cu verdeață și ierburi asiatice.
Dezvoltarea de unități de mediu controlat pe scară largă în Australia s-a limitat în primul rând la cultivarea tomatelor. Dezvoltarea soiurilor adecvate va necesita optimizarea mai multor trăsături cheie care diferă de cele considerate de dorit în culturile de exterior. Trăsăturile cheie care pot fi vizate pentru agricultura interioară includ un ciclu de viață redus al culturii, înflorirea continuă, un raport scăzut rădăcină-ladăr, performanță crescută în condiții fotosintetice scăzute.
aportul de energie și trăsăturile dorite ale consumatorului, cum ar fi gustul, culoarea, textura și conținutul specific de nutrienți.
În plus, creșterea specială pentru culturi de calitate superioară, mai dense din punct de vedere nutrițional va produce produse horticole (și potențial, medicinale) dezirabile, cu o valoare de piață excelentă. Rentabilitatea și sustenabilitatea culturilor protejate depind de dezvoltarea de soluții la provocările primare, inclusiv costurile de pornire, consumul de energie, forța de muncă calificată, managementul dăunătorilor și dezvoltarea indicilor de calitate.
Materialele noi de geam și progresele tehnologice aflate în prezent în cercetare sau testate oferă soluții pentru a aborda una dintre cele mai presante provocări legate de culturile protejate. Aceste progrese ar putea, potențial, să ofere impulsul necesar pentru a ajuta sectorul culturilor protejate să treacă la un nivel durabil și rentabil de eficiență energetică și să îndeplinească cerințele tot mai mari pentru securitatea alimentară, menținând în același timp calitatea și nutriția culturilor.
conținut și minimizarea impacturilor nocive asupra mediului.
Contribuții autor: SGC a scris recenzia cu contribuții și revizuiri oferite de DTT, Z.-HC, OG și CIC Toți autorii au citit și au fost de acord cu versiunea publicată a manuscrisului.
Finanțare: Analiza s-a bazat pe un raport comandat și finanțat de Centrul de Cercetare Cooperativă a Sistemelor Alimentare Viitoare, care sprijină colaborările conduse de industrie între industrie, cercetători și comunitate. De asemenea, am primit sprijin financiar din partea proiectelor Horticulture Innovation Australia (Numărul de grant VG16070 către DTT, Z.-HC, OG, CIC; Numărul de grant VG17003 către DTT, Z.-HC; Numărul de grant LP18000 către Z.-HC) și proiectul CRC P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Declarația Comisiei de revizuire instituțională: Nu se aplică.
Declarație de consimțământ informat: Nu se aplică.
Declarație de disponibilitate a datelor: Nu se aplică.
Conflicte de interese: Autorii nu declară nici un conflict de interese.
Referinte
1. Departamentul Națiunilor Unite pentru Afaceri Economice și Sociale. Disponibil online: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (accesat la 13 aprilie 2022).
2. Departamentul Națiunilor Unite pentru Afaceri Economice și Sociale. Disponibil online: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (accesat la 13 aprilie 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Schimbări climatice, aprovizionare cu alimente și orientări alimentare. Annu. Rev. Public Health 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. Viitorul cererii de alimente: înțelegerea diferențelor dintre modelele economice globale. Agric. Eco. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simularea efectelor schimbărilor climatice asupra profitabilității fermelor australiene. În Documentul de lucru ABARES; Guvernul Australiei: Canberra, Australia, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Cultură protejată în climă caldă: O revizuire a controlului umidității și a METODELOR de răcire. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Viitorul Sisteme de producție alimentară: Agricultura verticală și agricultura în mediu controlat. Susține. Sci. Practică. Politica 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Canada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Agricultura urbană durabilă: Bilanț și oportunități. Int. J. Agric. Susține. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Industria horticultură din provincia Almería, Spania. Geogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Inovații în agricultură și aprovizionare cu alimente ca răspuns la pandemia COVID-19. Mol. Plant 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategii de îmbunătățire a productivității, diversității produselor și profitabilității agriculturii urbane. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Uscat, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Fermele verticale dau roade. Nat. Biotehnologia. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble Releases. Statistici globale cu efect de seră. 2019. Disponibil online: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (accesat la 13 aprilie 2022).
15. Hadley, D. Mediu controlat Potenţialul industriei horticole în NSW; Universitatea din New England: Armidale, Australia, 2017; p. 25.
16. Harta Mondială a Legumelor. 2018. Disponibil online: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (accesat la 13 aprilie 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Informații generale despre industrie. Disponibil online: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (accesat la 13 aprilie 2022).
18. Davis, J. Creșterea culturilor protejate în Australia până în 2030; Cultură protejată Australia: Perth, Australia, 2020; p. 15.
19. Agrilyst. Starea agriculturii de interior; Agrilist: Brooklyn, NY, SUA, 2017.
20. Agricultura în interior fără sol: Faza I: Examinarea industriei și a impactului agriculturii în mediu controlat|Publicații|WWF.
Disponibil online: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (accesat la 13 aprilie 2022). Culturi 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Fotovoltaic organic
sere: O aplicație unică pentru fotovoltaice semi-transparente? Energie Mediu. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. O combinație de scopuri agricole și energetice: Evaluarea unui prototip de tunel cu seră fotovoltaică. Reînnoi. Susține. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Antón, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA a unei culturi de tomate într-o seră cu mai multe tuneluri din Almeria. Int. J. Evaluarea ciclului de viață. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing pentru controlul climatului în seră. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Discriminarea stării apei din zona rădăcinilor plantelor în producția de seră pe baza tehnicilor de fenotipizare și învățare automată. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Inteligența artificială: Meciul de șah al secolului. Natura 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Controlul de la distanță al producției de legume cu efect de seră cu inteligență artificială — Clima de seră, irigarea și producția de culturi. Senzori 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Învățare automată aplicată în simularea serelor; noi aplicații și analize. Inf. Prelucrare 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. Automatizarea serelor folosind senzori wireless și instrumente IoT integrate cu inteligența artificială; IntechOpen: Rijeka, Croația, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatizarea și digitalizarea agriculturii folosind inteligența artificială și internetul lucrurilor. Artif. Intelege. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. Un robot de recoltare a ardeiului dulce pentru medii de cultură protejate. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Număr special de robotică agricolă. J. Robot de câmp. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Cercetare și dezvoltare în robotică agricolă: O perspectivă a agriculturii digitale. Int. J. Agric. Biol. ing. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Robotul Sweeper culege primii ardei. Greenh. Int. Mag. Greenh. Se dezvolta. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Un robot de polenizare autonom pentru tratamentul hormonal al florii de tomate în seră. În Proceedings of the 2016rd International Conference on Systems and Informatics 3 (ICSAI), Shanghai, China, 19–21 noiembrie 2016; pp. 108–113.
36. Meharg, AA Perspectivă: Agricultura în oraș are nevoie de monitorizare. Natura 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Agricultura în și pe clădirile urbane: Practică prezentă și noutăți specifice agriculturii cu suprafețe zero (ZFarming). Reînnoi. Agric. Sistem alimentar. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghanoum, O. The Green Shoots of Recovery. Openforum. 2020. Disponibil online: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (accesat pe 13 aprilie 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: The rise of urban vertical farms. Trends Biotechnol. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Internetul botanic al lucrurilor: către o agricultură inteligentă în interior
conectând oameni, plante, date și nori. Gloată. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Țesut, D.; Lan, Y.-C. Cultură sustenabilă protejată: un studiu de caz al impactului sezonier asupra consumului de energie cu efect de seră în timpul producției de ardei capia. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghanoum, O.; Cazzonelli, CI; Țesut, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Un nou material de acoperire îmbunătățește energia de răcire și eficiența fertirigarii pentru producția de vinete din seră. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Țesut, DT; Lan, Y.-C. Minimizarea energiei într-o instalație de cultură protejată folosind puncte de achiziție cu mai multe temperaturi și controlul setărilor de ventilație. Energii 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Bune practici agricole pentru culturile de legume cu efect de seră: principii pentru zonele cu climă mediteraneană; Producția și protecția plantelor FAO; FAO: Roma, Italia, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Review of Research and Identification of R&D Lacunes for Levied Vegetables (VG16083). Disponibil online: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (accesat pe 13 aprilie 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Creșterea moleculară pentru a crea culturi optimizate: de la manipularea genetică la aplicații potențiale în fabricile de plante. Față. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. De ce iluminat LED pentru agricultura urbană? În Iluminat LED pentru Agricultura Urbană; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapore, 2016; pp. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Îmbunătățirea eficienței energetice în fabricile de fabrici prin măsurarea potențialului bioelectric al plantelor. În Informatică în Control, Automatizare și Robotică; Tan, H., Ed.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germania, 2011; p. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Eficiența utilizării ușoare pentru producția de legume
în medii protejate și interioare. EURO. Fiz. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Crops 2022, 2 185
50. Jones, M. Noi tehnologii de reproducere și oportunități pentru industria vegetală australiană; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Australia, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Cultivarea protejată în regiunea mediteraneană: tendințe și nevoi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Istoria roșiilor: de la domesticire la biofarmacie. Biotehnologia. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Colecția de vinete din Centrul mondial de legume: Origine, compoziție, răspândirea semințelor și utilizarea în ameliorare. Față. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. O privire de ansamblu asupra efectelor LED-urilor asupra producției de compuși bioactivi și a calității culturilor. Molecule 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Raport optim roșu:albastru în iluminarea cu LED pentru horticultură interioară nutraceutică. 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 Personalizarea rapidă a culturilor de fructe de solanacee pentru agricultura urbană. Nat. Biotehnologia. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Omul, HC; Taheri, S. Analiza deficitului optim de temperatură, umiditate și presiune a vaporilor pentru evaluarea și controlul microclimatului în cultura de seră a tomatelor: o revizuire. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [CrossRef] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, EU; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. Fotosinteza limitată de lumină sub filmul de economisire a energiei scade producția de vinete. Securitate energetică alimentară. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Fereastra „inteligentă” luminiscentă dublă, sensibilă la energie termică/electrică. Aplic. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Studiu de caz: Economii de energie din folie solară pentru ferestre în două clădiri comerciale din Shanghai. Construire de energie. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Evaluarea efectului materialelor de acoperire asupra microclimatelor de seră și a performanței termice. Agronomie 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. El, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghanoum, O.; Țesut, DT; Chen, Z.-H. Materiale de acoperire care modifică lumina și producție durabilă de legume în seră: o revizuire. Regul de creștere a plantelor 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Materiale optice avansate pentru controlul luminii solare în sere. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Fotovoltaice organice pe acoperișurile cu sere: Efecte asupra creșterii plantelor. Mater. Astăzi Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologia, randamentul și calitatea culturii tomatelor de seră cu panouri fotovoltaice flexibile pe acoperiș (Almería-Spania). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. El, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghanoum, O.; Chen, Z.-H.; Țesut, DT; Cazzonelli, CI Filmul de sticlă inteligent a redus acidul ascorbic în soiurile de fructe de ardei ardei roșii și portocalii, fără a afecta perioada de valabilitate. Plants 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; El, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Țesut, DT; Ghanoum, O. Sticla inteligentă afectează sensibilitatea stomatică a ardeiului ardei de seră prin modificarea luminii. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. „Control biologic protejat” - Managementul biologic al dăunătorilor în industria serelor. Biol. Control 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Nutriția plantelor în producția viitoare de seră. În Nutriția plantelor a culturilor cu efect de seră; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Olanda, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Analiza nutrienților din sol și căpșuni și zmeură fără sol cultivate într-o seră. Alimente Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Oferirea de oportunități de educație suplimentară membrilor industriei vegetale. AUSVEG. 2020. Disponibil online: https://ausveg.com.au/
articole/oferind-oportunități-de-formare-perfecționată-membrilor-industriei-vegetale/ (accesat la 13 aprilie 2022).