Sachin G. Chavan (1,2,*) , Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) a David T. Tissue 1,2)
1. National Vegetable Protected Cropping Centre, Hawkesbury Institute for the Environment, Western Sydney
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Austrália; 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. Global Center for Land Based Innovation, Hawkesbury Campus, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Austrália
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Austrália
* Korešpondencia: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
abstraktné: Chránené pestovanie ponúka spôsob, ako podporiť produkciu potravín vzhľadom na zmenu klímy
a dodávať zdravé potraviny udržateľným spôsobom s menším množstvom zdrojov. Aby však tento spôsob hospodárenia
ekonomicky životaschopné, musíme zvážiť stav chránených plodín v kontexte dostupných
technológií a zodpovedajúcich cieľových záhradných plodín. Tento prehľad načrtáva existujúce príležitosti
a výzvy, ktoré je potrebné riešiť neustálym výskumom a inováciami v tomto vzrušujúcom ale
komplexné pole v Austrálii. Vnútorné farmárske zariadenia sú vo všeobecnosti rozdelené do nasledujúcich troch kategórií
úrovne technologického pokroku: low-, medium- a high-tech s príslušnými výzvami
ktoré si vyžadujú inovatívne riešenia. Okrem toho obmedzenia rastu a ochrany vnútorných rastlín
systémy pestovania plodín (napr. vysoké náklady na energiu) obmedzili využitie vnútorného poľnohospodárstva na relatívne
málo plodín vysokej hodnoty. Preto musíme vyvinúť nové kultivary plodín vhodné pre vnútorné poľnohospodárstvo
ktoré sa môžu líšiť od tých, ktoré sú potrebné pre produkciu na otvorenom poli. Okrem toho chránená plodina
vyžaduje vysoké počiatočné náklady, drahú kvalifikovanú prácu, vysokú spotrebu energie a významného škodcu
a manažment chorôb a kontrola kvality. Celkovo možno povedať, že chránené pestovanie ponúka sľubné riešenia
potravinovú bezpečnosť a zároveň znížiť uhlíkovú stopu výroby potravín. Avšak do interiéru
pestovanie plodín, aby mala podstatný pozitívny vplyv na globálnu potravinovú bezpečnosť a výživu
ekonomická produkcia rôznych plodín bude nevyhnutná.
Kľúčové slová: chránené pestovanie; vertikálna farma; kultúra bez pôdy; výkonnosť plodín; vnútorné poľnohospodárstvo;
potravinová bezpečnosť; udržateľnosť zdrojov
1. Úvod
Očakáva sa, že globálna populácia dosiahne v roku 10 takmer 2050 miliárd, pričom väčšina rastu sa predpokladá vo veľkých mestských centrách po celom svete [1,2]. Ako sa populácia zvyšuje, produkcia potravín sa musí zvyšovať a spĺňať výživové a zdravotné potreby a súčasne dosahovať ciele udržateľného rozvoja OSN (SDG OSN) [3,4]. Ubúdajúca orná pôda a nepriaznivé vplyvy zmeny klímy na poľnohospodárstvo predstavujú ďalšie výzvy, ktoré nútia inovácie v budúcich systémoch výroby potravín, aby uspokojili rastúci dopyt v najbližších desaťročiach. Napríklad austrálske farmy sú často vystavené premenlivosti klímy a sú náchylné na dlhodobé vplyvy zmeny klímy. Nedávne suchá vo východnej Austrálii v rokoch 2018 – 19 a 2019 – 20 nepriaznivo ovplyvnili poľnohospodárske podniky, čím prispeli k vznikajúcim účinkom zmeny klímy na austrálske poľnohospodárstvo [5].
Chránené pestovanie plodín, tiež známe ako vnútorné poľnohospodárstvo [6] – od nízkotechnologických polytunelov cez stredne technicky vybavené skleníky čiastočne kontrolované životným prostredím až po „inteligentné“ skleníky a vnútorné farmy – by mohlo pomôcť zvýšiť globálnu potravinovú bezpečnosť v 21. storočí. No zatiaľ čo vízia sebestačnej metropoly je príťažlivá ako spôsob riešenia súčasných výziev, prijatie indoorového poľnohospodárstva nezodpovedá
nadšenie a optimizmus jeho zástancov. Chránené pestovanie plodín a vnútorné poľnohospodárstvo zahŕňa väčšie využitie technológie a automatizácie na optimalizáciu využívania pôdy, čím ponúka vzrušujúce riešenia na zlepšenie budúcej produkcie potravín [7]. Vo svete k rozvoju mestského poľnohospodárstva [8,9] často dochádzalo po chronických a/alebo akútnych krízach, akými sú napríklad svetelné a priestorové obmedzenia v Holandsku; kolaps automobilového priemyslu v Detroite; krach trhu s nehnuteľnosťami na východnom pobreží USA; a blokáda kubánskej raketovej krízy. Iné
Impulzy prišli vo forme dostupných trhov, tj v Španielsku sa množili chránené plodiny [10] kvôli ľahkému prístupu krajiny na severoeurópske trhy. Spolu s existujúcimi výzvami by prebiehajúca pandémia COVID-19 mohla poskytnúť potrebný impulz na transformáciu mestského poľnohospodárstva [11].
Ak má mestské poľnohospodárstvo zohrávať významnú úlohu pri zlepšovaní potravinovej bezpečnosti a výživy ľudí, musí sa celosvetovo rozšíriť tak, aby bolo schopné pestovať širokú škálu produktov energeticky, zdrojovo a nákladovo efektívnejším spôsobom ako je v súčasnosti možné. Existujú obrovské príležitosti na zlepšenie produktivity a kvality plodín spojením pokrokov v oblasti kontroly životného prostredia, ochrany proti škodcom, fenomiky a automatizácie
so šľachtiteľským úsilím zameraným na vlastnosti, ktoré zlepšujú architektúru rastlín, kvalitu plodín (chuť a výživa) a výnos. Väčšia rozmanitosť súčasných a nových plodín v porovnaní s tradičnými typmi plodín, ako aj liečivé rastliny, sa môže pestovať na farmách s kontrolovaným životným prostredím [12,13].
Bezprostrednú potrebu zlepšiť potravinovú bezpečnosť v mestách a znížiť uhlíkovú stopu potravín možno riešiť inováciami v agropotravinárskych sektoroch, ako sú chránené plodiny a vertikálne vnútorné poľnohospodárstvo. Tie siahajú od nízko technologických polytunelov s minimálnou kontrolou životného prostredia, stredne technicky vybavených skleníkov s čiastočným environmentálnym riadením až po high-tech skleníky a vertikálne poľnohospodárske zariadenia s najmodernejšími technológiami. Chránené pestovanie plodín je najrýchlejšie rastúcim odvetvím výroby potravín v Austrálii, pokiaľ ide o rozsah výroby a hospodársky vplyv [12]. Austrálsky priemysel chránených plodín pozostáva z technologicky vyspelých zariadení (17 %), skleníkov (20 %) a hydroponických/substrátových systémov pestovania plodín (52 %), čo naznačuje potrebu a príležitosť na rozvoj agropotravinárskeho sektora. V tomto prehľade diskutujeme o stave chránených plodín v kontexte dostupných technológií a zodpovedajúcich cieľových záhradníckych plodín, pričom načrtávame príležitosti a výzvy, ktoré je potrebné riešiť v rámci prebiehajúceho výskumu v Austrálii.
2. Súčasné techniky a technológie v chránenom pestovaní
V roku 2019 je celková plocha pôdy venovaná chráneným plodinám – čo vo všeobecnosti zahŕňa
pestovanie plodín pod všetkými typmi krytov – sa odhadovalo na 5,630,000 14 500,000 hektárov (ha) celosvetovo [10]. Celková plocha zeleniny a bylín pestovaných v skleníkoch (trvalých stavbách) sa celosvetovo odhaduje na približne 90 15,16 ha, pričom 1300 % týchto plodín sa pestuje v skleníkoch a 14 % v plastových skleníkoch [5]. Plocha skleníkov v Austrálii sa odhaduje na približne 17 ha, pričom 83 % z tejto plochy predstavujú technologicky vyspelé skleníky (približne 17 jednotlivých podnikov, z ktorých každý zaberá menej ako 80 ha) a 20 % skleníky s nízkou alebo strednou technológiou [16 ]. V celosvetovom meradle tvoria plastové skleníky približne XNUMX % a skleníky XNUMX % z celkového počtu vyrobených skleníkov [XNUMX].
Chránené pestovanie plodín je najrýchlejšie rastúcim sektorom výroby potravín v Austrálii, ktorého hodnota sa pri bráne farmy v roku 1.5 pohybuje okolo 2017 miliardy USD ročne. Odhaduje sa, že približne 30 % všetkých austrálskych farmárov pestuje plodiny v nejakej forme chráneného pestovateľského systému a že plodiny pestované pod krytom tvoria približne 20 % celkovej hodnoty produkcie zeleniny a kvetov [18]. V Austrálii je odhadovaná plocha skleníkovej produkcie zeleniny najvyššia v Južnej Austrálii (580 ha), po ktorej nasleduje Nový Južný Wales (500 ha) a Viktória (200 ha), zatiaľ čo Queensland, Západná Austrália a Tasmánia predstavujú menej ako 50 ha [17 ].
Na základe príručky Australian Horticulture Statistics Handbook (2014–2015) a diskusií s priemyslom sa odhadla hrubá hodnota produkcie (GVP) ovocia, zeleniny a kvetov na rok 2017. Medzi nasadenými pestovateľskými systémami boli plodiny pestované v hydroponickom/substrátovom Najvyššie hodnotené boli výrobné systémy (52 %), po ktorých nasledovali systémy pestované v pôdnych hnojiacich systémoch (35 %), s kombináciou pôdneho hnojenia a hydroponických/substrátových systémov (11 %) a využívajúce hydropóniu/živinu filmová technika (NFT) (2 %) (obrázok 1A). Podobne medzi typmi ochrany mali najvyššie GVP plodiny pestované pod poly/sklenenými krytmi (63 %), po ktorých nasledovali plodiny pestované pod polykryvnými krytmi (23 %), krupobitie/tienisté kryty (8 %) a kombinované poly/krupobitie/tieň kryty (6 %) (obrázok 1B) [17]. V Austrálii nie sú štatistiky pre GVP špecifických produktov skleníkového záhradníctva ľahko dostupné [15].
Obrázok 1. Celková hrubá produkcia (GVP) plodín v chránených plodinách (2017) podľa pestovateľského systému (A) a ochrany (B). Hydropónia/výroba založená na substráte zahŕňa rast rastlín bez pôdy s použitím inertného média, ako je minerálna vlna. Výroba na báze pôdy/hnojenia zahŕňa rast rastlín s použitím pôdy s hnojením (kombinovaná aplikácia hnojív a vody). Technika hydropónie/živinového filmu (NFT) znamená cirkuláciu plytkého prúdu vody obsahujúceho rozpustené živiny, ktorý prechádza cez korene rastlín vo vodotesných kanáloch. „Poly“ označuje polykarbonát.
Kryty s krupobitím/tieňom, zvyčajne zo sieťoviny alebo látky, chránia plodiny pred krupobitím a blokujú časť nadmerného svetla. $ sa vzťahuje na AUD.
Medzi zariadeniami s kontrolovaným prostredím v Spojených štátoch sú sklenené alebo polykarbonátové (poly) skleníky (47 %) bežnejšie ako vnútorné vertikálne farmy (30 %), nízkotechnické plastové domy (12 %), kontajnerové farmy (7 %) ) a vnútorné hlbokovodné kultivačné systémy (4 %). Medzi pestovateľskými systémami je hydropónia (49 %) bežnejšia ako pôdna (24 %), akvapónna (15 %), aeroponická (6 %) a hybridná (aeroponika, hydropónia, pôda) systémy (6 %) [19,20].
Austrália má veľmi málo zavedených vyspelých vertikálnych fariem, najmä kvôli skutočnosti, že má málo husto osídlených miest. Austrália má však približne 1000 16,17 ha skleníkovej plochy [2006] a vývoz čerstvej zeleniny a ovocia pre Austráliu v rokoch 2016 až 16 výrazne vzrástol [XNUMX] s rastúcim krytím pestovania. Hoci Austrália má za sebou skvelý začiatok v indoor farmingu a sektor má obrovský rastový potenciál, potrebuje čas, aby dozrel a ďalej sa rozvíjal, aby sa stal kľúčovým hráčom v celosvetovom meradle. V súčasnosti možno komerčne orientované vnútorné farmy rozdeliť do troch úrovní technologického pokroku: low-, medium- a high-tech. Každá z nich je podrobnejšie diskutovaná v nasledujúcich častiach.
2.1. Nové technológie pre nízkotechnologické poly-tunely
Nízkotechnické skleníkové zariadenia, ktoré najviac prispievajú k chránenej úrode, majú niekoľko obmedzení, ktoré si vyžadujú technologické riešenia, ktoré im pomôžu pri prechode na ziskové zariadenia so strednou alebo špičkovou technológiou produkujúce vysokokvalitné plodiny s minimálnymi zdrojmi. Nízkotechnické polytunely predstavujú 80 – 90 % produkcie skleníkových plodín na celom svete [20] a v Austrálii [17]. Vzhľadom na veľký podiel technologicky nenáročných polytunelov v chránenej plodine a ich nízku úroveň klímy, hnojenia a kontroly škodcov je dôležité riešiť súvisiace problémy s cieľom zvýšiť produkciu a ekonomickú návratnosť pre pestovateľov.
Nízkotechnická úroveň zahŕňa rôzne typy polytunelov, ktoré môžu siahať od provizórnych kovových konštrukcií s plastovými krytinami až po trvalé účelové konštrukcie. Vo všeobecnosti nie sú kontrolované nad rámec schopnosti zdvihnúť plastový kryt, keď je vonku príliš horúco alebo zamračené. Tieto plastové kryty chránia úrodu pred krupobitím, dažďom a chladným počasím a do určitej miery predlžujú vegetačné obdobie. Tieto lacné konštrukcie ponúkajú a
životaschopná návratnosť investícií do zeleninových plodín, ako je šalát, fazuľa, paradajky, uhorky, kapusta a cuketa. Pestovanie v týchto polytuneloch sa vykonáva v pôde, zatiaľ čo pokročilejšie operácie môžu využívať veľké nádoby a kvapkovú závlahu pre paradajky, čučoriedky, baklažány alebo papriky. Kým však nízkotechnizovaná chránená plodina dáva zmysel pre malých pestovateľov, takéto techniky majú viacero nedostatkov. Ich nedostatok environmentálnej kontroly ovplyvňuje konzistenciu veľkosti a kvality produktu, a preto znižuje
prístup týchto produktov na trh pre náročných zákazníkov, ako sú supermarkety a reštaurácie. Vzhľadom na to, že plodina sa vo všeobecnosti vysádza do pôdy, títo poľnohospodári čelia aj mnohým škodcom a chorobám prenášaným pôdou (napr. pretrvávajúce zamorenie háďatkami). Priemyselní a výskumní partneri požadujú inovácie pri poskytovaní riešení naprieč dizajnom zariadení a systémami riadenia plodín, ako aj inteligentnými obchodnými systémami na export produkcie
a udržiavať stály dodávateľský reťazec. Stimuly a podpora od financujúcich orgánov a technologických inovácií (napr. biologická kontrola, čiastočná automatizácia zavlažovania a regulácia teploty) zo strany univerzít a spoločností by mohli pomôcť pestovateľom pri prechode na pokročilejšie technologické systémy pestovania plodín.
2.2. Modernizácia skleníkov strednej technológie pomocou inovácií a nových technológií
Stredne technologicky chránené plodiny sú širokou kategóriou, ktorá zahŕňa skleníky a skleníky s kontrolovaným prostredím. Táto časť sektora chránených plodín si vyžaduje výrazné technologické inovácie, ak má konkurovať veľkovýrobe potravín na farmách využívajúcich nízkotechnologické polytunely a vysokokvalitné produkty z technicky vyspelých skleníkov. Kontrola prostredia v stredne technicky vyspelých skleníkoch je zvyčajne čiastočná alebo intenzívna a teplotu niektorých skleníkov je možné kontrolovať ručným otvorením strechy, pričom
pokročilejšie zariadenia majú chladiace a vykurovacie jednotky. Využívanie solárnych panelov a inteligentných fólií sa skúma na zníženie nákladov na energiu a uhlíkových stôp v stredne technicky vyspelých skleníkoch [21–23].
Zatiaľ čo veľa skleníkov je stále vyrobených z PVC alebo skleneného obkladu, na tieto konštrukcie možno použiť inteligentné fólie alebo ich možno začleniť do dizajnu skleníka na zvýšenie energetickej účinnosti. Všeobecne platí, že špičkové skleníky používajú pestovateľské médiá, ako sú bloky Rockwool so starostlivo kalibrovanými príjmami tekutých hnojív v rôznych fázach rastu, aby sa maximalizovali výnosy plodín. Hnojenie CO2 sa niekedy používa v stredne technologickom skleníku na zvýšenie výnosu a kvality. Odvetvie chránených plodín so strednou technológiou bude ťažiť z partnerstiev medzi priemyslom a univerzitami na vytváranie pokročilých vedeckých a technologických riešení, vrátane nových genotypov plodín s vysokým výnosom a kvalitou, integrovanej ochrany proti škodcom, plne automatizovaného hnojenia a kontroly klímy v skleníkoch a robotickej pomoci pri manažmente plodín. a zber.
2.3. Inovácie vedy a techniky pre skleníky špičkových technológií
Špičkové skleníky môžu zahŕňať najnovšie technologické pokroky vo fyziológii plodín, hnojení, recyklácii a osvetlení. Vo veľkých komerčných skleníkoch možno na zlepšenie kvality plodín a výnosov použiť napríklad technológiu „inteligentného skla“, solárne fotovoltaické (PV) systémy a doplnkové osvetlenie, ako sú LED panely. Výrobcovia tiež čoraz viac automatizujú kritické a/alebo pracovne náročné oblasti, ako je monitorovanie plodín, opeľovanie a zber.
Rozvoj umelej inteligencie (AI) a strojového učenia (MI) otvoril nové dimenzie pre high-tech skleníky [24–28]. Umelá inteligencia je súbor počítačovo kódovaných pravidiel a štatistických modelov vyškolených na rozpoznanie vzorov vo veľkých údajoch a na vykonávanie úloh všeobecne spojených s ľudskou inteligenciou. Umelá inteligencia používaná pri rozpoznávaní obrázkov sa používa na monitorovanie zdravia plodín a rozpoznávanie príznakov chorôb, čo umožňuje rýchlejšie a informovanejšie rozhodovanie o pestovaní plodín a zbere, čo je v dnešnej dobe možné.
robotickými ramenami a nie ľudskou prácou. Internet of Things (IoT) ponúka riešenia pre automatizáciu, ktoré je možné prispôsobiť špeciálne pre skleníkové aplikácie [29]. Umelá inteligencia a internet vecí teda môžu významne prispieť v oblasti moderného poľnohospodárstva riadením a automatizáciou poľnohospodárskych činností [30].
Výskum a vývoj v oblasti poľnohospodárskych robotov sa v poslednom desaťročí výrazne rozrástol [31–33]. V Austrálii bol preukázaný autonómny systém zberu plodín pre papriku, ktorý sa blíži komerčnej životaschopnosti s mierou úspešnosti zberu 76.5 % [31]. Prototypy robotov na odstraňovanie listov z rastlín paradajok, zber papriky (paprika) a opeľovanie plodín paradajok [34,35] boli vyvinuté v Európe a Izraeli a v blízkej budúcnosti by sa mohli komercializovať.
Okrem toho softvérové systémy riadenia práce pre veľké skleníky s vysokou technológiou výrazne optimalizujú efektivitu pracovníkov a zlepšia ekonomické vyhliadky týchto podnikov. IT a inžinierska revolúcia bude naďalej posilňovať chránené pestovanie plodín a vnútorné poľnohospodárstvo, čo pestovateľom umožní monitorovať a spravovať svoje plodiny z počítačov a mobilných zariadení, ktoré možno dokonca použiť na kritické poľnohospodárstvo a
trhové rozhodnutia. Špičkové skleníky majú najvyšší potenciál byť prínosom pre austrálsky chránený sektor pestovania plodín, a preto prebiehajúci výskum a inovácie v týchto zariadeniach sa pravdepodobne premietnu do dobre investovaného času a peňazí.
2.4. Rozvoj vertikálnych fariem pre budúce potreby
V posledných rokoch bol na celom svete svedkom rýchleho rozvoja indoorového „vertikálneho poľnohospodárstva“, najmä v krajinách s veľkou populáciou a nedostatočnou pôdou [36,37]. Vertikálne poľnohospodárstvo predstavuje hodnotu 6 miliárd USD, ale zostáva malým zlomkom svetového poľnohospodárskeho trhu v hodnote niekoľkých biliónov dolárov [38]. Existujú rôzne iterácie vertikálneho poľnohospodárstva, ale všetky využívajú vertikálne naskladané bezpôdne alebo hydroponické pestovateľské police v úplne uzavretom a kontrolovanom prostredí, čo umožňuje vysoký stupeň automatizácie, kontroly a konzistencie [39]. Vertikálne poľnohospodárstvo však zostáva obmedzené na plodiny s vysokou hodnotou a s krátkym životným cyklom v dôsledku vysokých nákladov na energiu napriek tomu, že ponúka bezkonkurenčnú produktivitu na meter štvorcový a vysokú úroveň účinnosti vody a živín.
Technologický rozmer vertikálneho poľnohospodárstva – a najmä príchod „inteligentných“ skleníkov – pravdepodobne pritiahne pestovateľov, ktorí túžia po práci s novými počítačovými a veľkými dátovými technológiami, ako sú AI a internet vecí (IoT) [40]. V súčasnosti sú všetky formy krytého poľnohospodárstva energeticky a pracovne náročné, hoci existuje priestor na veľký pokrok v oblasti automatizácie a technológií energetickej účinnosti. Už teraz najpokročilejšie formy indoorového poľnohospodárstva dodávajú svoju vlastnú energiu na mieste a sú nezávislé od všeobecnej rozvodnej siete. Strešné záhrady sa môžu pohybovať od jednoduchých návrhov na mestských budovách až po podnikové strešné podniky na mestských budovách v New Yorku a Paríži. Vnútorné vertikálne poľnohospodárstvo má svetlú budúcnosť, najmä v dôsledku pandémie COVID-19, a má dobrú pozíciu na to, aby zvýšilo svoj podiel na globálnom trhu s potravinami vďaka
vysoko efektívny výrobný systém, zníženie dodávateľského reťazca a nákladov na logistiku, potenciál pre automatizáciu (minimalizácia manipulácie) a ľahký prístup k pracovnej sile aj spotrebiteľom.
3. Cieľové plodiny v chránenom orezaní
V súčasnosti je počet plodín vhodných pre vnútorné poľnohospodárstvo obmedzený v dôsledku obmedzení plodín pre rast v interiéri, ako aj obmedzení chránených plodín, ako sú vysoké náklady na energiu (na osvetlenie, vykurovanie, chladenie a prevádzku rôznych automatizovaných systémov), čo umožňuje špecifické plodiny vysokej hodnoty [ 41 – 43]. Ekonomická produkcia rozmanitej škály jedlých plodín je však nevyhnutná, ak má mať chránené pestovanie významný vplyv na
globálna potravinová bezpečnosť [12,13,44]. Kultivary plodín pre chránené pestovanie zeleniny sa výrazne líšia od kultivary pestovania na otvorenom poli, ktoré sú šľachtené na toleranciu širokého spektra podmienok prostredia, čo sa pri chránenom pestovaní nevyhnutne nevyžaduje. Vývoj vhodných kultivarov si bude vyžadovať optimalizáciu niekoľkých znakov (ako samoopelenie, neurčitý rast, robustné korene), ktoré sa líšia od znakov vnímaných ako
žiaduce pri vonkajších plodinách (obrázok 2) (prevzaté z [13]).
Obrázok 2. Požadované vlastnosti plodín pestovaných vo vnútri v podmienkach kontrolovaného prostredia v porovnaní s plodinami pestovanými vonku v poľných podmienkach.
V súčasnosti ovocie a zelenina, ktoré sú najlepšie prispôsobené na pestovanie v interiéri, zahŕňajú:
• Tie, ktoré rastú na viniči alebo kríkoch (paradajka, jahoda, malina, čučoriedka, uhorka, kapia, hrozno, kivi);
• Vysokohodnotné špeciálne plodiny (chmeľ, vanilka, šafran, káva);
• Liečivé a kozmetické plodiny (morské riasy, Echinacea);
• Ďalšími životaschopnými možnosťami sú malé stromy (čerešne, čokoláda, mango, mandle) [13].
V nasledujúcich častiach podrobnejšie rozoberáme súčasné existujúce plodiny a vývoj nových kultivarov pre indoorové poľnohospodárstvo.
3.1. Existujúce plodiny pestované v zariadeniach s nízkou, strednou a špičkovou technológiou
Systémy chráneného pestovania s nízkou a strednou technológiou produkujú najmä paradajky, uhorky, cukety, papriky, baklažány, šalát, ázijskú zeleninu a bylinky. Z hľadiska plochy, množstva vyprodukovaného ovocia a počtu podnikov sú paradajky najdôležitejšou záhradnou zeleninou pestovanou v skleníkoch, za nimi nasledujú paprika a šalát [15,45].
V Austrálii sa vývoj rozsiahlych zariadení s kontrolovaným prostredím obmedzil predovšetkým na zariadenia určené na pestovanie paradajok [15]. Odhadovaný GVP ovocia, zeleniny a kvetov na rok 2017 na poli a v chránených pestovateľských zariadeniach demonštruje dominanciu paradajok v austrálskom sektore chránených plodín.
Celkový odhadovaný GVP na rok 2017 s ohľadom na poľnú a kryciu produkciu záhradných plodín bol najvyšší pri paradajke (24 %), nasledovali jahody (17 %), letné ovocie (13 %), kvety (9 %), čučoriedky (7 %), uhorka (7 %) a paprika (6 %), pričom ázijská zelenina, bylinky, baklažán, čerešne a bobuľové ovocie predstavujú menej ako 6 % (obrázok 3A).
Obrázok 3. Odhadovaná hrubá hodnota produkcie (GVP) pre celkovú kombinovanú poľnú a chránenú produkciu zeleniny (A) a imputovaná GVP plodín pestovaných v rámci chránených plodín v roku 2017 (B) pre Austráliu.
Spomedzi nich bola GVP plodín pestovaných v systémoch chránených plodín najvyššia pre paradajky (40 %), čo viedlo k významnému rozpätiu v porovnaní s inými plodinami vrátane kvetov (11 %), jahôd (10 %), letného ovocia (8 %) ) a bobule (8 %), pričom každá zo zostávajúcich plodín predstavuje menej ako 5 % (obrázok 3B). Austrálsky domáci trh však presýtili skleníkové paradajky, čo opúšťa priemysel chránených plodín
s týmito dvoma možnosťami: zvýšenie predaja týchto plodín na medzinárodných trhoch; a/alebo povzbudiť niektorých existujúcich skleníkových pestovateľov v krajine k prechodu na produkciu iných plodín vysokej hodnoty. Podiel jednotlivých plodín pestovaných pod ochranou bol najvyšší pri bobuľových plodoch (85 %) a paradajkách (80 %), nasledovali kvety (60 %), uhorky (50 %), čerešne a ázijská zelenina (po 40 %), jahody a letné
ovocie (každá po 30 %), čučoriedky a bylinky (každá po 25 %) a napokon paprika a baklažán, po 20 % [17]. V súčasnosti sa energeticky a pracovne náročné vnútorné poľnohospodárstvo obmedzuje na plodiny s vysokou hodnotou, ktoré možno krátkodobo produkovať s nízkym energetickým vstupom [46,47].
V rastlinných „fabrikách“ sú v súčasnosti prevládajúcimi plodinami pestovanými listová zeleň a bylinky v dôsledku krátkeho vegetačného obdobia týchto plodín (pretože nie sú potrebné plody a semená) a vysokej hodnoty [7], pretože takéto plodiny vyžadujú relatívne menej svetla pre fotosyntézu [48] a pretože väčšinu vyprodukovanej rastlinnej biomasy možno zozbierať [46,49]. Existuje veľký potenciál na zlepšenie výnosov a kvality plodín pestovaných na mestských farmách [12].
3.2. Prieskum v odvetví: Kde sú záujmy účastníkov?
Identifikácia kľúčových tém výskumu je nevyhnutná na zlepšenie efektívnosti verejného a súkromne financovaného výskumu pre budúcnosť chránených plodín. Napríklad, Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), iniciované Asociáciou farmárov Nového Južného Walesu (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) a Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), pozostáva z konzorcia viac ako 60 zakladateľov
priemysel, vláda a účastníci výskumu. Jej výskumné programy a programy spôsobilosti sa zameriavajú na podporu účastníkov pri optimalizácii produktivity regionálnych a prímestských potravinových systémov, pri uvádzaní nových produktov od prototypu na trh a pri zavádzaní rýchlych dodávateľských reťazcov chránených pôvodom od farmy k spotrebiteľovi. Na tento účel poskytuje FFSRC prostredie pre spoluprácu zamerané na zlepšenie chráneného pestovania plodín s cieľom zvýšiť našu schopnosť vyvážať záhradnícku produkciu najvyššej kvality a pomôcť Austrálii stať sa lídrom vo vede a technike pre sektor chránených plodín.
Účastníci boli podrobení prieskumu s cieľom identifikovať cieľové plodiny pre vnútorné poľnohospodárstvo. Medzi účastníkmi, ktorí identifikovali cieľové plodiny, bol najväčší záujem o čerstvú zeleninu (29 %), po ktorej nasledoval záujem o ovocné plodiny (22 %); liečivé konope, iné liečivé byliny a špecializované plodiny (13 %); pôvodné/pôvodné druhy (10 %); huby/huby (10%); a listová zeleň (3 %) (obrázok 4).
Obrázok 4. Klasifikácia plodín, ktoré v súčasnosti produkujú účastníci FFSCRC v chránených pestovateľských zariadeniach, a teda pravdepodobný záujem účastníkov nájsť riešenia na produktívnejšie pestovanie týchto plodín pod krytom.
Prieskum bol založený na informáciách o účastníkoch dostupných online; získanie podrobnejších informácií bude rozhodujúce pre pochopenie a splnenie špecifických požiadaviek účastníkov.
3.3. Šľachtenie nových kultivarov pre zariadenia s kontrolovaným prostredím
Šľachtiteľské technológie dostupné na zlepšenie pestovania zeleniny a iných plodín rýchlo napredujú [50]. V chránenom pestovaní, dynamickom hospodárskom sektore s rýchlymi zmenami trhových trendov a preferencií spotrebiteľov, je výber správneho kultivaru rozhodujúci [44,51]. Existuje mnoho štúdií, ktoré hodnotia prispôsobenie vysokohodnotných plodín, ako sú paradajky a baklažány, na skleníkovú produkciu [52,53]. Nové šľachtiteľské technológie [50] uľahčili vývoj nových kultivarov s požadovanými vlastnosťami a niektoré spoločnosti začali navrhovať rastliny pre rast v kontrolovanom prostredí pod LED svetlami [20]. Avšak kultivary boli vyšľachtené väčšinou na maximalizáciu výnosu vo veľmi variabilných poľných podmienkach [46]. Znaky plodín, ako je tolerancia voči suchu, teplu a mrazu – ktoré sú žiaduce pri plodinách pestovaných na poli, ale zvyčajne sú spojené so znížením výnosu – vo všeobecnosti nie sú potrebné v
vnútorné poľnohospodárstvo.
Medzi kľúčové vlastnosti, na ktoré sa možno zamerať pri adaptácii plodín s vyššou hodnotou na vnútorné poľnohospodárstvo, patria krátke životné cykly, nepretržité kvitnutie, nízky pomer koreňa k výhonku, zlepšený výkon pri nízkom prísune fotosyntetickej energie a žiaduce spotrebiteľské vlastnosti vrátane chuti, farby, textúra a špecifický obsah živín [12,13]. Okrem toho, šľachtenie špeciálne pre vyššiu kvalitu bude produkovať veľmi žiaduce produkty s vysokou trhovou hodnotou. Svetelné spektrum, teplota, vlhkosť a prísun živín možno riadiť tak, aby sa zmenila akumulácia cieľových zlúčenín v listoch a plodoch [54,55] a zvýšila sa nutričná hodnota plodín, vrátane bielkovín (množstvo a kvalita), vitamínov A, C a E, karotenoidy, flavonoidy, minerály, glykozidy a antokyány [12]. Napríklad prirodzene sa vyskytujúce mutácie (vo vínnej réve) a editácia génov (v kivi) sa použili na úpravu rastlinnej architektúry, čo bude užitočné pri pestovaní v uzavretých priestoroch v obmedzených priestoroch. V nedávnej štúdii boli rastliny paradajok a čerešní skonštruované pomocou CRISPR-Cas9, aby sa spojili nasledujúce tri žiaduce vlastnosti: trpasličí fenotyp, kompaktný rastový zvyk a predčasné kvitnutie. Vhodnosť výsledných „upravených“ odrôd paradajok na použitie vo vnútorných poľnohospodárskych systémoch bola overená pomocou poľných a komerčných pokusov na vertikálnych farmách [56].
Preskúmanie molekulárneho šľachtenia na vytvorenie optimalizovaných plodín diskutovalo o pridanej hodnote poľnohospodárskych produktov prostredníctvom vývoja poľnohospodárskych plodín s prínosom pre zdravie a ako jedlých liekov [46]. Hlavnými prístupmi k rozvoju poľnohospodárskych plodín so zdravotným prínosom boli akumulácia veľkých množstiev žiaducich vnútorných živín alebo zníženie nežiaducich zlúčenín a akumulácia cenných zlúčenín, ktoré
sa bežne v plodine neprodukujú.
4. Výzvy a príležitosti v chránenom pestovaní plodín a vo vnútornom poľnohospodárstve
Pokročilé zariadenia na chránené pestovanie a vnútorné poľnohospodárstvo majú relatívne malý vplyv na životné prostredie. Zatiaľ čo pestovanie plodín pod krytom je energeticky náročnejšie ako mnohé iné poľnohospodárske metódy, schopnosť zmierniť vplyv počasia, zabezpečiť vysledovateľnosť a pestovať kvalitnejšie potraviny podporuje konzistentné dodávanie kvalitnej produkcie a priťahuje výnosy, ktoré ďaleko prevyšujú dodatočné výrobné náklady. [18]. Medzi hlavné výzvy v chránenom pestovaní patria:
• Vysoké kapitálové náklady v dôsledku vysokých cien pozemkov vo vnútromestských a prímestských oblastiach;
• Vysoká spotreba energie;
• Dopyt po kvalifikovanej pracovnej sile;
• Manažment chorôb bez chemických kontrol; a
• Vývoj indexov nutričnej kvality – na definovanie a certifikáciu kvalitatívnych aspektov produkcie – pre plodiny pestované v interiéri.
V nasledujúcej časti diskutujeme o niektorých výzvach a príležitostiach spojených s chránenou plodinou.
4.1. Optimálne podmienky pre vysokú produktivitu a efektívne využívanie zdrojov
Lepšie pochopenie požiadaviek na plodiny v rôznych štádiách rastu a za rôznych svetelných podmienok je nevyhnutné, ak majú pestovatelia udržiavať nákladovo efektívnu produkciu plodín v kontrolovanom prostredí. Efektívne riadenie skleníkového prostredia vrátane jeho klimatických a nutričných prvkov a štrukturálnych, ako aj mechanických podmienok môže výrazne zvýšiť kvalitu ovocia a výnosy [57]. Faktory rastového prostredia môžu ovplyvniť rast rastlín, rýchlosť evapotranspirácie a fyziologické cykly. Spomedzi klimatických faktorov je najdôležitejšie slnečné žiarenie, pretože fotosyntéza vyžaduje svetlo a výnos plodín je priamo úmerný úrovni slnečného žiarenia až po bod nasýtenia svetlom pre fotosyntézu. Presná kontrola životného prostredia si často vyžaduje vysoké výdavky na energiu, čím sa znižuje ziskovosť poľnohospodárstva s kontrolovaným prostredím. Energia potrebná na vykurovanie a chladenie skleníkov zostáva hlavným problémom a cieľom pre tých, ktorí sa snažia znížiť náklady na energiu [6]. Zasklievacie materiály a inovatívne technológie skla, ako je Smart Glass [58], ponúkajú sľubné príležitosti na zníženie nákladov spojených s udržiavaním teploty v skleníku a riadením premenných prostredia. V súčasnosti sa inovatívne sklárske technológie a efektívne chladiace systémy začleňujú do chránených plodín v skleníkoch. Zasklievacie materiály majú potenciál znížiť
spotreba elektriny absorbovaním prebytočného slnečného žiarenia a presmerovaním svetelnej energie na výrobu elektriny pomocou fotovoltaických článkov [59,60].
Krycie materiály však ovplyvňujú mikroklímu skleníka [61,62] vrátane svetla [63], a preto je dôležité posúdiť vplyv nových zasklievacích materiálov na rast a fyziológiu rastlín, využívanie zdrojov, výnos plodín a kvalitu v prostrediach, v ktorých pôsobia faktory CO2, teplota, živiny a zavlažovanie sú prísne kontrolované. Napríklad na pestovanie rastlín papriky (Capsicum annuum) boli testované polotransparentné organické fotovoltaické systémy (OPV) založené na zmesi regioregulárneho poly(3-hexyltiofénu) (P3HT) a metylesteru kyseliny fenyl-C61-maslovej (PCBM). V tieni OPV rastliny papriky produkovali o 20.2 % viac ovocnej hmoty a tienené rastliny boli na konci vegetačného obdobia o 21.8 % vyššie [64]. V inej štúdii zníženie PAR spôsobené flexibilnými fotovoltaickými panelmi na streche neovplyvnilo výnos, morfológiu rastlín, počet kvetov na vetve, farbu plodov, pevnosť a pH [65].
Vo výrobe v skleníkoch sa v súčasnosti testuje ultranízka reflexná fólia „inteligentného skla“, Solar Gard™ ULR-80 [58]. Cieľom je využiť potenciál zasklievacích materiálov s nastaviteľnou priepustnosťou svetla a znížiť vysoké energetické náklady spojené s prevádzkou v high-tech skleníkových záhradníckych zariadeniach. Inteligentná sklenená (SG) fólia sa aplikuje na štandardné sklá jednotlivých skleníkových polí v zariadeniach, kde sa pestujú zeleninové plodiny s použitím komerčných vertikálnej kultivácie a postupov manažmentu [66,67]. Pokusy s baklažánom pod SG preukázali vyššiu energetickú a fertigačnú účinnosť [42], ale aj zníženú úrodu baklažánu v dôsledku vysokej miery potratovosti kvetov a/alebo plodov v dôsledku fotosyntézy obmedzenej svetlom [58]. Použitý SG film môže vyžadovať úpravu, aby sa vytvorili optimálne svetelné podmienky a minimalizovali sa svetelné obmedzenia pre ovocie s vysokým obsahom uhlíka, ako je baklažán.
Použitie nových energeticky úsporných zasklievacích materiálov, ako je inteligentné sklo, poskytuje vynikajúcu príležitosť na zníženie energetických nákladov na prevádzku skleníkov a optimalizáciu svetelných podmienok na pestovanie cieľových plodín. Inteligentné krycie fólie, ako sú poľnohospodárske fólie vyžarujúce luminiscenčné svetlo (LLEAF), majú potenciál zvýšiť, ako aj kontrolovať vegetatívny rast a reprodukčný vývoj v stredne technicky chránených plodinách. LLEAF
panely by sa mohli testovať na rôznych kvitnúcich a nekvitnúcich plodinách, aby sa zistilo, či pomáhajú zvyšovať vegetatívny a reprodukčný rast (zmenou fyziologických procesov, ktoré podporujú rast rastlín a produktivitu a kvalitu plodín).
4.2. Liečba škodcov a chorôb
Hoci kontrolované zariadenia na chránenú plodinu môžu minimalizovať výskyt škodcov a chorôb, po ich zavedení je mimoriadne ťažké a nákladné ich kontrolovať bez použitia toxických syntetických chemikálií. Vertikálne vnútorné poľnohospodárstvo umožňuje dôsledné monitorovanie plodín na príznaky škodcov alebo chorôb, manuálne a/alebo automaticky (pomocou snímacích technológií) a prijatie nových robotických technológií a/alebo postupov diaľkového snímania uľahčí
včasné zistenie ohnísk a odstránenie chorých a/alebo napadnutých rastlín [7].
Na účinné riadenie škodcov v skleníkoch budú potrebné nové metódy integrovanej ochrany proti škodcom (IPM) [68]. Vhodné stratégie hospodárenia (kultúrne, fyzikálne, mechanické, biologické a chemické) spolu so správnymi kultúrnymi postupmi, pokročilými monitorovacími technikami a presnou identifikáciou môžu zlepšiť produkciu zeleniny a zároveň minimalizovať závislosť od aplikácií pesticídov. Integrovaný prístup k manažmentu chorôb zahŕňa používanie odolných kultivarov, sanitáciu, správne kultúrne postupy a vhodné používanie pesticídov [44]. Vývoj nových stratégií IPM môže minimalizovať náklady na pracovnú silu a potrebu používať chemické pesticídy. Vezmime si napríklad použitie nových, komerčne chovaných, prirodzene prospešných chrobákov (napr. pakomárka obyčajná, zimolez zelená atď.) na boj proti škodcom plodín a zníženie závislosti na chemickej kontrole. Testovanie rôznych nových IPM
stratégie, samostatne a v kombinácii, pomôžu pestovateľom vypracovať odporúčania pre konkrétne plodiny a zariadenia.
4.3. Kvalita plodín a nutričné hodnoty
Chránené pestovanie poskytuje pestovateľom a priemyselným partnerom vysoké výnosy a vysokokvalitné produkty po celý rok [69]. Pestovanie prémiového ovocia a zeleniny si však vyžaduje vysokovýkonné testovanie nutričných a kvalitatívnych parametrov [70]. Medzi základné kvalitatívne parametre ovocia patrí obsah vlhkosti, pH, celková rozpustná sušina, popol, farba ovocia, kyselina askorbová a titrovateľná kyslosť a pokročilé nutričné parametre vrátane cukrov, tukov, bielkovín, vitamínov a antioxidantov; merania pevnosti a straty vody sú tiež kľúčové pre definovanie indexov kvality [66]. Okrem toho by sa vysokovýkonné testovanie kvality plodín mohlo začleniť do automatizovaného systému prevádzky skleníkov. Skríning dostupných genotypov plodín na kvalitatívne parametre poskytne pestovateľom a spotrebiteľom nové vysokohodnotné, na živiny bohaté odrody ovocia a zeleniny. Agronomické stratégie vrátane rastového prostredia a postupov manažmentu plodín bude potrebné optimalizovať, aby sa zvýšila produkcia a hustota rastlinných živín týchto vysokohodnotných plodín.
4.4. Zamestnanosť a dostupnosť kvalifikovanej pracovnej sily
Požiadavky na pracovnú silu v odvetví chránených plodín sa rozširujú (> 5 % ročne) a odhaduje sa, že v súčasnosti je v tomto odvetví priamo zamestnaných viac ako 10,000 XNUMX ľudí v celej Austrálii. Napriek vysokej úrovni automatizácie si chránené pestovanie plodín vo veľkom meradle vyžaduje značnú pracovnú silu, najmä na zakladanie plodín, údržbu plodín, mechanické opeľovanie a zber plodín. So zvyšujúcim sa dopytom
pre vysokokvalifikovaných pestovateľov zostáva ponuka primerane kvalifikovaných pracovníkov nízka [18,71]. Kvalifikovaná pracovná sila bude potrebná aj na rozvoj mestského vertikálneho poľnohospodárstva, ktoré vytvorí nové kariéry pre technológov, projektových manažérov, údržbárov a pracovníkov marketingu a maloobchodu [7]. Zriadenie viacúčelových vyspelých zariadení v komerčnom rozsahu by poskytlo príležitosť na riešenie výskumných otázok, čím by sa podporil cieľ maximalizácie produktivity pri rozmanitosti plodín a zároveň by sa poskytlo vzdelávanie a školenie v zručnostiach, po ktorých je v budúcom sektore chránených plodín pravdepodobne veľký dopyt.
5. závery
V high-tech skleníkoch s inteligentnou technológiou existuje veľký potenciál na zlepšenie ziskovosti automatizáciou kritických a/alebo pracovne náročných oblastí, ako je monitorovanie plodín, opeľovanie a zber. Vývoj AI, robotiky a ML otvárajú nové dimenzie pre chránené orezávanie. Vertikálne farmy tvoria malú časť globálneho poľnohospodárskeho trhu a napriek tomu, že sú vysoko energeticky náročné, vertikálne poľnohospodárstvo ponúka bezkonkurenčnú produktivitu s vysokou úrovňou účinnosti vody a živín. Ekonomická produkcia rôznych plodín je nevyhnutná, ak má mať chránená produkcia plodín významný pozitívny vplyv na globálnu potravinovú bezpečnosť. Systémy chráneného pestovania s nízkou a strednou technológiou produkujú najmä plodiny paradajok, uhoriek, cukety, papriky, baklažánu a šalátu spolu s ázijskou zeleninou a bylinkami.
Rozvoj rozsiahlych zariadení s kontrolovaným prostredím v Austrálii sa obmedzil predovšetkým na pestovanie paradajok. Pestovanie vhodných kultivarov si bude vyžadovať optimalizáciu niekoľkých kľúčových vlastností, ktoré sa líšia od tých, ktoré sa považujú za žiaduce pri vonkajších plodinách. Medzi kľúčové vlastnosti, na ktoré sa možno zamerať pri pestovaní v interiéri, patrí skrátený životný cyklus plodín, nepretržité kvitnutie, nízky pomer koreňov k výhonkom, zvýšený výkon pri nízkej fotosyntéze.
energetický vstup a žiaduce spotrebiteľské vlastnosti, ako je chuť, farba, textúra a špecifický obsah živín.
Okrem toho, šľachtenie špeciálne pre kvalitnejšie, nutrične hustejšie plodiny bude produkovať žiaduce záhradnícke (a potenciálne aj liečivé) produkty s vynikajúcou trhovou hodnotou. Ziskovosť a udržateľnosť chránených plodín závisí od vývoja riešení primárnych problémov vrátane počiatočných nákladov, spotreby energie, kvalifikovanej pracovnej sily, ochrany proti škodcom a vývoja indexu kvality.
Nové zasklievacie materiály a technologické pokroky, ktoré sa v súčasnosti skúmajú alebo skúšajú, ponúkajú riešenia na riešenie jednej z najpálčivejších výziev v oblasti chránenej plodiny. Tieto pokroky by potenciálne mohli poskytnúť potrebnú podporu, ktorá pomôže sektoru chráneného pestovania plodín prejsť na udržateľnú a nákladovo efektívnu úroveň energetickej účinnosti a splniť rastúce požiadavky na potravinovú bezpečnosť pri zachovaní kvality plodín a nutričných hodnôt.
obsahu a minimalizáciu škodlivých vplyvov na životné prostredie.
Autorské príspevky: SGC napísal recenziu so vstupom a revíziou poskytnutou DTT, Z.-HC, OG a CIC Všetci autori si prečítali a súhlasili s publikovanou verziou rukopisu.
Financovanie: Preskúmanie bolo založené na správe, ktorú si objednalo a financovalo Výskumné centrum pre budúce potravinové systémy, ktoré podporuje spoluprácu medzi priemyslom, výskumníkmi a komunitou vedenú priemyslom. Finančnú podporu sme získali aj z projektov Horticulture Innovation Australia (číslo grantu VG16070 pre DTT, Z.-HC, OG, CIC; číslo grantu VG17003 pre DTT, Z.-HC; číslo grantu LP18000 pre Z.-HC) a projekt CRC P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Vyhlásenie inštitucionálnej revíznej rady: Nepoužiteľné.
Vyhlásenie informovaného súhlasu: Nepoužiteľné.
Vyhlásenie o dostupnosti údajov: Nepoužiteľné.
Konflikt záujmov: Autori neuvádzajú žiadny konflikt záujmov.
Referencie
1. Ministerstvo hospodárstva a sociálnych vecí Organizácie Spojených národov. Dostupné na internete: https://www.un.org/development/desa/en/ news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (prístup 13. apríla 2022).
2. Ministerstvo hospodárstva a sociálnych vecí Organizácie Spojených národov. Dostupné na internete: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (prístup 13. apríla 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Zmena klímy, zásobovanie potravinami a pokyny týkajúce sa stravovania. Annu. Verejné zdravotníctvo 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Sands, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Bodírsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlík, P.; a kol. Budúcnosť dopytu po potravinách: Pochopenie rozdielov v globálnych ekonomických modeloch. Agric. Econ. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulácia účinkov klimatických zmien na ziskovosť austrálskych fariem. In ABARES Working Paper; Austrálska vláda: Canberra, Austrália, 2021. [CrossRef] 6. Rabín, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Chránené plodiny v teplom podnebí: Prehľad METÓD regulácie vlhkosti a chladenia. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Budúce systémy výroby potravín: Vertikálne poľnohospodárstvo a poľnohospodárstvo v kontrolovanom prostredí. Udržať. Sci. Prax. Politika 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Udržateľné mestské poľnohospodárstvo: inventarizácia a príležitosti. Int. J. Agric. Udržať. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Záhradnícky priemysel provincie Almería, Španielsko. Zemepisné heslo J. 1990, 156, 304-312. [CrossRef] 11. Henry, R. Inovácie v poľnohospodárstve a zásobovaní potravinami v reakcii na pandémiu COVID-19. Mol. Závod 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Stratégie na zlepšenie produktivity, rozmanitosti produktov a ziskovosti mestského poľnohospodárstva. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Suchý, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Vertikálne farmy prinášajú ovocie. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Vydanie Cuesta Roble. Globálna skleníková štatistika. 2019. Dostupné na internete: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (prístup 13. apríla 2022).
15. Hadley, D. Potenciál odvetvia záhradníctva v kontrolovanom prostredí v NSW; University of New England: Armidale, Austrália, 2017; p. 25.
16. Svetová zeleninová mapa. 2018. Dostupné na internete: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetables_map_2018.html (prístup 13. apríla 2022).
17. Graeme Smith Consulting — Všeobecné informácie o odvetví. Dostupné na internete: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (prístup 13. apríla 2022).
18. Davis, J. Pestovanie chránených plodín v Austrálii do roku 2030; Chránené plodiny Austrália: Perth, Austrália, 2020; p. 15.
19. Agrilyst. stav krytého poľnohospodárstva; Agrilyst: Brooklyn, NY, USA, 2017.
20. Vnútorné bezpôdne poľnohospodárstvo: Fáza I: Preskúmanie priemyslu a vplyvov kontrolovaného prostredia Poľnohospodárstvo|Publikácie|WWF.
Dostupné na internete: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (prístup 13. apríla 2022). Plodiny 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organická fotovoltika
skleníky: Jedinečná aplikácia pre polopriehľadné FV? Energetické prostredie. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Kombinácia poľnohospodárskeho a energetického účelu: Hodnotenie prototypu tunela fotovoltaického skleníka. Obnoviť. Udržať. Energia Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA úrody paradajok v skleníku s viacerými tunelmi v Almerii. Int. J. Hodnotenie životného cyklu. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing pre skleníkovú klimatizáciu. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753-760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminácia stavu vody v zóne koreňov rastlín v produkcii skleníkov na základe fenotypizácie a techník strojového učenia. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Umelá inteligencia: Šachový zápas storočia. Príroda 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Diaľkové ovládanie produkcie zeleniny v skleníkoch pomocou umelej inteligencie – skleníková klíma, zavlažovanie a pestovanie plodín. Senzory 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Aplikované strojové učenie v skleníkovej simulácii; nová aplikácia a analýza. Inf. Spracovanie 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. Automatizácia skleníkov pomocou bezdrôtových senzorov a nástrojov internetu vecí integrovaných s umelou inteligenciou; IntechOpen: Rijeka, Chorvátsko, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, ČR Automatizácia a digitalizácia poľnohospodárstva pomocou umelej inteligencie a internetu vecí. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. Robot na zber sladkej papriky pre chránené pestovateľské prostredia. arXiv 2018, arXiv: 1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Špeciálne číslo o poľnohospodárskej robotike. J. Poľný robot. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitoňáková, Ľ.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Výskum a vývoj v poľnohospodárskej robotike: Perspektíva digitálneho farmárčenia. Int. J. Agric. Biol. Ing. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Robot Sweeper zbiera prvé papriky. Greenh. Int. Mag. Greenh. Rásť, pestovať. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Autonómny opeľovací robot na hormonálne ošetrenie kvetu paradajok v skleníku. In Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Šanghaj, Čína, 19. – 21. novembra 2016; s. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektíva: Mestské poľnohospodárstvo potrebuje monitorovanie. Príroda 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Poľnohospodárstvo v mestských budovách a na nich: Súčasná prax a špecifické novinky hospodárenia s nulovou výmerou (ZFarming). Obnoviť. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Openforum. 2020. Dostupné online: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (prístup 13. apríla 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: Vzostup mestských vertikálnych fariem. Trends Biotechnol. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanický internet vecí: Smerom k inteligentnému vnútornému poľnohospodárstvu
prepojenie ľudí, rastlín, dát a cloudov. Mob. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tissue, D.; Lan, Y.-C. Udržateľné chránené pestovanie: Prípadová štúdia sezónnych vplyvov na spotrebu skleníkovej energie počas produkcie papriky. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; tkanivo, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; a kol. Nový krycí materiál zlepšuje chladiacu energiu a účinnosť hnojenia pri produkcii baklažánu v skleníku. Energia 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; tkanivo, DT; Lan, Y.-C. Minimalizácia energie v chránenom zariadení na pestovanie pomocou viacteplotných zberných bodov a kontroly nastavenia ventilácie. Energie 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Dobré poľnohospodárske postupy pre skleníkové plodiny: Zásady pre oblasti stredomorského podnebia; dokument FAO o rastlinnej výrobe a ochrane; FAO: Rím, Taliansko, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Chránené plodiny Hort Innovation – Prehľad výskumu a identifikácie medzier vo výskume a vývoji pre vyberanú zeleninu (VG16083). Dostupné na internete: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (prístup na 13. apríla 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekulárne šľachtenie na vytvorenie optimalizovaných plodín: Od genetickej manipulácie po potenciálne aplikácie v rastlinných továrňach. Predné. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Prečo LED osvetlenie pre mestské poľnohospodárstvo? In LED osvetlenie pre mestské poľnohospodárstvo; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapur, 2016; s. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Zlepšenie energetickej efektívnosti v závodoch prostredníctvom merania bioelektrického potenciálu rastlín. In Informatika v riadení, automatizácii a robotike; Tan, H., Ed.; Springer: Berlín/Heidelberg, Nemecko, 2011; s. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Efektívnosť využitia svetla na produkciu zeleniny
v chránenom a vnútornom prostredí. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Plodiny 2022, 2 185
50. Jones, M. Nové šľachtiteľské technológie a príležitosti pre austrálsky zeleninový priemysel; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Austrália, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Chránené pestovanie v stredomorskej oblasti: Trendy a potreby. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. História paradajok: Od domestikácie po biofarmáciu. Biotechnol. Prísl. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Svetové zeleninové centrum zbierka baklažánov: Pôvod, zloženie, šírenie semien a využitie v chove. Predné. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Prehľad účinkov LED diód na produkciu bioaktívnych zlúčenín a kvalitu plodín. Molekuly 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimálny pomer červenej a modrej v LED osvetlení pre nutraceutické vnútorné záhradníctvo. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [CrossRef] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Citrón, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Rýchle prispôsobenie ovocných plodín Solanaceae pre mestské poľnohospodárstvo. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Man, HC; Taheri, S. Prehľad optimálneho deficitu teploty, vlhkosti a tlaku pár na vyhodnotenie a kontrolu mikroklímy pri pestovaní paradajok v skleníku: Prehľad. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [CrossRef] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, ČR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, JA; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; a kol. Svetlom obmedzená fotosyntéza pod energeticky úsporným filmom znižuje výnos baklažánu. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dvojité luminiscenčné „inteligentné“ okno citlivé na tepelnú/elektrickú energiu. App. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Prípadová štúdia: Úspora energie vďaka solárnej okennej fólii v dvoch komerčných budovách v Šanghaji. Vybudovanie energie. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Hodnotenie vplyvu krycích materiálov na skleníkové mikroklímy a tepelné vlastnosti. Agronómia 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. On, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; tkanivo, DT; Chen, Z.-H. Krycie materiály meniace svetlo a udržateľná skleníková produkcia zeleniny: Prehľad. Regulácia rastu rastlín. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Pokročilé optické materiály na kontrolu slnečného žiarenia v skleníkoch. Prísl. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Organická fotovoltaika na strechách skleníkov: Účinky na rast rastlín. Mater. Dnes Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfológia, výnos a kvalita pestovania paradajok v skleníku s flexibilnými fotovoltaickými strešnými panelmi (Almería-Španielsko). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. On, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; tkanivo, DT; Cazzonelli, CI Inteligentný sklenený film redukoval kyselinu askorbovú v kultivaroch červenej a oranžovej papriky bez ovplyvnenia životnosti. Rastliny 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; On, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; tkanivo, DT; Ghannoum, O. Inteligentné sklo ovplyvňuje citlivosť prieduchov skleníkovej papriky prostredníctvom zmeneného svetla. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. „Chránená biologická kontrola“ – Biologická ochrana proti škodcom v skleníkovom priemysle. Biol. Kontrola 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Výživa rastlín v budúcej skleníkovej produkcii. In Výživa rastlín skleníkových plodín; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Holandsko, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Analýza živín pôdy a bezpôdnych jahôd a malín pestovaných v skleníku. Food Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Ponuka možností ďalšieho vzdelávania členom vegánskeho priemyslu. AUSVEG. 2020. Dostupné online: https://ausveg.com.au/
články/ponúkajúce-možnosti-ďalšieho-vzdelávania-členom-vegetariánskeho-priemyslu/ (prístup 13. apríla 2022).