Сачин Г. Чаван (1,2,*), Чжун-Хуа Чен (1,3), Оула Ганнум (1) , Крістофер І. Каццонеллі (1) і Девід Т. Тіссу 1,2)
1. Національний центр захисту овочів, Інститут навколишнього середовища Хоксбері, Західний Сідней
Університет, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Австралія; 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. Глобальний центр наземних інновацій, Кампус Хоксбері, Університет Західного Сіднея,
Річмонд, NSW 2753, Австралія
3. Наукова школа, Університет Західного Сіднея, Пенріт, NSW 2751, Австралія
* Листування: s.chavan@westernsydney.edu.au; Тел.: +61-2-4570-1913
абстрактний: Захищене вирощування дає спосіб підвищити виробництво продуктів харчування в умовах зміни клімату
і постачати здорову їжу стабільно з меншими ресурсами. Однак зробити цей спосіб землеробства
економічно життєздатним, нам потрібно розглянути статус захищених культур у контексті доступних
технології та відповідні цільові садові культури. Цей огляд описує існуючі можливості
і виклики, які необхідно вирішити шляхом постійних досліджень та інновацій у цьому захоплюючому але
складне родовище в Австралії. Закриті ферми поділяються на наступні три категорії
рівні технологічного прогресу: низько-, середньо- та високотехнологічні з відповідними викликами
які вимагають інноваційних рішень. Крім того, обмеження на вирощування кімнатних і захищених рослин
системи землеробства (наприклад, високі витрати на енергію) обмежили використання закритого сільського господарства відносно
небагато високоцінних культур. Отже, нам потрібно розробити нові сорти культур, придатні для закритого сільського господарства
які можуть відрізнятися від необхідних для вирощування у відкритому грунті. Крім того, захищене вирощування
вимагає високих початкових витрат, дорогої кваліфікованої робочої сили, високого енергоспоживання та значної кількості шкідників
лікування захворювань і контроль якості. Загалом, захищене вирощування культур пропонує багатообіцяючі рішення
для продовольчої безпеки, одночасно зменшуючи вуглецевий слід виробництва продуктів харчування. Однак для внутрішнього використання
рослинництво мати значний позитивний вплив на глобальну продовольчу безпеку та харчування
безпеки, економічне виробництво різноманітних культур буде важливим.
Ключові слова: захищене вирощування; вертикальна ферма; безґрунтова культура; продуктивність врожаю; закрите сільське господарство;
продовольча безпека; сталість ресурсів
1. Введення
Очікується, що у 10 році чисельність населення світу досягне майже 2050 мільярдів, при цьому прогнозується, що більша частина зростання припаде на великі міські центри по всьому світу [1,2]. У міру збільшення чисельності населення виробництво продуктів харчування має збільшуватися та задовольняти потреби в харчуванні та здоров’ї, одночасно досягаючи Цілей сталого розвитку ООН (ЦСР ООН) [3,4]. Зменшення орних земель і несприятливий вплив зміни клімату на сільське господарство створюють додаткові виклики, які змушують інновації в майбутніх системах виробництва продуктів харчування, щоб задовольнити зростаючий попит у наступні кілька десятиліть. Наприклад, австралійські ферми часто піддаються мінливості клімату та чутливі до довготермінового впливу зміни клімату. Нещодавні посухи в східній Австралії в 2018–19 та 2019–20 роках негативно вплинули на сільськогосподарський бізнес, тим самим посиливши наслідки зміни клімату для сільського господарства Австралії [5].
Захищене землеробство, також відоме як закрите землеробство [6] — від низькотехнологічних політунелів до середньотехнологічних, частково екологічно контрольованих теплиць, до високотехнологічних «розумних» теплиць і критих ферм — могло б допомогти підвищити глобальну продовольчу безпеку в 21 столітті. століття. Однак, незважаючи на те, що бачення самодостатнього мегаполісу є привабливим як спосіб подолання сучасних викликів, поширення внутрішнього землеробства не відповідає
хвилювання та оптимізм його прихильників. Захищене вирощування сільськогосподарських культур і вирощування в закритому грунті передбачають більш широке використання технологій і автоматизації для оптимізації землекористування, пропонуючи таким чином цікаві рішення для покращення майбутнього виробництва продуктів харчування [7]. У всьому світі розвиток міського сільського господарства [8,9] часто відбувався після хронічних та/або гострих криз, таких як обмеження світла та простору в Нідерландах; крах автомобільної промисловості в Детройті; крах ринку нерухомості на східному узбережжі США; і блокада кубинської ракетної кризи. Інший
Поштовхи прийшли у формі доступних ринків, тобто в Іспанії поширилося вирощування захищених культур [10] через легкий доступ країни до ринків Північної Європи. Разом із існуючими викликами, триваюча пандемія COVID-19 може дати необхідний поштовх для трансформації міського сільського господарства [11].
Якщо міське сільське господарство має відігравати значну роль у покращенні продовольчої безпеки та харчування людей, його потрібно розширити в глобальному масштабі, щоб воно було здатним вирощувати широкий спектр продуктів у більш енерго-, ресурсо- та економічно ефективний спосіб, ніж наразі можливо. Існують величезні можливості для підвищення продуктивності та якості врожаю завдяки поєднанню прогресу в контролі навколишнього середовища, боротьбі зі шкідниками, феноміці та автоматизації
із селекційними зусиллями, спрямованими на ознаки, які покращують архітектуру рослин, якість врожаю (смак і поживність) і врожайність. На фермах з контрольованим навколишнім середовищем можна вирощувати більшу різноманітність існуючих і нових культур порівняно з традиційними типами культур, а також лікарських рослин [12,13].
Неминучу потребу в покращенні продовольчої безпеки в містах і зменшенні вуглецевого сліду харчових продуктів можна вирішити за допомогою інновацій в агропродовольчому секторі, таких як захищене вирощування культур і вертикальне фермерство в закритих приміщеннях. Вони варіюються від низькотехнологічних політунелів з мінімальним контролем навколишнього середовища, середньотехнологічних, частково екологічно контрольованих теплиць до високотехнологічних теплиць і вертикальних сільськогосподарських споруд із найсучаснішими технологіями. Захищене вирощування є найбільш швидкозростаючим сектором виробництва продуктів харчування в Австралії з точки зору масштабу виробництва та економічного впливу [12]. Австралійська індустрія захищеного рослинництва складається з високотехнологічних об’єктів (17%), теплиць (20%) і систем рослинництва на основі гідропоніки/субстрату (52%), що вказує на необхідність і можливість розвитку агропродовольчого сектора. У цьому огляді ми обговорюємо статус захищеного вирощування в контексті доступних технологій і відповідних цільових садових культур, окреслюючи можливості та проблеми, які необхідно вирішити в рамках поточних досліджень в Австралії.
2. Сучасні прийоми та технології захищеного землеробства
У 2019 році загальна площа землі, відведена під захищені культури, що в цілому включає
вирощування сільськогосподарських культур під усіма видами покриття — оцінено в 5,630,000 14 500,000 га (га) у всьому світі [10]. За оцінками, загальна площа овочів і трав, вирощених у теплицях (постійних спорудах), у всьому світі становить близько 90 15,16 га, причому 1300% цих культур вирощують у теплицях і 14% у пластикових теплицях [5]. Площа теплиць в Австралії оцінюється приблизно в 17 га, при цьому високотехнологічні теплиці (близько 83 окремих підприємств, кожна з яких займає менше 17 га) становлять 80% цієї площі, а низькотехнологічні/середньотехнологічні теплиці становлять 20% [16]. ]. У всьому світі пластикові теплиці та оранжереї становлять близько XNUMX% і XNUMX% відповідно від загального обсягу вироблених теплиць [XNUMX].
Захищене землеробство є найшвидше зростаючим сектором виробництва продуктів харчування в Австралії, оцінка якого в 1.5 році склала близько 2017 мільярда доларів США на рік. За оцінками, близько 30% усіх австралійських фермерів вирощують зернові культури в тій чи іншій формі системи захищеного землеробства. що культури, вирощені під покривом, складають близько 20% від загальної вартості продукції овочівництва та квітів [18]. В Австралії оціночна площа виробництва тепличних овочів є найвищою для Південної Австралії (580 га), за нею йдуть Новий Південний Уельс (500 га) і Вікторія (200 га), тоді як Квінсленд, Західна Австралія і Тасманія займають менше 50 га [17]. ].
На основі довідника зі статистики австралійського садівництва (2014–2015 рр.) та обговорень із промисловістю було оцінено валову вартість виробництва (GVP) фруктів, овочів і квітів у 2017 році. Системи виробництва на основі ґрунту (52%) були оцінені найвище, за ними йдуть вирощені в системах фертигації ґрунту (35%), з поєднанням фертигації ґрунту та систем на основі гідропоніки/субстрату (11%), а також з використанням гідропоніки/поживних речовин плівкова техніка (NFT) (2%) (рис. 1A). Подібним чином, серед типів захисту, культури, вирощені під покриттям із поліетилену/скла (63%), мали найвищий GVP, за якими йшли культури, вирощені під укриттями з поліетилену (23%), укриттями від граду/тіні (8%) і комбінованим покриттям полі/град/тінь. обкладинки (6%) (рис. 1Б) [17]. В Австралії статистичні дані для GVP конкретних продуктів тепличного садівництва недоступні [15].
малюнок 1. Загальна валова вартість виробництва (GVP) культур під захищеним посівом (2017) за системою вирощування (A) і захистом (B). Виробництво на основі гідропоніки/субстрату передбачає вирощування рослин без ґрунту з використанням інертного середовища, такого як кам’яна вата. Виробництво на основі ґрунту/фертигату передбачає вирощування рослин із використанням ґрунту з фертигацією (комбіноване внесення добрив і води). Техніка гідропоніки/поживної плівки (NFT) передбачає циркуляцію неглибокого потоку води, що містить розчинені поживні речовини, який проходить через коріння рослин у водонепроникних каналах. «Полі» відноситься до полікарбонату.
Захист від граду/тіні, зазвичай із сітки або тканини, захищає посіви від граду та блокує частину надмірного світла. $ відноситься до AUD.
Серед об’єктів з регульованим середовищем у Сполучених Штатах більше поширені теплиці зі скла або полікарбонату (полікарбонату) (47%), ніж закриті вертикальні ферми (30%), низькотехнологічні пластикові будинки з обручами (12%), контейнерні ферми (7%) ) і закритих глибоководних систем культури (4%). Серед систем вирощування гідропоніка (49%) є більш поширеною, ніж грунтова (24%), аквапоніка (15%), аеропоніка (6%) і гібридні (аеропоніка, гідропоніка, грунт) системи (6%) [19,20].
В Австралії дуже мало створених передових вертикальних ферм, головним чином через те, що в країні мало густонаселених міст. Проте в Австралії є близько 1000 га тепличних господарств [16,17, 2006], а експорт свіжих овочів і фруктів значно зріс з 2016 по 16 рік для Австралії [XNUMX] завдяки збільшенню підпокривного вирощування. Незважаючи на те, що Австралія зробила чудовий старт у закритому сільському господарстві, і цей сектор має величезний потенціал для зростання, йому потрібен час для дозрівання та подальшого розвитку, щоб стати ключовим гравцем у світовому масштабі. На даний момент комерційно орієнтовані закриті ферми можна класифікувати за такими трьома рівнями технологічного прогресу: низько-, середньо- та високотехнологічні. Кожен з них більш детально розглядається в наступних розділах.
2.1. Нові технології для низькотехнологічних політунелів
Низькотехнологічні тепличні господарства, які найбільше сприяють вирощуванню захищених культур, мають ряд обмежень, які вимагають технологічних рішень, щоб допомогти їм перейти на прибуткові середньо- або високотехнологічні потужності, що виробляють високоякісні культури з мінімальними ресурсами. На низькотехнологічні політунелі припадає 80–90% виробництва тепличних культур у світі [20] та в Австралії [17]. Враховуючи велику частку низькотехнологічних політунелів у захищених культурах та низький рівень клімату, фертигації та боротьби зі шкідниками, важливо вирішити пов’язані з цим проблеми, щоб збільшити виробництво та економічну віддачу для виробників.
Низькотехнологічний рівень охоплює різні типи політунелів, які можуть варіюватися від імпровізованих металевих конструкцій з пластиковим покриттям до постійних спеціально побудованих конструкцій. Як правило, вони не контролюються за межами здатності піднімати пластикове покриття, коли на вулиці стає занадто жарко або хмарно. Ці пластикові кришки захищають урожай від граду, дощу та холодної погоди та певною мірою продовжують вегетаційний період. Ці дешеві конструкції пропонують а
реальна віддача від інвестицій в овочеві культури, такі як салат, квасоля, помідори, огірки, капуста та кабачки. Сільське господарство в цих політунелях виконується в ґрунті, тоді як більш складні операції можуть використовувати великі горщики та крапельне зрошення для помідорів, чорниці, баклажанів або перцю. Однак, хоча низькотехнологічне захищене вирощування має сенс для дрібних виробників, такі методи мають кілька недоліків. Відсутність контролю навколишнього середовища впливає на постійність розміру та якості продукту, а отже, зменшує
доступ на ринок цих продуктів для вимогливих клієнтів, таких як супермаркети та ресторани. Враховуючи те, що культуру зазвичай висаджують у ґрунт, ці фермери також стикаються з численними шкідниками та хворобами, що передаються через ґрунт (наприклад, стійке зараження нематодами). Промислові та дослідницькі партнери потребують інновацій у наданні рішень для дизайну об’єктів і систем управління врожаєм, а також розумних систем торгівлі для експорту продукції
і підтримувати постійний ланцюг поставок. Стимули та підтримка з боку фінансових органів і технологічні інновації (наприклад, біологічний контроль, часткова автоматизація зрошення та контроль температури) від університетів і компаній можуть допомогти виробникам перейти до більш просунутих технологічних систем вирощування культур.
2.2. Модернізація середньотехнологічних теплиць інноваціями та новими технологіями
Середньотехнологічне захищене вирощування культур — це широка категорія, що охоплює теплиці та оранжереї з контрольованим середовищем. Ця частина сектору захищених культур потребує значної технологічної модернізації, якщо вона хоче конкурувати з великомасштабним виробництвом продуктів харчування на фермах, які розгортають низькотехнологічні політунелі та високоякісну продукцію з високотехнологічних теплиць. Контроль навколишнього середовища в середньотехнологічних теплицях зазвичай є частковим або інтенсивним, а температуру в деяких теплицях можна контролювати, відкриваючи вручну дах, а
більш просунуті об'єкти мають блоки охолодження та обігріву. Досліджується використання сонячних панелей і інтелектуальних плівок для зменшення вартості енергії та вуглецевих слідів у середньотехнологічних теплицях [21–23].
Незважаючи на те, що багато теплиць все ще виготовляються з ПВХ або скла, на ці конструкції можна наносити інтелектуальну плівку або вбудовувати її в проект теплиці для підвищення енергоефективності. Як правило, у теплицях високого класу використовуються середовища для вирощування, такі як блоки Rockwool із ретельно відкаліброваними рідкими добривами на різних стадіях росту, щоб максимізувати врожайність. У середньотехнологічних теплицях іноді використовується внесення добрив CO2 для підвищення врожайності та якості. Середньотехнологічний сектор захищених культур виграє від партнерства між галуззю та університетами для створення передових наукових і технологічних рішень, включаючи нові генотипи культур з високою врожайністю та якістю, інтегровану боротьбу зі шкідниками, повністю автоматизовану фертигацію та контроль клімату в теплицях, а також роботизовану допомогу в управлінні посівами. і урожай.
2.3. Інновації науки і техніки для високотехнологічних теплиць
Високотехнологічні теплиці можуть включати останні технологічні досягнення у фізіології рослин, фертигації, переробці та освітленні. У великих комерційних теплицях, наприклад, технологія «розумного скла», сонячні фотоелектричні (PV) системи та додаткове освітлення, наприклад світлодіодні панелі, можна використовувати для покращення якості врожаю та врожайності. Виробники також все більше автоматизують критичні та/або трудомісткі сфери, такі як моніторинг урожаю, запилення та збирання врожаю.
Розвиток штучного інтелекту (AI) і машинного навчання (MI) відкрив нові виміри для високотехнологічних теплиць [24–28]. ШІ — це набір комп’ютерно закодованих правил і статистичних моделей, навчених розпізнавати закономірності у великих даних і виконувати завдання, як правило, пов’язані з людським інтелектом. Штучний інтелект, який використовується для розпізнавання зображень, використовується для моніторингу здоров’я врожаю та розпізнавання ознак захворювання, що дозволяє швидше й обґрунтованіше приймати рішення щодо управління врожаєм і збору врожаю, що сьогодні можна досягти
роботами, а не людською працею. Internet-of-Things (IoT) пропонує рішення для автоматизації, які можна налаштувати спеціально для тепличних застосувань [29]. Таким чином, AI та IoT можуть внести значний внесок у сферу сучасного сільського господарства шляхом контролю та автоматизації сільськогосподарської діяльності [30].
Дослідження та розробки в галузі сільськогосподарських роботів значно зросли за останнє десятиліття [31–33]. Автономна система збору врожаю стручкового перцю, яка наближається до комерційної життєздатності, була продемонстрована з рівнем успішності збору врожаю 76.5% [31] в Австралії. Прототипи роботів для видалення листя томатів, збирання стручкового перцю (болгарського перцю) і запилення томатних культур [34,35, XNUMX] були розроблені в Європі та Ізраїлі та можуть бути комерційно використані в найближчому майбутньому.
Крім того, програмні системи управління працею для великомасштабних високотехнологічних теплиць значно оптимізують ефективність працівників, покращуючи економічні перспективи цих підприємств. ІТ та інженерна революція продовжуватимуть розширювати можливості захищеного землеробства та внутрішнього землеробства, дозволяючи виробникам контролювати та керувати своїми культурами за допомогою комп’ютерів і мобільних пристроїв, які навіть можна використовувати для критичного землеробства та
ринкові рішення. Високотехнологічні теплиці мають найвищий потенціал, щоб принести користь сектору захищених культур в Австралії, тому триваючі дослідження та інновації в цих об’єктах, ймовірно, призведуть до інвестування часу та грошей.
2.4. Розвиток вертикальних ферм для майбутніх потреб
Останніми роками в усьому світі спостерігався швидкий розвиток внутрішнього «вертикального землеробства», особливо в країнах із великим населенням і недостатньою кількістю землі [36,37]. Вертикальне землеробство становить 6 мільярдів доларів США у вартості, але залишається невеликою часткою багатотрильйонного світового сільськогосподарського ринку [38]. Існують різні варіанти вертикального землеробства, але всі вони використовують вертикально розташовані безґрунтові або гідропонні стелажі для вирощування в повністю закритому та контрольованому середовищі, що забезпечує високий ступінь автоматизації, контролю та послідовності [39]. Однак вертикальне землеробство залишається обмеженим високоцінними культурами з коротким життєвим циклом через високі витрати на енергію, незважаючи на неперевершену продуктивність на квадратний метр і високий рівень ефективності води та поживних речовин.
Технологічний вимір вертикального землеробства — і, зокрема, поява «розумних» теплиць — ймовірно, приверне виробників, які прагнуть працювати з новими комп’ютерними технологіями та технологіями великих даних, такими як AI та Інтернет речей (IoT) [40]. Наразі всі форми внутрішнього землеробства є енерго- та трудомісткими, хоча є можливості для значного прогресу як у автоматизації, так і в енергоефективних технологіях. Вже зараз найдосконаліші форми внутрішнього сільського господарства забезпечують власну енергію на місці та не залежать від загальної комунальної мережі. Сади на дахах можуть варіюватися від простих конструкцій на дахах міських будівель до корпоративних підприємств на дахах муніципальних будівель у Нью-Йорку та Парижі. Вертикальне фермерство в закритих приміщеннях має світле майбутнє, особливо після пандемії COVID-19, і воно має хороші можливості для збільшення своєї частки на світовому ринку продовольства завдяки своїй
високоефективна виробнича система, скорочення витрат на ланцюг поставок і логістику, потенціал для автоматизації (зведення до мінімуму обробки) і легкий доступ як до робочої сили, так і до споживачів.
3. Цільові культури в захищеному посіві
В даний час кількість культур, придатних для вирощування в закритому грунті, обмежена через обмеження культур для вирощування в закритому грунті, а також обмеження для захищених культур, такі як висока вартість енергії (для освітлення, опалення, охолодження та роботи різних автоматизованих систем), що дозволяє вирощувати конкретні високоцінні культури [ 41–43]. Однак економічне виробництво різноманітних їстівних культур має важливе значення, якщо захищені культури мають мати значний вплив на
глобальна продовольча безпека [12,13,44]. Сорти культур для захищеного вирощування овочів суттєво відрізняються від тих, що вирощуються у відкритому грунті, які виведені на стійкість до широкого діапазону умов навколишнього середовища, що не обов’язково вимагається для захищеного вирощування. Розробка відповідних сортів вимагатиме оптимізації кількох ознак (таких як самозапилення, невизначене зростання, міцне коріння), які відрізняються від ознак, що розглядаються як
бажано для посівів на відкритому повітрі (рис. 2) (взято з [13]).
Малюнок 2. Бажані властивості для плодоносних культур, вирощених у закритому грунті в умовах контрольованого середовища, порівняно з культурами, які вирощуються на відкритому повітрі в польових умовах.
В даний час фрукти та овочі, найкраще адаптовані для вирощування в домашніх умовах, включають:
• Ті, що ростуть на виноградних кущах або кущах (помідори, полуниця, малина, чорниця, огірок, стручковий перець, виноград, ківі);
• Високоцінні спеціалізовані культури (хміль, ваніль, шафран, кава);
• Лікарські та косметичні культури (морська капуста, ехінацея);
• Невеликі дерева (вишні, шоколад, манго, мигдаль) є іншими життєздатними варіантами [13].
У наступних розділах ми більш детально обговорюємо поточні існуючі культури та розробку нових сортів для закритого сільського господарства.
3.1. Існуючі культури, вирощені на низько-, середньо- та високотехнологічних потужностях
Низько- та середньотехнологічні системи захищеного вирощування в основному вирощують томати, огірки, кабачки, стручковий перець, баклажани, салат, азіатську зелень і трави. За площею, кількістю вироблених плодів і кількістю підприємств томат є найважливішою садовою овочевою культурою, що вирощується в теплицях, за нею йдуть перець і салат [15,45].
В Австралії розробка великомасштабних об’єктів з контрольованим середовищем була обмежена в основному тими, які були побудовані для вирощування томатів [15]. Розрахунковий GVP фруктів, овочів і квітів на 2017 рік у полі та на об’єктах із захищеними культурами демонструє домінування помідорів у секторі захищених культур в Австралії.
Загальний розрахунковий GVP для 2017 року щодо польового та підпокривного вирощування садових культур був найвищим для томатів (24%), потім йдуть полуниця (17%), літні фрукти (13%), квіти (9%), лохина (7%), огірок (7%) і стручковий перець (6%), з азіатськими овочами, травами, баклажанами, вишнями та ягодами на кожен припадає менше 6% (рис. 3A).
малюнок 3. Розрахункова валова вартість виробництва (GVP) для загального комбінованого виробництва овочів у полі та захищених посівах (A) та приписний GVP культур, вирощених під захищеним посівом у 2017 році (B) для Австралії.
Серед них GVP культур, вирощених у системах захищеного вирощування, був найвищим для помідорів (40%), які лідирували зі значним відривом порівняно з іншими культурами, включаючи квіти (11%), полуницю (10%), літні фрукти (8%). ) і ягоди (8%), причому на кожну з решти культур припадає менше 5% (Рисунок 3B). Однак австралійський внутрішній ринок був насичений тепличними помідорами, які залишають галузь захищеного рослинництва.
з двома варіантами: збільшення продажів цих культур на міжнародних ринках; та/або заохотити деяких тепличних виробників країни до переходу на виробництво інших високоцінних культур. Частка окремих культур, які вирощувалися під захистом, була найвищою для ягід (85%) і помідорів (80%), потім квітів (60%), огірків (50%), вишні та азіатських овочів (кожна по 40%), полуниці та літа
фрукти (по 30%), чорниця і зелень (по 25%), і, нарешті, стручковий перець і баклажани по 20% [17]. В даний час енерго- та трудомістке сільське господарство в закритих приміщеннях обмежується високоцінними культурами, які можна вирощувати в короткостроковій перспективі з низькими витратами енергії [46,47]
На рослинних «фабриках» переважаючими культурами, які вирощуються в даний час, є листова зелень і трави, через короткий період вегетації цих культур (оскільки плоди та насіння не потрібні) і високу цінність [7], тому факт, що такі культури потребують відносно менше світла для фотосинтезу [48] і тому, що більшу частину виробленої рослинної біомаси можна зібрати [46,49]. Існує великий потенціал для підвищення врожайності та якості сільськогосподарських культур, вирощених у міських господарствах [12].
3.2. Опитування галузі: де зосереджені інтереси учасників?
Визначення ключових тем дослідження має важливе значення для підвищення ефективності державних і приватних досліджень для майбутнього захищеного вирощування культур. Наприклад, кооперативний дослідницький центр Future Food Systems (FFSCRC), ініційований Асоціацією фермерів Нового Південного Уельсу (NSW Farmers), Університетом Нового Південного Уельсу (UNSW) і Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), складається з консорціуму з понад 60 заснов
промисловості, уряду та учасників досліджень. Його дослідницькі та навчальні програми спрямовані на підтримку учасників в оптимізації продуктивності регіональних і приміських продовольчих систем, виведення нових продуктів від прототипу на ринок і впровадження швидких, захищених походженням ланцюжків поставок від ферми до споживача. З цією метою FFSRC забезпечує спільне дослідницьке середовище, спрямоване на вдосконалення захищеного вирощування культур, щоб збільшити нашу спроможність експортувати високоякісну садівничу продукцію та допомогти Австралії стати лідером у галузі науки та технологій для сектора захищених культур.
Учасники були опитані для визначення цільових культур для закритого сільського господарства. Серед учасників, які визначили цільові культури, інтерес до свіжих овочів (29%) був найбільшим, потім інтерес до фруктових культур (22%); лікарські коноплі, інші лікарські трави та спеціальні культури (13%); місцеві/корінні види (10%); гриби/гриби (10%); і листова зелень (3%) (рис. 4).
малюнок 4. Класифікація сільськогосподарських культур, які зараз вирощуються учасниками FFSCRC на захищених об’єктах для вирощування, і, отже, ймовірний інтерес учасників у пошуку рішень для більш продуктивного вирощування цих культур під укриттям.
Опитування базувалося на інформації про учасників, доступній в Інтернеті; отримання більш детальної інформації буде мати вирішальне значення для розуміння та задоволення конкретних вимог учасників.
3.3. Виведення нових сортів для об’єктів з контрольованим середовищем
Технології селекції, доступні для поліпшення овочевих та інших сільськогосподарських рослин, швидко розвиваються [50]. У захищеному культурі, динамічному секторі економіки зі швидкими змінами ринкових тенденцій і споживчих уподобань, вибір правильного сорту є критичним [44,51]. Існує багато досліджень, які оцінюють адаптацію високоцінних культур, таких як помідори та баклажани, для тепличного виробництва [52,53]. Нові технології селекції [50] сприяли розробці нових сортів із бажаними властивостями, і деякі компанії почали проектувати рослини для вирощування в контрольованому середовищі під світлодіодними лампами [20]. Однак сорти були виведені здебільшого для максимізації врожайності за дуже різноманітних польових умов [46]. Такі властивості культур, як стійкість до посухи, спеки та морозів, які є бажаними для польових культур, але зазвичай призводять до зниження врожайності, зазвичай не потрібні в
кімнатне сільське господарство.
Ключові характеристики, на які можна орієнтуватися для адаптації високоцінних культур до закритого сільського господарства, включають короткий життєвий цикл, безперервне цвітіння, низьке співвідношення коренів і пагонів, покращену продуктивність за низьких витрат фотосинтетичної енергії та бажані споживчі властивості, включаючи смак, колір, консистенція та специфічний вміст поживних речовин [12,13]. Крім того, розведення спеціально для вищої якості дасть дуже бажані продукти з високою ринковою вартістю. Спектр світла, температура, вологість і постачання поживними речовинами можна керувати таким чином, щоб змінити накопичення цільових сполук у листі та плодах [54,55] і підвищити поживну цінність культур, включаючи білки (кількість і якість), вітаміни А, С і Е, каротиноїди, флавоноїди, мінерали, глікозиди та антоціани [12]. Наприклад, природні мутації (у виноградній лозі) і редагування генів (у ківі) були використані для зміни архітектури рослин, що буде корисно для вирощування в закритих приміщеннях у обмеженому просторі. У недавньому дослідженні рослини томатів і вишні були сконструйовані за допомогою CRISPR–Cas9 для поєднання наступних трьох бажаних ознак: карликового фенотипу, компактного росту та раннього цвітіння. Придатність отриманих «відредагованих» сортів томатів для використання в системах внутрішнього землеробства була перевірена за допомогою польових і комерційних випробувань на вертикальних фермах [56].
Огляд молекулярної селекції для створення оптимізованих культур обговорював додану вартість сільськогосподарської продукції шляхом розробки сільськогосподарських культур з користю для здоров’я та як їстівних ліків [46]. Основні підходи до вирощування сільськогосподарських культур з користю для здоров’я були визначені як накопичення великої кількості бажаної внутрішньої поживної речовини або зменшення кількості небажаних сполук, а також накопичення цінних сполук, які
зазвичай не утворюються в культурі.
4. Виклики та можливості у захищеному землеробстві та закритому землеробстві
Удосконалені об’єкти із захищеного землеробства та закритого землеробства мають відносно невеликий вплив на навколишнє середовище. Незважаючи на те, що вирощування культур під укриттям є більш енергоємним, ніж багато інших методів землеробства, здатність пом’якшити вплив погоди, забезпечити відстеження та вирощувати продукти кращої якості сприяють стабільній доставці якісної продукції, залучаючи прибутки, які значно перевищують додаткові витрати на виробництво [18]. Основні проблеми у захищеному вирощуванні включають:
• Високі капітальні витрати через високі ціни на землю у міських та приміських районах;
• Високе енергоспоживання;
• Попит на кваліфіковану робочу силу;
• Управління хворобами без хімічного контролю; і
• Розробка індексів харчової якості — для визначення та сертифікації аспектів якості продукції — для культур, вирощених у закритому грунті.
У наступному розділі ми обговорюємо деякі проблеми та можливості, пов’язані із захищеним землеробством.
4.1. Оптимальні умови для високої продуктивності та ефективного використання ресурсів
Краще розуміння вимог до культур на різних стадіях росту та за різних умов освітлення є важливим, якщо виробники хочуть підтримувати економічно ефективне виробництво культур у контрольованому середовищі. Ефективне управління тепличним середовищем, включаючи його кліматичні та поживні елементи, а також структурні та механічні умови, може значно підвищити якість плодів і врожайність [57]. Фактори середовища зростання можуть впливати на ріст рослин, швидкість випаровування та фізіологічні цикли. Серед кліматичних факторів сонячне випромінювання є найважливішим, оскільки для фотосинтезу потрібне світло, а врожай прямо пропорційний рівням сонячного світла до точок насичення світла для фотосинтезу. Часто точний контроль навколишнього середовища вимагає великих витрат енергії, що знижує рентабельність сільського господарства з контрольованим середовищем. Енергія, необхідна для обігріву та охолодження теплиць, залишається основною проблемою та метою для тих, хто прагне зменшити витрати на енергію [6]. Матеріали для скління та інноваційні технології скла, такі як Smart Glass [58], пропонують багатообіцяючі можливості для зниження витрат, пов’язаних із підтримкою тепличної температури та контролем змінних навколишнього середовища. Сьогодні інноваційні технології скла та ефективні системи охолодження впроваджуються в захищені культури в теплицях. Матеріали для скління мають потенціал для зменшення
споживання електроенергії шляхом поглинання надлишкової сонячної радіації та перенаправлення енергії світла для виробництва електроенергії за допомогою фотоелектричних елементів [59,60].
Однак покривні матеріали впливають на мікроклімат теплиці [61,62], включаючи світло [63], тому важливо оцінити вплив нових матеріалів для скління на ріст і фізіологію рослин, використання ресурсів, урожайність і якість середовищ, в яких факторах такі як CO2, температура, поживні речовини та зрошення суворо контролюються. Наприклад, напівпрозорі органічні фотовольтаїки (OPV) на основі суміші регіорегулярного полі(3-гексилтіофену) (P3HT) і метилового ефіру феніл-C61-масляної кислоти (PCBM) були протестовані для вирощування рослин перцю (Capsicum annuum). У затінених ОПВ рослини перцю дали на 20.2% більше маси плодів, а затінені рослини були на 21.8% вищими наприкінці вегетації [64]. В іншому дослідженні зниження PAR, викликане гнучкими фотоелектричними панелями на даху, не вплинуло на врожайність, морфологію рослин, кількість квітів на гілці, колір плодів, твердість і pH [65].
Плівка «розумного скла» з ультранизьким відображенням, Solar Gard™ ULR-80 [58], наразі випробовується в теплицях. Мета полягає в тому, щоб реалізувати потенціал матеріалів для скління з регульованою пропускною здатністю світла та зменшити високу вартість енергії, пов’язану з роботою у високотехнологічних тепличних садівничих приміщеннях. Плівка «розумне скло» (SG) наноситься на стандартне скло індивідуальних теплиць на підприємствах, які вирощують овочеві культури з використанням промислових методів вертикального вирощування та управління [66,67]. Випробування баклажанів під SG продемонстрували вищу енергетичну та фертигаційну ефективність [42], але також знизили врожайність баклажанів через високу кількість абортів квітів та/або плодів як наслідок фотосинтезу, обмеженого світлом [58]. Використовувана плівка SG може потребувати модифікації для створення оптимальних умов освітлення та мінімізації обмежень світла для фруктів з високим вмістом вуглецю, таких як баклажани.
Використання нових енергозберігаючих матеріалів для скління, таких як «розумне» скло, дає чудову можливість зменшити витрати енергії на роботу теплиці та оптимізувати умови освітлення для вирощування цільових культур. Розумні покривні плівки, такі як люмінесцентні світловипромінюючі сільськогосподарські плівки (LLEAF), мають потенціал для посилення, а також контролю вегетативного росту та репродуктивного розвитку в середньотехнологічних захищених культурах. LLEAF
панелі можна протестувати на різноманітних квітучих і неквітучих культурах, щоб визначити, чи сприяють вони посиленню вегетативного та репродуктивного росту (через зміну фізіологічних процесів, які підтримують ріст рослин, а також продуктивність і якість врожаю).
4.2. Боротьба зі шкідниками та хворобами
Хоча контрольовані об’єкти для вирощування захищених культур можуть звести до мінімуму кількість шкідників і хвороб, після появи їх надзвичайно важко і дорого контролювати без використання токсичних синтетичних хімікатів. Вертикальне сільське господарство в закритих приміщеннях дозволяє ретельно стежити за культурами на наявність ознак шкідників або хвороб вручну та/або автоматично (з використанням сенсорних технологій), а впровадження новітніх роботизованих технологій та/або процедур дистанційного зондування полегшить
раннє виявлення спалахів та видалення хворих та/або уражених рослин [7].
Для ефективної боротьби зі шкідниками в теплицях будуть потрібні нові методи інтегрованої боротьби зі шкідниками (IPM) [68]. Відповідні стратегії управління (культурні, фізичні, механічні, біологічні та хімічні), а також належні культурні практики, передові методи моніторингу та точна ідентифікація можуть покращити виробництво овочів, мінімізуючи залежність від застосування пестицидів. Інтегрований підхід до боротьби з хворобами передбачає використання стійких сортів, санітарні умови, правильну культурну практику та відповідне використання пестицидів [44]. Розробка нових стратегій IPM може мінімізувати витрати на робочу силу та потребу в застосуванні хімічних пестицидів. Візьмемо, наприклад, використання нових, комерційно вирощених, природних корисних клопів (наприклад, попелиці, зеленої щитівки тощо) для боротьби зі шкідниками сільськогосподарських культур і зменшення залежності від хімічного контролю. Тестування різних нових IPM
стратегії, як окремо, так і в поєднанні, допоможуть у розробці рекомендацій для сільськогосподарських культур і конкретних об’єктів.
4.3. Якість урожаю та харчова цінність
Захищене вирощування дає виробникам і партнерам по галузі високі врожаї та високоякісну продукцію цілий рік [69]. Однак вирощування фруктів і овочів преміум-класу вимагає високопродуктивного тестування поживних і якісних параметрів [70]. Основні параметри якості фруктів включають вміст вологи, pH, загальну кількість розчинних твердих речовин, золу, колір плодів, аскорбінову кислоту та титруему кислотність, а також розширені харчові параметри, включаючи цукри, жири, білки, вітаміни та антиоксиданти; Вимірювання твердості та втрати води також мають вирішальне значення для визначення індексів якості [66]. Крім того, високопродуктивне тестування якості продукції рослинництва може бути включено в автоматизовану систему тепличних операцій. Скринінг наявних генотипів сільськогосподарських культур на параметри якості забезпечить нові високоцінні, багаті поживними речовинами сорти фруктів і овочів для виробників і споживачів. Необхідно буде оптимізувати агрономічні стратегії, включно з середовищем зростання та методами вирощування сільськогосподарських культур, щоб підвищити продуктивність і щільність поживних речовин для цих високоцінних культур.
4.4. Зайнятість і наявність кваліфікованої робочої сили
Потреба в робочій силі для промисловості захищених рослин зростає (>5% на рік), і, за оцінками, більше 10,000 XNUMX людей по всій Австралії зараз працюють безпосередньо в цій галузі. Незважаючи на високий рівень автоматизації, великомасштабне захищене вирощування потребує значної кількості робочої сили, особливо для закладення врожаю, догляду за врожаєм, механічного запилення та збору врожаю. Із зростанням попиту
для висококваліфікованих виробників пропозиція відповідних кваліфікованих працівників залишається низькою [18,71]. Кваліфікована робоча сила також буде потрібна для розвитку міського вертикального землеробства, що створить нові кар’єри для технологів, менеджерів проектів, робітників з обслуговування, маркетингу та роздрібного персоналу [7]. Створення багатоцільових передових комерційних об’єктів дасть можливість вирішувати дослідницькі питання, тим самим сприяючи досягненню мети максимізації продуктивності різноманітних культур, одночасно забезпечуючи навчання та навчання навичкам, які, ймовірно, будуть мати великий попит у майбутньому секторі захищених культур.
5 Висновки
У високотехнологічних теплицях із інтелектуальними технологіями є великий потенціал для підвищення прибутковості шляхом автоматизації критичних та/або трудомістких зон, таких як моніторинг урожаю, запилення та збирання врожаю. Розвиток штучного інтелекту, робототехніки та машинного навчання відкриває нові виміри для захищеного врожаю. Вертикальні ферми становлять невелику частку світового сільськогосподарського ринку, і, незважаючи на високу енергоємність, вертикальне землеробство пропонує неперевершену продуктивність із високим рівнем ефективності води та поживних речовин. Економічне вирощування різноманітних культур має важливе значення, якщо виробництво захищених культур має надати значний позитивний вплив на глобальну продовольчу безпеку. Системи захищеного землеробства з низькими та середніми технологіями вирощують переважно томати, огірки, кабачки, стручковий перець, баклажани та салат, а також азіатську зелень і трави.
Розвиток великомасштабних об’єктів з контрольованим середовищем в Австралії обмежувався переважно вирощуванням томатів. Розробка відповідних сортів вимагатиме оптимізації кількох ключових ознак, які відрізняються від тих, які вважаються бажаними для культур у відкритому грунті. Основні властивості, на які можна орієнтуватися для сільського господарства в закритому грунті, включають скорочення життєвого циклу культури, безперервне цвітіння, низьке співвідношення коренів і пагонів, підвищення продуктивності в умовах низького фотосинтезу.
споживання енергії та бажані споживчі властивості, такі як смак, колір, консистенція та специфічний вміст поживних речовин.
Крім того, розведення спеціально для високоякісних культур з більшою поживністю дасть бажану садівничу (і потенційно лікарську) продукцію з відмінною ринковою вартістю. Прибутковість і стабільність захищеного вирощування культур залежать від розробки рішень для основних проблем, включаючи стартові витрати, споживання енергії, кваліфіковану робочу силу, боротьбу зі шкідниками та розробку індексу якості.
Нові матеріали для скління та технологічні досягнення, які зараз досліджуються або випробовуються, пропонують рішення для вирішення однієї з найактуальніших проблем із захищеними культурами. Ці досягнення потенційно могли б забезпечити необхідний поштовх, щоб допомогти сектору захищених культур перейти на стійкий і економічно ефективний рівень енергоефективності та задовольнити зростаючі вимоги щодо продовольчої безпеки, зберігаючи при цьому якість врожаю та поживні властивості.
вмісту та мінімізації шкідливого впливу на навколишнє середовище.
Авторські внески: SGC написав рецензію за допомогою вкладу та редакції, наданої DTT, Z.-HC, OG та CIC. Усі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.
Фінансування: Огляд базувався на звіті, підготовленому та фінансованому Спільним дослідницьким центром Future Food Systems, який підтримує галузеве співробітництво між промисловістю, дослідниками та спільнотою. Ми також отримали фінансову підтримку від проектів Horticulture Innovation Australia (номер гранту VG16070 для DTT, Z.-HC, OG, CIC; номер гранту VG17003 для DTT, Z.-HC; номер гранту LP18000 для Z.-HC) і проекту CRC P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Заява інституційної ревізійної ради: Не застосовується.
Заява про інформовану згоду: Не застосовується.
Заява про доступність даних: Не застосовується.
Конфлікт інтересів: Автори не оголошують конфлікту інтересів.
посилання
1. Департамент ООН з економічних і соціальних питань. Доступно в Інтернеті: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (переглянуто 13 квітня 2022 р.).
2. Департамент ООН з економічних і соціальних питань. Доступно в Інтернеті: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (переглянуто 13 квітня 2022 р.).
3. Бінс, CW; Лі, М.К.; Мейкок, Б.; Torheim, LE; Наніші, К.; Дуонг, DTT Зміна клімату, постачання продуктів харчування та дієти. Annu. Охорона здоров’я 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Піски, Р.Д.; Ван дер Менсбругге, Д.; Нельсон, GC; Ахаммад, Х.; Блан, Е.; Бодирський, Б.; Фухіморі, С.; Хасегава, Т.; Гавлік, П.; та ін. Майбутнє попиту на продукти харчування: розуміння відмінностей у глобальних економічних моделях. Agric. екон. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Лу, М.; Ін Со, В.; Лоусон, К. Моделювання впливу зміни клімату на прибутковість австралійських ферм. У робочому документі ABARES; Уряд Австралії: Канберра, Австралія, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Чень, З.-Х.; Сетхувенкатраман, С. Захищене вирощування культур у теплому кліматі: огляд методів контролю вологості та охолодження. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Томкінс, Б. Майбутні системи виробництва продуктів харчування: вертикальне землеробство та сільське господарство з контрольованим середовищем. Сустейн. Sci. Практ. Політика 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Зростання кращих міст: міське сільське господарство для сталого розвитку; IDRC: Оттава, Онтаріо, Канада, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Пірсон, Л.Ж.; Пірсон, Л.; Пірсон, К.Дж. Стале міське сільське господарство: підсумки та можливості. Міжн. Дж. Агрік. Сустейн. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Індустрія садівництва провінції Альмерія, Іспанія. Геогр. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Генрі Р. Інновації в сільському господарстві та постачанні продовольства у відповідь на пандемію COVID-19. мол. Завод 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Боннет, Г.; Макінтайр, К.; Хохман, З.; Вассон, А. Стратегії підвищення продуктивності, різноманітності продукції та прибутковості міського сільського господарства. Agric. сист. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. О'Салліван, Каліфорнія; Макінтайр, CL; Сухий, І.Б.; Хані, С.М.; Хохман, З.; Боннет, Г. Д. Вертикальні ферми плодоносять. Нац. Біотехнологія. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Куеста Робле випускає. Глобальна теплична статистика. 2019. Доступно в Інтернеті: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (дата доступу: 13 квітня 2022 р.).
15. Хедлі, Д. Потенціал індустрії садівництва в контрольованому середовищі в Новому Уельсі; Університет Нової Англії: Армідейл, Австралія, 2017; стор. 25.
16. Овочева карта світу. 2018. Доступно в Інтернеті: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (дата перегляду 13 квітня 2022 р.).
17. Graeme Smith Consulting—Загальна інформація про галузь. Доступно в Інтернеті: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (дата доступу: 13 квітня 2022 р.).
18. Девіс, Дж. Вирощування захищених культур в Австралії до 2030 р.; Protected Cropping Australia: Перт, Австралія, 2020; стор. 15.
19. Агроліст. Стан внутрішнього землеробства; Agrilyst: Бруклін, Нью-Йорк, США, 2017.
20. Безґрунтове землеробство в закритих приміщеннях: Фаза I: Вивчення промисловості та впливу сільського господарства з контрольованим середовищем|Публікації|WWF.
Доступно в Інтернеті: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (переглянуто 13 квітня 2022 р.). Посіви 2022, 2 184
21. Еммотт, CJM; Рер, Я.; Campoy-Quiles, M.; Кірхарц, Т.; Урбіна, А.; Екінс-Докс, Нью-Джерсі; Нельсон, Дж. Органічна фотоелектрична
теплиці: унікальне застосування для напівпрозорої фотоелектричної системи? Енергетичне середовище. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Замбон, І.; Колантоні, А.; Монарка, Д. Поєднання сільськогосподарських та енергетичних цілей: Оцінка прототипу фотоелектричного тепличного тунелю. Відновити. Сустейн. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Антон, А.; Лопес, JC; Baeza, EJ; Парра, Японія; Муньос, П.; Montero, JI LCA врожаю томатів у багатотунельній теплиці в Альмерії. Міжн. J. Оцінка життєвого циклу. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Фортуна, Л.; Нуннарі, Г.; Окіпінті, Л.; Xibilia, MG Soft computing для контролю клімату в теплицях. IEEE Trans. Нечітка система 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Хуан, Дж.; Чанг, Л.; Чжан, Дж.; Huang, D. Дискримінація стану води кореневої зони рослин у тепличному виробництві на основі фенотипування та методів машинного навчання. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Хассабіс, Д. Штучний інтелект: шаховий матч століття. Nature 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; де Цварт, Ф.; Елінгс, А.; Рігіні, І.; Петропулу, А. Дистанційне керування тепличним виробництвом овочів за допомогою штучного інтелекту — тепличний клімат, зрошення та рослинництво. Sensors 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Абданан Мехдізаде, С.; Рохані, А.; Рахнама, М.; Рахматі-Джонейдабад, М. Прикладне машинне навчання в тепличному моделюванні; нове застосування та аналіз. Інф. Переробка агр. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Хамід, І.А.; Торп, KR; Баласундрам, С.К.; Шафіян С.; Фатеміє, М.; Султан, М.; Манс, Б.; Samiei, S. Автоматизація теплиць з використанням бездротових датчиків та інструментів Інтернету речей, інтегрованих зі штучним інтелектом; IntechOpen: Рієка, Хорватія, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Субіш, А.; Mehta, CR Автоматизація та оцифрування сільського господарства за допомогою штучного інтелекту та Інтернету речей. Артиф. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; МакКул, К.; Са, І.; Перес, Т. Робот для збирання солодкого перцю для захищених середовищ. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32 Ленерт К.; МакКул, К.; Корк, П.; Са, І.; Стахніс, К.; Хентен, EJV; Ніето, Дж. Спеціальний випуск про сільськогосподарську робототехніку. Дж. Польовий робот. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Шамширі, Р.; Weltzien, C.; Хамід, І.А.; Юль, І.Я.; Грифт, ТЕ; Баласундрам, С.К.; Пітонакова Л.; Ахмад, Д.; Чоудгарі, Г. Дослідження та розробки в сільськогосподарській робототехніці: перспектива цифрового землеробства. Міжн. Дж. Агрік. Biol. інж. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Балендонк, Дж. Робот-підмітач збирає перші перці. Грін. Міжн. Маг. Грін. Рости. 2017, 6, 37.
35. Юань, Т.; Чжан, С.; Шен, X.; Ван, Д.; Гонг, Ю.; Li, W. Автономний робот-запилювач для гормональної обробки квітів помідорів у теплиці. У матеріалах 2016-ї міжнародної конференції з систем та інформатики (ICSAI) 3 р., Шанхай, Китай, 19–21 листопада 2016 р.; С. 108–113.
36. Мехарг, А. А. Точка зору: міське фермерство потребує моніторингу. Nature 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Шпехт, К.; Хенкель, Д.; Діріх, А.; Зіберт, Р.; Фрайзінгер, У.Б.; Савицька, М. Сільське господарство в міських будівлях та на них: Сучасна практика та особливі новинки землеробства з нульовою площею (ZFarming). Відновити. Agric. Харчова система 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Відкритий форум. 2020. Доступно в Інтернеті: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (переглянуто 13 квітня 2022 р.).
39. Despommier, D. Farming up the city: Підйом міських вертикальних ферм. Тенденції біотехнології. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Лю, М.; Лу, Дж.; Мяо, Ю.; Хоссейн, MA; Альхамід, М. Ф. Ботанічний Інтернет речей: до розумного внутрішнього землеробства
об’єднання людей, рослин, даних і хмар. моб. Netw. апл. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Лян, В.; Чень, З.-Х.; Тканина, Д.; Лан, Ю.-К. Стійке захищене вирощування: приклад сезонного впливу на споживання тепличної енергії під час виробництва стручкового перцю. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Голдсуорсі, М.; Чаван, С.; Лян, В.; Майєр, К.; Ганнум, О.; Cazzonelli, CI; Тканина, ДТ; Лан, Ю.-К.;
Сетувенкатраман, С.; та ін. Новий покривний матеріал покращує енергію охолодження та ефективність фертигації для тепличного виробництва баклажанів. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Майєр, К.; Чаван, С.; Лян, В.; Чень, З.-Х.; Тканина, ДТ; Лан, Ю.-К. Мінімізація енергії в захищеному об’єкті для вирощування сільськогосподарських культур за допомогою точок збору кількох температур і контролю налаштувань вентиляції. Енергія 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Належна сільськогосподарська практика для тепличних овочевих культур: принципи для середземноморських кліматичних зон; Папір ФАО з виробництва та захисту рослин; ФАО: Рим, Італія, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Review of Research and Identification of R&D Gaps for Levied Vegetables (VG16083). Доступно в Інтернеті: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (доступ на 13 квітня 2022 р.).
46. Хіваса-Танасе, К.; Езура, Х. Молекулярна селекція для створення оптимізованих культур: від генетичних маніпуляцій до потенційного застосування на заводах. Фронт. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Козай, Т. Чому світлодіодне освітлення для міського сільського господарства? Світлодіодне освітлення для міського сільського господарства; Козаї, Т., Фудзівара, К., Ранкл, Е.С., Ред.; Springer: Сінгапур, 2016; С. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Квон, С.; Лім, Дж. Підвищення енергоефективності на заводах шляхом вимірювання біоелектричного потенціалу рослин. Інформатика в управлінні, автоматизації та робототехніці; Тан, Г., ред.; Springer: Берлін/Гейдельберг, Німеччина, 2011; С. 641–648.
49. Кочетта, Г.; Кашіані, Д.; Булгарі, Р.; Мусанте, Ф.; Колтон, А.; Россі, М.; Ферранте, А. Ефективність використання світла для виробництва овочів
в захищених і закритих приміщеннях. Євро. фіз. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Зернові культури 2022, 2 185
50. Джонс, М. Нові технології селекції та можливості для овочевої промисловості Австралії; Horticulture Innovation Australia Limited: Сідней, Австралія, 2016.
51. Тюзель, Ю.; Leonardi, C. Захищене вирощування в середземноморському регіоні: Тенденції та потреби. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Бергуньо, В. Історія помідорів: від одомашнення до біофармації. Біотехнологія. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Тахер, Д.; Сольберг, Ш.; Прохенс, Дж.; Чоу, Ю.; Раха, М.; Ву, Т. Колекція баклажанів Всесвітнього овочевого центру: походження, склад, поширення насіння та використання в селекції. Front. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Хасан, М.М.; Башир, Т.; Гош, Р.; Лі, С.К.; Бе, Х. Огляд впливу світлодіодів на виробництво біологічно активних сполук і якість врожаю. Молекули 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Орсіні, Ф.; Босі, С.; Санубар, Р.; Брегола, В.; Дінеллі, Г.; Джанквінто, Г. Оптимальне співвідношення червоний:синій у світлодіодному освітленні для нутрицевтичного внутрішнього садівництва. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [CrossRef] 56. Квон, К.-Т.; Хео, Дж.; Леммон, ZH; Капуа, Ю.; Хаттон, СФ; Ван Ек, Дж.; Парк, SJ; Ліппман, З.Б Швидка адаптація пасльонових плодових культур для міського сільського господарства. Nat. Біотехнологія. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Шамширі, RR; Джонс, JW; Торп, KR; Ахмад, Д.; Людина, HC; Тагері, С. Огляд оптимальної температури, вологості та дефіциту тиску пари для оцінки та контролю мікроклімату при тепличному вирощуванні томатів: огляд. Int. Агрофіз. 2018, 32, 287-302. [CrossRef] 58. Чаван, С.Г.; Майєр, К.; Алагоз, Ю.; Філіпе, JC; Уоррен, CR; Лін, Х.; Цзя, Б.; Лоїк, М.Є.; Cazzonelli, CI; Чен, Ж.Х.; та ін. Світлообмежений фотосинтез під енергозберігаючою плівкою знижує врожайність баклажанів. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Тіммерманс, GH; Дума, РФ; Лін, Дж.; Дебіє, М.Г Подвійне люмінесцентне «розумне» вікно, що реагує на тепло/електрику. Додаток Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Інь, Р.; Сюй, П.; Шен, П. Практичний приклад: Енергозбереження завдяки сонячній віконній плівкі в двох комерційних будівлях у Шанхаї. Energy Build. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Кім, Х.-К.; Лі, С.-Й.; Квон, Ж.-К.; Кім, Ю.-Х. Оцінка впливу покривних матеріалів на мікроклімат теплиці та теплові характеристики. Агрономія 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. Він, X.; Майєр, К.; Чаван, С.Г.; Чжао, C.-C.; Алагоз, Ю.; Cazzonelli, C.; Ганнум, О.; Тканина, ДТ; Чень, З.-Х. Світлозмінюючі покривні матеріали та стале тепличне виробництво овочів: огляд. Регулювання росту рослин. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Тіммерманс, GH; Хеммінг, С.; Баеза, Е.; Тор, EAJV; Шеннінг, APHJ; Дебіє, М.Г Сучасні оптичні матеріали для контролю сонячного світла в теплицях. Adv. оптик Матер. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Зісіс, К.; Печлівані, Є.М.; Ціміклі, С.; Мекерідіс, Е.; Ласкаракіс, А.; Логотетідіс, С. Органічна фотоелектрика на дахах теплиць: вплив на ріст рослин. Матер. Сьогодні Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Арока-Дельгадо, Р.; Перес-Алонсо, Дж.; Каллехон-Ферре, А.-Ж.; Діас-Перес, М. Морфологія, врожайність і якість тепличного вирощування помідорів з гнучкими фотоелектричними панелями на даху (Альмерія-Іспанія). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. Він, X.; Чаван, С.Г.; Хамуї, З.; Майєр, К.; Ганнум, О.; Чень, З.-Х.; Тканина, ДТ; Каццонеллі, CI Розумна скляна плівка зменшила вміст аскорбінової кислоти в сортах червоного та помаранчевого стручкового перцю, не впливаючи на термін зберігання. Рослини 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Чжао, К.; Чаван, С.; Він, X.; Чжоу, М.; Cazzonelli, CI; Чень, З.-Х.; Тканина, ДТ; Ганнум, О. Розумне скло впливає на чутливість продихів тепличного стручкового перцю через змінене світло. J. Exp. Бот. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Пілкінгтон, Л.Ж.; Месселінк, Г.; ван Лентерен, JC; Ле Мотті, К. «Захищений біологічний контроль» — біологічна боротьба зі шкідниками в тепличному господарстві. Biol. Контроль 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Фогт, В. Підживлення рослин у майбутньому тепличному виробництві. В Живлення рослин тепличних культур; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Дордрехт, Нідерланди, 2009; пп. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Аналіз поживних речовин ґрунту та полуниці та малини без ґрунту, вирощених у теплиці. Їжа Nutr. наук. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Пропонування можливостей подальшої освіти представникам овочевої галузі. AUSVEG. 2020. Доступно онлайн: https://ausveg.com.au/
articles/offering-further-education-opportunities-to-veg-industry-members/ (дата доступу: 13 квітня 2022 р.).