Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) ve David T. Tissue 1,2)
1. Ulusal Sebze Korumalı Mahsul Merkezi, Hawkesbury Çevre Enstitüsü, Batı Sidney
Üniversite, Kilitli Çanta 1797, Penrith, NSW 2751, Avustralya; 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. Küresel Arazi Tabanlı İnovasyon Merkezi, Hawkesbury Kampüsü, Western Sydney Üniversitesi,
Richmond, NSW 2753, Avustralya
3. Fen Fakültesi, Batı Sidney Üniversitesi, Penrith, NSW 2751, Avustralya
* Yazışma: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
Özet: Korumalı mahsul, iklim değişikliği karşısında gıda üretimini desteklemenin bir yolunu sunuyor
ve sağlıklı yiyecekleri daha az kaynakla sürdürülebilir bir şekilde teslim edin. Ancak bu şekilde tarım yapmak
ekonomik olarak uygunsa, mevcut koşullar bağlamında korunan mahsulün durumunu dikkate almamız gerekir.
teknolojiler ve ilgili hedef bahçe bitkileri. Bu inceleme mevcut fırsatları özetlemektedir
ve bu heyecan verici ama aynı zamanda devam eden araştırma ve yenilik tarafından ele alınması gereken zorluklar
Avustralya'da karmaşık alan. Kapalı çiftlik tesisleri genel olarak aşağıdaki üç kategoriye ayrılır:
teknolojik ilerleme seviyeleri: ilgili zorluklarla düşük, orta ve yüksek teknoloji
yenilikçi çözümler gerektirir. Ayrıca, iç mekan bitki büyümesi ve korunan bitkiler üzerindeki sınırlamalar
kırpma sistemleri (örneğin, yüksek enerji maliyetleri), kapalı tarımın kullanımını nispeten
birkaç, yüksek değerli mahsul. Bu nedenle, kapalı tarıma uygun yeni mahsul çeşitleri geliştirmemiz gerekiyor.
açık alan üretimi için gerekli olanlardan farklı olabilir. Ayrıca, korunan kırpma
yüksek başlangıç maliyetleri, pahalı vasıflı işgücü, yüksek enerji tüketimi ve önemli ölçüde zararlı
ve hastalık yönetimi ve kalite kontrolü. Genel olarak, korumalı kırpma umut verici çözümler sunar
gıda üretiminin karbon ayak izini azaltırken gıda güvenliği için. Ancak iç mekan için
küresel gıda güvenliği ve beslenme üzerinde önemli bir olumlu etkiye sahip olmak için mahsul üretimi
güvenlik, çeşitli mahsullerin ekonomik üretimi esas olacaktır.
Anahtar Kelimeler: korumalı kırpma; dikey çiftlik; topraksız kültür; mahsul performansı; kapalı tarım;
Gıda Güvenliği; kaynak sürdürülebilirliği
1. Giriş
Küresel nüfusun 10'de yaklaşık 2050 milyara ulaşması bekleniyor ve büyümenin çoğunluğunun dünya genelindeki büyük şehir merkezlerinde gerçekleşeceği tahmin ediliyor [1,2]. Nüfus arttıkça, gıda üretimi de artmalı ve beslenme ve sağlık ihtiyaçlarını karşılamalı ve aynı zamanda Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine (BM Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri) [3,4] ulaşmalıdır. Azalan ekilebilir araziler ve iklim değişikliğinin tarım üzerindeki olumsuz etkileri, gelecek birkaç on yılda artan talebi karşılamak için gelecekteki gıda üretim sistemlerinde yenilikleri zorunlu kılan ek zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Örneğin, Avustralya çiftlikleri sıklıkla iklim değişkenliğine maruz kalır ve uzun vadeli iklim değişikliği etkilerine karşı hassastır. Doğu Avustralya'da 2018–19 ve 2019–20 yıllarında yaşanan son kuraklıklar, çiftlik işletmelerini olumsuz etkilemiş ve böylece iklim değişikliğinin Avustralya tarımı üzerinde ortaya çıkan etkilerine katkıda bulunmuştur [5].
Düşük teknolojili çoklu tünellerden orta teknolojili, kısmen çevre kontrollü seralara, yüksek teknolojili 'akıllı' seralara ve kapalı çiftliklere kadar uzanan kapalı tarım [6] olarak da bilinen korumalı mahsul, 21. yüzyılda küresel gıda güvenliğini artırmaya yardımcı olabilir. yüzyıl. Bununla birlikte, kendi kendine sürdürülebilir bir metropol vizyonu, çağdaş zorluklarla başa çıkmanın bir yolu olarak çekici olsa da, iç mekan çiftçiliğinin benimsenmesi,
taraftarlarının heyecanı ve iyimserliği. Korumalı mahsul ve ev içi çiftçilik, arazi kullanımını optimize etmek için daha fazla teknoloji ve otomasyon kullanımını içerir ve böylece gelecekteki gıda üretimini iyileştirmek için heyecan verici çözümler sunar [7]. Dünya çapında, kentsel tarımın gelişimi [8,9] genellikle Hollanda'daki ışık ve alan kısıtlamaları gibi kronik ve/veya akut krizlerden sonra meydana gelmiştir; Detroit'teki motor endüstrisinin çöküşü; ABD Doğu Kıyısında emlak piyasası çöküşü; ve Küba füze krizi ablukası. Başka
ivmeler, mevcut pazarlar şeklinde geldi, yani, ülkenin Kuzey Avrupa pazarlarına kolay erişimi nedeniyle İspanya'da [10] korunan mahsul çoğaldı. Mevcut zorluklarla birlikte, devam eden COVID-19 salgını, kentsel tarımı dönüştürmek için gerekli ivmeyi sağlayabilir [11].
Kentsel tarım, gıda güvenliğinin ve insan beslenmesinin iyileştirilmesinde önemli bir rol oynayacaksa, küresel ölçekte ölçeklendirilmeli, böylece daha geniş bir ürün yelpazesini daha enerji, kaynak ve maliyet açısından verimli bir şekilde yetiştirme kapasitesine sahip olacaktır. şu anda mümkündür. Çevresel kontroller, haşere yönetimi, fenomik ve otomasyondaki gelişmeleri bir araya getirerek mahsul üretkenliğini ve kalitesini artırmak için muazzam fırsatlar mevcuttur.
bitki mimarisini, ürün kalitesini (tat ve beslenme) ve verimi iyileştiren özellikleri hedefleyen ıslah çalışmaları ile. Geleneksel mahsul türlerine kıyasla mevcut ve yeni ortaya çıkan mahsullerin daha fazla çeşitliliği ve ayrıca tıbbi bitkiler, çevresel kontrollü çiftliklerde yetiştirilebilir [12,13].
Kentsel gıda güvenliğini iyileştirmeye ve gıdanın karbon ayak izini azaltmaya yönelik acil ihtiyaç, tarım-gıda sektörlerindeki, korunan mahsul ve dikey kapalı çiftçilik gibi yeniliklerle ele alınabilir. Bunlar, minimum çevre kontrolüne sahip düşük teknolojili çoklu tünellerden, orta teknolojili, kısmen çevre kontrollü seralardan yüksek teknoloji seralara ve en son teknolojilere sahip dikey tarım tesislerine kadar uzanmaktadır. Korumalı mahsul, üretim ölçeği ve ekonomik etki açısından Avustralya'da en hızlı büyüyen gıda üreten sektördür [12]. Avustralya korunan mahsul endüstrisi, yüksek teknoloji tesislerinden (%17), seralardan (%20) ve hidroponik/alt tabakaya dayalı mahsul üretim sistemlerinden (%52) oluşmakta olup, bu da tarımsal gıda sektörünü geliştirme ihtiyacı ve fırsatını göstermektedir. Bu derlemede, Avustralya'da devam eden araştırmalar tarafından ele alınması gereken fırsatları ve zorlukları ana hatlarıyla belirterek, mevcut teknolojiler ve ilgili hedef bahçe bitkileri bağlamında korunan mahsulün durumunu tartışıyoruz.
2. Korumalı Bitkilerde Güncel Teknik ve Teknolojiler
2019'da, korunan mahsullere ayrılan toplam arazi alanı - genel olarak şunları içerir:
her türlü örtü altında ekin yetiştirmek—küresel olarak 5,630,000 hektar (ha) olarak tahmin edilmiştir [14]. Seralarda (kalıcı yapılar) yetiştirilen sebze ve otların toplam alanının küresel olarak yaklaşık 500,000 hektar olduğu tahmin edilmektedir ve bu ürünlerin %10'u seralarda ve %90'ı plastik seralarda yetiştirilmektedir [15,16]. Avustralya'nın sera alanının yaklaşık 1300 hektar olduğu ve yüksek teknolojili seraların (her biri 14 hektardan daha az yer kaplayan yaklaşık 5 ayrı işletme) bu alanın %17'sini ve düşük teknolojili/orta teknolojili seraların %83'ünü oluşturduğu tahmin edilmektedir [17]. ]. Küresel olarak, plastik seralar ve seralar, üretilen toplam seraların sırasıyla yaklaşık %80'ini ve %20'sini oluşturmaktadır [16].
Korumalı mahsul, 1.5 yılında çiftlik kapısında yılda yaklaşık 2017 milyar dolar değerinde olan Avustralya'da en hızlı büyüyen gıda üreten sektördür. Tüm Avustralyalı çiftçilerin yaklaşık %30'unun bir tür korumalı mahsul sisteminde mahsul yetiştirdiği tahmin edilmektedir ve örtü altında yetiştirilen mahsullerin toplam sebze ve çiçek üretiminin yaklaşık %20'sini oluşturduğu [18]. Avustralya'da, tahmini sera sebze üretim alanı Güney Avustralya (580 ha) için en yüksektir, bunu Yeni Güney Galler (500 ha) ve Victoria (200 ha) takip ederken, Queensland, Batı Avustralya ve Tazmanya her biri <50 ha'dır [17] ].
Avustralya Bahçıvanlık İstatistikleri El Kitabına (2014-2015) ve endüstri ile yapılan tartışmalara dayanarak, meyve, sebze ve çiçeklerin brüt üretim değeri (GVP) 2017 için tahmin edilmiştir. Kullanılan yetiştirme sistemleri arasında, hidroponik/substrat- temelli üretim sistemleri (%52) en yüksek değere sahipti, bunu toprak gübreleme ve hidroponik/alt tabaka temelli sistemlerin (%35) bir arada kullanıldığı ve hidroponik/besin kullanan toprak gübreleme sistemleri (%11) altında yetiştirilenler izledi. film tekniği (NFT) (%2) (Şekil 1A). Benzer şekilde, koruma türleri arasında poli/cam örtüler (%63) altında yetiştirilen ürünler en yüksek GVP'ye sahip olurken, bunu poli örtüler (%23), dolu/gölge örtüler (%8) ve birleşik poli/dolu/gölgeler altında yetiştirilenler izledi. kapsar (%6) (Şekil 1B) [17]. Avustralya'da, belirli sera bahçecilik ürünlerinin GVP'leri için istatistikler hazır değildir [15].
Şekil 1. Yetiştirme sistemi (A) ve koruma (B) ile korunan mahsul (2017) kapsamındaki mahsullerin toplam brüt değer üretimi (GVP). Hidroponik/alt tabaka bazlı üretim, taşyünü gibi atıl bir ortam kullanılarak topraksız bitki büyümesini içerir. Toprak/gübre bazlı üretim, gübreleme ile toprak kullanılarak bitki büyümesini içerir (gübre ve suyun kombine uygulaması). Hidroponik/besin film tekniği (NFT), su geçirmez kanallarda bitkilerin köklerinden geçen, çözünmüş besinler içeren sığ bir su akışının dolaşmasını gerektirir. 'Poli' polikarbonatı ifade eder.
Genellikle ağ veya kumaştan olan dolu/gölge örtüleri, mahsulleri doludan korur ve aşırı ışığın bir kısmını engeller. $, AUD'yi ifade eder.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kontrollü çevre tesisleri arasında, cam veya polikarbonat (poli) seralar (%47), kapalı dikey çiftliklerden (%30), düşük teknolojili plastik çember evlerden (%12), konteyner çiftliklerinden (%7) daha yaygındır. ) ve kapalı derin su kültürü sistemleri (% 4). Yetiştirme sistemleri arasında hidroponik (%49), toprak bazlı (%24), akuaponik (%15), aeroponik (%6) ve hibrit (aeroponik, hidroponik, toprak) sistemlerden (%6) daha yaygındır [19,20].
Avustralya, büyük ölçüde az sayıda yoğun nüfuslu şehre sahip olması nedeniyle, çok az sayıda gelişmiş dikey çiftliğe sahiptir. Bununla birlikte, Avustralya yaklaşık 1000 hektarlık bir sera alanına sahiptir [16,17] ve Avustralya için taze sebze ve meyve ihracatı, artan örtü altı ekimi ile birlikte 2006'dan 2016'ya [16] önemli ölçüde artmıştır. Avustralya iç mekan çiftçiliğinde harika bir başlangıç yapmış ve sektör büyük bir büyüme potansiyeline sahip olsa da, küresel ölçekte önemli bir oyuncu olmak için olgunlaşmak ve daha fazla gelişmek için zamana ihtiyaç vardır. Şu anda, ticari amaçlı kapalı çiftlik tesisleri, aşağıdaki üç teknolojik gelişme düzeyine ayrılabilir: düşük, orta ve yüksek teknoloji. Her biri aşağıdaki bölümlerde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
2.1. Düşük Teknolojili Çoklu Tüneller için Yeni Teknolojiler
Korumalı mahsul üretimine en fazla katkıda bulunan düşük teknolojili sera tesislerinin, minimum kaynaklarla yüksek kaliteli mahsuller üreten karlı orta veya yüksek teknolojili tesislere geçişlerine yardımcı olacak teknolojik çözümler gerektiren çeşitli sınırlamaları vardır. Düşük teknolojili çoklu tüneller, küresel olarak [80] ve Avustralya'da [90] sera mahsulü üretiminin %20-17'ını oluşturmaktadır. Korunan mahsullerde düşük teknolojili çoklu tünellerin büyük oranı ve bunların düşük iklim, gübreleme ve haşere kontrolü seviyeleri göz önüne alındığında, üretimi ve yetiştiricilere ekonomik getiriyi artırmak için ilgili zorlukların ele alınması önemlidir.
Düşük teknoloji seviyesi, plastik kaplamalı geçici metal yapılardan kalıcı amaca yönelik yapılara kadar değişebilen çeşitli poli-tünel türlerini kapsar. Genellikle, dışarısı çok sıcak veya bulutlu olduğunda plastik kaplamayı kaldırma yeteneğinin ötesinde kontrol edilmezler. Bu plastik örtüler, mahsulü dolu, yağmur ve soğuk havalardan korur ve büyüme mevsimini bir miktar uzatır. Bu ucuz yapılar,
marul, fasulye, domates, salatalık, lahana ve kabak gibi sebze mahsullerine yatırım için uygun getiri. Bu çoklu tünellerde tarım toprakta yapılırken, daha gelişmiş işlemler domates, yaban mersini, patlıcan veya biber için büyük saksılar ve damlama sulama kullanabilir. Bununla birlikte, düşük teknolojili korumalı kırpma küçük yetiştiriciler için mantıklı olsa da, bu tür teknikler çeşitli eksikliklerden muzdariptir. Çevresel kontrol eksikliği, ürünün boyutunun ve kalitesinin tutarlılığını etkiler ve bu nedenle azaltır
süpermarketler ve restoranlar gibi talepkar müşteriler için bu ürünlerin pazar erişimi. Mahsulün genellikle toprağa ekildiği göz önüne alındığında, bu çiftçiler ayrıca çok sayıda haşere ve toprak kaynaklı hastalıklarla (örneğin, kalıcı nematod istilası) karşı karşıya kalmaktadır. Sanayi ve araştırma ortakları, tesis tasarımı ve mahsul yönetim sistemleri ile ürün ihraç etmek için akıllı ticaret sistemleri genelinde çözümler sağlamada yeniliklere ihtiyaç duyuyor.
ve sürekli bir tedarik zinciri sürdürmek. Üniversitelerden ve şirketlerden fon sağlayan kuruluşlardan ve teknolojik yeniliklerden (ör. biyolojik kontrol, sulamada kısmi otomasyon ve sıcaklık kontrolünde) gelen teşvikler ve destek, yetiştiricilerin daha gelişmiş teknolojik mahsul sistemlerine geçişine yardımcı olabilir.
2.2. Orta Teknolojili Seraları Yenilikler ve Yeni Teknolojilerle Yükseltmek
Orta teknoloji korumalı mahsul, kontrollü çevre seraları ve seraları kapsayan geniş bir kategoridir. Korumalı ürün sektörünün bu kısmı, düşük teknolojili çoklu tüneller ve yüksek teknolojili seralardan yüksek kaliteli ürünler kullanan çiftliklerde büyük ölçekli gıda üretimi ile rekabet edebilmek için önemli teknolojik yükseltmeler gerektirir. Orta teknolojili seralarda çevre kontrolü genellikle kısmi veya yoğundur ve bazı seraların sıcaklığı çatının manuel olarak açılmasıyla kontrol edilebilirken,
daha gelişmiş tesislerde soğutma ve ısıtma üniteleri bulunur. Orta teknoloji seralarda enerji maliyetini ve karbon ayak izini azaltmak için güneş panelleri ve akıllı filmlerin kullanımı araştırılmaktadır [21-23].
Birçok sera hala PVC veya cam kaplamadan yapılırken, bu yapılara akıllı filmler uygulanabilir veya enerji verimliliğini artırmak için sera tasarımına dahil edilebilir. Genel olarak, üst düzey seralar, mahsul verimini en üst düzeye çıkarmak için farklı büyüme aşamalarında dikkatlice kalibre edilmiş sıvı gübre girişlerine sahip Taşyünü blokları gibi yetiştirme ortamları kullanır. CO2 gübrelemesi bazen orta teknoloji seralarda verimi ve kaliteyi artırmak için kullanılır. Orta teknoloji korumalı mahsul sektörü, yüksek verim ve kaliteye sahip yeni mahsul genotipleri, entegre haşere yönetimi, tam otomatik gübreleme ve sera iklimi kontrolü ve mahsul yönetiminde robotik yardım dahil olmak üzere gelişmiş bilimsel ve teknolojik çözümler üretmek için endüstri-üniversite ortaklıklarından faydalanacaktır. ve hasat.
2.3. Yüksek Teknolojili Seralar İçin Bilim ve Teknolojinin Yenilikleri
Yüksek teknoloji seralar, mahsul fizyolojisi, gübreleme, geri dönüşüm ve aydınlatmadaki en son teknolojik gelişmeleri bünyesinde barındırabilir. Büyük ölçekli ticari seralarda, örneğin, 'akıllı cam' teknolojisi, güneş fotovoltaik (PV) sistemleri ve LED paneller gibi ek aydınlatma, mahsul kalitesini ve verimini artırmak için kullanılabilir. Üreticiler ayrıca mahsul izleme, tozlaşma ve hasat gibi kritik ve/veya emek yoğun alanları giderek daha fazla otomatikleştiriyor.
Yapay zekanın (AI) ve makine öğreniminin (MI) gelişimi, yüksek teknoloji seralar için yeni boyutlar açmıştır [24–28]. AI, büyük verilerdeki kalıpları ayırt etmek ve genellikle insan zekası ile ilişkili görevleri gerçekleştirmek için eğitilmiş bir dizi bilgisayar kodlu kural ve istatistiksel modeldir. Görüntü tanımada kullanılan yapay zeka, mahsul sağlığını izlemek ve hastalık belirtilerini tanımak için kullanılıyor ve mahsul yönetimi ve hasat için daha hızlı, daha bilinçli karar vermeyi mümkün kılıyor.
insan emeği yerine robot kollarla. Nesnelerin İnterneti (IoT), özellikle sera uygulamaları için özelleştirilebilen otomasyon çözümleri sunar [29]. Bu nedenle, AI ve IoT, tarım faaliyetlerini kontrol ederek ve otomatikleştirerek modern tarım alanında önemli ölçüde katkıda bulunabilir [30].
Tarım robotları alanındaki araştırma ve geliştirme, son on yılda önemli ölçüde büyümüştür [31-33]. Kırmızı biber için ticari uygulanabilirliğe yaklaşan otonom bir mahsul hasat sistemi, Avustralya'da %76.5'lik bir hasat başarı oranı ile gösterilmiştir [31]. Avrupa ve İsrail'de domates bitkilerinin yapraklarını dökmek, kırmızı biber (dolmalık biber) hasat etmek ve domates bitkilerini polenlemek [34,35] için robotların prototipleri geliştirilmiştir ve yakın gelecekte ticarileştirilebilir.
Ayrıca, büyük ölçekli yüksek teknolojili seralar için işgücü yönetimi yazılım sistemleri, işçilerin verimliliğini önemli ölçüde optimize edecek ve bu işletmelerin ekonomik beklentilerini iyileştirecektir. BT ve mühendislik devrimi, korunan mahsul ve iç mekan çiftçiliğini güçlendirmeye devam edecek ve yetiştiricilerin mahsullerini kritik çiftçilik ve
piyasa kararları. Yüksek teknolojili seralar, Avustralya korumalı mahsul sektörüne fayda sağlama konusunda en yüksek potansiyele sahiptir, bu nedenle bu tesislere yönelik devam eden araştırma ve yeniliklerin, iyi yatırım yapılan zaman ve paraya dönüşmesi muhtemeldir.
2.4. Gelecekteki İhtiyaçlar İçin Dikey Çiftlikler Geliştirme
Son yıllarda, özellikle büyük nüfuslu ve yetersiz araziye sahip ülkelerde, dünya genelinde kapalı 'dikey çiftçilik' konusunda hızlı bir gelişmeye tanık olunmuştur [36,37]. Dikey tarım, 6 milyar ABD dolarını temsil ediyor, ancak multi-trilyon dolarlık küresel tarım pazarının küçük bir parçası olmaya devam ediyor [38]. Dikey çiftçiliğin çeşitli yinelemeleri vardır, ancak hepsi tamamen kapalı ve kontrollü bir ortamda dikey olarak istiflenmiş topraksız veya hidroponik yetiştirme rafları kullanır, bu da yüksek derecede otomasyon, kontrol ve tutarlılık sağlar [39]. Bununla birlikte, dikey tarım, metrekare başına benzersiz verimlilik ve yüksek seviyelerde su ve besin verimliliği sunmasına rağmen, yüksek enerji maliyetleri nedeniyle yüksek değerli ve kısa ömürlü ürünlerle sınırlı kalmaktadır.
Dikey çiftçiliğin teknolojik boyutu - ve özellikle 'akıllı' seraların ortaya çıkışı - yapay zeka ve Nesnelerin İnterneti (IoT) gibi yeni ortaya çıkan bilgisayar ve büyük veri teknolojileriyle çalışmaya istekli yetiştiricileri cezbedecektir [40]. Şu anda, hem otomasyon hem de enerji verimliliği teknolojilerinde büyük ilerlemeler olmasına rağmen, tüm kapalı alan çiftçiliği türleri enerji ve emek yoğundur. Halihazırda, en gelişmiş kapalı tarım biçimleri kendi enerjilerini sahada sağlıyor ve genel şebekeden bağımsız. Çatı bahçeleri, şehir binalarının tepesindeki basit tasarımlardan New York ve Paris'teki belediye binalarındaki kurumsal çatı işletmelerine kadar değişebilir. Kapalı dikey tarım, özellikle COVID-19 pandemisinin ardından parlak bir geleceğe sahiptir ve küresel gıda pazarındaki payını artırmak için iyi bir konuma sahiptir.
yüksek verimli üretim sistemi, tedarik zinciri ve lojistik maliyetlerinde azalma, otomasyon potansiyeli (taşıma işlemini en aza indirgeme) ve hem işgücüne hem de tüketicilere kolay erişim.
3. Korumalı Kırpmada Hedef Mahsuller
Halihazırda, iç mekan tarımı için uygun mahsuller, belirli yüksek değerli mahsullere izin veren yüksek enerji maliyeti (aydınlatma, ısıtma, soğutma ve çeşitli otomatik sistemlerin çalıştırılması için) gibi korunan mahsul sınırlamalarının yanı sıra iç mekan büyümesi için mahsul sınırlamaları nedeniyle sınırlı sayıdadır. 41-43]. Bununla birlikte, korunan mahsulün önemli bir etkisi olacaksa, çeşitli yenilebilir mahsullerin ekonomik üretimi esastır.
küresel gıda güvenliği [12,13,44]. Korumalı sebze yetiştiriciliği için mahsul çeşitleri, korumalı mahsullerde mutlaka gerekli olmayan çok çeşitli çevresel koşullara tolerans için yetiştirilen açık tarla yetiştiriciliğinden önemli ölçüde farklıdır. Uygun çeşitlerin geliştirilmesi, olarak görülen özelliklerden farklı olan çeşitli özelliklerin (kendi kendine tozlaşma, belirsiz büyüme, sağlam kökler gibi) optimizasyonunu gerektirecektir.
dış mekan bitkilerinde arzu edilir (Şekil 2) ([13]'ten alınmıştır).
Şekil 2. Tarla koşullarında açık havada yetiştirilen ürünlere göre kontrollü çevre koşulları altında iç mekanlarda yetiştirilen meyve veren ürünler için istenen özellikler.
Şu anda, iç mekan çiftçiliği için en uygun meyve ve sebzeler şunlardır:
• Asma veya çalılarda yetişenler (domates, çilek, ahududu, yaban mersini, salatalık, kırmızı biber, üzüm, kivi);
• Yüksek değerli özel ürünler (şerbetçiotu, vanilya, safran, kahve);
• Tıbbi ve kozmetik ürünler (deniz yosunu, Ekinezya);
• Küçük ağaçlar (kiraz, çikolata, mango, badem) diğer uygun seçeneklerdir [13].
Aşağıdaki bölümlerde, mevcut mevcut mahsulleri ve iç mekan tarımı için yeni çeşitlerin geliştirilmesini daha ayrıntılı olarak tartışacağız.
3.1. Düşük, Orta ve Yüksek Teknolojili Tesislerde Yetiştirilen Mevcut Ürünler
Düşük ve orta teknoloji korumalı mahsul sistemleri, ağırlıklı olarak domates, salatalık, kabak, kırmızı biber, patlıcan, marul, Asya yeşillikleri ve otlar üretir. Alan, üretilen meyve miktarı ve işletme sayısı bakımından seralarda üretilen en önemli bahçe sebzesi domates olup, onu kırmızı biber ve marul izlemektedir [15,45].
Avustralya'da, büyük ölçekli kontrollü çevre tesislerinin gelişimi, öncelikle domates yetiştirmek için inşa edilenlerle sınırlıdır [15]. Tarlada ve korunan mahsul tesislerinde 2017 yılı için tahmini meyve, sebze ve çiçek GVP'si, Avustralya'nın korunan mahsul sektöründe domatesin baskınlığını göstermektedir.
Bahçe bitkilerinin tarla ve örtü altı üretimine ilişkin 2017 yılı için genel tahmini GVP en yüksek domates (%24), ardından çilek (%17), yaz meyveleri (%13), çiçekler (%9), yaban mersini izledi. (%7), salatalık (%7) ve kırmızı biber (%6), Asya sebzeleri, otlar, patlıcan, kiraz ve çileklerin her biri %6'dan daha azdır (Şekil 3A).
Şekil 3. Avustralya için 2017'de (B) toplam kombine tarla ve korunan mahsul sebze üretimi (A) için tahmini brüt üretim değeri (GVP) ve korumalı mahsul altında yetiştirilen mahsullerin tahmini GVP'si.
Bunlar arasında, korunan mahsul sistemlerinde yetiştirilen mahsullerin GVP'si domates (%40), çiçekler (%11), çilek (%10), yaz meyveleri (%8) gibi diğer mahsullere göre önemli bir marjla öncülük etti. ) ve meyveler (%8), kalan mahsullerin her biri %5'ten daha azını oluşturuyor (Şekil 3B). Bununla birlikte, Avustralya iç pazarı, korunan mahsul endüstrisini terk eden sera domateslerine doymuş durumda.
aşağıdaki iki seçenekle: bu ürünlerin uluslararası pazarlarda satışını artırmak; ve/veya ülkedeki mevcut sera yetiştiricilerinden bazılarını diğer yüksek değerli mahsullerin üretimine geçmeye teşvik etmek. Koruma altında yetiştirilen bireysel mahsullerin oranı en yüksek meyveler (% 85) ve domates (% 80), ardından çiçekler (% 60), salatalık (% 50), kiraz ve Asya sebzeleri (% 40), çilek ve yaz izledi.
meyveler (her biri %30), yaban mersini ve otlar (her biri %25) ve son olarak, her biri %20 oranında kırmızı biber ve patlıcan [17]. Şu anda, enerji ve emek yoğun iç mekan çiftçiliği, kısa vadede düşük enerji girdisi ile üretilebilen yüksek değerli mahsullerle sınırlıdır [46,47]
Bitki 'fabrikalarında', şu anda yetiştirilen baskın mahsuller, bu mahsullerin kısa büyüme süreleri (meyve ve tohum gerekli olmadığı için) ve yüksek değeri [7] nedeniyle yapraklı yeşillikler ve bitkilerdir, bu tür mahsullerin nispeten daha az ışık gerektirmesi gerçeği fotosentez için [48] ve üretilen bitki biyokütlesinin çoğu hasat edilebildiği için [46,49]. Kentsel çiftliklerde yetiştirilen mahsullerin verimini ve kalitesini iyileştirmek için büyük bir potansiyel vardır [12].
3.2. Sektör Araştırması: Katılımcıların İlgi Alanları Nerede?
Kilit araştırma konularının belirlenmesi, korunan mahsulün geleceği için kamu ve özel olarak finanse edilen araştırmaların verimliliğini artırmak için esastır. Örneğin, New South Wales Farmers Association (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) ve Food Innovation Australia Ltd. (FIAL) tarafından başlatılan Geleceğin Gıda Sistemleri Kooperatif Araştırma Merkezi (FFSCRC), bir konsorsiyumdan oluşur. 60'tan fazla kurucu
endüstri, hükümet ve araştırma katılımcıları. Araştırma ve yetenek programları, katılımcıları bölgesel ve kentsel çevre gıda sistemlerinin üretkenliğini optimize etme, prototipten pazara yeni ürünler alma ve çiftlikten tüketiciye hızlı, kaynak korumalı tedarik zincirlerini uygulama konusunda desteklemeyi amaçlıyor. Bu amaçla, FFSRC, en kaliteli bahçecilik ürünlerini ihraç etme kapasitemizi artırmak ve Avustralya'nın korunan mahsul sektörü için bilim ve teknolojide lider olmasına yardımcı olmak için korunan mahsulü iyileştirmeyi amaçlayan ortak bir araştırma ortamı sağlar.
Katılımcılar, iç mekan tarımı için hedef mahsulleri belirlemek için ankete tabi tutuldu. Hedef mahsulleri belirleyen katılımcılar arasında, taze sebzelere ilgi (%29) en yüksekti, bunu meyve mahsullerine olan ilgi (%22); tıbbi esrar, diğer şifalı otlar ve özel ürünler (%13); yerli/yerli türler (%10); mantarlar/mantarlar (%10); ve yapraklı yeşillikler (%3) (Şekil 4).
Şekil 4. Korumalı ürün tesislerinde FFSCRC katılımcıları tarafından halihazırda üretilen mahsullerin sınıflandırılması ve dolayısıyla katılımcıların bu mahsulleri örtü altında daha verimli bir şekilde yetiştirmek için çözümler bulma konusundaki muhtemel ilgileri.
Anket, katılımcılar hakkında çevrimiçi olarak sunulan bilgilere dayanıyordu; Daha ayrıntılı bilgi edinmek, katılımcıların özel gereksinimlerini anlamak ve karşılamak için çok önemli olacaktır.
3.3. Kontrollü Çevre Tesisleri için Yeni Çeşitlerin Yetiştirilmesi
Sebze ve diğer mahsul bitkilerinin iyileştirilmesi için mevcut yetiştirme teknolojileri hızla ilerlemektedir [50]. Pazar eğilimlerinde ve tüketici tercihlerinde hızlı değişimlerin olduğu dinamik bir ekonomik sektör olan korunan mahsulde, doğru çeşidin seçilmesi kritik öneme sahiptir [44,51]. Domates ve patlıcan gibi değeri yüksek ürünlerin örtü altı üretimine adapte edilmesini değerlendiren birçok çalışma bulunmaktadır [52,53]. Yeni yetiştirme teknolojileri [50] istenen özelliklere sahip yeni çeşitlerin geliştirilmesini kolaylaştırdı ve bazı şirketler LED ışıklar altında kontrollü ortamlarda büyümek için bitkiler tasarlamaya başladılar [20]. Bununla birlikte, çeşitler çoğunlukla oldukça değişken tarla koşullarında verimi en üst düzeye çıkarmak için yetiştirilmiştir [46]. Tarlada yetiştirilen ürünlerde arzu edilen, ancak tipik olarak verim cezaları taşıyan kuraklığa, sıcaklığa ve dona tolerans gibi ürün özelliklerine genellikle ihtiyaç duyulmaz.
kapalı tarım.
Daha yüksek değerli mahsullerin iç mekan tarımına adapte edilmesi için hedeflenebilecek temel özellikler arasında kısa yaşam döngüleri, sürekli çiçeklenme, düşük kök-çek oranı, düşük fotosentetik enerji girdisi altında geliştirilmiş performans ve tat, renk, doku ve spesifik besin içeriği [12,13]. Ek olarak, özellikle daha yüksek kalite için yetiştirme, yüksek piyasa değerine sahip, oldukça arzu edilen ürünler üretecektir. Işık spektrumu, sıcaklık, nem ve besin kaynağı, yaprak ve meyvelerdeki hedef bileşiklerin birikimini değiştirecek [54,55] ve proteinler (miktar ve kalite), A, C vitaminleri dahil olmak üzere mahsullerin besin değerini artıracak şekilde yönetilebilir. ve E, karotenoidler, flavonoidler, mineraller, glikozitler ve antosiyaninler [12]. Örneğin, doğal olarak meydana gelen mutasyonlar (asmada) ve gen düzenleme (kivide), kısıtlı alanlarda iç mekan yetiştiriciliği için faydalı olacak bitki mimarisini değiştirmek için kullanılmıştır. Yakın tarihli bir çalışmada, domates ve kiraz bitkileri, aşağıdaki üç istenen özelliği birleştirmek için CRISPR-Cas9 kullanılarak tasarlandı: bir cüce fenotipi, kompakt bir büyüme alışkanlığı ve erken çiçeklenme. Ortaya çıkan 'düzenlenmiş' domates çeşitlerinin kapalı tarım sistemlerinde kullanım için uygunluğu, tarla ve ticari dikey çiftlik denemeleri kullanılarak doğrulanmıştır [56].
Optimize edilmiş mahsuller yaratmak için moleküler ıslahın gözden geçirilmesi, sağlık yararları olan ve yenilebilir ilaçlar olarak tarımsal mahsuller geliştirerek tarım ürünlerinin katma değerini tartıştı [46]. Sağlık yararları olan tarımsal ürünler geliştirmeye yönelik ana yaklaşımlar, arzu edilen içsel bir besinin büyük miktarlarda birikmesi veya istenmeyen bileşiklerde azalma ve değerli bileşiklerin birikmesi olarak tanımlandı.
normalde mahsulde üretilmez.
4. Korumalı Mahsul ve Kapalı Alan Tarımında Zorluklar ve Fırsatlar
Gelişmiş korumalı mahsul ve kapalı tarım tesislerinin çevresel etkisi nispeten küçüktür. Örtü altında mahsul yetiştirmek diğer birçok tarım yönteminden daha fazla enerji yoğun olsa da, havanın etkilerini azaltma, izlenebilirliği sağlama ve daha kaliteli gıda yetiştirme yeteneği, kaliteli ürünlerin tutarlı bir şekilde teslim edilmesini teşvik ederek, ek üretim maliyetlerinden çok daha ağır basan getiriler sağlar. [18]. Korumalı kırpmadaki temel zorluklar şunları içerir:
• Kent içi ve kent dışı alanlardaki yüksek arazi fiyatları nedeniyle yüksek sermaye maliyetleri;
• Yüksek enerji tüketimi;
• Nitelikli işgücü talebi;
• Kimyasal kontroller olmadan hastalık yönetimi; ve
• İç mekanlarda yetiştirilen ürünler için -ürünün kalite yönlerini tanımlamak ve belgelemek için- beslenme kalite indekslerinin geliştirilmesi.
Aşağıdaki bölümde, korunan kırpma ile ilgili bazı zorlukları ve fırsatları tartışacağız.
4.1. Yüksek Verimlilik ve Verimli Kaynak Kullanımı için Optimum Koşullar
Yetiştiricilerin kontrollü ortamlarda uygun maliyetli mahsul üretimini sürdürmeleri için, farklı büyüme aşamalarında ve çeşitli ışık koşullarında mahsul gereksinimlerinin daha iyi anlaşılması esastır. Sera ortamının iklimsel ve besin öğeleri ile yapısal ve mekanik koşulları da dahil olmak üzere verimli yönetimi, meyve kalitesini ve verimini önemli ölçüde artırabilir [57]. Büyüme ortamı faktörleri bitki büyümesini, evapotranspirasyon oranlarını ve fizyolojik döngüleri etkileyebilir. İklim faktörleri arasında fotosentez ışık gerektirdiğinden güneş radyasyonu en önemlisidir ve mahsul verimi fotosentez için ışık doygunluk noktalarına kadar güneş ışığı seviyeleri ile doğru orantılıdır. Çoğu zaman, hassas çevresel kontrol, kontrollü çevre tarımının karlılığını azaltan yüksek enerji harcaması gerektirir. Sera ısıtması ve soğutması için gereken enerji, enerji maliyetlerini azaltmak isteyenler için büyük bir endişe ve hedef olmaya devam etmektedir [6]. Akıllı Cam [58] gibi cam malzemeleri ve yenilikçi cam teknolojileri, sera sıcaklığının korunması ve çevresel değişkenlerin kontrol edilmesiyle ilgili maliyetlerin düşürülmesi için umut verici fırsatlar sunmaktadır. Günümüzde, yenilikçi cam teknolojileri ve etkili soğutma sistemleri, sera tesislerinde korunan mahsullere dahil edilmektedir. Cam malzemeleri azaltma potansiyeline sahiptir
fazla güneş ışınımını emerek ve ışık enerjisini fotovoltaik hücreler kullanarak elektrik üretmek için yeniden yönlendirerek elektrik tüketimi [59,60].
Bununla birlikte, örtü malzemeleri, ışık dahil [61,62] sera mikro iklimlerini etkiler [63] ve bu nedenle, yeni cam malzemelerinin bitki büyümesi ve fizyolojisi, kaynak kullanımı, mahsul verimi ve kalitesi üzerindeki etkisini değerlendirmek önemlidir. CO2, sıcaklık, besin maddeleri ve sulama gibi titizlikle kontrol edilir. Örneğin, düzenli poli(3-heksiltiyofen) (P3HT) ve fenil-C61-butirik asit metil esterin (PCBM) karışımına dayanan yarı saydam Organik Fotovoltaikler (OPV'ler), biber bitkilerini (Capsicum annuum) yetiştirmek için test edildi. OPV'lerin gölgesinde, biber bitkileri %20.2 daha fazla meyve kütlesi üretti ve gölgeli bitkiler büyüme mevsiminin sonunda %21.8 daha uzundu [64]. Başka bir çalışmada, çatıdaki esnek fotovoltaik panellerin neden olduğu PAR'daki azalma, verimi, bitki morfolojisini, dal başına çiçek sayısını, meyve rengini, sertliğini ve pH'ı etkilememiştir [65].
Ultra düşük yansımalı 'akıllı cam' filmi Solar Gard™ ULR-80 [58], şu anda cam ev üretiminde test ediliyor. Amaç, ayarlanabilir ışık geçirgenliğine sahip sırlama malzemelerinin potansiyelini gerçekleştirmek ve yüksek teknoloji sera bahçecilik tesislerinde operasyonlarla ilişkili yüksek enerji maliyetini azaltmaktır. Akıllı cam (SG) filmi, ticari dikey yetiştirme ve yönetim uygulamaları kullanılarak sebze bitkileri yetiştiren tesislerde tek tek sera bölmelerinin standart camına uygulanmaktadır [66,67]. SG kapsamındaki patlıcan denemeleri, daha yüksek enerji ve fertigasyon verimliliği [42], ancak ışıkla sınırlı fotosentezin bir sonucu olarak yüksek çiçek ve/veya meyve kürtajı oranları nedeniyle patlıcan veriminin de azaldığını gösterdi [58]. Kullanılan SG filminin, patlıcan gibi yüksek karbonlu meyveler için optimum ışık koşulları oluşturmak ve ışık sınırlamalarını en aza indirmek için modifikasyona ihtiyacı olabilir.
Akıllı cam gibi yeni enerji tasarruflu cam malzemelerinin kullanımı, sera operasyonlarının enerji maliyetini azaltmak ve hedef mahsullerin yetiştirilmesi için ışık koşullarını optimize etmek için mükemmel bir fırsat sağlar. Işıldayan ışık yayan tarımsal filmler (LLEAF) gibi akıllı örtücü filmler, orta teknoloji korumalı mahsullerde vejetatif büyümeyi ve üreme gelişimini iyileştirmenin yanı sıra kontrol etme potansiyeline sahiptir. YOL YAPRAK
paneller, vejetatif ve reprodüktif büyümeyi artırmaya yardımcı olup olmadıklarını belirlemek için çeşitli çiçekli ve çiçekli olmayan mahsuller üzerinde test edilebilir (bitki büyümesini ve mahsul üretkenliğini ve kalitesini destekleyen fizyolojik süreçleri değiştirerek).
4.2. Zararlı ve Hastalık Yönetimi
Kontrollü korunan mahsul tesisleri, zararlıları ve hastalıkları en aza indirebilse de, bir kez tanıtıldıklarında, toksik sentetik kimyasallar kullanmadan kontrol etmek son derece zor ve maliyetlidir. Dikey iç mekan çiftçiliği, mahsullerin zararlı veya hastalık belirtilerine karşı manuel ve/veya otomatik olarak (algılama teknolojilerini kullanarak) yakından izlenmesine olanak tanır ve yeni gelişen robotik teknolojilerin ve/veya uzaktan algılama prosedürlerinin benimsenmesi kolaylaştıracaktır.
salgınların erken tespiti ve hastalıklı ve/veya istila edilmiş bitkilerin uzaklaştırılması [7].
Seralarda zararlıların etkin yönetimi için yeni entegre zararlı yönetimi (IPM) yöntemleri [68] gerekli olacaktır. Uygun yönetim stratejileri (kültürel, fiziksel, mekanik, biyolojik ve kimyasal), iyi kültürel uygulamalar, gelişmiş izleme teknikleri ve kesin tanımlama, pestisit uygulamalarına olan bağımlılığı en aza indirirken sebze üretimini iyileştirebilir. Hastalık yönetimine entegre bir yaklaşım, dirençli çeşitlerin kullanımını, sanitasyon, sağlam kültürel uygulamalar ve pestisitlerin uygun kullanımını içerir [44]. Yeni IPM stratejilerinin geliştirilmesi, işçilik maliyetlerini ve kimyasal pestisit uygulama ihtiyacını en aza indirebilir. Örneğin, mahsul zararlılarını yönetmek ve kimyasal mücadeleye olan bağımlılığı azaltmak için ticari olarak yetiştirilen, doğal olarak faydalı böceklerin (örneğin, yaprak biti tatarcıkları, yeşil danteller, vb.) kullanımını ele alalım. Çeşitli yeni IPM'leri test etme
stratejiler, izolasyon ve kombinasyon halinde, yetiştiriciler için ürüne ve tesise özel tavsiyelerin geliştirilmesine yardımcı olacaktır.
4.3. Mahsul Kalitesi ve Besin Değerleri
Korumalı mahsul, yetiştiricilere ve endüstri ortaklarına yıl boyunca yüksek verim ve yüksek kaliteli ürünler sağlar [69]. Bununla birlikte, birinci sınıf meyve ve sebzelerin yetiştirilmesi, beslenme ve kalite parametrelerinin yüksek verimli test edilmesini gerektirir [70]. Temel meyve kalitesi parametreleri arasında nem içeriği, pH, toplam çözünür katı maddeler, kül, meyve rengi, askorbik asit ve titre edilebilir asitlik ve şekerler, yağlar, protein, vitaminler ve antioksidanlar dahil olmak üzere gelişmiş beslenme parametreleri; sertlik ve su kaybı ölçümleri de kalite indekslerini tanımlamak için çok önemlidir [66]. Ayrıca, mahsul ürünlerinin yüksek verimli kalite testi, otomatik bir sera operasyon sistemine dahil edilebilir. Mevcut mahsul genotiplerinin kalite parametreleri için taranması, yetiştiriciler ve tüketiciler için yeni, yüksek değerli, besin açısından zengin meyve ve sebze çeşitleri sağlayacaktır. Bu yüksek değerli mahsullerin üretimini ve bitki besin yoğunluğunu arttırmak için büyüme ortamı ve mahsul yönetimi uygulamalarını içeren tarımsal stratejilerin optimize edilmesi gerekecektir.
4.4. İstihdam ve Nitelikli İşgücü Bulunabilirliği
Korumalı ürün endüstrisi için işgücü gereksinimleri artıyor (yılda >%5) ve Avustralya genelinde 10,000'den fazla kişinin şu anda endüstri tarafından doğrudan istihdam edildiği tahmin ediliyor. Yüksek otomasyon seviyelerine rağmen, büyük ölçekli korunan mahsul, özellikle mahsulün kurulması, mahsul bakımı, mekanik tozlaşma ve mahsulün hasat edilmesi için önemli bir işgücü gerektirir. Artan talep ile
yüksek vasıflı yetiştiriciler için, uygun vasıflı işçi arzı düşük kalmaktadır [18,71]. Teknoloji uzmanları, proje yöneticileri, bakım çalışanları ve pazarlama ve perakende personeli için yeni kariyerler yaratacak olan kentsel dikey çiftçiliğin geliştirilmesi için de vasıflı bir işgücü gerekecektir [7]. Çok amaçlı ticari ölçekte gelişmiş tesisler kurmak, araştırma sorularını ele almak için bir fırsat sağlayacak ve böylece, gelecekteki korunan mahsul sektöründe yüksek talep görmesi muhtemel olan becerilerde eğitim ve öğretim sağlarken, çeşitli mahsullerde verimliliği en üst düzeye çıkarma hedefini ilerletecektir.
5. sonuçlar
Akıllı teknolojiye sahip yüksek teknolojili seralarda, mahsul izleme, tozlaşma ve hasat gibi kritik ve/veya emek yoğun alanları otomatikleştirerek karlılığı artırmak için büyük bir potansiyel vardır. Yapay zeka, robotik ve makine öğreniminin gelişimi, korumalı kırpma için yeni boyutlar açıyor. Dikey çiftlikler, küresel tarım pazarının küçük bir bölümünü oluşturur ve yüksek düzeyde enerji yoğun olmalarına rağmen dikey çiftçilik, yüksek seviyelerde su ve besin verimliliği ile eşsiz bir üretkenlik sunar. Korumalı mahsul üretiminin küresel gıda güvenliği üzerinde önemli bir olumlu etki yapması için, çeşitli mahsullerin ekonomik üretimi esastır. Düşük ve orta teknoloji korumalı mahsul sistemleri, esas olarak domates, salatalık, kabak, kırmızı biber, patlıcan ve marul mahsulleri ile Asya yeşillikleri ve otlar üretmektedir.
Avustralya'da büyük ölçekli kontrollü çevre tesislerinin gelişimi, öncelikle domates yetiştirmekle sınırlı kalmıştır. Uygun çeşitlerin geliştirilmesi, dış mekan mahsullerinde arzu edilenlerden farklı olan birkaç temel özelliğin optimize edilmesini gerektirecektir. İç mekan tarımı için hedeflenebilecek temel özellikler arasında, azaltılmış bir ürün yaşam döngüsü, sürekli çiçeklenme, düşük bir kök-çek oranı, düşük fotosentetik altında artan performans sayılabilir.
enerji girdisi ve tat, renk, doku ve belirli besin içerikleri gibi arzu edilen tüketici özellikleri.
Ek olarak, özellikle daha yüksek kaliteli, besleyici olarak daha yoğun mahsuller için yetiştirme, mükemmel pazar değerine sahip arzu edilen bahçecilik (ve potansiyel olarak tıbbi) ürünleri üretecektir. Korumalı mahsulün kârlılığı ve sürdürülebilirliği, başlangıç maliyetleri, enerji tüketimi, vasıflı işgücü, haşere yönetimi ve kalite indeksi geliştirme dahil olmak üzere birincil zorluklara çözümler geliştirmeye bağlıdır.
Şu anda araştırılmakta veya denenmekte olan yeni cam malzemeleri ve teknolojik gelişmeler, korunan mahsulün en acil sorunlarından birini ele almak için çözümler sunmaktadır. Bu gelişmeler, potansiyel olarak, korunan mahsul sektörünün sürdürülebilir ve düşük maliyetli bir enerji verimliliği seviyesine geçişine yardımcı olmak için gerekli desteği sağlayabilir ve mahsul kalitesini ve beslenmeyi korurken gıda güvenliği için artan talepleri karşılayabilir.
içerik ve zararlı çevresel etkilerin en aza indirilmesi.
Yazar Katkıları: SGC DTT, Z.-HC, OG ve CIC tarafından sağlanan girdi ve revizyon ile incelemeyi yazdı Tüm yazarlar makalenin yayınlanan versiyonunu okudu ve kabul etti.
Harçlar: İnceleme, endüstri, araştırmacılar ve topluluk arasında endüstri liderliğindeki işbirliklerini destekleyen Future Food Systems Cooperative Research Center tarafından yaptırılan ve finanse edilen bir rapora dayanmaktadır. Ayrıca Horticulture Innovation Australia projelerinden (Grant numarası VG16070 - DTT, Z.-HC, OG, CIC; Grant numarası VG17003, DTT, Z.-HC; Grant numarası LP18000 - Z.-HC) ve CRC projesi P2'den de finansal destek aldık. -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Kurumsal İnceleme Kurulu Açıklaması: Uygulanamaz.
Bilgilendirilmiş Onam Beyanı: Uygulanamaz.
Veri Kullanılabilirlik Bildirimi: Uygulanamaz.
Çıkar Çatışmaları: Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan eder.
Referanslar
1. Birleşmiş Milletler Ekonomik ve Sosyal İşler Departmanı. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (erişim tarihi: 13 Nisan 2022).
2. Birleşmiş Milletler Ekonomik ve Sosyal İşler Departmanı. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.un.org/development/desa/Publishs/world-population-prospects-2019-highlights.html (erişim tarihi 13 Nisan 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT İklim değişikliği, gıda arzı ve beslenme yönergeleri. Annu. Rev. Halk Sağlığı 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Kumlar, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahmet, H.; Blanc, E.; Bodirsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlık, P.; et al. Gıda talebinin geleceği: Küresel ekonomik modellerdeki farklılıkları anlamak. Tarım. ekon. 2014, 45, 51-67. [ÇaprazRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. İklim değişikliğinin Avustralya çiftliklerinin karlılığı üzerindeki etkilerini simüle etmek. ABARES Çalışma Belgesinde; Avustralya Hükümeti: Canberra, Avustralya, 2021. [CrossRef] 6. Haham, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Sıcak iklimlerde korunan mahsul: Nem kontrolü ve soğutma YÖNTEMLERİ üzerine bir inceleme. Enerjiler 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Geleceğin Gıda üretim sistemleri: Dikey tarım ve kontrollü çevre tarımı. Güç vermek. bilim Pratik yapın. Politika 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Büyüyen Daha İyi Şehirler: Sürdürülebilir Kalkınma için Kentsel Tarım; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Sürdürülebilir kentsel tarım: Stok sayımı ve fırsatlar. Int. J. Agric. Güç vermek. 2010, 8, 7-19. [CrossRef] 10. Tout, D. İspanya, Almería eyaletinin bahçecilik endüstrisi. coğrafya J. 1990, 156, 304-312. [CrossRef] 11. Henry, R. COVID-19 pandemisine yanıt olarak tarım ve gıda tedarikinde yenilikler. Mol. Tesis 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Kentsel tarımın üretkenliğini, ürün çeşitliliğini ve karlılığını artırmaya yönelik stratejiler. Tarım. Sist. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Kuru, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Dikey çiftlikleri meyve verir. Nat. Biyoteknoloji. 2020, 38, 160-162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble Sürümleri. Küresel Sera İstatistikleri. 2019. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.producegrower.com/article/cuestarble-2019-global-greenhouse-statistics/ (13 Nisan 2022'de erişildi).
15. Hadley, D. NSW'de Kontrollü Çevre Bahçe Bitkileri Endüstrisi Potansiyeli; New England Üniversitesi: Armidale, Avustralya, 2017; p. 25.
16. Dünya Sebze Haritası. 2018. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ Vegetable_map_2018.html (erişim tarihi: 13 Nisan 2022).
17. Graeme Smith Danışmanlık—Genel Sektör Bilgileri. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (13 Nisan 2022'de erişildi).
18. Davis, J. Growing Protected Cropping in Australia in 2030; Korumalı Kırpma Avustralya: Perth, Avustralya, 2020; p. 15.
19. Agrilyst. Kapalı Alan Tarımının Durumu; Agrilyst: Brooklyn, NY, ABD, 2017.
20. Kapalı Alanda Topraksız Tarım: Aşama I: Kontrollü Çevre Tarımının Endüstrisinin ve Etkilerinin İncelenmesi|Yayınlar|WWF.
Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlli-environment-agriculture (erişim tarihi 13 Nisan 2022). Mahsuller 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organik fotovoltaik
seralar: Yarı saydam PV için benzersiz bir uygulama mı? Enerji Çevresi. bilim 2015, 8, 1317-1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, İ.; Colantoni, A.; Monarca, D. Tarım ve enerji amaçlarının bir kombinasyonu: Fotovoltaik sera tünelinin bir prototipinin değerlendirilmesi. Yenile. Güç vermek. Enerji Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; Lopez, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Munoz, P.; Montero, Almeria'da çok tünelli bir serada bir domates mahsulünün JI LCA'sı. Int. J. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi. 2012, 17, 863-875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Sera iklim kontrolü için yumuşak bilgi işlem. IEEE Trans. Bulanık Sist. 2000, 8, 753-760. [ÇaprazRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Sera üretiminde bitki kök bölgesi su durumunun fenotipleme ve makine öğrenme tekniklerine dayalı olarak ayırt edilmesi. bilim 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Yapay zeka: Yüzyılın satranç maçı. Doğa 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, İ.; Petropoulou, A. Yapay zeka ile sera sebze üretiminin uzaktan kontrolü—Sera iklimi, sulama ve mahsul üretimi. Sensörler 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Sera simülasyonunda uygulamalı makine öğrenimi; yeni uygulama ve analiz. Enf. Tarımsal İşleme. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hamid, IA; Thorp, KR; Balasundram, SK; Şafiyan, S.; Fatıma, M.; Sultan, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Yapay Zeka ile Entegre Kablosuz Sensörler ve IoT Enstrümanları Kullanan Sera Otomasyonu; IntechOpen: Rijeka, Hırvatistan, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Yapay zeka ve nesnelerin interneti kullanılarak tarımın otomasyonu ve dijitalleştirilmesi. artif. akıllı Tarım. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, İ.; Perez, T. Korumalı kırpma Ortamları için tatlı biber hasat robotu. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, İ.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Tarımsal robotik üzerine özel sayı. J. Alan Robotu. 2020, 37, 5-6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hamid, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmet, D.; Chowdhary, G. Tarımsal robotikte araştırma ve geliştirme: Dijital çiftçiliğe bir bakış açısı. Int. J. Agric. Biol. Müh. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Sweeper robotu ilk biberleri alıyor. Yeşil. Int. Mag. Yeşil. Büyümek. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Serada domates çiçeğinin hormon tedavisi için otonom bir tozlaşma robotu. 2016 3. Uluslararası Sistemler ve Bilişim Konferansı (ICSAI), Şanghay, Çin, 19–21 Kasım 2016 Bildirilerinde; s. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektif: Şehir çiftçiliğinin izlenmesi gerekiyor. Doğa 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Kentsel binalarda ve üzerinde çiftçilik: Sıfır dönümlü çiftçiliğin (ZFarming) mevcut uygulaması ve belirli yenilikleri. Yenile. Tarım. Gıda Sist. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Açık oturum. 2020. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (13 Nisan 2022'de erişildi).
39. Despommier, D. Kenti büyütmek: Kentsel dikey çiftliklerin yükselişi. Trendler Biyoteknoloji. 2013, 31, 388-389. [ÇaprazRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanik nesnelerin interneti: Akıllı iç mekan çiftçiliğine doğru
insanları, tesisi, verileri ve bulutları birbirine bağlamak. mafya ağ Uygulama 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Doku, D.; Lan, Y.-C. Sürdürülebilir korunan mahsul: Kırmızı biber üretimi sırasında sera enerji tüketimi üzerindeki mevsimsel etkilere ilişkin bir vaka çalışması. Enerjiler 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworth, M.; Çavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Doku, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Yeni bir örtü malzemesi, sera patlıcan üretimi için soğutma enerjisini ve gübreleme verimliliğini iyileştiriyor. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Çavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Doku, DT; Lan, Y.-C. Çok sıcaklıklı toplama noktaları ve havalandırma ayarlarının kontrolü kullanılarak korumalı bir mahsul tesisinde enerji minimizasyonu. Enerjiler 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Örtüaltı Sebze Bitkilerinde İyi Tarım Uygulamaları: Akdeniz İklim Bölgelerine İlişkin İlkeler; FAO Bitki Üretim ve Koruma Belgesi; FAO: Roma, İtalya, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort İnovasyonu Korumalı Mahsulleme—Araştırmanın Gözden Geçirilmesi ve Tahsil Edilen Sebzeler için Ar-Ge Boşluklarının Belirlenmesi (VG16083). Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (erişim adresi 13 Nisan 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Optimize edilmiş ürünler yaratmak için moleküler ıslah: Genetik manipülasyondan bitki fabrikalarındaki potansiyel uygulamalara. Ön. Bitki Bilimi 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Kentsel tarım için neden LED aydınlatma? Kentsel Tarım için LED Aydınlatmada; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapur, 2016; s. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Bitki biyoelektrik potansiyelinin ölçülmesi yoluyla fabrika fabrikalarında enerji verimliliğinin iyileştirilmesi. Kontrol, Otomasyon ve Robotikte Bilişimde; Tan, H., Ed.; Springer: Berlin/Heidelberg, Almanya, 2011; s. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kolton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Sebze üretimi için hafif kullanım verimliliği
korumalı ve kapalı ortamlarda. Avro. Fizik J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Mahsuller 2022, 2 185
50. Jones, M. Avustralya Sebze Endüstrisi için Yeni Yetiştirme Teknolojileri ve Fırsatları; Horticulture Innovation Australia Limited: Sidney, Avustralya, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Akdeniz bölgesinde korunan tarım: Eğilimler ve ihtiyaçlar. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215-223.
52 Bergougnoux, V. Domatesin tarihi: Evcilleştirmeden biyofarmasöğe. Biyoteknoloji. Gelişmiş. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Tahir, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Dünya sebze merkezi patlıcan koleksiyonu: Kökeni, bileşimi, tohum yayılımı ve ıslahta kullanımı. Ön. Bitki Bilimi 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Beşir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bi, H. LED'lerin biyoaktif bileşiklerin üretimi ve mahsul kalitesi üzerindeki etkilerine genel bir bakış. Moleküller 2017, 22, 1420. [Çapraz Referans] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Nutrasötik iç mekan bahçecilik için led aydınlatmada en uygun kırmızı:mavi oranı. Sci. Hortik. 2015, 193, 202-208. [Çapraz Referans] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Limon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Kentsel tarım için solanaceae meyve mahsullerinin hızlı özelleştirilmesi. Nat. Biyoteknoloji. 2020, 38, 182-188. [Çapraz Referans] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmet, D.; Adam, HC; Tahir, S. Örtü altı domates yetiştiriciliğinde mikro iklim değerlendirmesi ve kontrolü için optimum sıcaklık, nem ve buhar basıncı açığının gözden geçirilmesi: Bir inceleme. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [Çapraz Referans] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagöz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, BEN; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. Enerji tasarruflu film altında ışıkla sınırlı fotosentez patlıcan verimini düşürür. Gıda Enerji Güvenli. 2020, 9, e245. [Çapraz Referans] 59. Timmermans, GH; Duma, RF; Lin, J.; Debije, MG Çift termal/elektrik duyarlı ışıldayan 'akıllı' pencere. Baş. Sci. 2020, 10, 1421. [Çapraz Referans] 60. Yin, R.; Xu, P.; Şen, P. Örnek olay: Şanghay'daki iki ticari binada güneş pencere filminden elde edilen enerji tasarrufu. Enerji Yapısı. 2012, 45, 132-140. [Çapraz Referans] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Örtü malzemelerinin sera mikro iklimleri ve termal performans üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi. Tarım Bilimi 2022, 12, 143. [Çapraz Referans] 62. O, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagöz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Doku, DT; Chen, Z.-H. Işığı değiştiren örtü malzemeleri ve sebzelerin sürdürülebilir sera üretimi: Bir inceleme. Bitki Büyüme Regül. 2021, 95, 1-17. [Çapraz Referans] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Seralarda güneş ışığı kontrolü için gelişmiş optik malzemeler. Gelişmiş. Opt. Anne. 2020, 8, 2000738. [Çapraz Referans] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Sera çatılarında organik fotovoltaikler: Bitki büyümesi üzerindeki etkiler. Anne. Bugün Proc. 2019, 19, 65-72. [Çapraz Referans] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Diaz-Perez, M. Esnek fotovoltaik çatı panelleri (Almería-İspanya) ile örtü altı domates yetiştiriciliğinin morfolojisi, verimi ve kalitesi. Sci. Hortik. 2019, 257, 108768. [Çapraz Referans] 66. O, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Doku, DT; Cazzonelli, CI Akıllı cam film, raf Ömrünü etkilemeden kırmızı ve turuncu kırmızı biber meyve çeşitlerinde askorbik asidi azaltmıştır. Bitkiler 2022, 11, 985. [Çapraz Referans] 67. Zhao, C.; Çavan, S.; O, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Doku, DT; Ganyum, O. Akıllı cam, değişen ışık yoluyla seradaki kırmızı biberin stoma hassasiyetini etkiler. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [Çapraz Referans] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Motte, K. “Korumalı biyolojik kontrol”—Sera endüstrisinde biyolojik zararlı yönetimi. Biol. Kontrol 2010, 52, 216–220. [Çapraz Referans] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Gelecekteki sera üretiminde bitki besleme. Örtüaltı Bitkilerinin Bitki Beslemesinde; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Hollanda, 2009; s. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Serada yetiştirilen toprak ve topraksız çilek ve ahududuların besin analizi. Gıda Nutr. bilim 2015, 6, 805-815. [CrossRef] 71. Sebze Endüstrisi Üyelerine İleri Eğitim Fırsatları Sunuyor. AUSVEG. 2020. Çevrimiçi olarak erişilebilir: https://ausveg.com.au/
makaleler/sebze-endüstri-üyelerine-ileri-eğitim-fırsatları/ (erişim tarihi: 13 Nisan 2022).