Сачин Г. Чаван (1,2,*), Чжун-Хуа Чен (1,3), Ула Ганнум (1), Кристофер И. Каццонелли (1) и Дэвид Т. Тиссью 1,2)
1. Национальный центр защищенного выращивания овощей, Институт окружающей среды Хоксбери, Западный Сидней.
Университет, Запертая Сумка 1797, Пенрит, Новый Южный Уэльс 2751, Австралия; 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. Глобальный центр наземных инноваций, кампус Хоксбери, Университет Западного Сиднея,
Ричмонд, Новый Южный Уэльс 2753, Австралия
3. Школа наук, Университет Западного Сиднея, Пенрит, Новый Южный Уэльс, 2751, Австралия.
* Переписка: s.chavan@westernsydney.edu.au; Тел.: +61-2-4570-1913
Абстрактные: Защищенное выращивание сельскохозяйственных культур предлагает способ увеличить производство продуктов питания перед лицом изменения климата.
и поставлять здоровую пищу на устойчивой основе с меньшими ресурсами. Однако, чтобы сделать этот способ ведения хозяйства
экономически целесообразно, нам необходимо рассмотреть статус защищенных культур в контексте имеющихся
технологии и соответствующие целевые садовые культуры. В этом обзоре описаны существующие возможности
и проблемы, которые должны быть решены постоянными исследованиями и инновациями в этом захватывающем, но
сложное месторождение в Австралии. Крытые фермы в целом подразделяются на следующие три категории:
уровни технологического прогресса: низко-, средне- и высокотехнологичные с соответствующими проблемами
которые требуют инновационных решений. Кроме того, ограничения на рост комнатных растений и защищенные
системы земледелия (например, высокие затраты на энергию) ограничили использование закрытого земледелия относительно
мало ценных культур. Следовательно, нам необходимо разработать новые сорта сельскохозяйственных культур, пригодные для выращивания в закрытом грунте.
которые могут отличаться от тех, которые требуются для производства в открытом грунте. Кроме того, защищенный посев
требует высоких начальных затрат, дорогостоящей квалифицированной рабочей силы, высокого энергопотребления и большого количества вредителей.
и управление болезнями и контроль качества. В целом защищенное выращивание предлагает многообещающие решения
для продовольственной безопасности, одновременно уменьшая углеродный след производства продуктов питания. Однако для внутреннего
растениеводство, чтобы оказать существенное положительное влияние на глобальную продовольственную безопасность и питание
безопасность, экономическое производство различных культур будет иметь важное значение.
Ключевые слова: выращивание в защищенном грунте; вертикальная ферма; беспочвенная культура; урожайность; крытое сельское хозяйство;
Продовольственная безопасность; устойчивость ресурсов
1. Введение
Ожидается, что к 10 году население мира достигнет почти 2050 миллиардов человек, при этом большая часть роста, по прогнозам, произойдет в крупных городских центрах по всему миру [1,2]. По мере роста населения производство продуктов питания должно увеличиваться и удовлетворять потребности в питании и здоровье при одновременном достижении Целей устойчивого развития Организации Объединенных Наций (ЦУР ООН) [3,4]. Сокращение площади пахотных земель и неблагоприятное воздействие изменения климата на сельское хозяйство создают дополнительные проблемы, которые заставляют внедрять инновации в будущие системы производства продуктов питания для удовлетворения растущего спроса в ближайшие несколько десятилетий. Например, австралийские фермы часто подвержены изменчивости климата и подвержены долгосрочным последствиям изменения климата. Недавние засухи на востоке Австралии в 2018–19 и 2019–20 годах негативно повлияли на сельскохозяйственные предприятия, тем самым усугубив возникающие последствия изменения климата для сельского хозяйства Австралии [5].
Защищенное земледелие, также известное как закрытое земледелие [6] — от низкотехнологичных политоннелей до среднетехнологичных, частично экологически контролируемых теплиц, до высокотехнологичных «умных» теплиц и закрытых ферм — может помочь повысить глобальную продовольственную безопасность в 21-м веке. век. Тем не менее, несмотря на то, что концепция самодостаточного мегаполиса является привлекательным способом решения современных проблем, распространение фермерских хозяйств в закрытых помещениях не соответствует современным требованиям.
воодушевление и оптимизм его сторонников. Защищенное земледелие и выращивание в закрытых помещениях предполагают более широкое использование технологий и автоматизации для оптимизации землепользования, тем самым предлагая интересные решения для улучшения производства продуктов питания в будущем [7]. Во всем мире развитие городского сельского хозяйства [8,9] часто происходило после хронических и/или острых кризисов, таких как ограничения света и пространства в Нидерландах; крах автомобильной промышленности в Детройте; крах рынка недвижимости на восточном побережье США; и блокада кубинского ракетного кризиса. Другой
импульсы пришли в виде доступных рынков, т.е. выращивание защищенных культур получило широкое распространение в Испании [10] из-за легкого доступа страны к рынкам Северной Европы. Вместе с существующими проблемами продолжающаяся пандемия COVID-19 может дать необходимый импульс для преобразования городского сельского хозяйства [11].
Если городское сельское хозяйство должно играть значительную роль в улучшении продовольственной безопасности и питания человека, его необходимо масштабировать в глобальном масштабе, чтобы оно могло выращивать широкий спектр продуктов более энергоэффективным, ресурсо- и экономически эффективным способом, чем в настоящее время возможно. Существуют огромные возможности для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур за счет сочетания достижений в области контроля окружающей среды, борьбы с вредителями, феномики и автоматизации.
с селекционными усилиями, нацеленными на признаки, которые улучшают структуру растений, качество урожая (вкус и питание) и урожайность. Большее разнообразие текущих и новых культур по сравнению с традиционными видами культур, а также лекарственными растениями можно выращивать на фермах с контролируемой средой [12,13].
Насущную потребность в повышении продовольственной безопасности городов и сокращении углеродного следа продуктов питания можно решить с помощью инноваций в агропродовольственных секторах, таких как выращивание культур в защищенном грунте и вертикальное выращивание в закрытых помещениях. Они варьируются от низкотехнологичных политоннелей с минимальным контролем окружающей среды, среднетехнологичных теплиц с частичным экологическим контролем до высокотехнологичных теплиц и вертикальных ферм с самыми современными технологиями. Защищенное растениеводство является самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания в Австралии с точки зрения масштабов производства и экономического воздействия [12]. Индустрия выращивания защищенных культур в Австралии состоит из высокотехнологичных сооружений (17%), теплиц (20%) и систем растениеводства на основе гидропоники/субстрата (52%), что указывает на необходимость и возможность развития агропродовольственного сектора. В этом обзоре мы обсуждаем статус защищенных культур в контексте доступных технологий и соответствующих целевых садовых культур, а также описываем возможности и проблемы, которые необходимо решить в ходе текущих исследований в Австралии.
2. Современные методы и технологии защищенного выращивания
В 2019 году общая площадь земель, отведенных под защищенные культуры, что в целом включает
выращивание сельскохозяйственных культур под всеми типами покрытия - оценивается в 5,630,000 14 500,000 га (га) в мире [10]. Общая площадь овощей и трав, выращиваемых в теплицах (постоянных сооружениях), оценивается примерно в 90 15,16 га во всем мире, при этом 1300% этих культур выращиваются в теплицах, а 14% - в пластиковых теплицах [5]. Площадь теплиц в Австралии оценивается примерно в 17 га, при этом на высокотехнологичные теплицы (около 83 отдельных предприятий, каждое из которых занимает менее 17 га) приходится 80% этой площади, а на низкотехнологичные/среднетехнологичные теплицы приходится 20% [16]. ]. Во всем мире пластиковые теплицы и теплицы составляют около XNUMX% и XNUMX% соответственно от общего объема производимых теплиц [XNUMX].
Защищенное земледелие является самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания в Австралии, который оценивается примерно в 1.5 миллиарда долларов в год у ворот фермы в 2017 году. По оценкам, около 30% всех австралийских фермеров выращивают сельскохозяйственные культуры в той или иной форме защищенного земледелия. что культуры, выращиваемые в закрытом грунте, составляют около 20% от общей стоимости производства овощей и цветов [18]. В Австралии оценочная площадь выращивания тепличных овощей является самой высокой в Южной Австралии (580 га), за ней следуют Новый Южный Уэльс (500 га) и Виктория (200 га), а Квинсленд, Западная Австралия и Тасмания составляют <50 га каждая [17]. ].
На основе Австралийского справочника по статистике садоводства (2014–2015 гг.) и обсуждений с представителями отрасли была рассчитана валовая стоимость производства (ВДП) фруктов, овощей и цветов на 2017 г. Среди развернутых систем выращивания культуры, выращиваемые на гидропонике/субстрате, Производственные системы на основе (52%) были оценены выше всего, за ними следуют системы, выращиваемые в системах фертигации почвы (35%), с комбинацией систем фертигации почвы и гидропоники/субстрата (11%), а также с использованием гидропоники/питательных веществ. пленочная техника (NFT) (2%) (рис. 1А). Аналогичным образом, среди видов защиты культуры, выращенные под полиэтиленовым/стеклянным покрытием (63%), имели самый высокий ВДП, за которым следуют культуры, выращенные под полиэтиленовым покрытием (23%), градо/затеняющие покрытия (8%) и комбинированные поли/град/затенение. покрывает (6%) (рис. 1В) [17]. В Австралии статистические данные о ВЦП конкретных продуктов тепличного садоводства недоступны [15].
Рисунок 1. Общая валовая стоимость производства (ВДП) сельскохозяйственных культур при защищенном возделывании (2017 г.) по системе выращивания (A) и защите (B). Производство на основе гидропоники/субстрата предполагает выращивание растений без почвы с использованием инертной среды, такой как минеральная вата. Производство на основе почвы / фертигата включает выращивание растений с использованием почвы с фертигацией (комбинированное применение удобрений и воды). Техника гидропоники/питательной пленки (NFT) предполагает циркуляцию неглубокого потока воды, содержащего растворенные питательные вещества, который проходит через корни растений в водонепроницаемых каналах. «Поли» относится к поликарбонату.
Покрытия от града/тени, обычно из сетки или ткани, защищают урожай от града и блокируют часть избыточного света. $ относится к австралийским долларам.
Среди объектов с контролируемой средой в США стеклянные или поликарбонатные (поли) теплицы (47 %) более распространены, чем крытые вертикальные фермы (30 %), низкотехнологичные пластиковые круглые дома (12 %), контейнерные фермы (7 %). ) и комнатные глубоководные системы культивирования (4%). Среди систем выращивания чаще встречаются гидропоника (49%), чем почвенная (24%), аквапоника (15%), аэропоника (6%) и гибридные (аэропоника, гидропоника, почва) системы (6%) [19,20].
В Австралии очень мало устоявшихся передовых вертикальных ферм, в основном из-за того, что в ней мало густонаселенных городов. Тем не менее, в Австралии площадь теплиц составляет около 1000 га [16,17], а экспорт свежих овощей и фруктов для Австралии значительно увеличился с 2006 по 2016 год [16] за счет увеличения посевов под покровом. Несмотря на то, что Австралия сделала большой старт в области закрытого земледелия, и этот сектор имеет огромный потенциал роста, ему требуется время, чтобы созреть и продолжить развитие, чтобы стать ключевым игроком в глобальном масштабе. В настоящее время коммерчески ориентированные крытые фермы можно разделить на следующие три уровня технологического прогресса: низкотехнологичный, среднетехнологичный и высокотехнологичный. Каждый из них обсуждается более подробно в следующих разделах.
2.1. Новые технологии для низкотехнологичных политоннелей
Низкотехнологичные тепличные хозяйства, которые вносят наибольший вклад в выращивание защищенных культур, имеют ряд ограничений, которые требуют технологических решений, помогающих превратить их в прибыльные средне- или высокотехнологичные предприятия, производящие высококачественные культуры с минимальными ресурсами. На низкотехнологичные политоннели приходится 80–90% производства тепличных культур в мире [20] и в Австралии [17]. Учитывая большую долю низкотехнологичных политоннелей в защищенном земледелии и их низкий уровень климата, фертигации и борьбы с вредителями, важно решить связанные с этим проблемы, чтобы увеличить производство и экономическую отдачу для производителей.
Низкотехнологичный уровень охватывает различные типы политоннелей, которые могут варьироваться от импровизированных металлических конструкций с пластиковыми покрытиями до постоянных конструкций специального назначения. Как правило, они не контролируются, кроме возможности поднять пластиковое покрытие, когда на улице становится слишком жарко или пасмурно. Эти пластиковые покрытия защищают урожай от града, дождя и холода и в некоторой степени продлевают вегетационный период. Эти дешевые конструкции предлагают
окупаемость инвестиций в овощные культуры, такие как салат, фасоль, помидоры, огурцы, капуста и кабачки. Сельское хозяйство в этих многотоннелях осуществляется в почве, в то время как более продвинутые операции могут использовать большие горшки и капельное орошение для помидоров, черники, баклажанов или перца. Однако, хотя низкотехнологичное защищенное выращивание имеет смысл для мелких производителей, такие методы имеют ряд недостатков. Отсутствие у них экологического контроля влияет на постоянство размера и качества продукта и, следовательно, снижает
доступ на рынок этих продуктов для требовательных клиентов, таких как супермаркеты и рестораны. Учитывая, что культура, как правило, высаживается в почву, эти фермеры также сталкиваются с многочисленными вредителями и болезнями, передающимися через почву (например, постоянным заражением нематодами). Отраслевые и исследовательские партнеры нуждаются в инновациях в предоставлении решений для проектирования объектов и систем управления растениеводством, а также интеллектуальных торговых систем для экспорта продукции.
и поддерживать постоянную цепочку поставок. Стимулы и поддержка со стороны финансирующих организаций, а также технологические инновации (например, биологический контроль, частичная автоматизация орошения и контроль температуры) со стороны университетов и компаний могут помочь производителям перейти на более продвинутые технологические системы растениеводства.
2.2. Модернизация среднетехнологичных теплиц с помощью инноваций и новых технологий
Среднетехнологичное защищенное растениеводство — это широкая категория, охватывающая теплицы и теплицы с контролируемой средой. Эта часть сектора выращивания защищенных культур требует серьезной технологической модернизации, если она хочет конкурировать с крупномасштабным производством продуктов питания на фермах, использующих низкотехнологичные политуннели, и высококачественной продукцией из высокотехнологичных теплиц. Контроль микроклимата в среднетехнологичных теплицах обычно частичный или интенсивный, а температуру в некоторых теплицах можно регулировать, открывая крышу вручную, в то время как
более продвинутые объекты имеют блоки охлаждения и обогрева. Использование солнечных панелей и смарт-пленок изучается для снижения затрат на энергию и углеродного следа в среднетехнологичных теплицах [21–23].
Хотя многие теплицы по-прежнему изготавливаются из ПВХ или стеклянной облицовки, на эти конструкции можно наносить «умные» пленки или включать их в конструкцию теплицы для повышения энергоэффективности. Как правило, в теплицах высокого класса используются питательные среды, такие как блоки Rockwool, с тщательно откалиброванными рецептурами жидких удобрений на разных стадиях роста, чтобы максимизировать урожайность. Удобрение CO2 иногда используется в среднетехнологичных теплицах для повышения урожайности и качества. Сектор защищенных культур со средними технологиями выиграет от партнерских отношений между промышленностью и университетами для создания передовых научных и технологических решений, включая новые генотипы культур с высокой урожайностью и качеством, интегрированную борьбу с вредителями, полностью автоматизированную фертигацию и контроль климата в теплицах, а также роботизированную помощь в управлении растениеводством. и урожай.
2.3. Инновации науки и техники для высокотехнологичных теплиц
Высокотехнологичные теплицы могут включать в себя последние технологические достижения в области физиологии сельскохозяйственных культур, фертигации, переработки и освещения. Например, в крупных коммерческих теплицах для повышения качества урожая и урожайности можно использовать технологию «умного стекла», солнечные фотоэлектрические (PV) системы и дополнительное освещение, такое как светодиодные панели. Производители также все чаще автоматизируют критически важные и/или трудоемкие области, такие как мониторинг посевов, опыление и сбор урожая.
Развитие искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МИ) открыло новые возможности для высокотехнологичных теплиц [24–28]. ИИ — это набор закодированных компьютером правил и статистических моделей, обученных выявлять закономерности в больших данных и выполнять задачи, обычно связанные с человеческим интеллектом. ИИ, используемый в распознавании изображений, используется для наблюдения за состоянием растений и распознавания признаков болезней, что позволяет быстрее и лучше принимать обоснованные решения по управлению посевами и сбору урожая, что в наши дни может быть достигнуто.
руками роботов, а не человеческим трудом. Интернет вещей (IoT) предлагает решения для автоматизации, которые можно настроить специально для теплиц [29]. Таким образом, ИИ и Интернет вещей могут внести значительный вклад в области современного сельского хозяйства, контролируя и автоматизируя сельскохозяйственную деятельность [30].
Исследования и разработки в области сельскохозяйственных роботов значительно выросли за последнее десятилетие [31–33]. Автономная система сбора урожая стручкового перца, которая приближается к коммерческой жизнеспособности, была продемонстрирована с коэффициентом успеха сбора урожая 76.5% [31] в Австралии. Прототипы роботов для удаления листьев с растений томатов, сбора сладкого перца и опыления посевов томатов [34,35] были разработаны в Европе и Израиле и могут быть коммерциализированы в ближайшем будущем.
Более того, программные системы управления трудовыми ресурсами для крупных высокотехнологичных теплиц значительно оптимизируют эффективность работников, улучшая экономические перспективы этих предприятий. Революция в области информационных технологий и инженерии продолжит расширять возможности защищенного выращивания сельскохозяйственных культур и выращивания в помещении, позволяя производителям контролировать и управлять своими культурами с компьютеров и мобильных устройств, которые можно даже использовать для критически важного земледелия и
рыночные решения. Высокотехнологичные теплицы обладают наибольшим потенциалом для использования в австралийском секторе защищенных культур, поэтому постоянные исследования и инновации в этих объектах, вероятно, принесут хорошие инвестиции времени и денег.
2.4. Разработка вертикальных ферм для будущих нужд
В последние годы во всем мире наблюдается быстрое развитие «вертикального земледелия» в закрытых помещениях, особенно в странах с большим населением и нехваткой земли [36,37]. Вертикальное земледелие оценивается в 6 миллиардов долларов США, но остается небольшой долей многотриллионного глобального сельскохозяйственного рынка [38]. Существуют различные варианты вертикального земледелия, но все они используют вертикальные стеллажи для выращивания без почвы или гидропоники в полностью закрытой и контролируемой среде, что обеспечивает высокую степень автоматизации, контроля и согласованности [39]. Тем не менее, вертикальное земледелие по-прежнему ограничено дорогостоящими культурами с коротким жизненным циклом из-за высоких затрат на энергию, несмотря на непревзойденную производительность на квадратный метр и высокий уровень эффективности использования воды и питательных веществ.
Технологическое измерение вертикального земледелия — и, в частности, появление «умных» теплиц — вероятно, привлечет производителей, стремящихся работать с новыми компьютерными технологиями и технологиями больших данных, такими как ИИ и Интернет вещей (IoT) [40]. В настоящее время все формы закрытого земледелия являются энергоемкими и трудоемкими, хотя существуют возможности для значительного прогресса как в области автоматизации, так и в области энергоэффективных технологий. Уже сейчас самые передовые формы ведения сельского хозяйства в закрытых помещениях обеспечивают свою собственную энергию на месте и не зависят от общей энергосистемы. Сады на крышах могут варьироваться от простых конструкций на крышах городских зданий до корпоративных предприятий на крышах муниципальных зданий в Нью-Йорке и Париже. У вертикального фермерства в помещении большое будущее, особенно после пандемии COVID-19, и оно имеет хорошие возможности для увеличения своей доли на мировом рынке продуктов питания благодаря своей
высокоэффективная производственная система, снижение затрат на цепочку поставок и логистику, возможность автоматизации (сведение к минимуму обработки) и легкий доступ как для рабочей силы, так и для потребителей.
3. Целевые культуры в защищенном возделывании
В настоящее время количество культур, подходящих для выращивания в закрытом грунте, ограничено из-за ограничений культур для выращивания в помещении, а также из-за ограничений защищенного выращивания, таких как высокая стоимость энергии (для освещения, обогрева, охлаждения и работы различных автоматизированных систем), что позволяет выращивать определенные высокоценные культуры. 41–43]. Тем не менее, экономичное производство разнообразных пищевых культур имеет важное значение, если выращивание защищенных культур должно оказать значительное влияние на
глобальная продовольственная безопасность [12,13,44]. Сорта сельскохозяйственных культур для выращивания овощей в защищенном грунте значительно отличаются от сортов для выращивания в открытом грунте, которые выведены для устойчивости к широкому спектру условий окружающей среды, что не обязательно требуется при выращивании в защищенном грунте. Выведение подходящих сортов потребует оптимизации нескольких признаков (таких как самоопыление, индетерминантный рост, крепкие корни), которые отличаются от признаков, рассматриваемых как
желателен для выращивания в открытом грунте (рис. 2) (взято из [13]).
Рисунок 2. Желательные признаки плодовых культур, выращиваемых в помещении в контролируемых условиях окружающей среды, по сравнению с культурами, выращиваемыми на открытом воздухе в полевых условиях.
В настоящее время фрукты и овощи, наиболее приспособленные для выращивания в помещении, включают:
• Те, что растут на лианах или кустах (помидор, клубника, малина, черника, огурец, стручковый перец, виноград, киви);
• Ценные специализированные культуры (хмель, ваниль, шафран, кофе);
• Лекарственные и косметические культуры (морские водоросли, эхинацея);
• Маленькие деревья (вишня, шоколад, манго, миндаль) являются другими жизнеспособными вариантами [13].
В следующих разделах мы более подробно обсудим существующие существующие культуры и разработку новых сортов для выращивания в закрытом грунте.
3.1. Существующие культуры, выращенные на низко-, средне- и высокотехнологичных объектах
Низко- и среднетехнологичные системы защищенного земледелия производят в основном помидоры, огурцы, кабачки, стручковый перец, баклажаны, салат, азиатскую зелень и травы. С точки зрения площади, количества производимых фруктов и количества предприятий помидоры являются наиболее важной садовой овощной культурой, выращиваемой в теплицах, за ними следуют стручковый перец и салат [15,45].
В Австралии развитие крупномасштабных объектов с контролируемой средой было ограничено в первую очередь теми, которые были построены для выращивания помидоров [15]. Предполагаемый ВЦП фруктов, овощей и цветов на 2017 г. в поле и в защищенных условиях демонстрирует доминирование томатов в австралийском секторе защищенных культур.
Общий расчетный ВДП за 2017 год в отношении полевого и закрытого производства садовых культур был самым высоким для помидоров (24%), за ними следуют клубника (17%), летние фрукты (13%), цветы (9%), черника. (7%), огурец (7%) и стручковый перец (6%), при этом азиатские овощи, травы, баклажаны, вишня и ягоды составляют менее 6% (рис. 3А).
Рисунок 3. Расчетная валовая стоимость продукции (ВДП) для общего комбинированного производства овощей в поле и в защищенном грунте (A) и расчетный ВДП культур, выращиваемых в защищенном грунте в 2017 г. (B) для Австралии.
Среди них ВДП культур, выращиваемых в системах защищенного земледелия, был самым высоким для томатов (40%), что привело к значительному отрыву по сравнению с другими культурами, включая цветы (11%), клубнику (10%), яровые фрукты (8%). ) и ягоды (8%), при этом на каждую из оставшихся культур приходится менее 5% (рис. 3Б). Тем не менее, внутренний рынок Австралии был насыщен тепличными томатами, в результате чего отрасль защищенного растениеводства остается
со следующими двумя вариантами: увеличить продажи этих культур на международных рынках; и/или поощрение некоторых из существующих в стране производителей теплиц к переходу на производство других ценных культур. Доля отдельных культур, возделываемых под защитой, была самой высокой для ягод (85%) и помидоров (80%), за ними следуют цветы (60%), огурцы (50%), вишня и азиатские овощи (каждая по 40%), клубника и яровые овощи.
фрукты (по 30%), черника и травы (по 25%) и, наконец, стручковый перец и баклажаны по 20% [17]. В настоящее время энергоемкое и трудоемкое выращивание в закрытых помещениях ограничивается выращиванием ценных культур, которые можно выращивать в короткие сроки с низкими затратами энергии [46,47].
На «фабриках» растений преобладающими культурами, выращиваемыми в настоящее время, являются листовая зелень и травы из-за короткого периода выращивания этих культур (поскольку плоды и семена не требуются) и высокой ценности [7], того факта, что такие культуры требуют относительно меньшего количества света. для фотосинтеза [48] и потому, что большая часть произведенной биомассы растений может быть собрана [46,49]. Существует большой потенциал для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур, выращиваемых в городских хозяйствах [12].
3.2. Отраслевой опрос: в чем заключаются интересы участников?
Определение ключевых тем исследований имеет важное значение для повышения эффективности исследований, финансируемых государством и частными лицами, для будущего выращивания защищенных культур. Например, Центр совместных исследований будущих продовольственных систем (FFSCRC), инициированный Ассоциацией фермеров Нового Южного Уэльса (NSW Farmers), Университетом Нового Южного Уэльса (UNSW) и Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), состоит из консорциума из более чем 60 учредителей
промышленность, правительство и участники исследований. Его программы исследований и возможностей направлены на поддержку участников в оптимизации производительности региональных и пригородных продовольственных систем, выводе новых продуктов из прототипа на рынок и внедрении быстрых, защищенных от происхождения цепочек поставок от фермы до потребителя. С этой целью FFSRC обеспечивает совместную исследовательскую среду, направленную на улучшение защищенных культур, чтобы увеличить наши возможности по экспорту высококачественной плодоовощной продукции и помочь Австралии стать лидером в науке и технологиях для защищенных культур.
Участники были опрошены, чтобы определить целевые культуры для закрытого земледелия. Среди участников, которые определили целевые культуры, наибольший интерес был к свежим овощам (29%), за ними следовал интерес к фруктовым культурам (22%); лекарственная конопля, другие лекарственные травы и специализированные культуры (13%); местные/аборигенные виды (10%); грибы/грибки (10%); и листовая зелень (3%) (рис. 4).
Рисунок 4. Классификация культур, выращиваемых в настоящее время участниками FFSCRC в защищенных посевных площадях, и, следовательно, вероятная заинтересованность участников в поиске решений для более продуктивного выращивания этих культур в закрытом грунте.
Опрос был основан на информации об участниках, доступной в Интернете; получение более подробной информации будет иметь решающее значение для понимания и удовлетворения конкретных требований участников.
3.3. Выведение новых сортов для объектов с контролируемой средой
Селекционные технологии, доступные для улучшения овощных и других сельскохозяйственных культур, быстро развиваются [50]. В защищенном грунте, динамичном экономическом секторе с быстрыми изменениями рыночных тенденций и предпочтений потребителей, выбор правильного сорта имеет решающее значение [44,51]. Существует множество исследований, в которых оценивается адаптация ценных культур, таких как помидоры и баклажаны, для выращивания в теплицах [52,53]. Новые технологии селекции [50] облегчили разработку новых сортов с желаемыми признаками, и некоторые компании начали разрабатывать растения для выращивания в контролируемых условиях при светодиодном освещении [20]. Тем не менее, сорта были выведены в основном для получения максимальной урожайности в сильно изменчивых полевых условиях [46]. Признаки сельскохозяйственных культур, такие как устойчивость к засухе, жаре и морозу, которые желательны для выращиваемых в поле культур, но обычно влекут за собой снижение урожайности, обычно не нужны в
крытое сельское хозяйство.
Ключевые признаки, на которые можно ориентироваться при адаптации более ценных культур к выращиванию в закрытом грунте, включают короткие жизненные циклы, непрерывное цветение, низкое соотношение корней и побегов, улучшенную производительность при низком потреблении фотосинтетической энергии и желательные потребительские свойства, включая вкус, цвет, текстура и конкретное содержание питательных веществ [12,13]. Кроме того, разведение специально для более высокого качества позволит производить очень желательные продукты с высокой рыночной стоимостью. Можно управлять световым спектром, температурой, влажностью и подачей питательных веществ, чтобы изменить накопление целевых соединений в листьях и плодах [54,55] и повысить питательную ценность сельскохозяйственных культур, включая белки (количество и качество), витамины А, С. и E, каротиноиды, флавоноиды, минералы, гликозиды и антоцианы [12]. Например, естественные мутации (в виноградной лозе) и редактирование генов (в киви) использовались для изменения архитектуры растений, что будет полезно для выращивания в помещении в ограниченном пространстве. В недавнем исследовании растения томата и вишни были сконструированы с использованием CRISPR-Cas9, чтобы объединить следующие три желаемых признака: карликовый фенотип, компактный рост и раннее цветение. Пригодность полученных «отредактированных» сортов томатов для использования в системах закрытого выращивания была подтверждена с помощью полевых и коммерческих испытаний на вертикальных фермах [56].
В обзоре молекулярной селекции для создания оптимизированных сельскохозяйственных культур обсуждалась добавленная стоимость сельскохозяйственных продуктов за счет разработки сельскохозяйственных культур, полезных для здоровья и используемых в качестве пищевых лекарств [46]. Основные подходы к выращиванию сельскохозяйственных культур, полезных для здоровья, были определены как накопление больших количеств желаемого внутреннего питательного вещества или сокращение нежелательных соединений, а также накопление ценных соединений, которые
обычно не образуются в культуре.
4. Проблемы и возможности защищенного земледелия и закрытого грунта
Усовершенствованные средства для защищенного выращивания и выращивания в закрытых помещениях оказывают относительно небольшое воздействие на окружающую среду. В то время как выращивание сельскохозяйственных культур под укрытием является более энергоемким, чем многие другие методы ведения сельского хозяйства, способность смягчать воздействие погодных условий, обеспечивать отслеживаемость и выращивать более качественные продукты питания способствует стабильным поставкам качественной продукции, привлекая прибыль, которая намного превышает дополнительные производственные затраты. [18]. Ключевые проблемы защищенного выращивания включают:
• Высокие капитальные затраты из-за высоких цен на землю во внутренних и пригородных районах;
• Высокое энергопотребление;
• Спрос на квалифицированную рабочую силу;
• Борьба с болезнями без химических средств защиты; а также
• Разработка индексов качества питательных веществ — для определения и сертификации аспектов качества продукции — для культур, выращиваемых в закрытом грунте.
В следующем разделе мы обсудим некоторые проблемы и возможности, связанные с выращиванием защищенных культур.
4.1. Оптимальные условия для высокой производительности и эффективного использования ресурсов
Лучшее понимание требований культур на разных стадиях роста и при различных условиях освещения имеет важное значение, если производители хотят поддерживать рентабельное производство сельскохозяйственных культур в контролируемых условиях. Эффективное управление тепличной средой, включая ее климатические и питательные элементы, а также структурные и механические условия, может значительно повысить качество плодов и урожайность [57]. Факторы среды роста могут влиять на рост растений, скорость эвапотранспирации и физиологические циклы. Среди климатических факторов солнечная радиация является наиболее важной, поскольку для фотосинтеза требуется свет, а урожайность прямо пропорциональна уровню солнечного света вплоть до точек насыщения светом для фотосинтеза. Часто точный контроль окружающей среды требует больших затрат энергии, что снижает прибыльность сельского хозяйства с контролируемой средой. Энергия, необходимая для обогрева и охлаждения теплиц, остается серьезной проблемой и целью для тех, кто стремится снизить затраты на энергию [6]. Материалы для остекления и инновационные стекольные технологии, такие как Smart Glass [58], открывают многообещающие возможности для снижения затрат, связанных с поддержанием температуры в теплице и контролем параметров окружающей среды. В настоящее время инновационные стекольные технологии и эффективные системы охлаждения внедряются при выращивании защищенных культур в тепличных хозяйствах. Материалы для остекления могут уменьшить
потребление электроэнергии, поглощая избыточное солнечное излучение и перенаправляя световую энергию для выработки электроэнергии с помощью фотогальванических элементов [59,60].
Однако материалы покрытия влияют на микроклимат теплицы [61,62], в том числе на свет [63], поэтому важно оценить влияние новых материалов для остекления на рост и физиологию растений, использование ресурсов, урожайность и качество в условиях, в которых факторы такие как CO2, температура, питательные вещества и орошение строго контролируются. Например, полупрозрачные органические фотоэлектрические элементы (OPV) на основе смеси региорегулярного поли(3-гексилтиофена) (P3HT) и метилового эфира фенил-C61-масляной кислоты (PCBM) были протестированы для выращивания растений перца (Capsicum annuum). В тени OPV растения перца давали на 20.2% больше плодовой массы, а затененные растения были на 21.8% выше в конце вегетационного периода [64]. В другом исследовании снижение PAR, вызванное гибкими фотоэлектрическими панелями на крыше, не повлияло на урожайность, морфологию растений, количество цветов на ветке, цвет плодов, твердость и pH [65].
Ультранизкоотражающая пленка «умного стекла» Solar Gard™ ULR-80 [58] в настоящее время проходит испытания в тепличном производстве. Цель состоит в том, чтобы реализовать потенциал материалов для остекления с регулируемым светопропусканием и снизить высокие затраты энергии, связанные с работой в высокотехнологичных тепличных хозяйствах. Пленка Smart Glass (SG) наносится на стандартное стекло отдельных отсеков теплиц на предприятиях, выращивающих овощные культуры, с использованием коммерческих методов вертикального выращивания и управления [66,67]. Опыты с баклажанами в условиях SG продемонстрировали более высокую энергетическую эффективность и эффективность фертигации [42], но также снизили урожайность баклажанов из-за высокой частоты опадения цветков и/или плодов в результате фотосинтеза с ограничением света [58]. Используемая пленка SG может нуждаться в модификации для создания оптимальных условий освещения и минимизации световых ограничений для фруктов с высоким содержанием углерода, таких как баклажаны.
Использование новых энергосберегающих материалов для остекления, таких как смарт-стекло, дает прекрасную возможность снизить энергозатраты на операции в теплицах и оптимизировать условия освещения для выращивания целевых культур. Умные покровные пленки, такие как люминесцентные светоизлучающие сельскохозяйственные пленки (LLEAF), могут усиливать, а также контролировать вегетативный рост и репродуктивное развитие при выращивании культур с использованием средних технологий. LLEAF
Панели могут быть протестированы на различных цветущих и нецветущих культурах, чтобы определить, способствуют ли они увеличению вегетативного и репродуктивного роста (путем изменения физиологических процессов, лежащих в основе роста растений, продуктивности и качества урожая).
4.2. Борьба с вредителями и болезнями
Хотя контролируемые защищенные сельскохозяйственные угодья могут свести к минимуму распространение вредителей и болезней после внедрения, с ними чрезвычайно трудно и дорого бороться без использования токсичных синтетических химикатов. Вертикальное выращивание в закрытом помещении позволяет осуществлять тщательный мониторинг сельскохозяйственных культур на наличие признаков вредителей или болезней вручную и/или автоматически (с использованием сенсорных технологий), а внедрение новых роботизированных технологий и/или процедур дистанционного зондирования будет способствовать
раннее выявление очагов и удаление больных и/или зараженных растений [7].
Для эффективной борьбы с вредителями в теплицах потребуются новые комплексные методы борьбы с вредителями (IPM) [68]. Соответствующие стратегии управления (культурные, физические, механические, биологические и химические), а также передовые агротехнические методы, передовые методы мониторинга и точная идентификация могут улучшить производство овощей, сведя к минимуму зависимость от применения пестицидов. Комплексный подход к борьбе с болезнями включает использование устойчивых сортов, санитарию, рациональную культурную практику и надлежащее использование пестицидов [44]. Разработка новых стратегий ИЗР может минимизировать трудозатраты и необходимость применения химических пестицидов. Возьмем, к примеру, использование новых, выращиваемых в промышленных масштабах, полезных насекомых (например, тли, зеленой златоглазки и т. д.) для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и снижения зависимости от химических средств борьбы. Тестирование различных новых IPM
стратегии, по отдельности и в сочетании, помогут в разработке рекомендаций для конкретных культур и объектов для производителей.
4.3. Качество урожая и пищевая ценность
Защищенное выращивание обеспечивает производителям и отраслевым партнерам высокие урожаи и высококачественную продукцию круглый год [69]. Однако выращивание фруктов и овощей премиум-класса требует высокопроизводительного тестирования параметров питания и качества [70]. Основные параметры качества фруктов включают содержание влаги, pH, общее количество растворимых сухих веществ, зольность, цвет плодов, аскорбиновую кислоту и титруемую кислотность, а также расширенные параметры питательных веществ, включая сахара, жиры, белки, витамины и антиоксиданты; Измерения твердости и потери воды также имеют решающее значение для определения показателей качества [66]. Кроме того, в автоматизированную систему управления теплицами можно включить высокопроизводительную проверку качества продукции растениеводства. Скрининг имеющихся генотипов сельскохозяйственных культур по параметрам качества позволит получить новые ценные, богатые питательными веществами сорта фруктов и овощей для производителей и потребителей. Агрономические стратегии, в том числе условия выращивания и методы управления посевами, должны быть оптимизированы для повышения продуктивности и плотности питательных веществ для растений этих ценных культур.
4.4. Занятость и доступность квалифицированной рабочей силы
Потребности в рабочей силе для отрасли выращивания защищенных культур растут (> 5% в год), и, по оценкам, более 10,000 XNUMX человек по всей Австралии в настоящее время заняты непосредственно в этой отрасли. Несмотря на высокий уровень автоматизации, крупномасштабное выращивание защищенных культур требует значительного количества рабочей силы, особенно для посадки, ухода за посевами, механического опыления и сбора урожая. С ростом спроса
для высококвалифицированных производителей предложение квалифицированных рабочих остается низким [18,71]. Квалифицированная рабочая сила также потребуется для развития городского вертикального земледелия, что создаст новые карьеры для технологов, руководителей проектов, ремонтников, маркетологов и сотрудников розничной торговли [7]. Создание многоцелевых передовых объектов коммерческого масштаба даст возможность решать исследовательские вопросы, тем самым способствуя достижению цели максимизации продуктивности различных культур, обеспечивая при этом обучение и обучение навыкам, которые, вероятно, будут пользоваться большим спросом в будущем в секторе выращивания защищенных культур.
5. Выводы
В высокотехнологичных теплицах с интеллектуальными технологиями есть большой потенциал для повышения прибыльности за счет автоматизации критически важных и/или трудоемких областей, таких как мониторинг посевов, опыление и сбор урожая. Развитие искусственного интеллекта, робототехники и машинного обучения открывают новые возможности для защищенного земледелия. Вертикальные фермы составляют небольшую долю мирового сельскохозяйственного рынка, и, несмотря на высокую энергоемкость, вертикальное земледелие предлагает непревзойденную производительность с высоким уровнем эффективности использования воды и питательных веществ. Экономичное производство различных культур имеет важное значение для того, чтобы выращивание защищенных культур могло оказать существенное положительное влияние на глобальную продовольственную безопасность. Низко- и среднетехнологичные системы защищенного земледелия производят в основном помидоры, огурцы, кабачки, стручковый перец, баклажаны и салат, а также азиатскую зелень и травы.
Развитие крупномасштабных объектов с контролируемой средой в Австралии ограничивалось в основном выращиванием томатов. Разработка подходящих сортов потребует оптимизации нескольких ключевых признаков, которые отличаются от тех, которые считаются желательными для культур, выращиваемых в открытом грунте. Ключевые признаки, на которые можно ориентироваться при выращивании в закрытом грунте, включают сокращенный жизненный цикл растений, непрерывное цветение, низкое соотношение корней и побегов, повышенную производительность при низком уровне фотосинтеза.
энергозатраты и желательные потребительские свойства, такие как вкус, цвет, текстура и содержание определенных питательных веществ.
Кроме того, селекция специально для более качественных и питательных культур позволит производить желаемые садовые (и, возможно, лекарственные) продукты с отличной рыночной стоимостью. Прибыльность и устойчивость выращивания защищенных культур зависят от разработки решений основных проблем, включая начальные затраты, потребление энергии, квалифицированный персонал, борьбу с вредителями и развитие индекса качества.
Новые материалы для остекления и технологические достижения, которые в настоящее время исследуются или испытываются, предлагают решения для решения одной из самых насущных проблем выращивания защищенных культур. Эти достижения потенциально могли бы обеспечить необходимый импульс, чтобы помочь сектору растениеводства защищенного грунта перейти на устойчивый и рентабельный уровень энергоэффективности и удовлетворить растущие потребности в продовольственной безопасности, сохраняя при этом качество урожая и питательную ценность.
содержание и сведение к минимуму вредного воздействия на окружающую среду.
Вклад авторов: SGC написал рецензию при участии и пересмотре, предоставленных DTT, Z.-HC, OG и CIC. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование: обзор был основан на отчете, заказанном и профинансированном Центром совместных исследований Future Food Systems, который поддерживает сотрудничество между промышленностью, исследователями и сообществом. Мы также получили финансовую поддержку от проектов Horticulture Innovation Australia (грант номер VG16070 для DTT, Z.-HC, OG, CIC; номер гранта VG17003 для DTT, Z.-HC; номер гранта LP18000 для Z.-HC) и проекта CRC P2. -013 (ДТТ, З.-ХК, ОГ, ЦИК).
Заявление Институционального контрольного совета: Непригодный.
Заявление об информированном согласии: Непригодный.
Заявление о доступности данных: Непригодный.
Конфликт интересов: Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.
Рекомендации
1. Департамент Организации Объединенных Наций по экономическим и социальным вопросам. Доступно в Интернете: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).
2. Департамент Организации Объединенных Наций по экономическим и социальным вопросам. Доступно в Интернете: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).
3. Биннс, CW; Ли, МК; Мэйкок, Б.; Торхейм, LE; Наниши, К.; Duong, DTT Изменение климата, снабжение продовольствием и рекомендации по питанию. Анну. Пересм. Общественное здравоохранение 2021 г., 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Валин, Х.; Сэндс, РД; Ван Дер Менсбрюгге, Д.; Нельсон, ГК; Ахаммад, Х .; Блан, Э .; Бодирский, Б.; Фухимори, С.; Хасэгава, Т .; Хавлик, П.; и другие. Будущее спроса на продовольствие: понимание различий в глобальных экономических моделях. Агр. Экон. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Хьюз, Н.; Лу, М.; Ин Со, В .; Лоусон, К. Моделирование влияния изменения климата на прибыльность австралийских ферм. В рабочем документе ABARES; Правительство Австралии: Канберра, Австралия, 2021 г. [CrossRef] 6. Раввин Б.; Чен, З.-Х.; Sethuvenkatraman, S. Защищенное выращивание культур в теплом климате: обзор МЕТОДОВ контроля влажности и охлаждения. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Бенке, К.; Томкинс, Б. Будущие системы производства продуктов питания: вертикальное земледелие и сельское хозяйство с контролируемой средой. Поддерживать. науч. Практика. Политика 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA «Развитие лучших городов: городское сельское хозяйство для устойчивого развития»; IDRC: Оттава, Онтарио, Канада, 2006 г.; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Пирсон, Л.Дж.; Пирсон, Л.; Пирсон, К. Дж. Устойчивое городское сельское хозяйство: анализ и возможности. Междунар. Дж. Агрик. Поддерживать. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Тоут, Д. Садоводческая промышленность провинции Альмерия, Испания. геогр. Дж. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Генри, Р. Инновации в сельском хозяйстве и снабжении продовольствием в ответ на пандемию COVID-19. Мол. Завод 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. О'Салливан, К.; Боннетт, Г.; Макинтайр, К.; Хохман, З .; Уоссон, А. Стратегии повышения производительности, разнообразия продукции и прибыльности городского сельского хозяйства. Агр. Сист. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. О'Салливан, Калифорния; Макинтайр, CL; Сухой, ИБ; Хани, С.М.; Хохман, З .; Боннет Г.Д. Вертикальные фермы приносят плоды. Нац. Биотехнолог. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Релизы Cuesta Roble. Глобальная статистика парниковых газов. 2019. Доступно в Интернете: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).
15. Хэдли, Д. Потенциал садоводческой отрасли с контролируемой средой в Новом Южном Уэльсе; Университет Новой Англии: Армидейл, Австралия, 2017 г.; п. 25.
16. Карта мира овощей. 2018. Доступно в Интернете: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/ Regional-food-agri/world_ Vegetable_map_2018.html (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).
17. Graeme Smith Consulting — Общая отраслевая информация. Доступно в Интернете: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).
18. Дэвис, Дж. Выращивание защищенных культур в Австралии до 2030 г.; Защищенные культуры Австралии: Перт, Австралия, 2020 г .; п. 15.
19. Агролист. состояние домашнего хозяйства; Agrilyst: Бруклин, Нью-Йорк, США, 2017 г.
20. Беспочвенное земледелие в закрытых помещениях: Фаза I: Изучение отрасли и воздействия контролируемой среды сельского хозяйства|Публикации|WWF.
Доступно в Интернете: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controller-environment-agriculture (по состоянию на 13 апреля 2022 г.). Урожай 2022, 2 184
21. Эммотт, CJM; Рёр, Дж. А.; Кампой-Килес, М.; Кирхарц, Т .; Урбина, А .; Экинс-Даукс, Нью-Джерси; Нельсон, Дж. Органические фотоэлектрические элементы
теплицы: уникальное применение для полупрозрачных фотоэлектрических систем? Энергетическая среда. науч. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Маруччи, А.; Замбон, И.; Колантони, А .; Монарка, Д. Сочетание сельскохозяйственных и энергетических целей: оценка прототипа фотоэлектрического тепличного туннеля. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Торреллас, М.; Антон, А .; Лопес, Дж. К.; Баеза, Э.Дж.; Парра, JP; Муньос, П.; Монтеро, JI LCA урожая томатов в многотуннельной теплице в Альмерии. Междунар. J. Оценка жизненного цикла. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Капонетто Р.; Фортуна, Л.; Нуннари, Г.; Окчипинти, Л.; Xibilia, MG Мягкие вычисления для управления климатом в теплицах. IEEE транс. Нечеткая сист. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Гуо Д.; Хуан, Дж.; Чанг, Л.; Чжан, Дж.; Хуанг, Д. Дискриминация состояния воды в корневой зоне растений в тепличном производстве на основе методов фенотипирования и машинного обучения. науч. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Хассабис, Д. Искусственный интеллект: шахматный матч века. Природа 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Хемминг, С.; де Зварт, Ф.; Элингс, А .; Ригини, И.; Петропулу, А. Дистанционное управление выращиванием овощей в теплицах с помощью искусственного интеллекта — климат в теплицах, орошение и растениеводство. Sensors 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Таки, М.; Абданан Мехдизаде, С.; Рохани, А .; Рахнама, М .; Рахмати-Джонидабад, М. Прикладное машинное обучение в моделировании теплиц; новое приложение и анализ. Инф. Переработка агр. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Шамшири Р.Р.; Хамид, ИА; Торп, КР; Баласундрам, СК; Шафиан, С .; Фатемия, М .; Султан, М .; Манс, Б.; Samiei, S. Автоматизация теплиц с использованием беспроводных датчиков и инструментов IoT, интегрированных с искусственным интеллектом; IntechOpen: Риека, Хорватия, 2021 г .; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Субиш, А.; Мехта Ч.Р. Автоматизация и оцифровка сельского хозяйства с использованием искусственного интеллекта и интернета вещей. Артиф. Интел. Агр. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Ленерт, К.; МакКул, К.; Са, И.; Перес, Т. Робот для сбора сладкого перца в защищенных условиях. arXiv 2018, arXiv: 1810.11920.
32. Ленерт, К.; МакКул, К.; Корке, П.; Са, И.; Стахнисс, К.; Хентен, EJV; Ньето, Дж. Специальный выпуск по сельскохозяйственной робототехнике. Дж. Полевой робот. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Шамшири Р.; Вельцин, К.; Хамид, ИА; Юл, И.Дж.; Грифт, ТЭ; Баласундрам, СК; Питонакова Л.; Ахмад, Д.; Чоудхари, Г. Исследования и разработки в области сельскохозяйственной робототехники: перспектива цифрового земледелия. Междунар. Дж. Агрик. биол. англ. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Робот Sweeper собирает первый перец. Гринх. Междунар. Маг. Гринх. Расти. 2017, 6, 37.
35. Юань Т.; Чжан, С .; Шэн, X .; Ван, Д.; Гонг, Ю.; Ли, В. Автономный робот-опылитель для гормональной обработки цветков томата в теплице. В материалах 2016-й Международной конференции по системам и информатике (ICSAI) 3 г., Шанхай, Китай, 19–21 ноября 2016 г.; стр. 108–113.
36. Мехарг, А.А. Перспектива: городское хозяйство нуждается в мониторинге. Природа 2016, 531, С60. [CrossRef] [PubMed] 37. Томайер, С.; Шпехт, К.; Хенкель, Д.; Дирих, А .; Зиберт, Р.; Фрайзингер, УБ; Савицка, М. Сельское хозяйство в городских зданиях и на них: современная практика и конкретные новинки земледелия с нулевой площадью (ZFarming). Продлить. Агр. Пищевая система 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ганнум, О. Зеленые ростки выздоровления. Опенфорум. 2020. Доступно в Интернете: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).
39. Despommier, D. Фермерство в городе: появление городских вертикальных ферм. Тенденции биотехнологии. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Ян, Дж.; Лю, М.; Лу, Дж.; Мяо, Ю .; Хоссейн, Массачусетс; Альхамид, М. Ф. Ботанический интернет вещей: на пути к умному домашнему сельскому хозяйству.
соединяя людей, растения, данные и облака. Моб. сеть заявл. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Самаранаяке П.; Лян, В .; Чен, З.-Х.; Ткань, Д.; Лан, Ю.-К. Устойчивое выращивание защищенных культур: тематическое исследование сезонного воздействия на потребление энергии в теплицах при выращивании стручкового перца. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Лин, Т.; Голдсуорси, М.; Чаван, С .; Лян, В .; Майер, К.; Ганнум, О .; Каццонелли, Коннектикут; Ткань, ДТ; Лан, Ю.-К.;
Сетхувенкатраман, С.; и другие. Новый материал покрытия улучшает энергию охлаждения и эффективность фертигации при выращивании баклажанов в теплицах. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Самаранаяке, П.; Майер, К.; Чаван, С .; Лян, В .; Чен, З.-Х.; Ткань, ДТ; Лан, Ю.-К. Минимизация энергопотребления в защищенном помещении для выращивания сельскохозяйственных культур с использованием многотемпературных точек сбора данных и управления настройками вентиляции. Energies 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. ФАО. Надлежащие сельскохозяйственные методы выращивания овощей в теплицах: Принципы для районов со средиземноморским климатом; Бумага для производства и защиты растений ФАО; ФАО: Рим, Италия, 2013 г.; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Защищенное растениеводство — обзор исследований и выявление пробелов в исследованиях и разработках овощных культур (VG16083). Доступно в Интернете: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (доступ на 13 апреля 2022 г.).
46. Хиваса-Танасе, К.; Эзура, Х. Молекулярная селекция для создания оптимизированных культур: от генетических манипуляций до потенциальных применений на заводах по производству растений. Фронт. Растениевод. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Козай Т. Почему светодиодное освещение для городского сельского хозяйства? В светодиодном освещении для городского сельского хозяйства; Козаи, Т., Фудзивара, К., Ранкл, Э.С., ред.; Спрингер: Сингапур, 2016 г.; стр. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Квон, С.; Лим, Дж. Повышение эффективности использования энергии на заводах путем измерения биоэлектрического потенциала растений. В области информатики в управлении, автоматизации и робототехнике; Тан, Х., изд.; Springer: Берлин/Гейдельберг, Германия, 2011 г.; стр. 641–648.
49. Кочетта, Г.; Кашиани, Д.; Булгари, Р .; Мусанте, Ф .; Колтон, А .; Росси, М.; Ферранте А. Эффективность использования света при выращивании овощей
в защищенных и закрытых помещениях. Евро. физ. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Культуры 2022, 2 185
50. Джонс, М. Новые селекционные технологии и возможности для овощеводства Австралии; Horticulture Innovation Australia Limited: Сидней, Австралия, 2016 г.
51. Тюзель, Ю.; Леонарди, К. Защищенное выращивание в средиземноморском регионе: тенденции и потребности. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Бергуньо, В. История помидоров: от одомашнивания до биофармации. Биотехнолог. Adv. 2014, 32, 170-189. [Перекрестная ссылка] [PubMed] 53. Тахер, Д.; Сольберг, С.О.; Проэнс, Дж.; Чоу, Ю .; Ракха, М .; Ву, Т. Коллекция баклажанов Всемирного овощного центра: происхождение, состав, распространение семян и использование в селекции. Фронт. Растениевод. 2017, 8, 1484. [Перекрестная ссылка] [PubMed] 54. Хасан, ММ; Башир, Т .; Гош, Р .; Ли, СК; Бэй, Х. Обзор воздействия светодиодов на производство биологически активных соединений и качество урожая. Молекулы 2017, 22, 1420. [Перекрестная ссылка] 55. Пиовене, К.; Орсини, Ф.; Боси, С.; Санубар, Р.; Брегола, В.; Динелли, Г.; Джанкинто, Г. Оптимальное соотношение красного и синего в светодиодном освещении для выращивания нутрицевтиков в помещении. Sci. Хортик. 2015, 193, 202-208. [Перекрестная ссылка] 56. Квон, К.-Т.; Хео, Дж .; Леммон, Ж; Капуя, Ю.; Хаттон, Сан-Франциско; Ван Эк, Дж.; Парк, SJ; Липпман, З.Б. Быстрая настройка плодовых культур пасленовых для городского сельского хозяйства. Туземный Биотехнолог. 2020, 38, 182-188. [Перекрестная ссылка] 57. Шамшири, РР; Джонс, Дж. В.; Торп, КР; Ахмад, Д.; Мужчина, ХК; Тахери, С. Обзор оптимальной температуры, влажности и дефицита давления пара для оценки и контроля микроклимата при выращивании томатов в теплицах: обзор. Int. Агрофиз. 2018, 32, 287-302. [Перекрестная ссылка] 58. Чаван, С.Г.; Майер, К.; Алагоз, Ю.; Филипе, Дж. К.; Уоррен, ЧР; Лин, Х .; Цзя, Б.; Лоик, Мэн; Каццонелли, Коннектикут; Чен, З.Х.; и другие. Светоограниченный фотосинтез под энергосберегающей пленкой снижает урожайность баклажанов. Фуд Энерджи Секьюр. 2020, 9, е245. [Перекрестная ссылка] 59. Тиммерманс, Г. Х.; Дума, РФ; Лин, Дж.; Дебие, MG Двойное «умное» люминесцентное окно, реагирующее на тепло/электроэнергию. Прил. Sci. 2020, 10, 1421. [Перекрестная ссылка] 60. Инь, Р .; Сюй, П.; Шен, П. Практический пример: Экономия энергии за счет использования солнцезащитной пленки для окон двух коммерческих зданий в Шанхае. Энергетическая сборка. 2012, 45, 132-140. [Перекрестная ссылка] 61. Ким, Х.-К.; Ли, С.-Ю.; Квон, Дж.-К.; Ким, Ю.-Х. Оценка влияния материалов покрытия на микроклимат и тепловые характеристики теплицы. Агрономия 2022, 12, 143. [Перекрестная ссылка] 62. Он, Х.; Майер, К.; Чаван, С.Г.; Чжао, К.-К.; Алагоз, Ю.; Каццонелли, К.; Ганнум, О .; Ткань, ДТ; Чен, З.-Х. Светоизменяющие покровные материалы и устойчивое выращивание овощей в теплицах: обзор. Регулятор роста растений. 2021, 95, 1-17. [Перекрестная ссылка] 63. Тиммерманс, Г. Х.; Хемминг, С.; Баеза, Э.; Тор, EAJV; Шеннинг, APHJ; Дебие, MG Передовые оптические материалы для контроля солнечного света в теплицах. Adv. Оптик Матер. 2020, 8, 2000738. [Перекрестная ссылка] 64. Зисис, К.; Печливани, Э.М.; Цимикли, С .; Мекеридис, Э.; Ласкаракис, А .; Логотетидис, С. Органические фотоэлектрические элементы на крышах теплиц: влияние на рост растений. Матер. Сегодня проц. 2019, 19, 65-72. [Перекрестная ссылка] 65. Арока-Дельгадо, Р.; Перес-Алонсо, Х.; Кальехон-Ферре, А.-Дж.; Диас-Перес, М. Морфология, урожайность и качество выращивания помидоров в теплицах с гибкими фотоэлектрическими панелями на крыше (Альмерия-Испания). Sci. Хортик. 2019, 257, 108768. [Перекрестная ссылка] 66. Он, Х.; Чаван, С.Г.; Хамуи, З .; Майер, К.; Ганнум, О .; Чен, З.-Х.; Ткань, ДТ; Каззонелли, Коннектикут Смарт-стеклянная пленка снижает содержание аскорбиновой кислоты в сортах плодов красного и оранжевого стручкового перца, не влияя на срок годности. Растения 2022, 11, 985. [Перекрестная ссылка] 67. Чжао, К.; Чаван, С .; Он, Х.; Чжоу, М .; Каццонелли, Коннектикут; Чен, З.-Х.; Ткань, ДТ; Ганнум, О. Умное стекло влияет на чувствительность устьиц тепличного стручкового перца через измененный свет. J. Exp. Бот. 2021, 72, 3235-3248. [Перекрестная ссылка] 68. Пилкингтон, LJ; Месселинк, Г.; ван Лентерен, Дж. К.; Ле Мотти, К. «Защищенный биологический контроль» — Биологическая борьба с вредителями в тепличном хозяйстве. Biol Контроль 2010, 52, 216–220. [Перекрестная ссылка] 69. Сонневельд, К.; Вогт, В. Питание растений в будущем тепличном производстве. В растительном питании тепличных культур; Sonneveld, C., Voogt, W., ред.; Springer: Дордрехт, Нидерланды, 2009 г.; стр. 393-403.
70. Трефц, К.; Омайе, С.Т. Анализ питательных веществ в почве и беспочвенной клубнике и малине, выращенных в теплице. Еда Нутр. науч. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Предоставление возможностей дальнейшего образования для участников вегетарианской индустрии. АУСВЕГ. 2020. Доступно онлайн: https://ausveg.com.au/
статьи/предлагая возможности дальнейшего образования членам вегетарианской индустрии/ (по состоянию на 13 апреля 2022 г.).