Sachin G. Chavan (1,2,*) , Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) a David T. Tissue 1,2)
1. National Vegetable Protected Cropping Centre, Hawkesbury Institute for the Environment, Western Sydney
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Austrálie; z.chen@westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westernsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westernsydney.edu.au (CIC); d.tissue@westernsydney.edu.au (DTT)
2. Global Center for Land Based Innovation, Hawkesbury Campus, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Austrálie
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Austrálie
* Korespondence: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
Abstraktní: Chráněné pěstování plodin nabízí způsob, jak posílit produkci potravin tváří v tvář změně klimatu
a dodávat zdravé potraviny udržitelně s menšími zdroji. Nicméně, aby tento způsob hospodaření
ekonomicky životaschopné, musíme zvážit stav chráněné plodiny v kontextu dostupných
technologie a odpovídající cílové zahradnické plodiny. Tento přehled nastiňuje stávající příležitosti
a výzvy, které je třeba řešit probíhajícím výzkumem a inovacemi v tomto vzrušujícím, ale
komplexní pole v Austrálii. Zařízení vnitřních farem jsou široce rozdělena do následujících tří
úrovně technologického pokroku: low-, medium- a high-tech s odpovídajícími výzvami
které vyžadují inovativní řešení. Dále omezení pro růst a ochranu pokojových rostlin
osevní systémy (např. vysoké náklady na energii) omezily využití vnitřního zemědělství na relativně
málo vysoce hodnotných plodin. Proto musíme vyvinout nové kultivary plodin vhodné pro indoorové zemědělství
které se mohou lišit od těch, které jsou požadovány pro produkci na volném poli. Navíc chráněná plodina
vyžaduje vysoké počáteční náklady, drahou kvalifikovanou práci, vysokou spotřebu energie a významné škůdce
a řízení nemocí a kontrola kvality. Celkově vzato nabízí chráněná plodina slibná řešení
zajištění potravin a zároveň snížení uhlíkové stopy produkce potravin. Nicméně pro vnitřní
rostlinná produkce, aby měla podstatný pozitivní dopad na globální potravinovou bezpečnost a výživu
ekonomická produkce různých plodin bude zásadní.
Klíčová slova: chráněná plodina; vertikální farma; kultura bez půdy; výkonnost plodin; vnitřní zemědělství;
potravinová bezpečnost; udržitelnost zdrojů
1. Úvod
Očekává se, že celosvětová populace dosáhne v roce 10 téměř 2050 miliard, přičemž většina růstu se předpokládá ve velkých městských centrech po celém světě [1,2]. S rostoucí populací se produkce potravin musí zvyšovat a splňovat nutriční a zdravotní potřeby a současně dosahovat cílů OSN pro udržitelný rozvoj (SDG OSN) [3,4]. Ubývající orná půda a nepříznivé dopady změny klimatu na zemědělství představují další výzvy, které nutí inovace v budoucích systémech produkce potravin, aby uspokojily rostoucí poptávku v příštích několika desetiletích. Například australské farmy jsou často vystaveny proměnlivosti klimatu a jsou náchylné na dlouhodobé dopady změny klimatu. Nedávná sucha ve východní Austrálii v letech 2018–19 a 2019–20 nepříznivě ovlivnila zemědělské podniky, čímž přispěla k nově se objevujícím účinkům změny klimatu na australské zemědělství [5].
Chráněné pěstování plodin, známé také jako indoor farming [6] – od technologicky nenáročných polytunelů přes středně technologické skleníky částečně kontrolované životním prostředím až po technicky vyspělé „inteligentní“ skleníky a vnitřní farmy – by mohlo pomoci zvýšit globální potravinovou bezpečnost v 21. století. I když je však vize soběstačné metropole přitažlivá jako způsob, jak se vypořádat se současnými výzvami, zavádění indoorového zemědělství neodpovídá
nadšení a optimismus jejích zastánců. Chráněné pěstování plodin a vnitřní zemědělství zahrnují větší využívání technologií a automatizace k optimalizaci využití půdy, čímž nabízejí vzrušující řešení pro zlepšení budoucí produkce potravin [7]. Na celém světě k rozvoji městského zemědělství [8,9] často docházelo po chronických a/nebo akutních krizích, jako jsou světelná a prostorová omezení v Nizozemsku; kolaps automobilového průmyslu v Detroitu; krach realitního trhu na východním pobřeží USA; a blokáda kubánské raketové krize. jiný
impulsy přišly ve formě dostupných trhů, tj. chráněné plodiny se množily ve Španělsku [10] kvůli snadnému přístupu země na severoevropské trhy. Spolu se stávajícími výzvami by probíhající pandemie COVID-19 mohla poskytnout požadovaný impuls k transformaci městského zemědělství [11].
Má-li městské zemědělství hrát významnou roli při zlepšování potravinové bezpečnosti a lidské výživy, je třeba jej celosvětově rozšířit tak, aby bylo schopné pěstovat širokou škálu produktů efektivněji z hlediska energie, zdrojů a nákladů než je v současné době možné. Existují obrovské příležitosti pro zlepšení produktivity a kvality plodin spojením pokroků v ochraně životního prostředí, ochraně proti škůdcům, fenomice a automatizaci
se šlechtitelským úsilím zaměřeným na vlastnosti, které zlepšují architekturu rostlin, kvalitu plodin (chuť a výživu) a výnos. Větší rozmanitost současných a nově vznikajících plodin ve srovnání s tradičními typy plodin, stejně jako léčivé rostliny, lze pěstovat na farmách kontrolovaných životním prostředím [12,13].
Bezprostřední potřeba zlepšit městskou potravinovou bezpečnost a snížit uhlíkovou stopu potravin lze řešit inovacemi v zemědělsko-potravinářských odvětvích, jako je chráněné pěstování plodin a vertikální vnitřní zemědělství. Ty sahají od nízkotechnologických polytunelů s minimální kontrolou životního prostředí, středně technicky vybavených skleníků částečně kontrolovaných z hlediska životního prostředí až po high-tech skleníky a vertikální zemědělská zařízení s nejmodernějšími technologiemi. Chráněné pěstování plodin je nejrychleji rostoucím odvětvím produkce potravin v Austrálii, pokud jde o rozsah produkce a ekonomický dopad [12]. Australský průmysl chráněných plodin se skládá z technologicky vyspělých zařízení (17 %), skleníků (20 %) a hydroponických/substrátových systémů produkce plodin (52 %), což naznačuje potřebu a příležitost k rozvoji zemědělsko-potravinářského sektoru. V tomto přehledu diskutujeme o stavu chráněných plodin v kontextu dostupných technologií a odpovídajících cílových zahradnických plodin a nastiňujeme příležitosti a výzvy, které je třeba řešit probíhajícím výzkumem v Austrálii.
2. Současné techniky a technologie v chráněných plodinách
V roce 2019 celková plocha půdy věnovaná chráněnému pěstování plodin, což v podstatě zahrnuje
pěstování plodin pod všemi typy krytů – bylo odhadováno na 5,630,000 14 500,000 hektarů (ha) celosvětově [10]. Celková plocha zeleniny a bylin pěstovaných ve sklenících (trvalé stavby) se celosvětově odhaduje na asi 90 15,16 ha, přičemž 1300 % těchto plodin se pěstuje ve sklenících a 14 % v plastových sklenících [5]. Australská skleníková plocha se odhaduje na přibližně 17 ha, přičemž 83 % z této plochy představují technologicky vyspělé skleníky (asi 17 jednotlivých podniků, z nichž každý zabírá méně než 80 ha) a 20 % skleníky s nízkou a střední technologií [16 ]. Celosvětově tvoří plastové skleníky přibližně XNUMX % a skleníky XNUMX % z celkového počtu vyrobených skleníků [XNUMX].
Chráněné pěstování plodin je nejrychleji rostoucím odvětvím produkce potravin v Austrálii, v roce 1.5 v hodnotě kolem 2017 miliardy USD ročně. Odhaduje se, že přibližně 30 % všech australských zemědělců pěstuje plodiny v nějaké formě chráněného systému plodin a že plodiny pěstované pod krytem tvoří přibližně 20 % celkové hodnoty produkce zeleniny a květin [18]. V Austrálii je odhadovaná plocha skleníkové produkce zeleniny nejvyšší v Jižní Austrálii (580 ha), následuje Nový Jižní Wales (500 ha) a Victoria (200 ha), zatímco Queensland, Západní Austrálie a Tasmánie mají na každý < 50 ha [17 ].
Na základě příručky Australian Horticulture Statistics Handbook (2014–2015) a diskusí s průmyslem byla odhadnuta hrubá hodnota produkce (GVP) ovoce, zeleniny a květin pro rok 2017. Mezi nasazenými pěstitelskými systémy patří plodiny pěstované v hydroponickém/substrátovém Nejvýše byly hodnoceny produkční systémy (52 %), následované systémy pěstovanými v půdním hnojení (35 %), s kombinací půdního hnojení a hydroponických/substrátových systémů (11 %) a využívajících hydroponie/živiny filmová technika (NFT) (2 %) (obrázek 1A). Podobně mezi typy ochrany měly plodiny pěstované pod poly/skleněnými kryty (63 %) nejvyšší GVP, následované plodinami pěstovanými pod polykrystalickými kryty (23 %), krupobitím/stínovým krytem (8 %) a kombinovaným poly/kroupami/stínem kryty (6 %) (obrázek 1B) [17]. V Austrálii nejsou statistiky GVP specifických produktů skleníkového zahradnictví snadno dostupné [15].
Obrázek 1. Celková hrubá produkce (GVP) plodin v chráněné plodině (2017) podle systému pěstování (A) a ochrany (B). Hydroponie/výroba založená na substrátu zahrnuje růst rostlin bez půdy za použití inertního média, jako je minerální vlna. Výroba založená na půdě/hnojení zahrnuje růst rostlin pomocí půdy s hnojením (kombinovaná aplikace hnojiv a vody). Technika hydroponie/nutričního filmu (NFT) znamená cirkulaci mělkého proudu vody obsahující rozpuštěné živiny, který prochází přes kořeny rostlin ve vodotěsných kanálech. „Poly“ označuje polykarbonát.
Kroupy/stínové krytiny, obvykle ze síťoviny nebo látky, chrání plodiny před krupobitím a blokují část nadměrného světla. $ odkazuje na AUD.
Mezi zařízeními s kontrolovaným prostředím ve Spojených státech jsou skleněné nebo polykarbonátové (poly) skleníky (47 %) častější než vnitřní vertikální farmy (30 %), nízkotechnické plastové obručové domy (12 %), kontejnerové farmy (7 %) ) a vnitřní hlubinné kultivační systémy (4 %). Mezi pěstebními systémy je hydroponie (49 %) častější než půdní (24 %), akvaponický (15 %), aeroponický (6 %) a hybridní (aeroponie, hydroponie, půda) systémy (6 %) [19,20].
Austrálie má velmi málo zavedených pokročilých vertikálních farem, a to především kvůli skutečnosti, že má málo hustě obydlených měst. Austrálie má však asi 1000 ha skleníkové plochy [16,17] a vývoz čerstvé zeleniny a ovoce pro Austrálii od roku 2006 do roku 2016 podstatně vzrostl [16] s rostoucím pěstováním pod krytím. Přestože Austrálie v indoor farmingu začala skvěle a tento sektor má obrovský růstový potenciál, potřebuje čas, aby dozrál a dále se rozvinul, aby se stal klíčovým hráčem v celosvětovém měřítku. V současné době lze komerčně orientovaná zařízení vnitřních farem kategorizovat do následujících tří úrovní technologického pokroku: low-, medium- a high-tech. Každý z nich je podrobněji popsán v následujících částech.
2.1. Nové technologie pro nízkotechnologické poly-tunely
Nízkotechnologická skleníková zařízení, která nejvíce přispívají k chráněné plodině, mají několik omezení, která vyžadují technologická řešení, která jim pomohou při jejich přechodu na zisková zařízení se střední nebo vysokou technologií produkující vysoce kvalitní plodiny s minimálními zdroji. Nízkotechnické polytunely představují 80–90 % produkce skleníkových plodin celosvětově [20] a v Austrálii [17]. Vzhledem k velkému podílu technicky nenáročných polytunelů v chráněných plodinách a jejich nízké úrovni klimatu, hnojení a hubení škůdců je důležité řešit související problémy, aby se zvýšila produkce a ekonomická návratnost pro pěstitele.
Low-tech úroveň zahrnuje různé typy poly-tunelů, které mohou sahat od provizorních kovových konstrukcí s plastovými kryty až po trvalé účelové konstrukce. Obecně platí, že nejsou kontrolovány nad rámec schopnosti zvednout plastový kryt, když je venku příliš horko nebo zataženo. Tyto plastové kryty chrání plodinu před kroupami, deštěm a chladným počasím a do určité míry prodlužují vegetační období. Tyto levné konstrukce nabízejí a
životaschopná návratnost investic do zeleninových plodin, jako je hlávkový salát, fazole, rajčata, okurky, zelí a cukety. Hospodaření v těchto polytunelech se provádí v půdě, zatímco pokročilejší operace mohou využívat velké květináče a kapkovou závlahu pro rajčata, borůvky, lilky nebo papriky. Nicméně, zatímco low-tech chráněné plodiny mají smysl pro malé pěstitele, tyto techniky mají několik nedostatků. Jejich nedostatečná kontrola prostředí ovlivňuje konzistenci velikosti a kvality produktu, a proto se snižuje
přístup těchto produktů na trh pro náročné zákazníky, jako jsou supermarkety a restaurace. Vzhledem k tomu, že plodina je obecně zasazena do půdy, musí tito zemědělci také čelit četným škůdcům a chorobám přenášeným půdou (např. trvalé zamoření háďátky). Partneři z průmyslu a výzkumu požadují inovace v poskytování řešení napříč systémy návrhu zařízení a managementu plodin, stejně jako inteligentní obchodní systémy pro export produkce
a udržovat stálý dodavatelský řetězec. Pobídky a podpora ze strany financujících orgánů a technologických inovací (např. biologická kontrola, částečná automatizace zavlažování a regulace teploty) ze strany univerzit a společností by mohly pomoci pěstitelům přejít na pokročilejší technologické systémy pěstování.
2.2. Modernizace skleníků středních technologií pomocí inovací a nových technologií
Středně technologicky chráněná plodina je široká kategorie zahrnující skleníky a skleníky s kontrolovaným prostředím. Tato část odvětví chráněných plodin vyžaduje výrazné technologické vylepšení, pokud má konkurovat velkovýrobě potravin na farmách využívajících nízkotechnologické polytunely a vysoce kvalitní produkci z technicky vyspělých skleníků. Kontrola prostředí ve středně technologických sklenících je obvykle částečná nebo intenzivní a teplotu některých skleníků lze ovládat ručním otevřením střechy, zatímco
pokročilejší zařízení mají chladicí a topné jednotky. Používání solárních panelů a inteligentních fólií se zkoumá za účelem snížení nákladů na energii a uhlíkové stopy ve sklenících se střední technologií [21–23].
Zatímco mnoho skleníků je stále vyrobeno z PVC nebo skleněných obkladů, na tyto konstrukce lze aplikovat chytré fólie nebo je lze začlenit do návrhu skleníku pro zvýšení energetické účinnosti. Obecně platí, že špičkové skleníky používají pěstební média, jako jsou bloky Rockwool s pečlivě kalibrovanými příjmy tekutých hnojiv v různých fázích růstu, aby se maximalizovaly výnosy plodin. Hnojení CO2 se někdy používá ve středně technologických sklenících ke zvýšení výnosu a kvality. Odvětví chráněných plodin středních technologií bude těžit z partnerství mezi průmyslem a univerzitami při vytváření pokročilých vědeckých a technologických řešení, včetně nových genotypů plodin s vysokým výnosem a kvalitou, integrované ochrany proti škůdcům, plně automatizované fertigace a kontroly klimatu ve skleníku a robotické pomoci při hospodaření s plodinami. a sklizeň.
2.3. Inovace vědy a technologie pro skleníky s vysokou technologií
High-tech skleníky mohou zahrnovat nejnovější technologické pokroky ve fyziologii plodin, hnojení, recyklaci a osvětlení. Ve velkých komerčních sklenících lze ke zlepšení kvality plodin a výnosů použít například technologii „inteligentního skla“, solární fotovoltaické (PV) systémy a doplňkové osvětlení, jako jsou LED panely. Výrobci také stále více automatizují kritické a/nebo pracovně náročné oblasti, jako je monitorování plodin, opylování a sklizeň.
Rozvoj umělé inteligence (AI) a strojového učení (MI) otevřel nové dimenze pro high-tech skleníky [24–28]. Umělá inteligence je sada počítačově kódovaných pravidel a statistických modelů trénovaných k rozpoznání vzorců ve velkých datech a provádění úkolů obecně spojených s lidskou inteligencí. Umělá inteligence používaná při rozpoznávání obrazu se používá k monitorování zdraví plodin a rozpoznávání příznaků onemocnění, což umožňuje rychlejší a informovanější rozhodování o správě plodin a sklizni – což je v dnešní době možné.
spíše robotickými pažemi než lidskou prací. Internet-of-Things (IoT) nabízí řešení pro automatizaci, která lze přizpůsobit speciálně pro skleníkové aplikace [29]. AI a IoT tak mohou významně přispět v oblasti moderního zemědělství řízením a automatizací zemědělských činností [30].
Výzkum a vývoj v oblasti zemědělských robotů v posledním desetiletí výrazně vzrostl [31–33]. Autonomní systém sklizně papriky, který se blíží komerční životaschopnosti, byl prokázán s úspěšností sklizně 76.5 % [31] v Austrálii. V Evropě a Izraeli byly vyvinuty prototypy robotů pro odlistění rostlin rajčat, sklízení papriky (papriky) a opylování plodin rajčat [34,35] a v blízké budoucnosti by mohly být komercializovány.
Navíc softwarové systémy pro řízení práce pro velké skleníky s vysokou technologií výrazně optimalizují efektivitu pracovníků a zlepšují ekonomické vyhlídky těchto podniků. IT a inženýrská revoluce bude i nadále posilovat chráněné pěstování plodin a vnitřní zemědělství, což umožní pěstitelům monitorovat a spravovat své plodiny z počítačů a mobilních zařízení, které lze dokonce použít k kritickému zemědělství a
tržní rozhodnutí. High-tech skleníky mají nejvyšší potenciál pro užitek australskému chráněnému odvětví pěstování plodin, a proto se pokračující výzkum a inovace v těchto zařízeních pravděpodobně promítnou do dobře investovaného času a peněz.
2.4. Rozvoj vertikálních farem pro budoucí potřeby
V posledních letech byl po celém světě svědkem rychlého rozvoje vnitřního „vertikálního zemědělství“, zejména v zemích s velkou populací a nedostatečnou půdou [36,37]. Vertikální zemědělství představuje hodnotu 6 miliard USD, ale zůstává malým zlomkem celosvětového zemědělského trhu v hodnotě mnoha bilionů dolarů [38]. Existují různé iterace vertikálního zemědělství, ale všechny využívají vertikálně naskládané bezpůdní nebo hydroponické pěstební police v plně uzavřeném a kontrolovaném prostředí, což umožňuje vysoký stupeň automatizace, kontroly a konzistence [39]. Vertikální zemědělství však zůstává omezeno na vysoce hodnotné plodiny s krátkým životním cyklem kvůli vysokým nákladům na energii, přestože nabízí bezkonkurenční produktivitu na metr čtvereční a vysokou úroveň účinnosti vody a živin.
Technologický rozměr vertikálního zemědělství – a zejména nástup „chytrých“ skleníků – pravděpodobně přiláká pěstitele toužící po práci s novými počítačovými a velkými datovými technologiemi, jako je AI a internet věcí (IoT) [40]. V současné době jsou všechny formy vnitřního zemědělství náročné na energii a pracovní sílu, i když existuje prostor pro velký pokrok jak v automatizaci, tak v technologiích energetické účinnosti. Nejpokročilejší formy vnitřního zemědělství již dodávají svou vlastní energii na místě a jsou nezávislé na obecné rozvodné síti. Střešní zahrady se mohou pohybovat od jednoduchých návrhů na městských budovách až po podnikové střešní podniky na městských budovách v New Yorku a Paříži. Vnitřní vertikální zemědělství má světlou budoucnost, zejména v návaznosti na pandemii COVID-19, a má dobrou pozici ke zvýšení svého podílu na celosvětovém trhu s potravinami díky
vysoce efektivní výrobní systém, snížení dodavatelského řetězce a nákladů na logistiku, potenciál pro automatizaci (minimalizace manipulace) a snadný přístup jak k pracovní síle, tak ke spotřebitelům.
3. Cílové plodiny v chráněném oříznutí
V současné době je počet plodin vhodných pro vnitřní zemědělství omezený kvůli omezením plodin pro růst v interiéru a také kvůli omezením chráněných plodin, jako jsou vysoké náklady na energii (na osvětlení, vytápění, chlazení a provoz různých automatizovaných systémů), což umožňuje specifické plodiny vysoké hodnoty [ 41–43]. Ekonomická produkce rozmanité řady jedlých plodin je však nezbytná, pokud má mít chráněné pěstování významný dopad na
globální potravinová bezpečnost [12,13,44]. Kultivary plodin pro chráněné pěstování zeleniny se výrazně liší od kultivarů z produkce na volném poli, které jsou vyšlechtěny tak, aby snášely širokou škálu podmínek prostředí, což není nezbytně vyžadováno u chráněných plodin. Vývoj vhodných kultivarů bude vyžadovat optimalizaci několika znaků (jako je samosprašnost, neurčitý růst, robustní kořeny), které se liší od znaků nahlížených jako
žádoucí u venkovních plodin (obrázek 2) (převzato z [13]).
Obrázek 2. Žádoucí vlastnosti pro plodící plodiny pěstované uvnitř za podmínek kontrolovaného prostředí ve srovnání s plodinami pěstovanými venku v polních podmínkách.
V současné době ovoce a zelenina, které jsou nejlépe přizpůsobené pro indoorové zemědělství, zahrnují:
• Ty, které rostou na vinné révě nebo keřích (rajče, jahody, maliny, borůvky, okurky, kapie, hrozny, kiwi);
• Vysoce hodnotné speciální plodiny (chmel, vanilka, šafrán, káva);
• Léčivé a kosmetické plodiny (mořské řasy, Echinacea);
• Další životaschopné možnosti jsou malé stromky (třešně, čokoláda, mango, mandle) [13].
V následujících částech se podrobněji zabýváme současnými existujícími plodinami a vývojem nových kultivarů pro indoorové zemědělství.
3.1. Stávající plodiny pěstované v nízko, středně a technicky vyspělých zařízeních
Nízko- a středně technologické systémy chráněné plodiny produkují především rajčata, okurky, cukety, kapie, lilek, salát, asijská zelenina a bylinky. Z hlediska plochy, množství vyprodukovaného ovoce a počtu podniků jsou nejvýznamnější zahradnickou zeleninou pěstovanou ve sklenících rajčata, následovaná paprikou a salátem [15,45].
V Austrálii se vývoj rozsáhlých zařízení s kontrolovaným prostředím omezil především na zařízení konstruovaná pro pěstování rajčat [15]. Odhadovaný GVP ovoce, zeleniny a květin pro rok 2017 na poli a v chráněných pěstebních zařízeních ukazuje dominanci rajčat v australském sektoru chráněných plodin.
Celkový odhadovaný GVP pro rok 2017 s ohledem na polní a krycí produkci zahradnických plodin byl nejvyšší u rajčat (24 %), dále jahody (17 %), letní ovoce (13 %), květiny (9 %), borůvky (7 %), okurka (7 %) a paprika (6 %), přičemž asijská zelenina, bylinky, lilek, třešně a bobule představují méně než 6 % (obrázek 3A).
Obrázek 3. Odhadovaná hrubá hodnota produkce (GVP) pro celkovou kombinovanou polní a chráněnou produkci zeleniny (A) a imputovaná GVP plodin pěstovaných v rámci chráněných plodin v roce 2017 (B) pro Austrálii.
Mezi nimi byla GVP plodin pěstovaných v systémech chráněných plodin nejvyšší u rajčat (40 %), což vedlo s významným rozdílem ve srovnání s ostatními plodinami, včetně květin (11 %), jahod (10 %), letního ovoce (8 %) ) a bobule (8 %), přičemž každá ze zbývajících plodin představuje méně než 5 % (obrázek 3B). Australský domácí trh však nasytily skleníková rajčata, což opouští průmysl chráněných plodin
s následujícími dvěma možnostmi: zvýšení prodeje těchto plodin na mezinárodních trzích; a/nebo povzbudit některé ze stávajících skleníkových pěstitelů v zemi k přechodu na produkci jiných vysoce hodnotných plodin. Podíl jednotlivých plodin pěstovaných pod ochranou byl nejvyšší u bobulovin (85 %) a rajčat (80 %), následovaly květiny (60 %), okurka (50 %), třešně a asijská zelenina (po 40 %), jahody a letní
ovoce (po 30 %), borůvky a bylinky (po 25 %) a nakonec kapie a lilek, každý po 20 % [17]. V současné době je energeticky a pracovně náročné vnitřní zemědělství omezeno na vysoce hodnotné plodiny, které lze krátkodobě produkovat s nízkým energetickým vstupem [46,47]
V rostlinných „továrnách“ se v současnosti pěstují převládající plodiny listová zeleň a bylinky, a to kvůli krátkým vegetačním obdobím těchto plodin (protože nejsou vyžadovány plody a semena) a vysoké hodnotě [7], skutečnosti, že takové plodiny vyžadují relativně méně světla. pro fotosyntézu [48] a protože většinu vyprodukované rostlinné biomasy lze sklidit [46,49]. Existuje velký potenciál pro zlepšení výnosů a kvality plodin pěstovaných na městských farmách [12].
3.2. Průmyslový průzkum: Kde leží zájmy účastníků?
Identifikace klíčových témat výzkumu je nezbytná pro zlepšení účinnosti veřejného a soukromě financovaného výzkumu pro budoucnost chráněných plodin. Například, Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), iniciované New South Wales Farmers Association (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) a Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), se skládá z konsorcia více než 60 založení
průmysl, vláda a účastníci výzkumu. Její programy výzkumu a schopností mají za cíl podporovat účastníky při optimalizaci produktivity regionálních a příměstských potravinových systémů, převádění nových produktů od prototypů na trh a zavádění rychlých dodavatelských řetězců chráněných původem od farmy ke spotřebiteli. Za tímto účelem poskytuje FFSRC výzkumné prostředí pro spolupráci zaměřené na zlepšení chráněných plodin, abychom zvýšili naši schopnost vyvážet špičkovou zahradnickou produkci a pomohli Austrálii stát se lídrem ve vědě a technologii pro sektor chráněných plodin.
Účastníci byli dotazováni, aby identifikovali cílové plodiny pro indoor zemědělství. Mezi účastníky, kteří určili cílové plodiny, byl největší zájem o čerstvou zeleninu (29 %), následovaný zájmem o ovocné plodiny (22 %); léčebné konopí, ostatní léčivé byliny a specializované plodiny (13 %); původní/domorodé druhy (10 %); houby/houby (10 %); a listová zeleň (3 %) (obrázek 4).
Obrázek 4. Klasifikace plodin, které v současnosti produkují účastníci FFSCRC v chráněných pěstebních zařízeních, a tudíž pravděpodobný zájem účastníků najít řešení pro produktivnější pěstování těchto plodin pod krytem.
Průzkum byl založen na informacích o účastnících dostupných online; získání podrobnějších informací bude klíčové pro pochopení a splnění specifických požadavků účastníků.
3.3. Šlechtění nových kultivarů pro zařízení s kontrolovaným prostředím
Šlechtitelské technologie dostupné pro zušlechťování zeleniny a jiných plodin se rychle vyvíjejí [50]. V chráněných plodinách, dynamickém ekonomickém odvětví s rychlými změnami tržních trendů a preferencí spotřebitelů, je výběr správného kultivaru rozhodující [44,51]. Existuje mnoho studií, které hodnotí přizpůsobení vysoce hodnotných plodin, jako jsou rajčata a lilek, pro skleníkovou produkci [52,53]. Nové šlechtitelské technologie [50] usnadnily vývoj nových kultivarů s požadovanými vlastnostmi a některé společnosti začaly navrhovat rostliny pro růst v kontrolovaném prostředí pod LED světly [20]. Nicméně kultivary byly vyšlechtěny většinou tak, aby maximalizovaly výnos ve vysoce proměnlivých polních podmínkách [46]. Vlastnosti plodin, jako je tolerance k suchu, teplu a mrazu – které jsou žádoucí u plodin pěstovaných na poli, ale obvykle s sebou nesou sankce za výnos – obecně nejsou v
indoor zemědělství.
Mezi klíčové vlastnosti, na které se lze zaměřit při adaptaci plodin s vyšší hodnotou pro indoorové zemědělství, patří krátké životní cykly, nepřetržité kvetení, nízký poměr kořenů a výhonků, zlepšená výkonnost při nízkém přísunu fotosyntetické energie a žádoucí spotřebitelské vlastnosti včetně chuti, barvy, textura a specifický obsah živin [12,13]. Navíc šlechtění speciálně pro vyšší kvalitu bude produkovat vysoce žádané produkty s vysokou tržní hodnotou. Světelné spektrum, teplota, vlhkost a přísun živin lze řídit tak, aby se změnila akumulace cílových sloučenin v listech a plodech [54,55] a zvýšila se nutriční hodnota plodin, včetně bílkovin (množství a kvalita), vitamínů A, C a E, karotenoidy, flavonoidy, minerály, glykosidy a antokyany [12]. Například přirozeně se vyskytující mutace (u révy vinné) a úpravy genů (u kiwi) byly použity k úpravě architektury rostlin, což bude užitečné pro indoor pěstování v omezených prostorách. V nedávné studii byly rostliny rajčat a třešní upraveny pomocí CRISPR–Cas9, aby se spojily následující tři žádoucí vlastnosti: trpasličí fenotyp, kompaktní růstový zvyk a předčasné kvetení. Vhodnost výsledných „upravených“ odrůd rajčat pro použití v systémech vnitřního hospodaření byla ověřena pomocí polních a komerčních pokusů na vertikálních farmách [56].
Přehled molekulárního šlechtění za účelem vytvoření optimalizovaných plodin diskutoval o přidané hodnotě zemědělských produktů vyvíjením zemědělských plodin s přínosem pro zdraví a jako jedlých léků [46]. Hlavní přístupy k vývoji zemědělských plodin s přínosem pro zdraví byly identifikovány jako akumulace velkého množství žádoucích vnitřních živin nebo snížení nežádoucích sloučenin a akumulace cenných sloučenin, které
se běžně v plodině neprodukují.
4. Výzvy a příležitosti v chráněné kultuře a vnitřním zemědělství
Pokročilá zařízení pro chráněné plodiny a vnitřní farmy mají relativně malý dopad na životní prostředí. Zatímco pěstování plodin pod krytem je energeticky náročnější než mnoho jiných zemědělských metod, schopnost zmírnit dopady počasí, zajistit sledovatelnost a pěstovat kvalitnější potraviny podporuje konzistentní dodávky kvalitních produktů a přitahuje výnosy, které daleko převyšují dodatečné výrobní náklady. [18]. Mezi hlavní výzvy v chráněné plodině patří:
• Vysoké kapitálové náklady v důsledku vysokých cen pozemků ve vnitroměstských a příměstských oblastech;
• Vysoká spotřeba energie;
• Poptávka po kvalifikované pracovní síle;
• Léčba nemocí bez chemických kontrol; a
• Vývoj indexů nutriční kvality – pro definování a certifikaci kvalitativních aspektů produkce – pro plodiny pěstované uvnitř.
V následující části diskutujeme o některých výzvách a příležitostech spojených s chráněnou plodinou.
4.1. Optimální podmínky pro vysokou produktivitu a efektivní využívání zdrojů
Větší pochopení požadavků na plodiny v různých fázích růstu a za různých světelných podmínek je nezbytné, pokud mají pěstitelé udržovat nákladově efektivní produkci plodin v kontrolovaném prostředí. Efektivní řízení skleníkového prostředí, včetně jeho klimatických a nutričních prvků a strukturálních i mechanických podmínek, může výrazně zvýšit kvalitu ovoce a výnosy [57]. Faktory růstového prostředí mohou ovlivnit růst rostlin, rychlost evapotranspirace a fyziologické cykly. Z klimatických faktorů je nejdůležitější sluneční záření, protože fotosyntéza vyžaduje světlo a výnos plodin je přímo úměrný úrovním slunečního záření až po body nasycení světlem pro fotosyntézu. Přesná kontrola životního prostředí často vyžaduje vysoké energetické výdaje, což snižuje ziskovost zemědělství s kontrolovaným životním prostředím. Energie potřebná pro vytápění a chlazení skleníků zůstává hlavním problémem a cílem pro ty, kdo chtějí snížit náklady na energii [6]. Zasklívací materiály a inovativní technologie skla, jako je Smart Glass [58], nabízejí slibné příležitosti ke snížení nákladů spojených s udržováním teploty ve skleníku a řízením proměnných prostředí. V současné době jsou inovativní sklářské technologie a efektivní chladicí systémy začleňovány do chráněné plodiny ve sklenících. Zasklívací materiály mají potenciál snížit
spotřeba elektřiny, absorpcí přebytečného slunečního záření a přesměrováním světelné energie na výrobu elektřiny pomocí fotovoltaických článků [59,60].
Krycí materiály však ovlivňují skleníkové mikroklima [61,62] včetně světla [63], a proto je důležité posoudit dopad nových glazovacích materiálů na růst a fyziologii rostlin, využití zdrojů, výnos plodin a kvalitu v prostředích, ve kterých působí CO2, teplota, živiny a zavlažování jsou přísně kontrolovány. Například polotransparentní organická fotovoltaika (OPV) na bázi směsi regioregulárního poly(3-hexylthiofenu) (P3HT) a methylesteru kyseliny fenyl-C61-máselné (PCBM) byly testovány pro pěstování rostlin papriky (Capsicum annuum). Ve stínu OPV rostliny papriky produkovaly o 20.2 % více ovocné hmoty a zastíněné rostliny byly na konci vegetačního období o 21.8 % vyšší [64]. V jiné studii snížení PAR způsobené flexibilními fotovoltaickými panely na střeše neovlivnilo výnos, morfologii rostlin, počet květů na větvi, barvu plodů, pevnost a pH [65].
Ve skleníkové výrobě se v současné době testuje ultra-nízkoreflexní „chytrá skleněná“ fólie Solar Gard™ ULR-80 [58]. Cílem je využít potenciál zasklívacího materiálu s nastavitelnou propustností světla a snížit vysoké energetické náklady spojené s provozem v high-tech skleníkových zahradnických zařízeních. Fólie z inteligentního skla (SG) je aplikována na standardní skla jednotlivých skleníků v zařízeních, kde se pěstují zeleninové plodiny s využitím komerčních vertikálních kultivačních a manažerských postupů [66,67]. Pokusy s lilkem lilkovým pod SG prokázaly vyšší energetickou a fertigační účinnost [42], ale také snížily výnos lilku v důsledku vysoké míry abortu květů a/nebo plodů v důsledku fotosyntézy omezené na světlo [58]. Použitý SG film může vyžadovat úpravu pro vytvoření optimálních světelných podmínek a minimalizaci světelných omezení pro ovoce s vysokým obsahem uhlíku, jako je lilek.
Použití nových energeticky úsporných zasklívacích materiálů, jako je chytré sklo, poskytuje vynikající příležitost ke snížení energetických nákladů na provoz skleníků a optimalizaci světelných podmínek pro pěstování cílových plodin. Inteligentní krycí fólie, jako jsou luminiscenční agrofólie emitující světlo (LLEAF), mají potenciál zlepšit a také řídit vegetativní růst a reprodukční vývoj v chráněných plodinách se střední technologií. LLEAF
panely by mohly být testovány na různých kvetoucích a nekvetoucích plodinách, aby se zjistilo, zda pomáhají zvýšit vegetativní a reprodukční růst (změnou fyziologických procesů, které podporují růst rostlin a produktivitu a kvalitu plodin).
4.2. Ochrana proti škůdcům a nemocem
Ačkoli kontrolovaná zařízení pro chráněné plodiny mohou minimalizovat škůdce a choroby, jakmile jsou zavedena, je extrémně obtížné a nákladné je kontrolovat bez použití toxických syntetických chemikálií. Vertikální vnitřní zemědělství umožňuje pečlivé sledování plodin na známky škůdců nebo chorob, ručně a/nebo automaticky (s použitím snímacích technologií) a přijetí nových robotických technologií a/nebo postupů dálkového snímání usnadní
včasné zjištění ohnisek a odstranění nemocných a/nebo napadených rostlin [7].
Pro účinnou ochranu proti škůdcům ve sklenících budou vyžadovány nové metody integrované ochrany před škůdci (IPM) [68]. Vhodné strategie řízení (kulturní, fyzikální, mechanické, biologické a chemické), spolu se správnými kulturními postupy, pokročilými monitorovacími technikami a přesnou identifikací mohou zlepšit produkci zeleniny a zároveň minimalizovat závislost na aplikacích pesticidů. Integrovaný přístup k léčbě chorob zahrnuje používání odolných kultivarů, sanitaci, správné kulturní postupy a vhodné používání pesticidů [44]. Vývoj nových IPM strategií může minimalizovat mzdové náklady a potřebu používat chemické pesticidy. Vezměme si například použití nových, komerčně chovaných, přirozeně prospěšných brouků (např. pakomár mšice, škvor zelený atd.) k hubení škůdců plodin a snížení závislosti na chemické kontrole. Testování různých nových IPM
strategie, samostatně i v kombinaci, pomohou pěstitelům vypracovat doporučení pro konkrétní plodiny a zařízení.
4.3. Kvalita plodin a nutriční hodnoty
Chráněné pěstování plodin poskytuje pěstitelům a průmyslovým partnerům po celý rok vysoké výnosy a vysoce kvalitní produkci [69]. Pěstování prémiového ovoce a zeleniny však vyžaduje vysoce výkonné testování nutričních a kvalitativních parametrů [70]. Mezi základní parametry kvality ovoce patří obsah vlhkosti, pH, celková rozpustná sušina, popel, barva ovoce, kyselina askorbová a titrační kyselost a pokročilé nutriční parametry včetně cukrů, tuků, bílkovin, vitamínů a antioxidantů; měření pevnosti a ztráty vody jsou také zásadní pro definování indexů kvality [66]. Kromě toho by vysoce výkonné testování kvality plodiny mohlo být začleněno do automatizovaného systému provozu skleníků. Screening dostupných genotypů plodin na kvalitativní parametry poskytne pěstitelům a spotřebitelům nové vysoce hodnotné odrůdy ovoce a zeleniny bohaté na živiny. Agronomické strategie včetně růstového prostředí a postupů hospodaření s plodinami budou muset být optimalizovány, aby se zvýšila produkce a hustota rostlinných živin těchto vysoce hodnotných plodin.
4.4. Zaměstnání a dostupnost kvalifikované pracovní síly
Požadavky na pracovní sílu pro průmysl chráněných plodin se rozšiřují (>5 % ročně) a odhaduje se, že v současné době je v celé Austrálii přímo zaměstnáno více než 10,000 XNUMX lidí. Navzdory vysoké úrovni automatizace vyžaduje chráněná plodina ve velkém měřítku značnou pracovní sílu, zejména pro zakládání plodin, údržbu plodin, mechanické opylování a sklizeň plodin. S rostoucí poptávkou
u vysoce kvalifikovaných pěstitelů zůstává nabídka vhodně kvalifikovaných pracovníků nízká [18,71]. Kvalifikovaná pracovní síla bude také zapotřebí pro rozvoj městského vertikálního zemědělství, které vytvoří nové kariéry pro technology, projektové manažery, údržbáře a pracovníky marketingu a maloobchodu [7]. Zřízení víceúčelových pokročilých zařízení v komerčním měřítku by poskytlo příležitost k řešení výzkumných otázek, čímž by podpořilo cíl maximalizace produktivity u různých plodin a zároveň poskytlo vzdělání a školení v dovednostech, po kterých bude v budoucím sektoru chráněných plodin pravděpodobně vysoká poptávka.
5. Závěry
V technicky vyspělých sklenících s inteligentní technologií existuje velký potenciál pro zlepšení ziskovosti automatizací kritických a/nebo pracovně náročných oblastí, jako je monitorování plodin, opylování a sklizeň. Vývoj AI, robotiky a ML otevírá nové dimenze pro chráněné ořezávání. Vertikální farmy představují malý zlomek celosvětového zemědělského trhu a přestože jsou vysoce energeticky náročné, vertikální farmy nabízejí bezkonkurenční produktivitu s vysokou úrovní účinnosti vody a živin. Ekonomická produkce různých plodin je nezbytná, má-li mít chráněná produkce plodin významný pozitivní dopad na globální potravinovou bezpečnost. Nízko- a středně technologické chráněné pěstební systémy produkují především rajčata, okurky, cukety, kapie, lilek a salát spolu s asijskou zeleninou a bylinkami.
Rozvoj rozsáhlých zařízení s kontrolovaným prostředím v Austrálii se omezil především na pěstování rajčat. Vývoj vhodných kultivarů bude vyžadovat optimalizaci několika klíčových vlastností, které se liší od těch, které jsou považovány za žádoucí u venkovních plodin. Mezi klíčové vlastnosti, na které se lze zaměřit pro indoorové zemědělství, patří snížený životní cyklus plodin, nepřetržité kvetení, nízký poměr kořenů a výhonků, zvýšený výkon při nízké fotosyntéze.
přísun energie a žádoucí spotřebitelské vlastnosti, jako je chuť, barva, textura a specifický obsah živin.
Kromě toho šlechtění speciálně pro kvalitnější, nutričně hustší plodiny bude produkovat žádoucí zahradnické (a potenciálně i léčivé) produkty s vynikající tržní hodnotou. Ziskovost a udržitelnost chráněných plodin závisí na vývoji řešení primárních problémů, včetně počátečních nákladů, spotřeby energie, kvalifikované práce, ochrany proti škůdcům a vývoje indexu kvality.
Nové zasklívací materiály a technologický pokrok, který je v současné době zkoumán nebo testován, nabízí řešení pro řešení jedné z nejnaléhavějších výzev v oblasti chráněné plodiny. Tyto pokroky by potenciálně mohly poskytnout nezbytnou podporu, která pomůže odvětví chráněných plodin přejít na udržitelnou a nákladově efektivní úroveň energetické účinnosti a splnit rostoucí požadavky na potravinovou bezpečnost při zachování kvality plodin a nutričních hodnot.
obsahu a minimalizace škodlivých dopadů na životní prostředí.
Autorské příspěvky: SGC napsal recenzi se vstupem a revizí poskytnutou DTT, Z.-HC, OG a CIC Všichni autoři si přečetli a souhlasí s publikovanou verzí rukopisu.
Financování: Recenze byla založena na zprávě zadané a financované výzkumným střediskem budoucích potravinářských systémů, které podporuje průmyslem vedenou spolupráci mezi průmyslem, výzkumníky a komunitou. Finanční podporu jsme získali také z projektů Horticulture Innovation Australia (číslo grantu VG16070 pro DTT, Z.-HC, OG, CIC; číslo grantu VG17003 pro DTT, Z.-HC; číslo grantu LP18000 pro Z.-HC) a projekt CRC P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Prohlášení institucionální revizní komise: Neuplatňuje se.
Prohlášení o informovaném souhlasu: Neuplatňuje se.
Prohlášení o dostupnosti dat: Neuplatňuje se.
Střet zájmů: Autoři neuvádějí žádný střet zájmů.
Reference
1. Ministerstvo hospodářství a sociálních věcí Organizace spojených národů. Dostupné online: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (přístup 13. dubna 2022).
2. Ministerstvo hospodářství a sociálních věcí Organizace spojených národů. Dostupné online: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (přístup 13. dubna 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Změna klimatu, zásobování potravinami a dietní směrnice. Annu. Rev. Veřejné zdraví 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Sands, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Bodirský, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlík, P.; a kol. Budoucnost poptávky po potravinách: Pochopení rozdílů v globálních ekonomických modelech. Agric. Ekon. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulace dopadů změny klimatu na ziskovost australských farem. In ABARES Working Paper; Australská vláda: Canberra, Austrálie, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Chráněné plodiny v teplých klimatických podmínkách: Přehled metod regulace vlhkosti a chlazení. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Budoucí systémy produkce potravin: Vertikální zemědělství a zemědělství s kontrolovaným prostředím. Udržet. Sci. Praxe. Politika 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Rostoucí lepší města: městské zemědělství pro udržitelný rozvoj; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Udržitelné městské zemědělství: přehled a příležitosti. Int. J. Agric. Udržet. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Zahradnický průmysl provincie Almería, Španělsko. Geografické heslo Prag ; J. 1990, 156, 304-312. [CrossRef] 11. Henry, R. Inovace v zemědělství a zásobování potravinami v reakci na pandemii COVID-19. Mol. Závod 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategie pro zlepšení produktivity, rozmanitosti produktů a ziskovosti městského zemědělství. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Suchý, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Vertikální farmy přinášejí ovoce. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Vydání Cuesta Roble. Globální skleníkové statistiky. 2019. Dostupné online: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (přístup 13. dubna 2022).
15. Hadley, D. Potenciál zahradnického průmyslu v kontrolovaném prostředí v NSW; University of New England: Armidale, Austrálie, 2017; p. 25.
16. Mapa světové zeleniny. 2018. Dostupné online: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetables_map_2018.html (vstup 13. dubna 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Obecné průmyslové informace. Dostupné online: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (přístup 13. dubna 2022).
18. Davis, J. Pěstování chráněných plodin v Austrálii do roku 2030; Chráněné oříznutí Austrálie: Perth, Austrálie, 2020; p. 15.
19. Agrilyst. State of Indoor Farming; Agrilyst: Brooklyn, NY, USA, 2017.
20. Vnitřní bezpůdní zemědělství: Fáze I: Zkoumání průmyslu a dopadů kontrolovaného prostředí Zemědělství|Publikace|WWF.
Dostupné online: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (přístup 13. dubna 2022). Plodiny 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organická fotovoltaika
skleníky: Unikátní aplikace pro poloprůhledné FV? Energetické prostředí. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Rolba.; Colantoni, A.; Monarca, D. Kombinace zemědělských a energetických účelů: Hodnocení prototypu fotovoltaického skleníkového tunelu. Obnovit. Udržet. Energie Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA úrody rajčat ve skleníku s více tunely v Almerii. Int. J. Posouzení životního cyklu. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing pro řízení klimatu ve skleníku. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminace vodního stavu kořenové zóny rostlin ve skleníkové produkci na základě fenotypizace a technik strojového učení. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Umělá inteligence: Šachový zápas století. Příroda 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Dálkové řízení produkce zeleniny ve skleníku pomocí umělé inteligence – skleníkové klima, zavlažování a produkce plodin. Senzory 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Aplikované strojové učení ve skleníkové simulaci; nová aplikace a analýza. Inf. Zpracování Agric. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hameed, IA; Thorp, KR; Balasundram, SK; Shafian, S.; Fatemieh, M.; Sultan, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Greenhouse Automation pomocí bezdrátových senzorů a IoT nástrojů integrovaných s umělou inteligencí; IntechOpen: Rijeka, Chorvatsko, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, ČR Automatizace a digitalizace zemědělství pomocí umělé inteligence a internetu věcí. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. Robot na sklizeň sladké papriky pro chráněná pěstební prostředí. arXiv 2018, arXiv: 1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Zvláštní vydání o zemědělské robotice. J. Polní robot. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitoňáková, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Výzkum a vývoj v zemědělské robotice: Perspektiva digitálního zemědělství. Int. J. Agric. Biol. Ing. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Robot Sweeper sbírá první papriky. Greenh. Int. Mag. Greenh. Růst. 2017, 6., 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Autonomní opylovací robot pro hormonální ošetření květu rajčat ve skleníku. In Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Šanghaj, Čína, 19.–21. listopadu 2016; s. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektiva: Městské zemědělství potřebuje monitorování. Příroda 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Hospodaření v městských budovách a na nich: Současná praxe a specifické novinky hospodaření s nulovou výměrou (ZFarming). Obnovit. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Openforum. 2020. Dostupné online: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (vstup 13. dubna 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: Vzestup městských vertikálních farem. Trends Biotechnol. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanický internet věcí: Směrem k chytrému indoor farming by
propojení lidí, závodu, dat a cloudů. Dav. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tissue, D.; Lan, Y.-C. Udržitelné chráněné pěstování: Případová studie sezónních dopadů na spotřebu energie ve skleníku během produkce papriky. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Tkáň, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; a kol. Nový krycí materiál zlepšuje chladicí energii a účinnost hnojení pro produkci lilku ve skleníku. Energie 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tkáň, DT; Lan, Y.-C. Minimalizace energie v chráněném pěstebním zařízení pomocí víceteplotních snímacích bodů a řízení nastavení ventilace. Energie 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Správné zemědělské postupy pro skleníkové plodiny: Zásady pro oblasti středomořského klimatu; FAO Plant Production and Protection Paper; FAO: Řím, Itálie, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping – Přehled výzkumu a identifikace mezer ve výzkumu a vývoji u vybrané zeleniny (VG16083). Dostupné online: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (přístup na 13. dubna 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekulární šlechtění k vytvoření optimalizovaných plodin: Od genetické manipulace po potenciální aplikace v továrnách na rostliny. Přední. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Proč LED osvětlení pro městské zemědělství? In LED osvětlení pro městské zemědělství; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapur, 2016; s. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Zlepšení energetické účinnosti v rostlinných továrnách měřením bioelektrického potenciálu rostlin. In Informatika v řízení, automatizaci a robotice; Tan, H., Ed.; Springer: Berlín/Heidelberg, Německo, 2011; s. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Efektivita využití světla pro produkci zeleniny
v chráněném a vnitřním prostředí. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Plodiny 2022, 2 185
50. Jones, M. Nové šlechtitelské technologie a příležitosti pro australský rostlinný průmysl; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Austrálie, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Chráněné pěstování ve středomořské oblasti: Trendy a potřeby. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Historie rajčat: Od domestikace k biofarmaci. Biotechnol. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Sbírka lilku ve světovém zeleninovém centru: Původ, složení, šíření semen a využití ve šlechtění. Přední strana. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Přehled vlivů LED na produkci bioaktivních sloučenin a kvalitu plodin. Molekuly 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimální poměr červená:modrá v LED osvětlení pro nutraceutické vnitřní zahradnictví. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [CrossRef] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Citron, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Rychlé přizpůsobení ovocných plodin Solanaceae pro městské zemědělství. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Man, HC; Taheri, S. Přehled optimální teploty, vlhkosti a deficitu tlaku par pro hodnocení a kontrolu mikroklimatu při pěstování rajčat ve skleníku: Přehled. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [CrossRef] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, ČR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; a kol. Světlem omezená fotosyntéza pod energeticky úsporným filmem snižuje výnos lilku. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dvojité luminiscenční „inteligentní“ okno reagující na teplo/elektriku. Aplikace. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Případová studie: Úspory energie díky solárním okenním fóliím ve dvou komerčních budovách v Šanghaji. Energie Build. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Hodnocení vlivu krycích materiálů na skleníkové mikroklima a tepelné vlastnosti. Agronomie 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. On, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Tkáň, DT; Chen, Z.-H. Krycí materiály měnící světlo a udržitelná skleníková produkce zeleniny: Přehled. Regulace růstu rostlin. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Pokročilé optické materiály pro kontrolu slunečního záření ve sklenících. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Organická fotovoltaika na střechách skleníků: Účinky na růst rostlin. Mater. Dnes Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologie, výnos a kvalita skleníkového pěstování rajčat s flexibilními fotovoltaickými střešními panely (Almería-Španělsko). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. On, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Tkáň, DT; Cazzonelli, CI Inteligentní skleněný film redukoval kyselinu askorbovou u kultivarů červené a oranžové papriky bez ovlivnění trvanlivosti. Rostliny 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; On, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Tkáň, DT; Ghannoum, O. Inteligentní sklo ovlivňuje stomatální citlivost skleníkové papriky prostřednictvím změněného světla. J. Exp. Bot 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. „Chráněná biologická ochrana“ – Biologická ochrana proti škůdcům ve skleníkovém průmyslu. Biol. Kontrola 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Výživa rostlin v budoucí skleníkové produkci. In Výživa rostlin skleníkových plodin; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Nizozemsko, 2009; str. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Výživová analýza půdy a bezpůdných jahod a malin pěstovaných ve skleníku. Jídlo Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Nabídka příležitostí dalšího vzdělávání členům Veg průmyslu. AUSVEG. 2020. Dostupné online: https://ausveg.com.au/
články/nabízí-možnosti-dalšího-vzdělávání-členům-vegetariánského-průmyslu/ (přístup 13. dubna 2022).