Фермы с беспочвенными, управляемыми компьютером грядками — фантастика? Экологические и экономические аргументы в их пользу говорят об обратном.

Городское сельское хозяйство

Новое междисциплинарное исследование на стыке биологии и инженерного дела предлагает сценарии развития для одной из отраслей агропромышленного комплекса — вертикального сельского хозяйства. Результаты исследования публикует New Phytologist (ниже перевод статьи).

Совместная работа Центра Джона Иннеса (британский исследовательский институт в области ботаники и микробиологии), Бристольского университета и компании LettUs Grow определяет направление научных изысканий, необходимое для ускорения роста данного сегмента. В частности, исследователи видят солидный потенциал в использовании аэропонных систем.

«Изменение климата увеличит спрос на эту технологию. Прогнозируемые изменения погодных условий и доступности воды, вероятно, окажут влияние на производительность сельского хозяйства уже в самом ближайшем будущем. Вертикальное земледелие дает возможность выращивать высокоценные питательные культуры в течение всего года вне зависимости от климатических факторов. У фермеров появляется надежный источник дохода», — объясняет Джек Фармер, старший научный сотрудник компании LettUs Grow и один из авторов исследования.

Главное «зеленое» преимущество технологии — оптимизация пространства. Вертикальные фермы могут располагаться в городах, тем самым значительно сокращая количество продовольственных миль (расстояние, которое еда преодолевает от производства до стола). Растения в закрытом грунте лучше изолированы от патогенных микроорганизмов. Кроме того, такой способ культивации снижает деградацию почвы. Вертикальные фермы также позволяют обеспечить постоянство ассортимента торговых предприятий, стабилизировать цены и выращивать отдельные культуры в широтах, несовместимых с ведением сельскохозяйственной деятельности (например, в пустыне или Арктике).

На вертикальных фермах часто используются беспочвенные технологии, такие как гидропоника и аэропоника. При гидропонике растения получают питание из раствора, в который погружены их корни. Аэропоника предполагает нанесение на корни питательного аэрозоля, что приводит к увеличению продуктивности растений по сравнению с гидропоникой. Считается, что аэропоника также решает различные физиологические проблемы, с которыми сталкиваются растения в гидропонных системах.

Доктор Энтони Додд, руководитель группы в Центре Джона Иннеса и ведущий автор исследования, подчеркивает: «Привнося фундаментальные биологические знания в контекст физики выращивания растений в аэрозоле, мы можем помочь вертикальному фермерству стать более продуктивным с меньшим воздействием на окружающую среду». Он говорит, что вертикальные системы позволяют расширить широтный диапазон, в котором можно выращивать сельскохозяйственные культуры. Аэропоника подходит даже для земледелия на Марсе, заключает ученый.

Семь главных вопросов

В исследовании обозначены семь стратегических направлений будущих исследований, необходимых для повышения производительности и устойчивости аэропонных вертикальных ферм.

Вот они:

От фасоли до клубники

Область научных интересов доктора Додда охватывает циркадианные (циркадные) ритмы — биологические часы, которые выстраивают физиологию растений и молекулярные процессы в соответствии с дневным циклом света и темноты. Недавно он завершил годичную программу Royal Society Industry Fellowship, в рамках которой ему довелось сотрудничать с LettUs Grow. Сторонам удалось объединить опыт доктора Додда в области циркадных ритмов и физиологии растений с наработками команды биологов и инженеров LettUs Grow для настройки оптимальных режимов аэропонной культивации. Это была самая важная часть совместного проекта, так как внутренние молекулярные таймеры растений в разных условиях работают по-разному.

Аэропонные платформы часто используются для выращивания высокоценных культур: салатов, бок-чой, трав, побегов гороха и фасоли. LettUs Grow сейчас работают над режимами выращивания плодовых и корнеплодных культур, таких как клубника и морковь, а также изобретают технологии аэропонного воспроизводства деревьев, — как фруктовых, так и лесных.

А тем временем сотрудники Центра Джона Иннеса по заказу крупной торговой сети вывели сорт брокколи, приспособленный для выращивания в закрытом грунте. Теперь специалисты будут проверять, как генетически настроить большее количество культур для выращивания в контролируемом пространстве вертикальных ферм.

Движущая сила технологических инноваций в вертикальных фермерских хозяйствах стара как мир — минимизация эксплуатационных расходов и максимизация производительности. Поэтому отрасль активно инвестирует в фундаментальные биологические исследования и новые открытия уже на подходе.