Sachin G. Chavan (1,2,*) , Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) i David T. Tissue 1,2)
1. Nacionalni centar za zaštićeno povrće, Institut za životnu sredinu Hawkesbury, zapadni Sidnej
Univerzitet, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Australija; 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. Globalni centar za inovacije zasnovane na zemlji, kampus Hawkesbury, Univerzitet Western Sydney,
Richmond, NSW 2753, Australija
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Australija
* Dopisivanje: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
sažetak: Zaštićeni usjevi nudi način za jačanje proizvodnje hrane suočeni s klimatskim promjenama
i isporučuju zdravu hranu na održiv način sa manje resursa. Međutim, da se napravi ovakav način uzgoja
ekonomski održivo, moramo razmotriti status zaštićenog usjeva u kontekstu dostupnosti
tehnologije i odgovarajuće ciljne hortikulturne kulture. Ovaj pregled prikazuje postojeće mogućnosti
i izazove koji se moraju riješiti stalnim istraživanjem i inovacijama u ovom uzbudljivom ali
kompleksno polje u Australiji. Poljoprivredni objekti u zatvorenom prostoru općenito su kategorizirani u sljedeće tri
nivoi tehnološkog napretka: niske, srednje i visoke tehnologije sa odgovarajućim izazovima
koje zahtijevaju inovativna rješenja. Nadalje, ograničenja na rast biljaka u zatvorenom prostoru i zaštićene
sistemi useva (npr. visoki troškovi energije) ograničili su upotrebu unutrašnje poljoprivrede na relativno
nekoliko usjeva visoke vrijednosti. Stoga moramo razviti nove sorte usjeva pogodne za poljoprivredu u zatvorenom prostoru
koji se mogu razlikovati od onih potrebnih za proizvodnju na otvorenom polju. Osim toga, zaštićeni usjevi
zahtijeva visoke početne troškove, skupu kvalifikovanu radnu snagu, veliku potrošnju energije i značajne štetočine
i upravljanje bolestima i kontrola kvaliteta. Sve u svemu, zaštićeni usjevi nude obećavajuća rješenja
za sigurnost hrane, uz smanjenje ugljičnog otiska proizvodnje hrane. Međutim, za zatvorene prostore
ratarske proizvodnje da ima značajan pozitivan uticaj na globalnu sigurnost hrane i ishranu
sigurnost, ekonomična proizvodnja različitih useva će biti od suštinskog značaja.
Ključne riječi: zaštićeni usjev; vertikalna farma; kultura bez tla; performanse usjeva; zatvorena poljoprivreda;
sigurnost hrane; održivost resursa
1. uvod
Očekuje se da će globalna populacija dostići skoro 10 milijardi do 2050. godine, pri čemu se predviđa da će se većina rasta dogoditi u velikim urbanim centrima širom svijeta [1,2]. Kako se stanovništvo povećava, proizvodnja hrane se mora povećati i zadovoljiti potrebe u ishrani i zdravlju uz istovremeno postizanje ciljeva održivog razvoja Ujedinjenih naroda (UN SDGs) [3,4]. Smanjenje obradive površine i negativni uticaji klimatskih promjena na poljoprivredu predstavljaju dodatne izazove koji primoravaju inovacije u budućim sistemima proizvodnje hrane da zadovolje rastuću potražnju u narednih nekoliko decenija. Na primjer, australske farme su često izložene klimatskoj varijabilnosti i podložne su dugoročnim utjecajima klimatskih promjena. Nedavne suše širom istočne Australije u 2018–19. i 2019–20. negativno su uticale na poljoprivredna preduzeća, čime su dodatno pojačale efekte klimatskih promjena na australsku poljoprivredu [5].
Zaštićeni usjevi, također poznati kao poljoprivreda u zatvorenom prostoru [6]—u rasponu od politunela niske tehnologije do srednjetehnoloških, djelomično ekološki kontroliranih staklenika, do visokotehnoloških 'pametnih' staklenika i zatvorenih farmi—mogla bi pomoći u poboljšanju globalne sigurnosti hrane u 21. veka. Međutim, dok je vizija samoodržive metropole privlačna kao način suočavanja sa savremenim izazovima, prihvatanje uzgoja u zatvorenom prostoru ne odgovara
uzbuđenje i optimizam njegovih zagovornika. Zaštićeni usjevi i poljoprivreda u zatvorenom prostoru uključuju veću upotrebu tehnologije i automatizacije za optimizaciju korištenja zemljišta, nudeći na taj način uzbudljiva rješenja za poboljšanje buduće proizvodnje hrane [7]. Širom svijeta, razvoj urbane poljoprivrede [8,9] često se događao nakon kroničnih i/ili akutnih kriza, kao što su svjetlosna i prostorna ograničenja u Holandiji; kolaps automobilske industrije u Detroitu; krah tržišta nekretnina na istočnoj obali SAD; i blokada kubanske raketne krize. Ostalo
poticaji su došli u obliku dostupnih tržišta, tj. zaštićenih usjeva koji su se razmnožavali u Španiji [10] zbog lakog pristupa zemlje sjevernoevropskim tržištima. Zajedno s postojećim izazovima, tekuća pandemija COVID-19 mogla bi pružiti potreban poticaj za transformaciju urbane poljoprivrede [11].
Da bi urbana poljoprivreda igrala značajnu ulogu u poboljšanju sigurnosti hrane i ljudske ishrane, treba je globalno proširiti tako da ima kapacitet da uzgaja široku lepezu proizvoda na energetski, resursno i troškovno efikasniji način od trenutno je moguće. Postoje ogromne mogućnosti za poboljšanje produktivnosti i kvaliteta usjeva uparujući napredak u kontroli okoliša, upravljanju štetočinama, fenomenima i automatizaciji
sa naporima oplemenjivanja usmjerenim na osobine koje poboljšavaju arhitekturu biljaka, kvalitet usjeva (ukus i ishranu) i prinos. Veća raznolikost sadašnjih i novih usjeva u odnosu na tradicionalne vrste usjeva, kao i ljekovito bilje, može se uzgajati na ekološki kontroliranim farmama [12,13].
Neposredna potreba za poboljšanjem sigurnosti hrane u gradovima i smanjenjem ugljičnog otiska hrane može se riješiti inovacijama u poljoprivredno-prehrambenom sektoru, kao što su zaštićeni usjevi i vertikalna poljoprivreda u zatvorenom prostoru. Oni se kreću od niskotehnoloških poli-tunela s minimalnom kontrolom okoliša, srednje tehnoloških, djelomično ekološki kontroliranih staklenika do visokotehnoloških staklenika i vertikalnih poljoprivrednih objekata s najsuvremenijom tehnologijom. Zaštićeni usjevi su najbrže rastući sektor za proizvodnju hrane u Australiji, u smislu obima proizvodnje i ekonomskog utjecaja [12]. Australijska industrija zaštićenog usjeva sastoji se od visokotehnoloških objekata (17%), staklenika (20%) i hidroponskih/supstratnih sistema za proizvodnju usjeva (52%), što ukazuje na potrebu i priliku za razvoj poljoprivredno-prehrambenog sektora. U ovom pregledu razmatramo status zaštićenog usjeva u kontekstu dostupnih tehnologija i odgovarajućih ciljanih hortikulturnih usjeva, ističući mogućnosti i izazove kojima se treba pozabaviti tekućim istraživanjem u Australiji.
2. Aktuelne tehnike i tehnologije u zaštićenim kulturama
U 2019., ukupna površina zemljišta posvećena zaštićenim usjevima—što, općenito, uključuje
uzgajanje usjeva pod svim vrstama pokrivača — procijenjeno je na 5,630,000 hektara (ha) globalno [14]. Ukupna površina povrća i začinskog bilja koje se uzgaja u staklenicima (trajnim strukturama) procjenjuje se na oko 500,000 ha u svijetu, pri čemu se 10% ovih usjeva uzgaja u staklenicima, a 90% u plastičnim staklenicima [15,16]. Površina staklenika Australije se procjenjuje na oko 1300 ha, sa visokotehnološkim staklenicima (oko 14 pojedinačnih preduzeća, od kojih svaki zauzima manje od 5 ha) čine 17% ove površine, a staklenici niske tehnologije/srednje tehnologije čine 83% [17 ]. Globalno, plastični staklenici i staklenici čine oko 80%, odnosno 20%, od ukupno proizvedenih staklenika [16].
Zaštićeni usjev je najbrže rastući sektor za proizvodnju hrane u Australiji, čija vrijednost iznosi oko 1.5 milijardi dolara godišnje na farmi u 2017. Procjenjuje se da oko 30% svih australskih farmera uzgaja usjeve u nekom obliku zaštićenog sistema usjeva, i da usevi koji se uzgajaju pod pokrovom čine oko 20% ukupne vrednosti proizvodnje povrća i cveća [18]. U Australiji, procijenjena površina za proizvodnju povrća u stakleniku najveća je za Južnu Australiju (580 ha), zatim Novi Južni Vels (500 ha) i Viktoriju (200 ha), dok Queensland, Zapadna Australija i Tasmanija imaju <50 ha svaki [17 ].
Na osnovu australijskog priručnika za statistiku hortikulture (2014–2015) i razgovora s industrijom, bruto vrijednost proizvodnje (GVP) voća, povrća i cvijeća procijenjena je za 2017. Među primijenjenim sistemima uzgoja, usjevi uzgajani u hidroponskim/supstrat- sistemi za proizvodnju zasnovani na fertigaciji (52%) su najviše cenjeni, a slede oni koji se uzgajaju u sistemu fertigacije tla (35%), sa kombinacijom fertigacije tla i hidroponskog/supstratnog sistema (11%), i korišćenjem hidroponike/hranjivih materija tehnika filma (NFT) (2%) (slika 1A). Slično, među vrstama zaštite, usjevi uzgojeni pod poli/staklenim pokrivačima (63%) imali su najveći GVP, zatim oni uzgojeni pod polietilenskim pokrivačima (23%), gradonosnim pokrivačima (8%) i kombinovanim poli/gradom/sjenicom. pokriva (6%) (slika 1B) [17]. Unutar Australije, statistika za GVP određenih hortikulturnih proizvoda u staklenicima nije lako dostupna [15].
Slika 1. Ukupna bruto vrijednost proizvodnje (GVP) usjeva pod zaštićenim usjevom (2017) po sistemu uzgoja (A) i zaštiti (B). Proizvodnja na bazi hidroponike/supstrata uključuje rast biljaka bez zemlje koristeći inertni medij kao što je kamena vuna. Proizvodnja zasnovana na zemljištu/fertigatu uključuje rast biljaka korišćenjem tla sa fertigacijom (kombinovana primena đubriva i vode). Tehnika hidroponike/hranjivog filma (NFT) podrazumijeva cirkulaciju plitkog toka vode koja sadrži otopljene hranjive tvari koja prolazi kroz korijenje biljaka u vodonepropusnim kanalima. 'Poly' se odnosi na polikarbonat.
Pokrivači protiv grada/sjene, obično od mreže ili tkanine, štite usjeve od grada i blokiraju dio prekomjernog svjetla. $ se odnosi na AUD.
Među objektima s kontroliranim okolišem u Sjedinjenim Državama, staklenici ili polikarbonatni (poli) staklenici (47%) su češći od zatvorenih vertikalnih farmi (30%), niskotehnoloških kuća s plastičnim obručima (12%), farmi kontejnera (7% ) i zatvoreni sistemi dubokovodnih kultura (4%). Među sistemima uzgoja, hidroponika (49%) je češća nego sistemi na bazi tla (24%), akvaponski (15%), aeroponski (6%) i hibridni (aeroponika, hidroponika, tlo) sistemi (6%) [19,20].
Australija ima vrlo malo uspostavljenih naprednih vertikalnih farmi, uglavnom zbog činjenice da ima malo gusto naseljenih gradova. Međutim, Australija ima oko 1000 ha površine staklenika [16,17] i izvoz svježeg povrća i voća značajno se povećao od 2006. do 2016. za Australiju [16] s povećanjem uzgoja pod pokrovom. Iako je Australija napravila odličan početak u poljoprivredi u zatvorenom prostoru i sektor ima ogroman potencijal rasta, potrebno mu je vrijeme da sazrije i dalji razvoj da postane ključni igrač na globalnoj razini. Trenutno, komercijalno orijentisani zatvoreni poljoprivredni objekti mogu se kategorizirati u sljedeća tri nivoa tehnološkog napretka: niske, srednje i visoke tehnologije. Svaki od njih je detaljnije razmotren u narednim odeljcima.
2.1. Nove tehnologije za niskotehnološke poli-tunele
Niskotehnološki staklenički objekti koji najviše doprinose zaštićenom uzgoju imaju nekoliko ograničenja koja zahtijevaju tehnološka rješenja koja će pomoći u njihovom prelasku u profitabilne srednje ili visokotehnološke objekte koji proizvode visokokvalitetne usjeve uz minimalne resurse. Poli-tuneli niske tehnologije čine 80-90% globalne proizvodnje stakleničkih kultura [20] i Australije [17]. Uzimajući u obzir veliki udio niskotehnoloških politunela u zaštićenim usjevima i njihov nizak nivo klime, fertigacije i kontrole štetočina, važno je odgovoriti na povezane izazove kako bi se povećala proizvodnja i ekonomski povrat uzgajivača.
Niskotehnološki nivo obuhvata različite vrste poli-tunela koji mogu biti u rasponu od improvizovanih metalnih konstrukcija sa plastičnim oblogama do trajnih namenski izgrađenih struktura. Općenito, nisu kontrolirani osim mogućnosti podizanja plastične obloge kada vani postane prevruće ili oblačno. Ovi plastični poklopci štite usev od grada, kiše i hladnog vremena i donekle produžavaju sezonu rasta. Ove jeftine strukture nude a
održiv povrat ulaganja u povrtarske kulture kao što su zelena salata, pasulj, paradajz, krastavac, kupus i tikvice. Poljoprivreda u ovim politunelima se obavlja u zemljištu, dok se kod naprednijih operacija mogu koristiti velike saksije i navodnjavanje kap po kap za paradajz, borovnicu, patlidžan ili papriku. Međutim, iako zaštićeni usjevi niske tehnologije imaju smisla za male uzgajivače, takve tehnike imaju nekoliko nedostataka. Njihov nedostatak kontrole okoliša utječe na konzistentnost veličine i kvalitete proizvoda i stoga se smanjuje
pristup tržištu ovih proizvoda za zahtjevne kupce kao što su supermarketi i restorani. S obzirom na to da se usev uglavnom sadi u tlu, ovi farmeri su takođe suočeni sa brojnim štetočinama i bolestima koje se prenose iz tla (npr. trajna infestacija nematodama). Industrijski i istraživački partneri zahtijevaju inovacije u pružanju rješenja za dizajn objekata i sistema upravljanja usjevima, kao i pametne sisteme trgovine za izvoz proizvoda
i održavati stalan lanac snabdevanja. Podsticaji i podrška finansijskih tijela i tehnološke inovacije (npr. biološka kontrola, djelomična automatizacija navodnjavanja i kontrola temperature) od univerziteta i kompanija mogli bi pomoći uzgajivačima da pređu na naprednije tehnološke sisteme za uzgoj usjeva.
2.2. Nadogradnja staklenika srednje tehnologije sa inovacijama i novim tehnologijama
Srednjotehnološki zaštićeni usjevi je široka kategorija koja uključuje staklenike i staklenike s kontroliranim okolišem. Ovaj dio sektora zaštićenih usjeva zahtijeva značajne tehnološke nadogradnje ako želi da se takmiči sa velikom proizvodnjom hrane na farmama koje koriste niskotehnološke poli-tunele i visokokvalitetne proizvode iz visokotehnoloških staklenika. Kontrola životne sredine u staklenicima srednje tehnologije je obično parcijalna ili intenzivna, a temperatura u nekim staklenicima se može kontrolisati ručnim otvaranjem krova, dok
napredniji objekti imaju jedinice za hlađenje i grijanje. Upotreba solarnih panela i pametnih filmova se istražuje za smanjenje troškova energije i ugljičnog otiska u staklenicima srednje tehnologije [21–23].
Iako su mnogi staklenici još uvijek napravljeni od PVC ili staklenih obloga, pametne folije se mogu primijeniti na ove strukture ili se mogu ugraditi u dizajn staklenika kako bi se povećala energetska efikasnost. Općenito, vrhunski staklenici koriste podloge za uzgoj kao što su Rockwool blokovi s pažljivo kalibriranim računima tekućeg gnojiva u različitim fazama rasta kako bi se maksimizirali prinosi usjeva. Gnojidba CO2 se ponekad koristi u staklenicima srednje tehnologije radi povećanja prinosa i kvaliteta. Sektor srednjeg tehnološki zaštićenog usjeva imat će koristi od partnerstava između industrije i univerziteta za stvaranje naprednih naučnih i tehnoloških rješenja, uključujući nove genotipove usjeva s visokim prinosom i kvalitetom, integrirano upravljanje štetočinama, potpuno automatiziranu fertigaciju i kontrolu klime u staklenicima, te robotsku pomoć u upravljanju usjevima i žetvu.
2.3. Inovacije nauke i tehnologije za visokotehnološke staklenike
Staklenici visoke tehnologije mogu uključiti najnovija tehnološka dostignuća u fiziologiji usjeva, fertigaciji, recikliranju i osvjetljenju. U velikim komercijalnim staklenicima, na primjer, tehnologija 'pametnog stakla', solarni fotonaponski (PV) sistemi i dodatno osvjetljenje, kao što su LED paneli, mogu se koristiti za poboljšanje kvaliteta usjeva i prinosa. Proizvođači također sve više automatiziraju kritična i/ili radno intenzivna područja kao što su praćenje usjeva, oprašivanje i žetva.
Razvoj umjetne inteligencije (AI) i strojnog učenja (MI) otvorio je nove dimenzije za visokotehnološke staklenike [24–28]. AI je skup kompjuterski kodiranih pravila i statističkih modela obučenih da razaznaju obrasce u velikim podacima i obavljaju zadatke općenito povezane s ljudskom inteligencijom. AI koja se koristi u prepoznavanju slika koristi se za praćenje zdravlja usjeva i prepoznavanje znakova bolesti, omogućavajući brže i bolje informisano donošenje odluka za upravljanje usjevima i žetvu—što se ovih dana može postići
robotskim rukama, a ne ljudskim radom. Internet-of-Things (IoT) nudi rješenja za automatizaciju koja se mogu posebno prilagoditi za primjene staklenika [29]. Dakle, AI i IoT mogu značajno doprinijeti u oblasti moderne poljoprivrede kontrolom i automatizacijom poljoprivrednih aktivnosti [30].
Istraživanje i razvoj u oblasti poljoprivrednih robota značajno su porasli u protekloj deceniji [31–33]. U Australiji je demonstriran autonomni sistem žetve usjeva za papriku koja se približava komercijalnoj održivosti sa stopom uspješnosti berbe od 76.5% [31]. Prototipovi robota za uklanjanje listova biljaka paradajza, berbu paprike (paprike) i oprašivanje usjeva paradajza [34,35] razvijeni su u Evropi i Izraelu, a mogli bi biti komercijalizirani u bliskoj budućnosti.
Štaviše, softverski sistemi za upravljanje radnom snagom za velike staklenike visoke tehnologije značajno će optimizirati efikasnost radnika, poboljšavajući ekonomske izglede ovih preduzeća. IT i inženjerska revolucija nastavit će osnaživati zaštićene usjeve i poljoprivredu u zatvorenom prostoru, omogućavajući uzgajivačima da prate i upravljaju svojim usjevima s kompjutera i mobilnih uređaja, koji se čak mogu koristiti za kritičnu poljoprivredu i
tržišne odluke. Visokotehnološki staklenici imaju najveći potencijal za korist australskog sektora zaštićenih usjeva, stoga će kontinuirano istraživanje i inovacije u ovim objektima vjerovatno dovesti do dobro uloženog vremena i novca.
2.4. Razvoj vertikalnih farmi za buduće potrebe
Posljednjih godina svjedoci su brzog razvoja "vertikalne poljoprivrede" u zatvorenom prostoru širom svijeta, posebno u zemljama s velikom populacijom i nedostatkom zemlje [36,37]. Vertikalna poljoprivreda predstavlja 6 milijardi dolara u vrijednosti, ali ostaje mali dio globalnog poljoprivrednog tržišta vrijednog više biliona dolara [38]. Postoje različite iteracije vertikalnog uzgoja, ali sve one koriste vertikalno naslagane police za uzgoj bez tla ili hidroponski uzgoj u potpuno zatvorenom i kontroliranom okruženju, što omogućava visok stupanj automatizacije, kontrole i konzistentnosti [39]. Međutim, vertikalna poljoprivreda ostaje ograničena na usjeve visoke vrijednosti i usjeve kratkog vijeka zbog visokih troškova energije uprkos tome što nudi neusporedivu produktivnost po kvadratnom metru i visok nivo efikasnosti vode i nutrijenata.
Tehnološka dimenzija vertikalne poljoprivrede – a posebno, pojava „pametnih” staklenika – vjerovatno će privući uzgajivače željne rada s novim kompjuterskim tehnologijama i tehnologijama velikih podataka kao što su AI i Internet stvari (IoT) [40]. Trenutno su svi oblici uzgoja u zatvorenom prostoru energetski i radno intenzivni, iako postoji prostor za veliki napredak kako u automatizaciji tako iu tehnologijama energetske efikasnosti. Već sada najnapredniji oblici poljoprivrede u zatvorenom prostoru opskrbljuju vlastitom energijom na lokaciji i neovisni su o općoj komunalnoj mreži. Vrtovi na krovovima mogu se kretati od jednostavnog dizajna na vrhu gradskih zgrada do korporativnih krovnih preduzeća na općinskim zgradama u New Yorku i Parizu. Vertikalna poljoprivreda u zatvorenom prostoru ima svijetlu budućnost, posebno nakon pandemije COVID-19 i dobro je pozicionirana da poveća svoj udio na globalnom tržištu hrane, zbog
visoko efikasan proizvodni sistem, smanjenje lanca nabavke i logističkih troškova, potencijal za automatizaciju (minimiziranje rukovanja) i lak pristup i radnoj snazi i potrošačima.
3. Ciljajte usjeve u zaštićenim usjevima
Trenutno, usevi pogodni za poljoprivredu u zatvorenom prostoru su ograničeni u broju zbog ograničenja useva za uzgoj u zatvorenom prostoru, kao i zbog ograničenja zaštićenih useva kao što su visoki troškovi energije (za osvetljenje, grejanje, hlađenje i pokretanje različitih automatizovanih sistema) što omogućava posebne useve visoke vrednosti [ 41–43]. Međutim, ekonomična proizvodnja raznolikog niza jestivih usjeva je od suštinskog značaja ako zaštićeni usjevi imaju značajan utjecaj na
globalna sigurnost hrane [12,13,44]. Sorte useva za zaštićeno povrtarstvo značajno se razlikuju od onih u otvorenom polju koje se uzgajaju za toleranciju na širok spektar uslova okoline, što nije nužno potrebno u zaštićenom uzgoju. Razvoj odgovarajućih sorti će zahtijevati optimizaciju nekoliko osobina (kao što su samooprašivanje, neodređeni rast, snažno korijenje) koje se razlikuju od osobina koje se posmatraju kao
poželjno u otvorenim usjevima (Slika 2) (Usvojeno iz [13]).
Slika 2. Poželjne osobine za useve koji se uzgajaju u zatvorenom prostoru u uslovima kontrolisanog okruženja u odnosu na useve koji se uzgajaju na otvorenom u poljskim uslovima.
Trenutno voće i povrće najbolje prilagođeno za uzgoj u zatvorenom prostoru uključuje:
• One koje rastu na vinovoj lozi ili žbunju (paradajz, jagoda, malina, borovnica, krastavac, paprika, grožđe, kivi);
• Visokovrijedni specijalizirani usjevi (hmelj, vanila, šafran, kafa);
• Ljekovito i kozmetičko bilje (morske alge, ehinacea);
• Mala stabla (trešnje, čokolada, mango, bademi) su druge održive opcije [13].
U narednim poglavljima detaljnije razmatramo postojeće postojeće usjeve i razvoj novih sorti za poljoprivredu u zatvorenom prostoru.
3.1. Postojeće kulture uzgajane u nisko, srednje i visokotehnološkim objektima
Sistemi zaštićenog uzgoja niske i srednje tehnologije proizvode uglavnom paradajz, krastavac, tikvice, paprikaš, patlidžan, zelenu salatu, azijsko zelje i začinsko bilje. Po površini, količini proizvedenog voća i broju obrta, paradajz je najznačajnija hortikulturna povrtarska kultura koja se proizvodi u plastenicima, zatim paprika i zelena salata [15,45].
U Australiji je razvoj velikih objekata za kontroliranu okolinu ograničen prvenstveno na one izgrađene za uzgoj paradajza [15]. Procijenjeni GVP voća, povrća i cvijeća za 2017. godinu, na polju iu zaštićenim usjevima, pokazuje dominaciju paradajza u australskom sektoru zaštićenih usjeva.
Ukupni procijenjeni GVP za 2017. godinu s obzirom na poljsku i prikrivenu proizvodnju hortikulturnih kultura najveći je za paradajz (24%), zatim jagodu (17%), ljetno voće (13%), cvijeće (9%), borovnicu (7%), krastavac (7%) i paprika (6%), a azijsko povrće, začinsko bilje, patlidžan, trešnja i bobičasto voće čine manje od 6% (slika 3A).
Slika 3. Procijenjena bruto vrijednost proizvodnje (GVP) za ukupnu kombinovanu poljsku i zaštićenu povrtarsku proizvodnju (A) i imputirani GVP usjeva uzgajanih pod zaštićenim usjevima u 2017. (B) za Australiju.
Među njima, GVP usjeva uzgojenih u sistemima zaštićenog uzgoja bio je najveći za paradajz (40%), što je prednjačilo značajnom maržom u odnosu na druge usjeve uključujući cvijeće (11%), jagodu (10%), ljetno voće (8% ) i bobičasto voće (8%), pri čemu svaki od preostalih useva čini manje od 5% (Slika 3B). Međutim, domaće tržište Australije zasićeno je rajčicama u staklenicima, što napušta industriju zaštićenih usjeva.
sa sljedeće dvije opcije: povećanje prodaje ovih usjeva na međunarodnim tržištima; i/ili ohrabriti neke od postojećih uzgajivača staklenika u zemlji da pređu na proizvodnju drugih visokovrijednih usjeva. Udio pojedinačnih kultura koje se uzgajaju pod zaštitom bio je najveći za jagodičasto voće (85%) i paradajz (80%), zatim cvijeće (60%), krastavac (50%), trešnja i azijsko povrće (svaki po 40%), jagoda i ljeto.
voće (svako 30%), borovnice i začinsko bilje (svako po 25%) i na kraju paprika i patlidžan, po 20% [17]. Trenutno je energetski i radno intenzivna poljoprivreda u zatvorenom prostoru ograničena na visokovrijedne usjeve koji se mogu proizvesti u kratkom roku s niskim unosom energije [46,47]
U biljnim 'fabrikama' preovlađujuće kulture koje se trenutno uzgajaju su lisnato povrće i začinsko bilje, zbog kratkog perioda rasta ovih usjeva (jer plodovi i sjemenke nisu potrebni) i visoke vrijednosti [7], činjenice da takvi usjevi zahtijevaju relativno manje svjetla za fotosintezu [48] i zato što se većina proizvedene biljne biomase može sakupiti [46,49]. Postoji veliki potencijal za poboljšanje prinosa i kvaliteta usjeva koji se uzgajaju na urbanim farmama [12].
3.2. Istraživanje industrije: Gdje leže interesi učesnika?
Identifikacija ključnih istraživačkih tema je od suštinskog značaja za poboljšanje efikasnosti javnih i privatno finansiranih istraživanja za budućnost zaštićenog usjeva. Na primjer, Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), pokrenut od strane Udruženja poljoprivrednika Novog Južnog Walesa (NSW Farmers), Univerziteta Novog Južnog Walesa (UNSW) i Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), sastoji se od konzorcija od više od 60 osnivanja
industrija, vlada i učesnici istraživanja. Njegovi programi istraživanja i sposobnosti imaju za cilj da podrže učesnike u optimizaciji produktivnosti regionalnih i prigradskih prehrambenih sistema, prenosu novih proizvoda od prototipa do tržišta i implementaciji brzih, zaštićenih lanaca snabdevanja od farme do potrošača. U tom cilju, FFSRC pruža zajedničko istraživačko okruženje s ciljem poboljšanja zaštićenih usjeva kako bi se povećao naš kapacitet za izvoz vrhunskih hortikulturnih proizvoda i pomogao Australiji da postane lider u znanosti i tehnologiji u sektoru zaštićenih usjeva.
Učesnici su anketirani kako bi se identificirali ciljni usjevi za poljoprivredu u zatvorenom prostoru. Među učesnicima koji su identifikovali ciljne kulture, najveće je interesovanje za sveže povrće (29%), a zatim za voće (22%); ljekoviti kanabis, drugo ljekovito bilje i specijalizirani usjevi (13%); autohtone vrste (10%); pečurke/gljive (10%); i lisnato zelje (3%) (Slika 4).
Slika 4. Klasifikacija usjeva koje trenutno proizvode FFSCRC učesnici u zaštićenim poljoprivrednim objektima i stoga vjerovatnog interesa učesnika za pronalaženje rješenja za produktivniji uzgoj ovih usjeva pod pokrovom.
Anketa je zasnovana na informacijama o učesnicima dostupnim na internetu; sticanje detaljnijih informacija bit će ključno za razumijevanje i ispunjavanje specifičnih zahtjeva učesnika.
3.3. Oplemenjivanje novih sorti za objekte kontrolisane životne sredine
Tehnologije oplemenjivanja dostupne za poboljšanje povrtarskih i drugih biljnih kultura brzo napreduju [50]. U zaštićenom usjevu, dinamičnom gospodarskom sektoru sa brzim promjenama tržišnih trendova i preferencija potrošača, odabir prave sorte je kritičan [44,51]. Postoje mnoge studije koje procjenjuju prilagođavanje visokovrijednih usjeva kao što su paradajz i patlidžan za proizvodnju u staklenicima [52,53]. Nove tehnologije oplemenjivanja [50] su olakšale razvoj novih sorti sa željenim osobinama, a neke kompanije su počele dizajnirati biljke za rast u kontroliranim okruženjima pod LED svjetlima [20]. Međutim, sorte su uzgajane uglavnom kako bi se maksimizirao prinos u vrlo promjenjivim terenskim uvjetima [46]. Osobine useva kao što su tolerantnost na sušu, vrućinu i mraz—koje su poželjne za useve uzgajane u polju, ali obično nose manje prinosa— generalno nisu potrebne u
zatvorena poljoprivreda.
Ključne osobine koje se mogu ciljati za prilagođavanje usjeva veće vrijednosti poljoprivredi u zatvorenom prostoru uključuju kratke životne cikluse, kontinuirano cvjetanje, nizak omjer korijena i izdanka, poboljšane performanse pri niskom unosu fotosintetske energije i poželjne potrošačke osobine, uključujući okus, boju, tekstura i specifični sadržaj nutrijenata [12,13]. Osim toga, uzgoj posebno za viši kvalitet će proizvesti vrlo poželjne proizvode visoke tržišne vrijednosti. Spektar svjetlosti, temperatura, vlaga i opskrba hranjivim tvarima mogu se upravljati tako da se promijeni akumulacija ciljnih jedinjenja u lišću i plodovima [54,55] i poveća nutritivna vrijednost usjeva, uključujući proteine (količinu i kvalitet), vitamine A, C i E, karotenoidi, flavonoidi, minerali, glikozidi i antocijanini [12]. Na primjer, prirodne mutacije (u vinovoj lozi) i uređivanje gena (u kiviju) korištene su za modificiranje arhitekture biljaka, što će biti korisno za uzgoj u zatvorenom prostoru u ograničenim prostorima. U nedavnoj studiji, biljke paradajza i trešnje su konstruisane pomoću CRISPR-Cas9 kako bi se kombinovale sledeće tri poželjne osobine: patuljasti fenotip, kompaktan rast i prerano cvetanje. Pogodnost rezultirajućih 'uređenih' sorti paradajza za upotrebu u sistemima uzgoja u zatvorenom prostoru potvrđena je korištenjem poljskih i komercijalnih ispitivanja na vertikalnim farmama [56].
Pregled molekularnog oplemenjivanja za stvaranje optimiziranih usjeva raspravljao je o dodanoj vrijednosti poljoprivrednih proizvoda razvojem poljoprivrednih kultura sa zdravstvenim prednostima i kao jestivih lijekova [46]. Glavni pristupi razvoju poljoprivrednih useva sa zdravstvenim prednostima identifikovani su kao akumulacija velikih količina poželjnih intrinzičnih nutrijenata ili smanjenje nepoželjnih jedinjenja, kao i akumulacija vrednih jedinjenja koja
se obično ne proizvode u usjevima.
4. Izazovi i mogućnosti u zaštićenim usjevima i uzgoju u zatvorenom prostoru
Napredni objekti zaštićenog uzgoja i uzgoja u zatvorenom prostoru imaju relativno mali uticaj na životnu sredinu. Iako je uzgoj usjeva pod pokrovom energetski intenzivniji od mnogih drugih poljoprivrednih metoda, sposobnost ublažavanja utjecaja vremenskih prilika, osiguravanja sljedivosti i uzgoja kvalitetnije hrane potiče dosljednu isporuku kvalitetnih proizvoda, privlačeći povrate koji daleko nadmašuju dodatne troškove proizvodnje [18]. Ključni izazovi u zaštićenom usjevu uključuju:
• Visoki kapitalni troškovi, zbog visokih cijena zemljišta u prigradskim i prigradskim područjima;
• Visoka potrošnja energije;
• Potražnja za kvalifikovanom radnom snagom;
• Upravljanje bolestima bez hemijskih kontrola; i
• Razvoj indeksa nutritivnog kvaliteta – da se definišu i sertifikuju aspekti kvaliteta proizvoda – za useve koji se uzgajaju u zatvorenom prostoru.
U sljedećem odjeljku razmatramo neke od izazova i mogućnosti povezanih sa zaštićenim usjevima.
4.1. Optimalni uslovi za visoku produktivnost i efikasno korišćenje resursa
Bolje razumijevanje zahtjeva usjeva u različitim fazama rasta i pod različitim svjetlosnim uvjetima je od suštinskog značaja ako uzgajivači žele da održavaju isplativu proizvodnju usjeva u kontroliranim okruženjima. Efikasno upravljanje okruženjem staklenika, uključujući njegove klimatske i nutritivne elemente, te strukturne i mehaničke uslove, može značajno povećati kvalitetu plodova i prinose [57]. Faktori okruženja rasta mogu uticati na rast biljaka, stope evapotranspiracije i fiziološke cikluse. Među klimatskim faktorima, Sunčevo zračenje je najvažnije jer fotosinteza zahtijeva svjetlost, a prinos usjeva je direktno proporcionalan nivou sunčeve svjetlosti do tačaka zasićenja svjetlosti za fotosintezu. Često precizna kontrola životne sredine zahteva visoku potrošnju energije, smanjujući profitabilnost poljoprivrede u kontrolisanom okruženju. Energija potrebna za grijanje i hlađenje staklenika ostaje glavna briga i cilj za one koji žele smanjiti troškove energije [6]. Materijali za staklo i inovativne tehnologije stakla kao što je Smart Glass [58] nude obećavajuće mogućnosti za smanjenje troškova povezanih s održavanjem temperature staklenika i kontrolom varijabli okoliša. Danas se inovativne tehnologije stakla i efikasni sistemi hlađenja ugrađuju u zaštićene usjeve u staklenicima. Materijali za staklo imaju potencijal smanjenja
potrošnja električne energije, apsorbiranjem viška sunčevog zračenja i preusmjeravanjem svjetlosne energije na proizvodnju električne energije pomoću fotonaponskih ćelija [59,60].
Međutim, materijali za pokrivanje utječu na mikroklimu staklenika [61,62] uključujući svjetlost [63] i stoga je važno procijeniti utjecaj novih materijala za staklo na rast i fiziologiju biljaka, korištenje resursa, prinos usjeva i kvalitetu u sredinama u kojima faktori kao što su CO2, temperatura, nutrijenti i navodnjavanje su strogo kontrolisani. Na primjer, polutransparentni organski fotonaponi (OPV) zasnovani na mješavini regioregularnog poli(3-heksiltiofena) (P3HT) i metil estera fenil-C61-maslačne kiseline (PCBM) testirani su za uzgoj biljaka paprike (Capsicum annuum). Pod sjenom OPV-a biljke paprike su proizvele 20.2% više plodne mase, a zasjenjene biljke su na kraju vegetacijske sezone bile više za 21.8% [64]. U drugoj studiji, smanjenje PAR uzrokovano fleksibilnim fotonaponskim panelima na krovu nije utjecalo na prinos, morfologiju biljaka, broj cvjetova po grani, boju ploda, čvrstoću i pH [65].
Film od 'pametnog stakla' sa ultra niskim odsjajem, Solar Gard™ ULR-80 [58], trenutno se testira u proizvodnji staklenika. Cilj je ostvariti potencijal materijala za staklo sa podesivom propusnošću svjetlosti i smanjiti visoke troškove energije povezane s radom u visokotehnološkim stakleničkim hortikulturnim objektima. Pametno staklo (SG) film se primjenjuje na standardno staklo pojedinačnih staklenika u objektima za uzgoj povrtarskih kultura primjenom komercijalnih praksi vertikalne kultivacije i upravljanja [66,67]. Ispitivanja patlidžana pod SG su pokazala veću energetsku i fertigaciju efikasnosti [42], ali i smanjeni prinos patlidžana, zbog visoke stope pobačaja cvijeta i/ili ploda kao posljedica fotosinteze ograničene svjetlošću [58]. Korišteni SG film možda će trebati modificirati kako bi se stvorili optimalni svjetlosni uvjeti i minimizirala ograničenja svjetlosti za voće s visokim sadržajem ugljika kao što je patlidžan.
Upotreba novih materijala za staklo koji štede energiju, kao što je pametno staklo, pruža odličnu priliku za smanjenje troškova energije u staklenicima i optimiziranje svjetlosnih uslova za uzgoj ciljanih usjeva. Pametne pokrivne folije kao što su poljoprivredne folije koje emituju luminiscentno svjetlo (LLEAF) imaju potencijal poboljšanja, kao i kontrole vegetativnog rasta i reproduktivnog razvoja u zaštićenim usjevima srednje tehnologije. LLEAF
paneli bi se mogli testirati na raznim cvjetnim i necvjetnim usjevima kako bi se utvrdilo da li pomažu u povećanju vegetativnog i reproduktivnog rasta (promjenom fizioloških procesa koji podupiru rast biljaka i produktivnost i kvalitet usjeva).
4.2. Upravljanje štetočinama i bolestima
Iako kontrolirani objekti zaštićenog uzgoja mogu minimizirati štetočine i bolesti, kada se jednom uvedu, izuzetno ih je teško i skupo kontrolirati bez upotrebe toksičnih sintetičkih kemikalija. Vertikalna poljoprivreda u zatvorenom prostoru omogućava pažljivo praćenje usjeva u potrazi za znakovima štetočina ili bolesti, ručno i/ili automatski (koristeći senzorske tehnologije), a usvajanje novih robotskih tehnologija i/ili postupaka daljinskog otkrivanja će olakšati
rano otkrivanje izbijanja i uklanjanje oboljelih i/ili zaraženih biljaka [7].
Nove metode integrisanog upravljanja štetočinama (IPM) [68] će biti potrebne za efikasno upravljanje štetočinama u staklenicima. Odgovarajuće strategije upravljanja (kulturne, fizičke, mehaničke, biološke i hemijske), zajedno sa dobrim kulturnim praksama, naprednim tehnikama praćenja i preciznom identifikacijom mogu poboljšati proizvodnju povrća uz minimiziranje oslanjanja na primjenu pesticida. Integrirani pristup upravljanju bolestima uključuje upotrebu otpornih sorti, sanitarne uslove, zdrave kulturne prakse i odgovarajuću upotrebu pesticida [44]. Razvoj novih IPM strategija može minimizirati troškove rada i potrebu za primjenom hemijskih pesticida. Uzmimo, na primjer, korištenje novih, komercijalno uzgojenih, prirodno korisnih buba (npr. lisne uši, zelene čipke, itd.) za upravljanje štetočinama usjeva i smanjenje oslanjanja na hemijsku kontrolu. Testiranje raznih novih IPM-a
strategije, izolovane i u kombinaciji, pomoći će u razvoju preporuka za uzgajivače za usjeve i objekte.
4.3. Kvalitet usjeva i nutritivne vrijednosti
Zaštićeni usjevi pružaju uzgajivačima i industrijskim partnerima visoke prinose i visokokvalitetne proizvode tijekom cijele godine [69]. Uzgoj vrhunskog voća i povrća, međutim, zahtijeva visoko propusno testiranje nutritivnih i kvalitetnih parametara [70]. Osnovni parametri kvaliteta voća uključuju sadržaj vlage, pH, ukupne rastvorljive čvrste materije, pepeo, boju voća, askorbinsku kiselinu i titrabilnu kiselost, i napredne nutritivne parametre uključujući šećere, masti, proteine, vitamine i antioksidante; mjerenja čvrstoće i gubitka vode su također ključna za definiranje indeksa kvaliteta [66]. Štaviše, visoko propusno testiranje kvaliteta usjeva moglo bi se ugraditi u automatizirani operativni sistem staklenika. Provjera dostupnih genotipova usjeva za parametre kvaliteta omogućit će uzgajivačima i potrošačima nove visokovrijedne sorte voća i povrća bogate hranjivim tvarima. Agronomske strategije, uključujući okruženje za rast i prakse upravljanja usjevima, morat će se optimizirati kako bi se povećala proizvodnja i gustina hranljivih sastojaka biljaka ovih visokovrijednih usjeva.
4.4. Zapošljavanje i dostupnost kvalifikovane radne snage
Potrebe za radnom snagom za industriju zaštićenih usjeva se povećavaju (>5% godišnje) i procjenjuje se da je više od 10,000 ljudi širom Australije trenutno zaposleno direktno u industriji. Uprkos visokom stepenu automatizacije, veliki zaštićeni usevi zahtevaju značajnu radnu snagu, posebno za podizanje useva, održavanje useva, mehaničko oprašivanje i berbu proizvoda. Sa sve većom potražnjom
za visoko kvalifikovane uzgajivače, ponuda odgovarajuće kvalifikovanih radnika ostaje niska [18,71]. Kvalificirana radna snaga također će biti potrebna za razvoj urbane vertikalne poljoprivrede, što će generirati nove karijere za tehnologe, menadžere projekata, radnike na održavanju i osoblje za marketing i maloprodaju [7]. Uspostavljanje višenamjenskih naprednih objekata u komercijalnom obimu pružilo bi priliku za rješavanje istraživačkih pitanja, čime bi se unaprijedio cilj maksimiziranja produktivnosti u raznovrsnosti usjeva, dok bi se pružilo obrazovanje i obuka o vještinama koje će vjerovatno biti u velikoj potražnji u budućem sektoru zaštićenih usjeva.
5. Zaključci
U visokotehnološkim staklenicima sa pametnom tehnologijom, postoji veliki potencijal za poboljšanje profitabilnosti automatizacijom kritičnih i/ili radno intenzivnih područja kao što su praćenje usjeva, oprašivanje i žetva. Razvoj veštačke inteligencije, robotike i ML otvara nove dimenzije zaštićenog useva. Vertikalne farme čine mali dio globalnog poljoprivrednog tržišta i, uprkos tome što su energetski intenzivne, vertikalna poljoprivreda nudi neusporedivu produktivnost uz visok nivo efikasnosti vode i nutrijenata. Ekonomična proizvodnja raznovrsnih usjeva je od suštinskog značaja ako zaštićena proizvodnja usjeva ima značajan pozitivan utjecaj na globalnu sigurnost hrane. Sistemi zaštićenog uzgoja niske i srednje tehnologije proizvode uglavnom rajčice, krastavce, tikvice, paprikaš, patlidžan i zelenu salatu, zajedno sa azijskim zelenilom i začinskim biljem.
Razvoj velikih objekata kontrolisane životne sredine u Australiji bio je ograničen prvenstveno na uzgoj paradajza. Razvijanje odgovarajućih sorti će zahtijevati optimizaciju nekoliko ključnih osobina koje se razlikuju od onih koje se smatraju poželjnim u vanjskim usjevima. Ključne osobine koje se mogu ciljati za poljoprivredu u zatvorenom prostoru uključuju smanjeni životni ciklus usjeva, kontinuirano cvjetanje, nizak omjer korijena i izdanka, povećane performanse pod niskom fotosintezom
unos energije i poželjne potrošačke osobine, kao što su ukus, boja, tekstura i specifični sadržaj nutrijenata.
Osim toga, uzgoj posebno za kvalitetnije, nutritivno gušće usjeve će proizvesti poželjne hortikulturne (i potencijalno, medicinske) proizvode sa odličnom tržišnom vrijednošću. Profitabilnost i održivost zaštićenih usjeva zavise od razvoja rješenja za primarne izazove, uključujući početne troškove, potrošnju energije, kvalifikovanu radnu snagu, upravljanje štetočinama i razvoj indeksa kvaliteta.
Novi materijali za staklo i tehnološki napredak koji se trenutno istražuje ili testira nude rješenja za rješavanje jednog od najhitnijih izazova zaštićenog uzgoja. Ovi napretci bi, potencijalno, mogli pružiti neophodan poticaj za pomoć sektoru zaštićenih usjeva da pređe na održiv i isplativ nivo energetske efikasnosti i ispuni rastuće zahtjeve za sigurnošću hrane, uz održavanje kvalitete usjeva i nutritivnih vrijednosti.
sadržaja i minimiziranje štetnih uticaja na životnu sredinu.
Prilozi autora: SGC napisao recenziju uz doprinose i reviziju koju su dali DTT, Z.-HC, OG i CIC. Svi autori su pročitali i pristali na objavljenu verziju rukopisa.
finansiranje: Pregled je zasnovan na izvještaju koji je naručio i finansirao Future Food Systems Cooperative Research Centre, koji podržava industrijsku saradnju između industrije, istraživača i zajednice. Dobili smo i finansijsku podršku od Horticulture Innovation Australia projekata (Broj granta VG16070 za DTT, Z.-HC, OG, CIC; Grant broj VG17003 za DTT, Z.-HC; Grant broj LP18000 za Z.-HC) i CRC projekat P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Izjava institucionalnog odbora za reviziju: Nije primjenjivo.
Izjava o informiranom pristanku: Nije primjenjivo.
Izjava o dostupnosti podataka: Nije primjenjivo.
Sukob interesa: Autori ne objavljuju sukob interesa.
reference
1. Odjel Ujedinjenih nacija za ekonomska i socijalna pitanja. Dostupno na mreži: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (pristupljeno 13. aprila 2022.).
2. Odjel Ujedinjenih nacija za ekonomska i socijalna pitanja. Dostupno na mreži: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (pristupljeno 13. aprila 2022.).
3. Bins, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Klimatske promjene, opskrba hranom i smjernice za ishranu. Annu. Rev. Public Health 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Sands, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Bodirsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlik, P.; et al. Budućnost potražnje za hranom: Razumijevanje razlika u globalnim ekonomskim modelima. Agric. Econ. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulacija efekata klimatskih promjena na profitabilnost australskih farmi. U ABARES radnom dokumentu; Vlada Australije: Canberra, Australija, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Zaštićeni usevi u toplim klimama: Pregled metoda kontrole vlažnosti i hlađenja. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Budući sistemi za proizvodnju hrane: Vertikalna poljoprivreda i poljoprivreda u kontrolisanom okruženju. Sustain. Sci. Prakt. Politika 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Gradovi koji rastu bolje: urbana poljoprivreda za održivi razvoj; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Održiva urbana poljoprivreda: Pregled i mogućnosti. Int. J. Agric. Sustain. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Industrija hortikulture provincije Almerija, Španija. Geogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Inovacije u poljoprivredi i opskrbi hranom kao odgovor na pandemiju COVID-19. Mol. Plant 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategije za poboljšanje produktivnosti, raznovrsnosti proizvoda i profitabilnosti urbane poljoprivrede. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Dry, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Vertikalne farme daju plodove. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble Releases. Globalna statistika staklenika. 2019. Dostupno na mreži: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (pristupljeno 13. aprila 2022.).
15. Hadley, D. Potencijal industrije hortikulture kontroliranog okoliša u NSW-u; Univerzitet Nove Engleske: Armidale, Australija, 2017; str. 25.
16. Mapa svijeta povrća. 2018. Dostupno na mreži: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (pristupljeno 13. aprila 2022.).
17. Graeme Smith Consulting—Opšte informacije o industriji. Dostupno na mreži: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (pristupljeno 13. aprila 2022.).
18. Davis, J. Uzgajanje zaštićenih kultura u Australiji do 2030.; Zaštićeni uzgoj u Australiji: Perth, Australija, 2020; str. 15.
19. Agrilyst. State of Indoor Farming; Agrilyst: Bruklin, Njujork, SAD, 2017.
20. Poljoprivreda bez tla u zatvorenom prostoru: Faza I: Ispitivanje industrije i uticaja kontrolisane poljoprivrede na životnu sredinu|Publikacije|WWF.
Dostupno na mreži: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (pristupljeno 13. aprila 2022.). Usjevi 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organic photovoltaic
staklenici: Jedinstvena aplikacija za polutransparentne PV? Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Kombinacija poljoprivrednih i energetskih namjena: Evaluacija prototipa fotonaponskog stakleničkog tunela. Obnoviti. Sustain. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA usjeva paradajza u stakleniku s više tunela u Almeriji. Int. J. Procjena životnog ciklusa. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing za kontrolu klime u staklenicima. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminacija statusa vode u zoni korijena biljaka u proizvodnji staklenika na osnovu fenotipizacije i tehnika mašinskog učenja. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Umjetna inteligencija: šahovski meč stoljeća. Nature 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Daljinsko upravljanje proizvodnjom povrća u stakleniku sa umjetnom inteligencijom—klima u stakleniku, navodnjavanje i proizvodnja usjeva. Senzori 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Primijenjeno mašinsko učenje u simulaciji staklenika; nova aplikacija i analiza. Inf. Processing 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. Automatizacija staklenika pomoću bežičnih senzora i IoT instrumenata integriranih s umjetnom inteligencijom; IntechOpen: Rijeka, Hrvatska, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatizacija i digitalizacija poljoprivrede korištenjem umjetne inteligencije i interneta stvari. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. Robot za berbu slatke paprike za zaštićeno okruženje. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Specijalno izdanje o poljoprivrednoj robotici. J. Field Robot. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Istraživanje i razvoj u poljoprivrednoj robotici: perspektiva digitalne poljoprivrede. Int. J. Agric. Biol. inž. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Robot čistač bere prve paprike. Greenh. Int. Mag. Greenh. Raste. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Autonomni robot za oprašivanje za hormonski tretman cvijeta paradajza u stakleniku. U Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Shanghai, Kina, 19–21 novembar 2016; str. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektiva: Gradska poljoprivreda treba pratiti. Priroda 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Poljoprivreda u i na gradskim zgradama: Sadašnja praksa i specifične novine poljoprivrede na nultim površinama (ZFarming). Obnoviti. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Openforum. 2020. Dostupno na mreži: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (pristupljeno 13. aprila 2022.).
39. Despommier, D. Farming up the city: Uspon urbanih vertikalnih farmi. Trends Biotechnol. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanički internet stvari: prema pametnom uzgoju u zatvorenom prostoru
povezivanje ljudi, biljaka, podataka i oblaka. Mob. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tissue, D.; Lan, Y.-C. Održivi zaštićeni usjevi: Studija slučaja sezonskih uticaja na potrošnju energije staklenika tokom proizvodnje paprike. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Tkivo, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Novi materijal za pokrivanje poboljšava energiju hlađenja i efikasnost fertigacije za proizvodnju patlidžana u staklenicima. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tkivo, DT; Lan, Y.-C. Minimizacija energije u zaštićenom postrojenju za usjev pomoću višetemperaturnih akvizicionih tačaka i kontrole postavki ventilacije. Energies 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Dobre poljoprivredne prakse za plasteničko povrće: principi za mediteranska klimatska područja; FAO papir za proizvodnju i zaštitu biljaka; FAO: Rim, Italija, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Pregled istraživanja i identifikacije nedostataka u istraživanju i razvoju za nametnuto povrće (VG16083). Dostupno na mreži: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (pristupljeno na 13. aprila 2022.).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekularno oplemenjivanje za stvaranje optimiziranih usjeva: od genetske manipulacije do potencijalnih primjena u tvornicama biljaka. Front. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Zašto LED rasvjeta za urbanu poljoprivredu? U LED rasvjeti za urbanu poljoprivredu; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, ur.; Springer: Singapur, 2016; str. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Unapređenje energetske efikasnosti u fabrikama biljaka kroz mjerenje bioelektričnog potencijala biljaka. U informatici u upravljanju, automatizaciji i robotici; Tan, H., ur.; Springer: Berlin/Heidelberg, Njemačka, 2011; str. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bugari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Efikasnost upotrebe svetlosti za proizvodnju povrća
u zaštićenim i zatvorenim okruženjima. EUR. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Crops 2022, 2 185
50. Jones, M. Nove tehnologije uzgoja i mogućnosti za australsku industriju povrća; Horticulture Innovation Australia Limited: Sidnej, Australija, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Zaštićeni uzgoj u mediteranskom regionu: trendovi i potrebe. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Istorija paradajza: od pripitomljavanja do biofarmiranja. Biotechnol. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Sakupljanje patlidžana Svjetskog centra za povrće: Porijeklo, sastav, širenje sjemena i upotreba u oplemenjivanju. Prednji. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Pregled utjecaja LED dioda na proizvodnju bioaktivnih spojeva i kvalitet usjeva. Molecules 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimalan omjer crvene:plave u led rasvjeti za nutricionističku hortikulturu u zatvorenom prostoru. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [CrossRef] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Lemmon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Brzo prilagođavanje voćnih usjeva solanaceae za urbanu poljoprivredu. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Čovjek, HC; Taheri, S. Pregled deficita optimalne temperature, vlažnosti i pritiska pare za procenu i kontrolu mikroklime u stakleničkim uzgojima paradajza: Pregled. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [CrossRef] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. Ograničena fotosinteza pod filmom koji štedi energiju smanjuje prinos patlidžana. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dvostruki luminiscentni 'pametni' prozor koji reagira na toplinu/elektriku. Aplikacija. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Studija slučaja: Ušteda energije od solarne folije za prozore u dvije poslovne zgrade u Šangaju. Energy Build. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Procjena utjecaja pokrivnih materijala na mikroklimu staklenika i toplinske performanse. Agronomija 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. On, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Tkivo, DT; Chen, Z.-H. Pokrivni materijali koji mijenjaju svjetlost i održiva proizvodnja povrća u staklenicima: pregled. Plant Growth Regul. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Napredni optički materijali za kontrolu sunčeve svjetlosti u staklenicima. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Organski fotonaponski elementi na krovovima staklenika: Utjecaj na rast biljaka. Mater. Danas Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologija, prinos i kvalitet uzgoja paradajza u stakleniku sa fleksibilnim fotonaponskim krovnim panelima (Almeria-Španija). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. On, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Tkivo, DT; Cazzonelli, CI Pametna staklena folija smanjila je askorbinsku kiselinu u voćnim sortama crvenog i narandžastog paprike bez uticaja na rok trajanja. Biljke 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; On, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Tkivo, DT; Ghannoum, O. Pametno staklo utiče na osetljivost stomata paprike u stakleniku kroz izmenjeno svetlo. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. “Zaštićena biološka kontrola”—Biološko upravljanje štetočinama u industriji staklenika. Biol. Kontrola 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Ishrana biljaka u budućoj plasteničkoj proizvodnji. U ishrani biljaka stakleničkih kultura; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Holandija, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Analiza nutrijenata u zemljištu i jagodama i malinama bez zemlje uzgojenih u stakleniku. Food Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Nuđenje mogućnosti daljeg obrazovanja članovima industrije povrća. AUSVEG. 2020. Dostupno na mreži: https://ausveg.com.au/
članci/nude-dalje-obrazovanje-mogućnosti-za-članove-veg-industrije/ (pristupljeno 13. aprila 2022.).