Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1), Christopher I. Cazzonelli (1) og 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, Australien; 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, Australien
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Australien
* Korrespondance: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tlf.: +61-2-4570-1913
Abstrakt: Beskyttet afgrøde tilbyder en måde at styrke fødevareproduktionen på i lyset af klimaændringerne
og levere sund mad bæredygtigt med færre ressourcer. Men at lave denne måde at drive landbrug på
økonomisk levedygtige, er vi nødt til at overveje status for beskyttet afgrøde i sammenhæng med tilgængelig
teknologier og tilsvarende målgartneriafgrøder. Denne gennemgang skitserer eksisterende muligheder
og udfordringer, der skal løses af løbende forskning og innovation i dette spændende men
komplekst felt i Australien. Indendørs landbrugsfaciliteter er bredt kategoriseret i følgende tre
niveauer af teknologiske fremskridt: lav-, mellem- og højteknologisk med tilsvarende udfordringer
der kræver innovative løsninger. Desuden begrænsninger på indendørs plantevækst og beskyttet
afgrødesystemer (f.eks. høje energiomkostninger) har begrænset brugen af indendørs landbrug til relativt
få afgrøder af høj værdi. Derfor er vi nødt til at udvikle nye afgrødekultivarer, der er egnede til indendørs landbrug
som kan afvige fra dem, der kræves til produktion i åben mark. Desuden beskyttet dyrkning
kræver høje opstartsomkostninger, dyr faglært arbejdskraft, højt energiforbrug og betydelig skadedyr
og sygdomshåndtering og kvalitetskontrol. Samlet set tilbyder beskyttet afgrøde lovende løsninger
for fødevaresikkerhed, samtidig med at fødevareproduktionens kulstofaftryk reduceres. Dog til indendørs
afgrødeproduktion for at have en væsentlig positiv indvirkning på den globale fødevaresikkerhed og ernæringsmæssige
sikkerhed, vil økonomisk produktion af forskellige afgrøder være afgørende.
nøgleord: beskyttet dyrkning; lodret gård; jordfri kultur; afgrødeydelse; indendørs landbrug;
mad sikkerhed; ressourcebæredygtighed
1. Introduktion
Den globale befolkning forventes at nå op på næsten 10 milliarder i 2050, hvor størstedelen af væksten forventes at finde sted i store bycentre over hele verden [1,2]. Efterhånden som befolkningen stiger, skal fødevareproduktionen stige og opfylde ernærings- og sundhedsbehovene, samtidig med at FN's verdensmål for bæredygtig udvikling (UN SDGs) nås [3,4]. Faldende agerjord og de negative virkninger af klimaændringer på landbruget udgør yderligere udfordringer, som tvinger innovationer i fremtidige fødevareproduktionssystemer til at imødekomme den stigende efterspørgsel i de næste par årtier. For eksempel er australske gårde ofte udsat for klimavariationer og er modtagelige for langsigtede klimaforandringer. Nylige tørker i det østlige Australien i 2018-19 og 2019-20 påvirkede landbrugsvirksomheder negativt og bidrog derved til de nye virkninger af klimaændringer på australsk landbrug [5].
Beskyttet afgrøde, også kendt som indendørs landbrug [6] – lige fra lavteknologiske polytunneler til mellemteknologiske, delvist miljøkontrollerede drivhuse, til højteknologiske 'smarte' væksthuse og indendørs landbrug – kunne bidrage til at øge den globale fødevaresikkerhed i det 21. århundrede. Men mens visionen om en selvbærende metropol er tiltalende som en måde at tackle nutidige udfordringer på, har optagelsen af indendørs landbrug ikke matchet
begejstring og optimisme hos dets tilhængere. Beskyttet afgrøde og indendørs landbrug involverer en større brug af teknologi og automatisering for at optimere arealanvendelsen og tilbyder derved spændende løsninger til at forbedre fremtidens fødevareproduktion [7]. Rundt om i verden er udviklingen af bylandbrug [8,9] ofte sket efter kroniske og/eller akutte kriser, såsom lys- og pladsbegrænsninger i Holland; sammenbruddet af bilindustrien i Detroit; krakket på ejendomsmarkedet på den amerikanske østkyst; og den cubanske missilkriseblokade. Andet
impulser er kommet i form af tilgængelige markeder, dvs. beskyttet afgrøde, der har spredt sig i Spanien [10] på grund af landets lette adgang til de nordeuropæiske markeder. Sammen med eksisterende udfordringer kan den igangværende COVID-19-pandemi give den nødvendige fremdrift til at transformere bylandbruget [11].
Hvis bylandbrug skal spille en væsentlig rolle i at forbedre fødevaresikkerheden og menneskelig ernæring, skal det skaleres globalt, så det har kapacitet til at dyrke en bred vifte af produkter på en mere energi-, ressource- og omkostningseffektiv måde end er i øjeblikket muligt. Der er enorme muligheder for at forbedre afgrødens produktivitet og kvalitet ved at kombinere fremskridt inden for miljøkontrol, skadedyrsbekæmpelse, fænomen og automatisering
med avlsindsats rettet mod egenskaber, der forbedrer plantearkitektur, afgrødekvalitet (smag og ernæring) og udbytte. En større diversitet af nuværende og nye afgrøder i forhold til traditionelle afgrødetyper, såvel som medicinske planter, kan dyrkes i miljøkontrollerede gårde [12,13].
Det overhængende behov for at forbedre fødevaresikkerheden i byerne og reducere fødevarers CO12-fodaftryk kan imødekommes med innovationer i landbrugsfødevaresektoren, såsom beskyttet afgrøde og vertikalt indendørs landbrug. Disse spænder fra lavteknologiske polytunneler med minimal miljøkontrol, mellemteknologiske, delvist miljøkontrollerede drivhuse til højteknologiske væksthuse og vertikale landbrugsfaciliteter med avanceret teknologi. Beskyttet afgrøde er den hurtigst voksende fødevareproducerende sektor i Australien, hvad angår produktionsomfang og økonomisk virkning [17]. Den australske beskyttede afgrødeindustri består af højteknologiske faciliteter (20%), væksthuse (52%) og hydroponiske/substratbaserede afgrødeproduktionssystemer (XNUMX%), hvilket indikerer behovet og muligheden for at udvikle landbrugsfødevaresektoren. I denne gennemgang diskuterer vi status for beskyttet afgrøde i sammenhæng med tilgængelige teknologier og tilsvarende målgartneriafgrøder, og skitserer de muligheder og udfordringer, der skal løses af igangværende forskning i Australien.
2. Nuværende teknikker og teknologier i beskyttet beskæring
I 2019 var det samlede areal afsat til beskyttet afgrøde - hvilket stort set involverer
dyrkning af afgrøder under alle typer dækning - blev anslået til 5,630,000 hektar (ha) globalt [14]. Det samlede areal af grøntsager og urter dyrket i drivhuse (permanente strukturer) er blevet estimeret til at være omkring 500,000 ha globalt, hvor 10% af disse afgrøder dyrkes i væksthuse og 90% i plastikdrivhuse [15,16]. Australiens drivhusareal anslås til at være omkring 1300 ha, med højteknologiske drivhuse (ca. 14 individuelle virksomheder, der hver fylder mindre end 5 ha), der tegner sig for 17 % af dette areal, og lavteknologiske/mediumteknologiske drivhuse tegner sig for 83 % [17 ]. På verdensplan udgør plastdrivhuse og væksthuse henholdsvis omkring 80 % og 20 % af de samlede producerede drivhuse [16].
Beskyttet afgrøde er den hurtigst voksende fødevareproducerende sektor i Australien, til en værdi af omkring 1.5 milliarder dollars om året ved gårdens port i 2017. Det anslås, at omkring 30 % af alle australske landmænd dyrker afgrøder i en form for beskyttet afgrødesystem, og at afgrøder dyrket under tag udgør omkring 20 % af den samlede værdi af grøntsags- og blomsterproduktionen [18]. I Australien er det estimerede væksthusgrøntsagsproduktionsområde højest for South Australia (580 ha), efterfulgt af New South Wales (500 ha) og Victoria (200 ha), mens Queensland, Western Australia og Tasmanien tegner sig for <50 ha hver [17 ].
Baseret på Australian Horticulture Statistics Handbook (2014-2015) og diskussioner med industrien blev bruttoværdien af produktionen (GVP) af frugt, grøntsager og blomster estimeret for 2017. Blandt de anvendte dyrkningssystemer er afgrøder dyrket i hydroponisk/substrat- baserede produktionssystemer (52 %) blev vurderet højest, efterfulgt af dem, der dyrkes under jordgødningssystemer (35 %), med en kombination af jordgødning og hydroponiske/substratbaserede systemer (11 %) og ved hjælp af et hydroponik/næringsstof filmteknik (NFT) (2%) (figur 1A). Tilsvarende havde afgrøder dyrket under poly-/glasbelægninger (63 %) den højeste GVP blandt beskyttelsestyperne, efterfulgt af afgrøder dyrket under polybelægninger (23 %), hagl/skyggebelægninger (8 %) og kombineret poly/hagl/skygge dækker (6%) (Figur 1B) [17]. I Australien er statistikker for GVP'er for specifikke væksthusgartneriprodukter ikke let tilgængelige [15].
Figur 1. Samlet bruttoværdiproduktion (GVP) af afgrøder under beskyttet dyrkning (2017) efter dyrkningssystem (A) og beskyttelse (B). Hydroponics/substratbaseret produktion involverer jordfri plantevækst ved hjælp af et inert medium såsom stenuld. Jord-/gødningsbaseret produktion involverer plantevækst ved hjælp af jord med gødning (kombineret tilførsel af gødning og vand). Hydroponics/næringsfilm-teknikken (NFT) indebærer, at en lavvandet strøm af vand, der indeholder opløste næringsstoffer, cirkulerer på tværs af planters rødder i vandtætte kanaler. 'Poly' refererer til polycarbonat.
Hagl/skyggebelægninger, sædvanligvis af mesh eller stof, beskytter afgrøder mod hagl og blokerer en del af overdreven lys. $ refererer til AUD.
Blandt de kontrollerede miljøfaciliteter i USA er drivhuse af glas eller polycarbonat (47 %) mere almindelige end indendørs vertikale gårde (30 %), lavteknologiske bøjlehuse i plast (12 %), containerfarme (7 % ) og indendørs dybvandskultursystemer (4%). Blandt dyrkningssystemer er hydroponics (49 %) mere almindelige end jordbaserede (24 %), akvaponiske (15 %), aeroponiske (6 %) og hybride (aeroponics, hydroponics, jord) systemer (6 %) [19,20].
Australien har meget få etablerede avancerede vertikale farme, hovedsagelig på grund af det faktum, at det har få tætbefolkede byer. Australien har dog omkring et 1000 ha drivhusareal [16,17] og eksporten af friske grøntsager og frugter steg betydeligt fra 2006 til 2016 for Australien [16] med stigende underdækningsafgrøder. Selvom Australien har fået en god start inden for indendørs landbrug, og sektoren har et enormt vækstpotentiale, kræver det tid at modnes og videreudvikles for at blive en nøglespiller på globalt plan. I øjeblikket kan kommercielt orienterede indendørs landbrugsfaciliteter kategoriseres i følgende tre niveauer af teknologisk fremskridt: lav-, mellem- og højteknologisk. Hver er diskuteret mere detaljeret i de følgende afsnit.
2.1. Nye teknologier til lavteknologiske polytunneler
Lavteknologiske drivhusanlæg, der bidrager mest til beskyttet afgrøde, har adskillige begrænsninger, som kræver teknologiske løsninger for at hjælpe med deres overgang til rentable mellem- eller højteknologiske faciliteter, der producerer højkvalitetsafgrøder med minimale ressourcer. Lavteknologiske polytunneler tegner sig for 80-90 % af produktionen af drivhusafgrøder globalt [20] og i Australien [17]. I betragtning af den store andel af lavteknologiske polytunneler i beskyttet afgrøde og deres lave niveauer af klima, gødning og skadedyrsbekæmpelse, er det vigtigt at tage fat på de dermed forbundne udfordringer for at øge produktionen og det økonomiske afkast til avlerne.
Det lavteknologiske niveau omfatter forskellige typer polytunneler, som kan spænde fra provisoriske metalkonstruktioner med plastbeklædninger til permanente specialbyggede strukturer. Generelt er de ikke kontrolleret ud over evnen til at løfte plastikbeklædningen, når det bliver for varmt eller overskyet udenfor. Disse plastbetræk beskytter afgrøden mod hagl, regn og koldt vejr og forlænger vækstsæsonen til en vis grad. Disse billige strukturer tilbyder en
levedygtigt afkast for investeringer i vegetabilske afgrøder såsom salat, bønner, tomater, agurk, kål og zucchini. Landbrug i disse poly-tunneler udføres i jorden, mens mere avancerede operationer kan bruge store potter og drypvanding til tomater, blåbær, auberginer eller peberfrugter. Men mens lavteknologisk beskyttet afgrøde giver mening for små avlere, lider sådanne teknikker af flere mangler. Deres manglende miljøkontrol påvirker konsistensen af produktets størrelse og kvalitet og reducerer derfor
markedsadgangen for disse produkter for krævende kunder som supermarkeder og restauranter. Da afgrøden generelt er plantet i jorden, står disse landmænd også over for adskillige skadedyrs- og jordbårne sygdomme (f.eks. vedvarende nematodeangreb). Industri- og forskningspartnere kræver innovationer i at levere løsninger på tværs af anlægsdesign og afgrødestyringssystemer samt smarte handelssystemer til eksport af produkter
og opretholde en konstant forsyningskæde. Incitamenter og støtte fra finansieringsorganer og teknologiske innovationer (f.eks. biologisk kontrol, delvis automatisering i kunstvanding og temperaturkontrol) fra universiteter og virksomheder kan hjælpe avlere med at gå over til mere avancerede teknologiske afgrødesystemer.
2.2. Opgradering af mellemteknologiske drivhuse med innovationer og nye teknologier
Medium-teknologisk beskyttet afgrøde er en bred kategori, der omfatter drivhuse og væksthuse med kontrolleret miljø. Denne del af sektoren for beskyttede afgrøder kræver betydelige teknologiske opgraderinger, hvis den skal konkurrere med storskala fødevareproduktion i gårde, der anvender lavteknologiske polytunneler og højkvalitetsprodukter fra højteknologiske drivhuse. Miljøkontrollen i mellemteknologiske drivhuse er normalt delvis eller intensiv og temperaturen i nogle drivhuse kan styres ved manuelt at åbne taget, mens
mere avancerede faciliteter har køle- og varmeenheder. Brugen af solpaneler og smarte film bliver undersøgt for at reducere energiomkostninger og CO21-fodaftryk i mellemteknologiske drivhuse [23-XNUMX].
Mens mange drivhuse stadig er lavet af PVC- eller glasbeklædning, kan smarte film påføres disse strukturer eller kan inkorporeres i drivhusdesign for at øge energieffektiviteten. Generelt bruger avancerede drivhuse vækstmedier såsom Rockwool-blokke med omhyggeligt kalibrerede flydende gødningskvitteringer på forskellige vækststadier for at maksimere afgrødeudbyttet. CO2-gødning bruges nogle gange i mellemteknologisk drivhus for at øge udbytte og kvalitet. Den mellemteknologiske beskyttede afgrødesektor vil drage fordel af industri-universitetspartnerskaber for at generere avancerede videnskabelige og teknologiske løsninger, herunder nye afgrødegenotyper med højt udbytte og kvalitet, integreret bekæmpelse af skadedyr, fuldautomatisk gødning og klimakontrol i drivhuse og robothjælp til afgrødehåndtering og høst.
2.3. Innovationer af videnskab og teknologi til højteknologiske drivhuse
Højteknologiske væksthuse kan inkorporere de seneste teknologiske fremskridt inden for afgrødefysiologi, gødning, genbrug og belysning. I kommercielle drivhuse i stor skala kan f.eks. 'smart glas'-teknologi, solcelleanlæg (PV) og supplerende belysning, såsom LED-paneler, bruges til at forbedre afgrødens kvalitet og udbytte. Producenterne automatiserer også i stigende grad kritiske og/eller arbejdsintensive områder såsom afgrødeovervågning, bestøvning og høst.
Udviklingen af kunstig intelligens (AI) og maskinlæring (MI) har åbnet nye dimensioner for højteknologiske drivhuse [24-28]. AI er et sæt computerkodede regler og statistiske modeller, der er trænet til at skelne mønstre i big data og udføre opgaver, der generelt er forbundet med menneskelig intelligens. AI, der bruges i billedgenkendelse, bliver brugt til at overvåge afgrødes sundhed og genkende tegn på sygdom, hvilket muliggør hurtigere, bedre informeret beslutningstagning for afgrødestyring og høst - hvilket i disse dage kan opnås
af robotarme frem for menneskeligt arbejde. Internet-of-Things (IoT) tilbyder løsninger til automatisering, der kan tilpasses specifikt til drivhusapplikationer [29]. AI og IoT kan således bidrage væsentligt inden for det moderne landbrug ved at kontrollere og automatisere landbrugsaktiviteter [30].
Forskning og udvikling inden for landbrugsrobotter er vokset markant i det seneste årti [31-33]. Et autonomt afgrødehøstsystem for paprika, der nærmer sig kommerciel levedygtighed, blev demonstreret med en høstsuccesrate på 76.5 % [31] i Australien. Prototyper af robotter til afbladning af tomatplanter, høst af paprika (peberfrugt) og bestøvning af tomatafgrøder [34,35] er blevet udviklet i Europa og Israel og kan kommercialiseres i den nærmeste fremtid.
Desuden vil arbejdsstyringssoftwaresystemer til højteknologiske drivhuse i stor skala optimere arbejdernes effektivitet betydeligt, hvilket forbedrer disse virksomheders økonomiske udsigter. IT- og ingeniørrevolutionen vil fortsætte med at styrke beskyttet afgrøde og indendørs landbrug, hvilket giver avlerne mulighed for at overvåge og styre deres afgrøder fra computere og mobile enheder, som endda kan bruges til at lave kritisk landbrug og
markedsbeslutninger. Højteknologiske drivhuse har det højeste potentiale til at gavne den australske beskyttede afgrødesektor, og derfor vil løbende forskning og innovation i disse faciliteter sandsynligvis oversættes til tid og penge, der er godt investeret.
2.4. Udvikling af vertikale gårde til fremtidige behov
I de senere år er der set en hurtig udvikling i indendørs 'vertikalt landbrug' over hele verden, især i lande med store befolkninger og utilstrækkelig jord [36,37]. Vertikal landbrug repræsenterer 6 mia. USD i værdi, men er fortsat en lille del af det globale landbrugsmarked, der koster flere billioner dollars [38]. Der er forskellige iterationer af vertikalt landbrug, men alle af dem bruger vertikalt stablede jordfrie eller hydroponiske dyrkningshylder i et fuldstændigt lukket og kontrolleret miljø, hvilket giver mulighed for en høj grad af automatisering, kontrol og konsistens [39]. Vertikal landbrug forbliver dog begrænset til afgrøder med høj værdi og kort levetid på grund af de høje energiomkostninger på trods af at det tilbyder uovertruffen produktivitet pr. kvadratmeter og høje niveauer af vand- og næringsstofeffektivitet.
Den teknologiske dimension af vertikalt landbrug - og i særdeleshed fremkomsten af "smarte" væksthuse - vil sandsynligvis tiltrække avlere, der er ivrige efter at arbejde med nye computer- og big-data-teknologier såsom kunstig intelligens og tingenes internet (IoT) [40]. I øjeblikket er alle former for indendørs landbrug energi- og arbejdsintensive, selvom der er plads til store fremskridt inden for både automatisering og energieffektivitetsteknologier. Allerede nu leverer de mest avancerede former for indendørs landbrug deres egen energi på stedet og er uafhængige af det generelle forsyningsnet. Taghaver kan spænde fra enkle design ovenpå bybygninger til virksomhedernes tagvirksomheder på kommunale bygninger i New York og Paris. Indendørs vertikalt landbrug har en lys fremtid, især i kølvandet på COVID-19-pandemien og er godt positioneret til at øge sin andel af det globale fødevaremarked på grund af dets
højeffektivt produktionssystem, reduktioner i forsyningskæde og logistikomkostninger, potentiale for automatisering (minimere håndtering) og nem adgang til både arbejdskraft og forbrugere.
3. Målafgrøder i beskyttet beskæring
I øjeblikket er afgrøder egnet til indendørs landbrug begrænset i antal på grund af afgrødebegrænsningerne for indendørs vækst såvel som beskyttede afgrødebegrænsninger såsom høje energiomkostninger (til belysning, opvarmning, køling og drift af forskellige automatiserede systemer), som tillader specifikke højværdiafgrøder [ 41-43]. Den økonomiske produktion af en bred vifte af spiselige afgrøder er imidlertid afgørende, hvis beskyttet afgrøde skal have en væsentlig indvirkning på
global fødevaresikkerhed [12,13,44]. Afgrødesorter til beskyttet grøntsagsdyrkning adskiller sig væsentligt fra de afgrødekulturer, der er opdrættet til tolerance over for en lang række miljøforhold, hvilket ikke nødvendigvis er påkrævet i beskyttet afgrøde. Udviklingen af egnede kultivarer vil kræve optimering af flere egenskaber (såsom selvbestøvning, ubestemt vækst, robuste rødder), der adskiller sig fra de egenskaber, der ses som
ønskelig i udendørs afgrøder (Figur 2) (Vedtaget fra [13]).
Figur 2. Ønskelige egenskaber for frugtafgrøder dyrket indendørs under kontrollerede miljøforhold i forhold til afgrøder dyrket udendørs under markforhold.
I øjeblikket omfatter de frugter og grøntsager, der er bedst tilpasset til indendørs landbrug:
• Dem, der vokser på vinstokke eller buske (tomat, jordbær, hindbær, blåbær, agurk, paprika, druer, kiwi);
• Specialafgrøder af høj værdi (humle, vanilje, safran, kaffe);
• Medicinske og kosmetiske afgrøder (tang, Echinacea);
• Små træer (kirsebær, chokolade, mango, mandler) er andre levedygtige muligheder [13].
I de følgende afsnit diskuterer vi nuværende eksisterende afgrøder og udviklingen af nye kultivarer til indendørs landbrug mere detaljeret.
3.1. Eksisterende afgrøder dyrket i lave, mellemstore og højteknologiske faciliteter
Lav- og mellemteknologiske beskyttede dyrkningssystemer producerer hovedsageligt tomat, agurk, zucchini, paprika, aubergine, salat, asiatiske grøntsager og urter. Med hensyn til areal, mængde produceret frugt og antal virksomheder er tomat den vigtigste gartnerigrøntsagsafgrøde produceret i drivhuse, efterfulgt af paprika og salat [15,45].
I Australien har udviklingen af store kontrollerede miljøfaciliteter primært været begrænset til dem, der er konstrueret til dyrkning af tomater [15]. Den estimerede GVP for frugt, grøntsager og blomster for 2017, i marken og i beskyttede afgrødefaciliteter, viser tomaternes dominans i den australske beskyttede afgrødesektor.
Den samlede estimerede GVP for 2017 med hensyn til mark- og underdækningsproduktion af gartneriafgrøder var højest for tomat (24%), efterfulgt af jordbær (17%), sommerfrugter (13%), blomster (9%), blåbær (7 %), agurk (7 %) og paprika (6 %), med asiatiske grøntsager, urter, aubergine, kirsebær og bær, der hver tegner sig for mindre end 6 % (figur 3A).
Figur 3. Estimeret bruttoværdi af produktion (GVP) for den samlede kombinerede mark- og beskyttede grøntsagsproduktion (A) og imputeret GVP for afgrøder dyrket under beskyttet afgrøde i 2017 (B) for Australien.
Blandt disse var GVP for afgrøder dyrket i beskyttede afgrødesystemer højest for tomat (40 %), hvilket førte med en betydelig margin i forhold til andre afgrøder, herunder blomster (11 %), jordbær (10 %), sommerfrugter (8 % ) og bær (8%), hvor hver af de resterende afgrøder tegner sig for mindre end 5% (figur 3B). Imidlertid er det australske hjemmemarked blevet mættet af drivhustomater, som forlader den beskyttede afgrødeindustri
med følgende to muligheder: øge salget af disse afgrøder på internationale markeder; og/eller at tilskynde nogle af landets eksisterende drivhusavlere til at gå over til produktion af andre højværdiafgrøder. Andelen af individuelle afgrøder dyrket under beskyttelse var højest for bær (85%) og tomat (80%), efterfulgt af blomster (60%), agurk (50%), kirsebær og asiatiske grøntsager (hver 40%), jordbær og sommer
frugter (hver 30%), blåbær og urter (hver 25%), og endelig paprika og aubergine, på 20% hver [17]. I øjeblikket er energi- og arbejdsintensive indendørs landbrug begrænset til højværdiafgrøder, der kan produceres på kort sigt med et lavt energiinput [46,47]
I plante-'fabrikker' er de fremherskende afgrøder, der dyrkes i øjeblikket, bladgrønt og urter, på grund af disse afgrøders korte vækstperioder (fordi frugter og frø ikke er påkrævet) og høj værdi [7], det faktum, at sådanne afgrøder kræver relativt mindre lys til fotosyntese [48] og fordi det meste af den producerede plantebiomasse kan høstes [46,49]. Der er et stort potentiale for at forbedre udbyttet og kvaliteten af afgrøder dyrket i bygårde [12].
3.2. Brancheundersøgelse: Hvor ligger deltagernes interesser?
Identifikationen af centrale forskningsemner er afgørende for at forbedre effektiviteten af offentlig og privat finansieret forskning for fremtidens beskyttede afgrøder. For eksempel består Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), initieret af New South Wales Farmers Association (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) og Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), af et konsortium af mere end 60 grundlæggere
industri, regering og forskningsdeltagere. Dens forsknings- og kapacitetsprogrammer sigter mod at støtte deltagere i at optimere produktiviteten af regionale og peri-urbane fødevaresystemer, tage nye produkter fra prototype til marked og implementere hurtige, herkomstbeskyttede forsyningskæder fra gård til forbruger. Til det formål leverer FFSRC et samarbejdende forskningsmiljø, der sigter mod at forbedre beskyttet afgrøde for at øge vores kapacitet til at eksportere gartneriprodukter af topkvalitet og hjælpe Australien med at blive førende inden for videnskab og teknologi til sektoren for beskyttet afgrøde.
Deltagerne blev undersøgt for at identificere målafgrøder til indendørs landbrug. Blandt deltagerne, der identificerede målafgrøder, var interessen for friske grøntsager (29%) størst, efterfulgt af interessen for frugtafgrøder (22%); medicinsk cannabis, andre medicinske urter og specialiserede afgrøder (13%); hjemmehørende/oprindelige arter (10%); svampe/svampe (10%); og bladgrønt (3%) (figur 4).
Figur 4. Klassificering af de afgrøder, der i øjeblikket produceres af FFSCRC-deltagere i beskyttede afgrødefaciliteter og dermed af deltagernes sandsynlige interesse i at finde løsninger til at dyrke disse afgrøder mere produktivt under tag.
Undersøgelsen var baseret på information om deltagerne tilgængelig online; indhentning af mere detaljeret information vil være afgørende for at forstå og opfylde deltagernes specifikke krav.
3.3. Forædling af nye kultivarer til kontrollerede miljøfaciliteter
Forædlingsteknologier, der er tilgængelige til forbedring af grøntsagsplanter og andre afgrøder, udvikler sig hurtigt [50]. Inden for beskyttet afgrøde, en dynamisk økonomisk sektor med hurtige ændringer i markedstendenser og forbrugerpræferencer, er det afgørende at vælge den rigtige kultivar [44,51]. Der er mange undersøgelser, der vurderer tilpasning af højværdiafgrøder som tomat og aubergine til væksthusproduktion [52,53]. Nye forædlingsteknologier [50] har lettet udviklingen af nye kultivarer med ønskede egenskaber, og nogle virksomheder er begyndt at designe planter til vækst i kontrollerede miljøer under LED-lys [20]. Kultivarer er dog hovedsagelig blevet avlet for at maksimere udbyttet under meget varierende markforhold [46]. Afgrødeegenskaber såsom tolerance over for tørke, varme og frost - som er ønskelige i markdyrkede afgrøder, men typisk medfører udbyttestraffe - er generelt ikke nødvendige i
indendørs landbrug.
Nøgletræk, der kan målrettes for at tilpasse afgrøder af højere værdi til indendørs landbrug omfatter korte livscyklusser, kontinuerlig blomstring, et lavt rod-til-skud-forhold, forbedret ydeevne under lavt input af fotosyntetisk energi og ønskelige forbrugeregenskaber, herunder smag, farve, tekstur og specifikt næringsindhold [12,13]. Derudover vil avl specifikt for højere kvalitet producere yderst ønskværdige produkter med høj markedsværdi. Lysspektrum, temperatur, fugtighed og næringsstofforsyning kan styres for at ændre akkumuleringen af målforbindelser i blade og frugter [54,55] og øge næringsværdien af afgrøder, herunder proteiner (kvantitet og kvalitet), vitamin A, C og E, carotenoider, flavonoider, mineraler, glycosider og anthocyaniner [12]. For eksempel er naturligt forekommende mutationer (i vinstokke) og genredigering (i kiwi) blevet brugt til at ændre plantearkitekturen, hvilket vil være nyttigt til indendørs dyrkning i begrænsede rum. I en nylig undersøgelse blev tomat- og kirsebærplanter konstrueret ved hjælp af CRISPR-Cas9 til at kombinere følgende tre ønskværdige egenskaber: en dværgfænotype, en kompakt vækstvane og tidlig blomstring. Egnetheden af de resulterende "redigerede" tomatsorter til brug i indendørs landbrugssystemer blev valideret ved hjælp af mark- og kommercielle vertikale farm-forsøg [56].
En gennemgang af molekylær avl for at skabe optimerede afgrøder diskuterede merværdien af landbrugsprodukter ved at udvikle landbrugsafgrøder med sundhedsmæssige fordele og som spiselige lægemidler [46]. De vigtigste tilgange til udvikling af landbrugsafgrøder med sundhedsfordele blev identificeret som akkumulering af store mængder af et ønskeligt iboende næringsstof eller reduktion af uønskede forbindelser og akkumulering af værdifulde forbindelser, der
produceres normalt ikke i afgrøden.
4. Udfordringer og muligheder i beskyttet afgrøde og indendørs landbrug
Avancerede anlæg til beskyttet dyrkning og indendørs landbrug har en relativt lille miljøpåvirkning. Mens dyrkning af afgrøder under tag er mere energikrævende end mange andre landbrugsmetoder, fremmer evnen til at afbøde vejrpåvirkningerne, sikre sporbarhed og dyrke fødevarer af bedre kvalitet en ensartet levering af kvalitetsprodukter, hvilket tiltrækker afkast, der langt opvejer de ekstra produktionsomkostninger [18]. Nøgleudfordringer i beskyttet afgrøde omfatter:
• Høje kapitalomkostninger på grund af høje jordpriser i bynære og bynære områder;
• Højt energiforbrug;
• Efterspørgsel efter kvalificeret arbejdskraft;
• Sygdomsbehandling uden kemisk kontrol; og
• Udvikling af ernæringsmæssige kvalitetsindekser - for at definere og certificere kvalitetsaspekter af produkterne - for afgrøder dyrket indendørs.
I det følgende afsnit diskuterer vi nogle af de udfordringer og muligheder, der er forbundet med beskyttet afgrøde.
4.1. Optimale betingelser for høj produktivitet og effektiv ressourceanvendelse
En større forståelse af afgrødebehov på forskellige vækststadier og under forskellige lysforhold er afgørende, hvis avlerne skal opretholde en omkostningseffektiv afgrødeproduktion i kontrollerede miljøer. Effektiv forvaltning af drivhusmiljøet, herunder dets klimatiske og ernæringsmæssige elementer, og strukturelle såvel som mekaniske forhold, kan øge frugtkvaliteten og udbyttet betydeligt [57]. Vækstmiljøfaktorerne kan påvirke plantevækst, evapotranspirationshastigheder og fysiologiske cyklusser. Blandt de klimatiske faktorer er solstråling den vigtigste, da fotosyntese kræver lys, og afgrødeudbyttet er direkte proportionalt med sollysniveauer op til lysmætningspunkterne for fotosyntese. Ofte kræver præcis miljøkontrol et højt energiforbrug, hvilket reducerer rentabiliteten af et kontrolleret miljølandbrug. Energi, der kræves til opvarmning og køling af drivhuse, er fortsat et stort problem og et mål for dem, der søger at reducere energiomkostningerne [6]. Rudematerialer og innovative glasteknologier såsom Smart Glass [58] giver lovende muligheder for at reducere omkostningerne forbundet med at opretholde drivhustemperaturen og kontrollere miljøvariabler. I dag bliver innovative glasteknologier og effektive kølesystemer indarbejdet i beskyttet afgrøde i væksthusanlæg. Glasmaterialer har potentiale til at reducere
elforbrug, ved at absorbere overskydende solstråling og omdirigere lysenergien til at generere elektricitet ved hjælp af fotovoltaiske celler [59,60].
Dækmaterialerne påvirker dog drivhusmikroklimaerne [61,62] inklusive lys [63], og det er derfor vigtigt at vurdere virkningen af nye glasmaterialer på plantevækst og fysiologi, ressourceforbrug, afgrødeudbytte og kvalitet i miljøer, hvor faktorer såsom CO2, temperatur, næringsstoffer og kunstvanding er strengt kontrolleret. For eksempel blev semi-transparente organiske solceller (OPV'er) baseret på blandingen af regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) og phenyl-C61-smørsyremethylester (PCBM) testet til at dyrke peberplanter (Capsicum annuum). Under skyggen af OPV'er producerede peberplanterne 20.2 % mere frugtmasse, og skraverede planter var 21.8 % højere ved slutningen af vækstsæsonen [64]. I en anden undersøgelse påvirkede reduktionen i PAR forårsaget af fleksible solcellepaneler på taget ikke udbyttet, plantemorfologien, antallet af blomster pr. gren, frugtfarve, fasthed og pH [65].
En ultra-lavreflekterende 'smart glas' film, Solar Gard™ ULR-80 [58], er i øjeblikket ved at blive testet i væksthusproduktion. Målet er at realisere potentialet i rudematerialer med justerbar lystransmittans og reducere de høje energiomkostninger, der er forbundet med drift i højteknologiske drivhusgartnerier. Smart glas (SG) film påføres standardglasset i individuelle drivhusbugter i faciliteter, der dyrker vegetabilske afgrøder ved hjælp af kommerciel vertikal dyrkning og forvaltningspraksis [66,67]. Aubergineforsøg under SG viste højere energi- og fertigationseffektivitet [42], men også reduceret aubergineudbytte på grund af høje rater af blomster- og/eller frugtabort som følge af lysbegrænset fotosyntese [58]. Den anvendte SG-film skal muligvis modificeres for at generere optimale lysforhold og minimere lysbegrænsninger for frugter med højt kulstofindhold, såsom aubergine.
Brugen af nye energibesparende glasmaterialer såsom smart glas giver en glimrende mulighed for at reducere energiomkostningerne ved drivhusdrift og optimere lysforholdene til dyrkning af målafgrøder. Smarte dækfilm, såsom luminescerende lys-emitterende landbrugsfilm (LLEAF) har potentialet til at forbedre såvel som kontrollere vegetativ vækst og reproduktiv udvikling i middelteknologisk beskyttet afgrøde. LLEAF
paneler kunne testes på en række blomstrende og ikke-blomstrende afgrøder for at afgøre, om de hjælper med at øge vegetativ og reproduktiv vækst (ved at ændre fysiologiske processer, der understøtter plantevækst og afgrødeproduktivitet og kvalitet).
4.2. Bekæmpelse af skadedyr og sygdom
Selvom kontrollerede, beskyttede dyrkningsanlæg kan minimere skadedyr og sygdomme, er de, når de først er introduceret, ekstremt vanskelige og dyre at bekæmpe uden brug af giftige syntetiske kemikalier. Lodret indendørs landbrug giver mulighed for tæt overvågning af afgrøder for tegn på skadedyr eller sygdom, manuelt og/eller automatisk (ved hjælp af sensorteknologier) og vedtagelse af nye robotteknologier og/eller fjernmålingsprocedurer vil lette
tidlig påvisning af udbrud og fjernelse af syge og/eller angrebne planter [7].
Nye metoder til integreret skadedyrsbekæmpelse (IPM) [68] vil være påkrævet for effektiv håndtering af skadegørere i drivhuse. Passende forvaltningsstrategier (kulturel, fysisk, mekanisk, biologisk og kemisk) sammen med god kulturel praksis, avancerede overvågningsteknikker og præcis identifikation kan forbedre grøntsagsproduktionen og samtidig minimere afhængigheden af pesticidapplikationer. En integreret tilgang til sygdomshåndtering involverer brugen af resistente sorter, sanitet, sund kulturpraksis og passende brug af pesticider [44]. Udviklingen af nye IPM-strategier kan minimere lønomkostninger og behovet for at anvende kemiske pesticider. Tag for eksempel brugen af nye, kommercielt opdrættede, naturligt gavnlige insekter (f.eks. bladlusmyg, grøn snørevinge osv.) til at håndtere skadedyr og reducere afhængigheden af kemisk bekæmpelse. Test af forskellige nye IPM
strategier, isoleret og i kombination, vil hjælpe med at udvikle afgrøde- og facilitetsspecifikke anbefalinger til avlere.
4.3. Afgrødekvalitet og næringsværdier
Beskyttet afgrøde giver avlere og industripartnere høje udbytter og højkvalitetsprodukter året rundt [69]. Dyrkning af førsteklasses frugter og grøntsager kræver dog en høj gennemstrømningstest af ernærings- og kvalitetsparametre [70]. Grundlæggende frugtkvalitetsparametre omfatter fugtindhold, pH, totalt opløseligt tørstof, aske, frugtfarve, ascorbinsyre og titrerbar surhed og avancerede ernæringsparametre, herunder sukkerarter, fedtstoffer, proteiner, vitaminer og antioxidanter; målinger af fasthed og vandtab er også afgørende for at definere kvalitetsindekser [66]. Desuden kunne kvalitetstestning af afgrøder med høj gennemstrømning indarbejdes i et automatiseret drivhusdriftssystem. Screening af tilgængelige afgrødegenotyper for kvalitetsparametre vil give nye højværdi, næringsrige sorter af frugt og grøntsager til avlere og forbrugere. Agronomiske strategier, herunder vækstmiljø og afgrødeforvaltningspraksis, skal optimeres for at øge produktionen og plantenæringstætheden af disse højværdiafgrøder.
4.4. Beskæftigelse og kvalificeret arbejdskraft tilgængelighed
Arbejdskravene til den beskyttede afgrødeindustri vokser (>5 % om året), og det anslås, at mere end 10,000 mennesker i hele Australien i øjeblikket er ansat direkte af industrien. På trods af det høje niveau af automatisering kræver beskyttet afgrøde i stor skala en betydelig arbejdsstyrke, især til afgrødetablering, afgrødevedligeholdelse, mekanisk bestøvning og høst af produkter. Med den stigende efterspørgsel
for højtuddannede avlere er udbuddet af passende kvalificerede arbejdstagere fortsat lavt [18,71]. En kvalificeret arbejdsstyrke vil også være påkrævet til udviklingen af bymæssigt vertikalt landbrug, som vil skabe nye karrierer for teknologer, projektledere, vedligeholdelsesarbejdere og marketing- og detailpersonale [7]. Etablering af avancerede faciliteter i kommerciel skala til flere formål ville give mulighed for at løse forskningsspørgsmål og derved fremme målet om at maksimere produktiviteten i en mangfoldighed af afgrøder, samtidig med at der tilbydes uddannelse og træning i færdigheder, der sandsynligvis vil være meget efterspurgte i den fremtidige beskyttede afgrødesektor.
5. konklusioner
I højteknologiske drivhuse med smart teknologi er der et stort potentiale for at forbedre rentabiliteten ved at automatisere kritiske og/eller arbejdsintensive områder såsom afgrødeovervågning, bestøvning og høst. Udviklingen af kunstig intelligens, robotteknologi og ML åbner nye dimensioner for beskyttet afgrøde. Vertikale landbrug udgør en lille del af det globale landbrugsmarked, og på trods af at det er meget energikrævende, tilbyder vertikalt landbrug uovertruffen produktivitet med høje niveauer af vand- og næringsstofeffektivitet. Økonomisk produktion af forskellige afgrøder er afgørende, hvis beskyttet afgrødeproduktion skal have en væsentlig positiv indvirkning på den globale fødevaresikkerhed. Lav- og mellemteknologiske beskyttede afgrødesystemer producerer hovedsageligt tomat, agurk, zucchini, paprika, aubergine og salat, sammen med asiatiske grøntsager og urter.
Udviklingen af store kontrollerede miljøfaciliteter i Australien har primært været begrænset til at dyrke tomater. At udvikle egnede kultivarer vil kræve optimering af flere nøgleegenskaber, der adskiller sig fra dem, der anses for at være ønskelige i udendørs afgrøder. Nøgletræk, der kan målrettes for indendørs landbrug omfatter en reduceret afgrødes livscyklus, kontinuerlig blomstring, et lavt rod-til-skud-forhold, øget ydeevne under lav fotosyntese
energitilførsel og ønskelige forbrugeregenskaber, såsom smag, farve, tekstur og specifikt næringsindhold.
Derudover vil avl specifikt for ernæringsmæssigt tættere afgrøder af højere kvalitet producere ønskværdige gartneriprodukter (og potentielt lægemidler) med fremragende markedsværdi. Rentabiliteten og bæredygtigheden af beskyttet afgrøde afhænger af udvikling af løsninger på primære udfordringer, herunder opstartsomkostninger, energiforbrug, kvalificeret arbejdskraft, skadedyrsbekæmpelse og udvikling af kvalitetsindeks.
Nye glasmaterialer og teknologiske fremskridt, der i øjeblikket undersøges eller afprøves, tilbyder løsninger til at løse en af de mest presserende udfordringer med beskyttet afgrøde. Disse fremskridt kan potentielt give det nødvendige skub til at hjælpe den beskyttede afgrødesektor med at skifte til et bæredygtigt og omkostningseffektivt niveau af energieffektivitet og opfylde stigende krav til fødevaresikkerhed, samtidig med at afgrødekvaliteten og ernæringsmæssigt opretholdes.
indhold og minimering af skadelige miljøpåvirkninger.
Forfatterbidrag: SGC skrev anmeldelsen med input og revision leveret af DTT, Z.-HC, OG og CIC Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.
Finansiering: Gennemgangen var baseret på en rapport bestilt og finansieret af Future Food Systems Cooperative Research Centre, som understøtter industriledede samarbejder mellem industri, forskere og samfundet. Vi modtog også økonomisk støtte fra Horticulture Innovation Australia-projekter (tilskudsnummer VG16070 til DTT, Z.-HC, OG, CIC; bevillingsnummer VG17003 til DTT, Z.-HC; bevillingsnummer LP18000 til Z.-HC) og CRC-projekt P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Udtalelse fra det institutionelle revisionsudvalg: Ikke anvendelig.
Erklæring om informeret samtykke: Ikke anvendelig.
Erklæring om datatilgængelighed: Ikke anvendelig.
Interessekonflikter: Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.
Referencer
1. De Forenede Nationers afdeling for økonomiske og sociale anliggender. Tilgængelig online: https://www.un.org/development/desa/en/ news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (tilgået den 13. april 2022).
2. De Forenede Nationers afdeling for økonomiske og sociale anliggender. Tilgængelig online: https://www.un.org/development/desa/ publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (tilgængelig den 13. april 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Klimaændringer, fødevareforsyning og kostråd. Annu. Rev. Folkesundhed 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. Fremtiden for fødevareefterspørgsel: Forståelse af forskelle i globale økonomiske modeller. Agric. Econ. 2014, 45, 51-67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulering af virkningerne af klimaændringer på rentabiliteten af australske gårde. I ABARES Working Paper; Australiens regering: Canberra, Australien, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Beskyttet dyrkning i varme klimaer: En gennemgang af fugtighedskontrol og afkølingsmetoder. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Fremtidige fødevareproduktionssystemer: Vertikalt landbrug og kontrolleret miljølandbrug. Oprethold. Sci. øv. Politik 2017, 13, 13-26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Canada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Bæredygtigt urbant landbrug: Statusopgørelse og muligheder. Int. J. Agric. Oprethold. 2010, 8, 7-19. [CrossRef] 10. Tout, D. Havebrugsindustrien i Almería-provinsen, Spanien. Geogr. J. 1990, 156, 304-312. [CrossRef] 11. Henry, R. Innovationer inden for landbrug og fødevareforsyning som reaktion på COVID-19-pandemien. Mol. Anlæg 2020, 13, 1095-1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategier til at forbedre produktiviteten, produktdiversiteten og rentabiliteten i bylandbrug. Agric. Syst. 2019, 174, 133-144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Dry, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Lodrette gårde bærer frugt. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 160-162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble udgivelser. Global væksthusstatistik. 2019. Tilgængelig online: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (tilgængelig den 13. april 2022).
15. Hadley, D. Potentiale for havebrugsindustrien i kontrolleret miljø i NSW; University of New England: Armidale, Australien, 2017; s. 25.
16. Verdens Grøntsagskort. 2018. Tilgængelig online: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (tilgået den 13. april 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Generel industriinformation. Tilgængelig online: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (tilgået den 13. april 2022).
18. Davis, J. Dyrkning af beskyttet afgrøde i Australien til 2030; Beskyttet beskæring Australien: Perth, Australien, 2020; s. 15.
19. Agrilyst. Indendørs landbrugs tilstand; Agrilyst: Brooklyn, NY, USA, 2017.
20. Indendørs jordfrit landbrug: Fase I: Undersøgelse af industrien og virkningerne af kontrolleret miljølandbrug|Publikationer|WWF.
Tilgængelig online: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (tilgået den 13. april 2022). Afgrøder 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organisk solcelle
drivhuse: En unik applikation til semi-transparent PV? Energimiljø. Sci. 2015, 8, 1317-1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. En kombination af landbrugs- og energiformål: Evaluering af en prototype af fotovoltaisk drivhustunnel. Forny. Oprethold. Energi Rev. 2018, 82, 1178-1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA af en tomatafgrøde i et multi-tunnel drivhus i Almeria. Int. J. Livscyklusvurdering. 2012, 17, 863-875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing til drivhusklimastyring. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753-760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminering af planterodszone vandstatus i drivhusproduktion baseret på fænotyping og maskinlæringsteknikker. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Kunstig intelligens: århundredets skakkamp. Nature 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Fjernstyring af drivhusproduktion af grøntsager med kunstig intelligens - Drivhusklima, kunstvanding og afgrødeproduktion. Sensorer 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Anvendt maskinlæring i drivhussimulering; ny anvendelse og analyse. Inf. Forarbejdning 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. Drivhusautomatisering ved hjælp af trådløse sensorer og IoT-instrumenter integreret med kunstig intelligens; IntechOpen: Rijeka, Kroatien, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatisering og digitalisering af landbruget ved hjælp af kunstig intelligens og internet of things. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278-291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. En sød peberhøstrobot til beskyttede dyrkningsmiljøer. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Specialnummer om landbrugsrobotik. J. Feltrobot. 2020, 37, 5-6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Forskning og udvikling i agricultural robotics: A perspective of digital farming. Int. J. Agric. Biol. Eng. 2018, 11, 1-14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Sweeper-robot plukker de første peberfrugter. Greenh. Int. Mag. Greenh. Dyrke. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. En autonom bestøvningsrobot til hormonbehandling af tomatblomst i drivhus. I Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Shanghai, Kina, 19.-21. november 2016; s. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektiv: Bylandbrug har brug for overvågning. Natur 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Landbrug i og på bybygninger: Nuværende praksis og specifikke nyheder inden for nul-areal landbrug (ZFarming). Forny. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43-54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Åbent forum. 2020. Tilgængelig online: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (tilgængelig den 13. april 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: The rise of urban vertical farms. Trends Biotechnol. 2013, 31, 388-389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanisk internet of things: Toward smart indoor farming by
forbinder mennesker, anlæg, data og skyer. Mob. Netw. Appl. 2018, 23, 188-202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tissue, D.; Lan, Y.-C. Bæredygtig beskyttet afgrøde: Et casestudie af sæsonbestemte påvirkninger på drivhusgasforbrug under paprikaproduktion. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; væv, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Et nyt dækmateriale forbedrer køleenergi og gødningseffektivitet til produktion af aubergine i væksthus. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; væv, DT; Lan, Y.-C. Energiminimering i et beskyttet dyrkningsanlæg ved hjælp af multitemperaturopsamlingspunkter og kontrol af ventilationsindstillinger. Energies 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. God landbrugspraksis for væksthusgrøntsagsafgrøder: principper for middelhavsklimaområder; FAO planteproduktion og -beskyttelsespapir; FAO: Rom, Italien, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Crop — Gennemgang af forskning og identifikation af R&D-huller for opkrævede grøntsager (VG16083). Tilgængelig online: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (tilgængelig på 13. april 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekylær avl for at skabe optimerede afgrøder: Fra genetisk manipulation til potentielle anvendelser i plantefabrikker. Foran. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Hvorfor LED-belysning til urbant landbrug? I LED-belysning til bylandbrug; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, red.; Springer: Singapore, 2016; s. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Forbedring af energieffektivitet i plantefabrikker gennem måling af plantebioelektriske potentiale. I Informatik i Kontrol, Automation og Robotik; Tan, H., red.; Springer: Berlin/Heidelberg, Tyskland, 2011; s. 641-648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Let brugseffektivitet til grøntsagsproduktion
i beskyttede og indendørs miljøer. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Crops 2022, 2 185
50. Jones, M. Nye avlsteknologier og muligheder for den australske grøntsagsindustri; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Australien, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Beskyttet dyrkning i middelhavsområdet: Tendenser og behov. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215-223.
52. Bergougnoux, V. Tomatens historie: Fra domesticering til biopharming. Biotechnol. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Verdens grøntsagscenter auberginesamling: Oprindelse, sammensætning, frøformidling og udnyttelse i avl. Foran. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. En oversigt over lysdioders effekter på produktion af bioaktive forbindelser og afgrødekvalitet. Molecules 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimalt forhold mellem rød og blå i led-belysning til nutraceutisk indendørs gartneri. 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 Hurtig tilpasning af solanaceae frugtafgrøder til bylandbrug. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Man, HC; Taheri, S. Gennemgang af optimal temperatur, fugtighed og damptryksunderskud til mikroklimaevaluering og kontrol i drivhusdyrkning af tomat: En gennemgang. 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. Lysbegrænset fotosyntese under energibesparende film reducerer aubergineudbyttet. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dobbelt termisk/elektrisk responsivt selvlysende 'smart' vindue. App. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Casestudie: Energibesparelser fra solvinduefilm i to kommercielle bygninger i Shanghai. Energiopbygning. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Evaluering af dækmaterialers effekt på drivhusmikroklimaer og termisk ydeevne. Agronomi 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. Han, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; væv, DT; Chen, Z.-H. Lysændrende dækmaterialer og bæredygtig drivhusproduktion af grøntsager: En gennemgang. Plantevækst Regul. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Avancerede optiske materialer til sollyskontrol i drivhuse. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Økologisk solcelle på drivhustage: Effekter på plantevækst. Mater. I dag Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologi, udbytte og kvalitet af drivhustomatdyrkning med fleksible solcellepaneler (Almería-Spanien). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. Han, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; væv, DT; Cazzonelli, CI Smart glasfilm reduceret ascorbinsyre i røde og orange paprikafrugtsorter uden at påvirke holdbarheden. Planter 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; Han, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; væv, DT; Ghannoum, O. Smart glas påvirker stomatal følsomhed af drivhuspepper gennem ændret lys. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. "Beskyttet biologisk bekæmpelse" - Biologisk bekæmpelse af skadedyr i drivhusindustrien. Biol. Kontrol 2010, 52, 216-220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Planternæring i fremtidens drivhusproduktion. I planteernæring af drivhusafgrøder; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Holland, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Næringsstofanalyse af jord og jordfrie jordbær og hindbær dyrket i et drivhus. Fødevarer Nutr. Sci. 2015, 6, 805-815. [CrossRef] 71. Tilbyder yderligere uddannelsesmuligheder til Veg Industry-medlemmer. AUSVEG. 2020. Tilgængelig online: https://ausveg.com.au/
artikler/tilbud-videreuddannelsesmuligheder-til-veg-industri-medlemmer/ (tilgået den 13. april 2022).