Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1), Christopher I. Cazzonelli (1) och 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
* Korrespondens: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
Abstrakt: Skyddad odling erbjuder ett sätt att stärka livsmedelsproduktionen inför klimatförändringarna
och leverera hälsosam mat hållbart med färre resurser. Men att göra detta sätt att jordbruk
ekonomiskt lönsamma måste vi överväga statusen för skyddad odling i samband med tillgänglig
teknologier och motsvarande målväxtodlingar. Denna granskning skisserar befintliga möjligheter
och utmaningar som måste lösas av pågående forskning och innovation i detta spännande men
komplext område i Australien. Inomhusgårdsanläggningar kategoriseras i stora drag i följande tre
nivåer av tekniska framsteg: låg-, medel- och högteknologisk med motsvarande utmaningar
som kräver innovativa lösningar. Dessutom begränsningar av inomhusväxter tillväxt och skyddas
odlingssystem (t.ex. höga energikostnader) har begränsat användningen av inomhusjordbruk till relativt sett
få, högvärdiga grödor. Därför måste vi utveckla nya grödor som är lämpliga för inomhusjordbruk
som kan skilja sig från de som krävs för produktion i öppen fält. Dessutom skyddad odling
kräver höga startkostnader, dyr kvalificerad arbetskraft, hög energiförbrukning och betydande skadedjur
och sjukdomshantering och kvalitetskontroll. Sammantaget erbjuder skyddad odling lovande lösningar
för livsmedelssäkerhet, samtidigt som livsmedelsproduktionens koldioxidavtryck minskar. Dock för inomhusbruk
växtodling för att ha en betydande positiv inverkan på den globala livsmedelssäkerheten och näringsmässiga
säkerhet kommer ekonomisk produktion av olika grödor att vara avgörande.
Nyckelord: skyddad odling; vertikal gård; jordfri kultur; grödans prestanda; inomhusjordbruk;
matsäkerhet; resurs hållbarhet
1. Inledning
Den globala befolkningen förväntas uppgå till nästan 10 miljarder år 2050, och majoriteten av tillväxten förutspås ske i stora stadscentra över hela världen [1,2]. När befolkningen ökar måste livsmedelsproduktionen öka och möta närings- och hälsobehov samtidigt som man uppnår FN:s mål för hållbar utveckling (UN SDG) [3,4]. Minskande åkermark och klimatförändringarnas negativa effekter på jordbruket innebär ytterligare utmaningar som tvingar innovationer i framtida livsmedelsproduktionssystem för att möta den ökande efterfrågan under de närmaste decennierna. Till exempel utsätts australiensiska gårdar ofta för klimatvariationer och är mottagliga för långsiktiga effekter av klimatförändringar. Den senaste tidens torka över östra Australien 2018–19 och 2019–20 påverkade jordbruksföretagen negativt och bidrog därmed till de framväxande effekterna av klimatförändringar på det australiska jordbruket [5].
Skyddad odling, även känd som inomhusjordbruk [6] – allt från lågteknologiska polytunnlar till medeltekniska, delvis miljökontrollerade växthus, till högteknologiska ”smarta” växthus och inomhusgårdar – skulle kunna bidra till att öka den globala livsmedelssäkerheten under den 21:a århundrade. Men även om visionen om en självförsörjande metropol är tilltalande som ett sätt att ta itu med samtida utmaningar, har upptaget av inomhusjordbruk inte matchat
spänning och optimism hos dess förespråkare. Skyddad odling och inomhusodling innebär en större användning av teknik och automatisering för att optimera markanvändningen, och erbjuder därmed spännande lösningar för att förbättra framtida livsmedelsproduktion [7]. Runt om i världen har utvecklingen av urbant jordbruk [8,9] ofta skett efter kroniska och/eller akuta kriser, såsom ljus- och utrymmesbegränsningar i Nederländerna; kollapsen av bilindustrin i Detroit; fastighetsmarknadskraschen på den amerikanska östkusten; och den kubanska missilkrisens blockad. Övrig
drivkrafter har kommit i form av tillgängliga marknader, dvs. skyddad odling spridits i Spanien [10] på grund av landets lätta tillgång till nordeuropeiska marknader. Tillsammans med befintliga utmaningar kan den pågående covid-19-pandemin ge den drivkraft som krävs för att omvandla det urbana jordbruket [11].
Om urbant jordbruk ska spela en betydande roll för att förbättra livsmedelssäkerheten och mänsklig näring, måste det skalas globalt så att det har kapacitet att odla ett brett utbud av produkter på ett mer energi-, resurs- och kostnadseffektivt sätt än är för närvarande möjligt. Enorma möjligheter finns för att förbättra grödans produktivitet och kvalitet genom att kombinera framsteg inom miljökontroller, skadedjursbekämpning, fenomen och automatisering
med förädlingsinsatser inriktade på egenskaper som förbättrar växtarkitekturen, grödans kvalitet (smak och näring) och avkastning. En större mångfald av nuvarande och framväxande grödor i förhållande till traditionella grödor, såväl som medicinalväxter, kan odlas i miljökontrollerade gårdar [12,13].
Det överhängande behovet av att förbättra livsmedelsförsörjningen i städerna och minska koldioxidavtrycket från livsmedel kan åtgärdas genom innovationer inom jordbruks-livsmedelssektorerna, såsom skyddad odling och vertikal inomhusodling. Dessa sträcker sig från lågteknologiska polytunnlar med minimal miljökontroll, medeltekniska, delvis miljöstyrda växthus till högteknologiska växthus och vertikala jordbruksanläggningar med toppmodern teknik. Skyddad odling är den snabbast växande livsmedelsproducerande sektorn i Australien, i termer av produktionsskala och ekonomisk påverkan [12]. Den australiensiska industrin för skyddad odling består av högteknologiska anläggningar (17 %), växthus (20 %) och hydroponiska/substratbaserade växtproduktionssystem (52 %), vilket indikerar behovet och möjligheten att utveckla livsmedelssektorn. I den här recensionen diskuterar vi statusen för skyddad odling i samband med tillgänglig teknik och motsvarande målväxtodlingar, och beskriver de möjligheter och utmaningar som måste lösas av pågående forskning i Australien.
2. Aktuella tekniker och teknologier inom skyddad beskärning
2019, den totala markytan som ägnas åt skyddad odling – vilket i stort sett omfattar
odling av grödor under alla typer av täckning – uppskattades till 5,630,000 14 500,000 hektar (ha) globalt [10]. Den totala arealen grönsaker och örter som odlas i växthus (permanenta strukturer) har uppskattats till cirka 90 15,16 ha globalt, med 1300 % av dessa grödor odlade i växthus och 14 % i plastväxthus [5]. Australiens växthusareal beräknas vara cirka 17 ha, med högteknologiska växthus (cirka 83 enskilda företag, var och en upptar mindre än 17 ha) som står för 80 % av denna yta, och lågteknologiska/mediumteknologiska växthus står för 20 % [16 ]. Globalt sett utgör plastväxthus och växthus cirka XNUMX % respektive XNUMX % av de totala producerade växthusen [XNUMX].
Skyddad odling är den snabbast växande livsmedelsproducerande sektorn i Australien, värderad till cirka 1.5 miljarder dollar per år vid gårdens port 2017. Det uppskattas att cirka 30 % av alla australiska bönder odlar grödor i någon form av skyddat odlingssystem, och att grödor som odlas under tak utgör cirka 20 % av det totala värdet av grönsaks- och blomproduktionen [18]. I Australien är det uppskattade området för växthusgrönsaksproduktion högst för South Australia (580 ha), följt av New South Wales (500 ha) och Victoria (200 ha), medan Queensland, Western Australia och Tasmanien står för <50 ha vardera [17 ].
Baserat på Australian Horticulture Statistics Handbook (2014–2015) och diskussioner med industrin, uppskattades bruttovärdet av produktionen (GVP) av frukt, grönsaker och blommor för 2017. Bland de odlingssystem som används, grödor som odlats i hydrokultur/substrat- baserade produktionssystem (52 %) värderades högst, följt av de som odlades under jordgödningssystem (35 %), med en kombination av jordgödning och hydroponiska/substratbaserade system (11 %), och med användning av en hydroponik/näringsämne filmteknik (NFT) (2%) (Figur 1A). På liknande sätt, bland skyddstyperna, hade grödor som odlats under poly-/glastäckningar (63 %) den högsta GVP, följt av de som odlades under poly-täcke (23 %), hagel/skuggtäcken (8 %) och kombinerad poly/hagel/skugga täcker (6%) (Figur 1B) [17]. Inom Australien är statistik för GVP för specifika växthusodlingsprodukter inte lättillgänglig [15].
Figur 1. Total bruttovärdeproduktion (GVP) av grödor under skyddad odling (2017) efter odlingssystem (A) och skydd (B). Hydroponics/substratbaserad produktion involverar jordfri växttillväxt med ett inert medium som stenull. Jord-/gödselbaserad produktion innebär växttillväxt med jord med gödning (kombinerad spridning av gödningsmedel och vatten). Hydroponics/näringsfilmstekniken (NFT) innebär att cirkulera en grund ström av vatten innehållande lösta näringsämnen som passerar över växternas rötter i vattentäta kanaler. "Poly" syftar på polykarbonat.
Hagel-/skuggbeläggningar, vanligtvis av nät eller tyg, skyddar grödor från hagel och blockerar en del av överdrivet ljus. $ avser AUD.
Bland anläggningarna med kontrollerad miljö i USA är växthus av glas eller polykarbonat (47 %) vanligare än vertikala inomhusgårdar (30 %), lågteknologiska plasthus (12 %), containergårdar (7 % ) och inomhus djupvattenkultursystem (4%). Bland odlingssystem är hydroponics (49 %) vanligare än jordbaserade (24 %), akvaponiska (15 %), aeroponiska (6 %) och hybridsystem (aeroponics, hydroponics, jord) (6 %) [19,20].
Australien har väldigt få etablerade avancerade vertikala gårdar, till stor del på grund av att det har få tätbefolkade städer. Australien har dock cirka 1000 16,17 ha växthusområde [2006] och exporten av färska grönsaker och frukter ökade avsevärt från 2016 till 16 för Australien [XNUMX] med ökande skörd under tak. Även om Australien har gjort en bra start inom inomhusjordbruk och sektorn har en enorm tillväxtpotential, kräver det tid att mogna och utvecklas vidare för att bli en nyckelspelare på global nivå. För närvarande kan kommersiellt orienterade inomhusgårdsanläggningar kategoriseras i följande tre nivåer av tekniska framsteg: låg-, medel- och högteknologisk. Var och en diskuteras mer i detalj i följande avsnitt.
2.1. Ny teknik för lågteknologiska polytunnlar
Lågteknologiska växthusanläggningar som bidrar mest till skyddad odling har flera begränsningar som kräver tekniska lösningar för att hjälpa övergången till lönsamma medel- eller högteknologiska anläggningar som producerar högkvalitativa grödor med minimala resurser. Lågteknologiska polytunnlar står för 80–90 % av produktionen av växthusgrödor globalt [20] och i Australien [17]. Med tanke på den stora andelen lågteknologiska polytunnlar inom skyddad odling och deras låga nivåer av klimat, gödning och skadedjursbekämpning, är det viktigt att ta itu med de associerade utmaningarna för att öka produktionen och den ekonomiska avkastningen till odlarna.
Den lågteknologiska nivån omfattar olika typer av polytunnlar som kan sträcka sig från provisoriska metallstrukturer med plastöverdrag till permanenta specialbyggda strukturer. I allmänhet är de inte kontrollerade utöver förmågan att lyfta plastöverdraget när det blir för varmt eller grumligt ute. Dessa plastöverdrag skyddar grödan från hagel, regn och kallt väder och förlänger växtsäsongen till viss del. Dessa billiga strukturer erbjuder en
lönsam avkastning för investeringar i grönsaksgrödor som sallad, bönor, tomater, gurka, kål och zucchini. Odlingen i dessa polytunnlar utförs i jorden, medan mer avancerade operationer kan använda stora krukor och droppbevattning för tomater, blåbär, auberginer eller paprika. Men även om lågteknologisk skyddad odling är meningsfull för små odlare, lider sådana tekniker av flera brister. Deras bristande miljökontroll påverkar konsekvensen av produktens storlek och kvalitet och minskar därför
marknadstillträde för dessa produkter för krävande kunder som stormarknader och restauranger. Med tanke på att grödan vanligtvis planteras i jorden, står dessa bönder också inför många skadedjurs- och jordburna sjukdomar (t.ex. ihållande nematodangrepp). Industri- och forskningspartner kräver innovationer när det gäller att tillhandahålla lösningar över anläggningsdesign och växthanteringssystem samt smarta handelssystem för att exportera produkter
och upprätthålla en konstant försörjningskedja. Incitament och stöd från finansieringsorgan och tekniska innovationer (t.ex. biologisk kontroll, partiell automatisering av bevattning och temperaturkontroll) från universitet och företag skulle kunna hjälpa odlare att gå över till mer avancerade tekniska odlingssystem.
2.2. Uppgradering av medeltekniska växthus med innovationer och ny teknik
Medium-tech skyddad odling är en bred kategori som omfattar växthus och växthus med kontrollerad miljö. Denna del av den skyddade odlingssektorn kräver betydande tekniska uppgraderingar om den ska kunna konkurrera med storskalig livsmedelsproduktion i gårdar som använder lågteknologiska polytunnlar och högkvalitativa produkter från högteknologiska växthus. Miljökontrollen i medeltekniska växthus är vanligtvis partiell eller intensiv och temperaturen i vissa växthus kan styras genom att manuellt öppna taket, medan
mer avancerade anläggningar har kyl- och värmeenheter. Användningen av solpaneler och smarta filmer undersöks för att minska energikostnader och koldioxidavtryck i medeltekniska växthus [21–23].
Medan många växthus fortfarande är gjorda av PVC- eller glasbeklädnad, kan smarta filmer appliceras på dessa strukturer eller kan integreras i växthusdesign för att öka energieffektiviteten. I allmänhet använder high-end växthus odlingsmedier som Rockwool-block med noggrant kalibrerade flytande gödselmedelskvitton i olika tillväxtstadier för att maximera skörden. CO2-gödsling används ibland i medeltekniska växthus för att öka avkastningen och kvaliteten. Den medeltekniska skyddade odlingssektorn kommer att dra nytta av partnerskap mellan industri och universitet för att generera avancerade vetenskapliga och tekniska lösningar, inklusive nya grödegenotyper med hög avkastning och kvalitet, integrerad växtskydd, helautomatiserad gödning och klimatkontroll av växthus samt robotassistans vid grödor. och skörda.
2.3. Innovationer inom vetenskap och teknik för högteknologiska växthus
Högteknologiska växthus kan införliva de senaste tekniska framstegen inom grödans fysiologi, gödning, återvinning och belysning. I storskaliga kommersiella växthus, till exempel, kan "smart glas"-teknik, solcellssystem (PV) och kompletterande belysning, såsom LED-paneler, användas för att förbättra grödans kvalitet och skörd. Producenterna automatiserar också allt mer kritiska och/eller arbetsintensiva områden som grödorövervakning, pollinering och skörd.
Utvecklingen av artificiell intelligens (AI) och maskininlärning (MI) har öppnat nya dimensioner för högteknologiska växthus [24–28]. AI är en uppsättning datorkodade regler och statistiska modeller tränade för att urskilja mönster i big data och utföra uppgifter som vanligtvis är förknippade med mänsklig intelligens. AI som används i bildigenkänning används för att övervaka grödans hälsa och känna igen tecken på sjukdom, vilket möjliggör snabbare, bättre informerat beslutsfattande för grödahantering och skörd – vilket nu för tiden kan åstadkommas
av robotarmar snarare än mänskligt arbete. Internet-of-Things (IoT) erbjuder lösningar för automatisering som kan anpassas specifikt för växthusapplikationer [29]. Således kan AI och IoT bidra väsentligt inom området modernt jordbruk genom att kontrollera och automatisera jordbruksaktiviteter [30].
Forskning och utveckling inom området för jordbruksrobotar har vuxit kraftigt under det senaste decenniet [31–33]. Ett autonomt skördesystem för paprika som närmar sig kommersiell lönsamhet demonstrerades med en skördeframgång på 76.5 % [31] i Australien. Prototyper av robotar för att ta bort tomatplantor, skörda paprika och pollinera tomatgrödor [34,35] har utvecklats i Europa och Israel och kan kommersialiseras inom en snar framtid.
Dessutom kommer mjukvarusystem för arbetsledning för storskaliga högteknologiska växthus att optimera arbetarnas effektivitet avsevärt, vilket förbättrar de ekonomiska utsikterna för dessa företag. IT- och ingenjörsrevolutionen kommer att fortsätta att stärka skyddad odling och inomhusodling, vilket gör det möjligt för odlare att övervaka och hantera sina grödor från datorer och mobila enheter, som till och med kan användas för att göra kritisk jordbruk och
marknadsbeslut. Högteknologiska växthus har den högsta potentialen att gynna den skyddade odlingssektorn i Australien, därför kommer pågående forskning och innovation i dessa anläggningar sannolikt att leda till väl investerade tid och pengar.
2.4. Utveckla vertikala gårdar för framtida behov
Under de senaste åren har en snabb utveckling inomhus "vertikalt jordbruk" över hela världen setts, särskilt i länder med stora befolkningar och otillräcklig mark [36,37]. Vertikalt jordbruk står för 6 miljarder USD i värde men är fortfarande en liten del av den globala jordbruksmarknaden på flera biljoner dollar [38]. Det finns olika iterationer av vertikalt jordbruk men alla använder vertikalt staplade jordfria eller hydroponiska odlingshyllor i en helt sluten och kontrollerad miljö, vilket möjliggör en hög grad av automatisering, kontroll och konsekvens [39]. Men vertikalt jordbruk förblir begränsat till högvärdiga och kortlivade grödor på grund av de höga energikostnaderna trots att det erbjuder oöverträffad produktivitet per kvadratmeter och höga nivåer av vatten- och näringseffektivitet.
Den tekniska dimensionen av vertikalt jordbruk – och i synnerhet tillkomsten av ”smarta” växthus – kommer sannolikt att locka odlare som är ivriga att arbeta med framväxande dator- och big-data-tekniker som AI och Internet of Things (IoT) [40]. För närvarande är alla former av inomhusjordbruk energi- och arbetsintensiva, även om det finns utrymme för stora framsteg inom både automations- och energieffektivitetstekniker. Redan nu levererar de mest avancerade formerna av inomhusjordbruk sin egen energi på plats och är oberoende av det allmänna elnätet. Takträdgårdar kan sträcka sig från enkla design ovanpå stadsbyggnader till företagens takföretag på kommunala byggnader i New York och Paris. Vertikalt jordbruk inomhus har en ljus framtid, särskilt i spåren av covid-19-pandemin och är väl positionerat för att öka sin andel av den globala livsmedelsmarknaden, tack vare sin
högeffektivt produktionssystem, minskningar av försörjningskedjan och logistikkostnader, potential för automatisering (minimera hanteringen) och enkel tillgång till både arbetskraft och konsumenter.
3. Målgrödor i skyddad beskärning
För närvarande är grödor som är lämpliga för inomhusjordbruk begränsade i antal på grund av grödans begränsningar för inomhustillväxt samt skyddade odlingsbegränsningar såsom höga energikostnader (för belysning, uppvärmning, kylning och drift av olika automatiserade system) vilket tillåter specifika högvärdiga grödor [ 41–43]. Den ekonomiska produktionen av ett brett utbud av ätbara grödor är emellertid avgörande om skyddad odling ska ha en betydande inverkan på
global livsmedelssäkerhet [12,13,44]. Växtsorter för skyddad grönsaksodling skiljer sig avsevärt från de av öppen fältproduktion som är uppfödda för att tolerera ett brett spektrum av miljöförhållanden, vilket inte nödvändigtvis krävs vid skyddad odling. Utvecklingen av lämpliga sorter kommer att kräva optimering av flera egenskaper (såsom självpollinering, obestämd tillväxt, robusta rötter) som skiljer sig från de egenskaper som betraktas som
önskvärt i utomhusgrödor (Figur 2) (Antagen från [13]).
Figur 2. Önskvärda egenskaper för fruktgrödor som odlas inomhus under kontrollerade miljöförhållanden jämfört med grödor som odlas utomhus under fältförhållanden.
För närvarande inkluderar de frukter och grönsaker som är bäst anpassade för inomhusodling:
• De som växer på vinstockar eller buskar (tomat, jordgubb, hallon, blåbär, gurka, paprika, druva, kiwi);
• Högvärdiga specialgrödor (humle, vanilj, saffran, kaffe);
• Medicinska och kosmetiska grödor (tång, Echinacea);
• Små träd (körsbär, choklad, mango, mandel) är andra hållbara alternativ [13].
I de följande avsnitten diskuterar vi nuvarande befintliga grödor och utvecklingen av nya sorter för inomhusjordbruk mer i detalj.
3.1. Befintliga grödor som odlas i låg-, medium- och högteknologiska anläggningar
Låg- och medelteknologiska skyddade odlingssystem producerar huvudsakligen tomat, gurka, zucchini, paprika, aubergine, sallad, asiatiska grönsaker och örter. Sett till yta, kvantitet producerad frukt och antal verksamheter är tomat den viktigaste trädgårdsgrönsaksgrödan som produceras i växthus, följt av paprika och sallad [15,45].
I Australien har utvecklingen av storskaliga anläggningar för kontrollerad miljö begränsats främst till de som är konstruerade för att odla tomater [15]. Den uppskattade GVP för frukt, grönsaker och blommor för 2017, på fältet och i anläggningar för skyddad odling, visar tomaternas dominans i den australiensiska sektorn för skyddad odling.
Den totala uppskattade GVP för 2017 med avseende på fält- och undertäckproduktion av trädgårdsgrödor var högst för tomat (24 %), följt av jordgubbar (17 %), sommarfrukter (13 %), blommor (9 %), blåbär (7%), gurka (7%) och paprika (6%), med asiatiska grönsaker, örter, aubergine, körsbär och bär som vardera står för mindre än 6% (Figur 3A).
Figur 3. Beräknat bruttovärde av produktionen (GVP) för den totala kombinerade fält- och skyddade grönsaksproduktionen (A) och imputerad GVP för grödor som odlats under skyddad odling 2017 (B) för Australien.
Bland dessa var GVP för grödor som odlades i skyddade odlingssystem högst för tomat (40 %), vilket ledde med en betydande marginal i förhållande till andra grödor inklusive blommor (11 %), jordgubbar (10 %), sommarfrukter (8 % ) och bär (8%), med var och en av de återstående grödorna som står för mindre än 5% (Figur 3B). Den australiensiska hemmamarknaden har dock blivit mättad av växthustomater, vilket lämnar den skyddade odlingsindustrin
med följande två alternativ: öka försäljningen av dessa grödor på internationella marknader; och/eller för att uppmuntra några av landets befintliga växthusodlare att gå över till produktion av andra högvärdiga grödor. Andelen enskilda grödor som odlades under skydd var högst för bär (85 %) och tomat (80 %), följt av blommor (60 %), gurka (50 %), körsbär och asiatiska grönsaker (vardera 40 %), jordgubbar och sommar
frukt (vardera 30 %), blåbär och örter (vardera 25 %), och slutligen paprika och aubergine, 20 % vardera [17]. För närvarande är energi- och arbetsintensiv inomhusodling begränsad till högvärdiga grödor som kan produceras på kort sikt med låg energitillförsel [46,47]
I växtfabriker är de dominerande grödor som odlas för närvarande bladgrönsaker och örter, på grund av dessa grödors korta växtperioder (eftersom frukt och frön inte krävs) och höga värde [7], det faktum att sådana grödor kräver relativt mindre ljus för fotosyntes [48] och eftersom det mesta av den producerade växtbiomassan kan skördas [46,49]. Det finns en stor potential att förbättra avkastningen och kvaliteten på grödor som odlas i urbana gårdar [12].
3.2. Branschundersökning: Var ligger deltagarnas intressen?
Identifieringen av nyckelforskningsämnen är avgörande för att förbättra effektiviteten hos offentlig och privat finansierad forskning för framtiden för skyddad odling. Till exempel består Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), initierat av New South Wales Farmers Association (NSW Farmers), University of New South Wales (UNSW) och Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), av ett konsortium av mer än 60 grundande
industri, myndigheter och forskningsdeltagare. Dess forsknings- och kapacitetsprogram syftar till att stödja deltagarna i att optimera produktiviteten hos regionala och stadsnära livsmedelssystem, ta nya produkter från prototyp till marknad och implementera snabba, härkomstskyddade leveranskedjor från gård till konsument. För detta ändamål tillhandahåller FFSRC en forskningsmiljö för samarbete som syftar till att förbättra skyddad odling för att öka vår kapacitet att exportera trädgårdsprodukter av högsta kvalitet och hjälpa Australien att bli ledande inom vetenskap och teknik för sektorn för skyddad odling.
Deltagarna undersöktes för att identifiera målgrödor för inomhusjordbruk. Bland deltagarna som identifierade målgrödor var intresset för färska grönsaker (29 %) störst, följt av intresset för fruktgrödor (22 %). medicinsk cannabis, andra medicinska örter och specialiserade grödor (13 %); inhemska/inhemska arter (10%); svamp/svamp (10%); och bladgrönt (3%) (Figur 4).
Figur 4. Klassificering av de grödor som för närvarande produceras av FFSCRC-deltagare i skyddade odlingsanläggningar och därmed av deltagarnas sannolika intresse av att hitta lösningar för att odla dessa grödor mer produktivt under tak.
Undersökningen baserades på information om deltagarna tillgänglig online; att skaffa mer detaljerad information kommer att vara avgörande för att förstå och uppfylla deltagarnas specifika krav.
3.3. Förädla nya sorter för anläggningar med kontrollerad miljö
Förädlingsteknologier som är tillgängliga för förbättring av grönsaksväxter och andra växtväxter går snabbt framåt [50]. Inom skyddad odling, en dynamisk ekonomisk sektor med snabba förändringar i marknadstrender och konsumentpreferenser, är det avgörande att välja rätt sort [44,51]. Det finns många studier som bedömer anpassning av högvärdiga grödor som tomat och aubergine för växthusproduktion [52,53]. Nya förädlingsteknologier [50] har underlättat utvecklingen av nya sorter med önskade egenskaper, och vissa företag har börjat designa växter för tillväxt i kontrollerade miljöer under LED-ljus [20]. Kultivarer har dock främst fötts upp för att maximera avkastningen under mycket varierande fältförhållanden [46]. Grödegenskaper som tolerans mot torka, värme och frost – som är önskvärda i åkerodlade grödor men som vanligtvis har skördepåföljder – behövs i allmänhet inte i
inomhusjordbruk.
Nyckelegenskaper som kan riktas till för att anpassa grödor med högre värde till inomhusjordbruk inkluderar korta livscykler, kontinuerlig blomning, lågt förhållande mellan rot och skott, förbättrad prestanda under låg insats av fotosyntetisk energi och önskvärda konsumentegenskaper, inklusive smak, färg, textur och specifikt näringsinnehåll [12,13]. Dessutom kommer avel specifikt för högre kvalitet att producera mycket önskvärda produkter med högt marknadsvärde. Ljusspektrum, temperatur, luftfuktighet och näringstillförsel kan hanteras för att ändra ackumuleringen av målföreningar i blad och frukter [54,55] och öka näringsvärdet hos grödor, inklusive proteiner (kvantitet och kvalitet), vitamin A, C och E, karotenoider, flavonoider, mineraler, glykosider och antocyaniner [12]. Till exempel har naturligt förekommande mutationer (i vinrankor) och genredigering (i kiwifrukter) använts för att modifiera växtarkitekturen, vilket kommer att vara användbart för inomhusodling i begränsade utrymmen. I en nyligen genomförd studie konstruerades tomat- och körsbärsväxter med hjälp av CRISPR-Cas9 för att kombinera följande tre önskvärda egenskaper: en dvärgfenotyp, ett kompakt växtsätt och brådmogen blomning. Lämpligheten hos de resulterande "redigerade" tomatsorterna för användning i inomhusodlingssystem validerades med fältförsök och kommersiella vertikala gårdsförsök [56].
En översyn av molekylär förädling för att skapa optimerade grödor diskuterade mervärdet av jordbruksprodukter genom att utveckla jordbruksgrödor med hälsofördelar och som ätbara läkemedel [46]. De viktigaste metoderna för att utveckla jordbruksgrödor med hälsofördelar identifierades som ackumulering av stora mängder av ett önskvärt inneboende näringsämne eller minskning av oönskade föreningar, och ackumulering av värdefulla föreningar som
produceras normalt inte i grödan.
4. Utmaningar och möjligheter inom skyddad odling och inomhusodling
Avancerade anläggningar för skyddad odling och inomhusodling har en relativt liten miljöpåverkan. Även om odling av grödor under tak är mer energikrävande än många andra odlingsmetoder, främjar förmågan att mildra vädrets påverkan, säkerställa spårbarhet och odla livsmedel av bättre kvalitet en konsekvent leverans av kvalitetsprodukter och attraherar avkastning som vida uppväger de extra produktionskostnaderna [18]. Viktiga utmaningar inom skyddad odling inkluderar:
• Höga kapitalkostnader, på grund av höga markpriser i tätorts- och stadsnära områden;
• Hög energiförbrukning;
• Efterfrågan på kvalificerad arbetskraft;
• Sjukdomshantering utan kemiska kontroller; och
• Utveckling av näringskvalitetsindex – för att definiera och certifiera kvalitetsaspekter av produkterna – för grödor som odlas inomhus.
I följande avsnitt diskuterar vi några av de utmaningar och möjligheter som är förknippade med skyddad odling.
4.1. Optimala förhållanden för hög produktivitet och effektiv resursanvändning
En större förståelse för grödors behov i olika tillväxtstadier och under olika ljusförhållanden är avgörande för att odlarna ska kunna upprätthålla en kostnadseffektiv växtodling i kontrollerade miljöer. Effektiv förvaltning av växthusmiljön, inklusive dess klimat- och näringselement, och strukturella såväl som mekaniska förhållanden, kan öka fruktkvaliteten och avkastningen avsevärt [57]. Tillväxtmiljöfaktorerna kan påverka växternas tillväxt, evapotranspirationshastigheter och fysiologiska cykler. Bland klimatfaktorerna är solstrålningen den viktigaste eftersom fotosyntes kräver ljus, och skörden är direkt proportionell mot solljusnivåerna upp till ljusmättnadspunkterna för fotosyntes. Ofta kräver exakt miljökontroll höga energikostnader, vilket minskar lönsamheten för ett jordbruk med kontrollerad miljö. Energi som krävs för uppvärmning och kylning av växthus är fortfarande ett stort problem och ett mål för dem som vill minska energikostnaderna [6]. Glasmaterial och innovativa glasteknologier som Smart Glass [58] erbjuder lovande möjligheter för att minska kostnaderna för att upprätthålla växthustemperaturen och kontrollera miljövariabler. Nuförtiden införlivas innovativ glasteknik och effektiva kylsystem i skyddad odling i växthusanläggningar. Glasmaterial har potential att minska
elförbrukning, genom att absorbera överflödig solstrålning och omdirigera ljusenergin för att generera elektricitet med hjälp av solceller [59,60].
Täckmaterialen påverkar dock växthusens mikroklimat [61,62] inklusive ljus [63] och det är därför viktigt att bedöma effekten av nya glasmaterial på växternas tillväxt och fysiologi, resursanvändning, skörd och kvalitet i miljöer där faktorer som CO2, temperatur, näringsämnen och bevattning kontrolleras rigoröst. Till exempel testades semitransparenta organiska fotovoltaiker (OPV) baserade på blandningen av regioregular poly(3-hexyltiofen) (P3HT) och fenyl-C61-smörsyrametylester (PCBM) för att odla pepparväxter (Capsicum annuum). Under skuggan av OPV producerade pepparplantorna 20.2 % mer fruktmassa och skuggade växter var 21.8 % högre i slutet av växtsäsongen [64]. I en annan studie påverkade inte minskningen av PAR orsakad av flexibla solcellspaneler på taket avkastning, växtmorfologi, antal blommor per gren, fruktfärg, fasthet och pH [65].
En ultralågreflekterande "smart glas"-film, Solar Gard™ ULR-80 [58], testas för närvarande i växthusproduktion. Syftet är att realisera potentialen hos glasmaterial med justerbar ljusgenomsläpplighet och minska den höga energikostnaden förknippad med verksamhet i högteknologiska växthusodlingsanläggningar. Smart glasfilm (SG) appliceras på standardglaset i enskilda växthusvikar i anläggningar som odlar grönsaksgrödor med användning av kommersiell vertikal odling och förvaltningsmetoder [66,67]. Aubergineförsök under SG visade högre energi- och fertigationseffektivitet [42], men också minskat aubergineutbyte, på grund av höga frekvenser av blom- och/eller fruktabort som en konsekvens av ljusbegränsad fotosyntes [58]. SG-filmen som används kan behöva modifieras för att generera optimala ljusförhållanden och minimera ljusbegränsningar för frukter med hög kolhalt, såsom aubergine.
Användningen av nya energibesparande glasmaterial som smart glas ger en utmärkt möjlighet att minska energikostnaderna för växthusdrift och optimera ljusförhållandena för odling av målgrödor. Smarta täckfilmer såsom självlysande lantbruksfilmer (LLEAF) har potential att förbättra och kontrollera vegetativ tillväxt och reproduktiv utveckling i medeltekniskt skyddad odling. LLEAF
paneler skulle kunna testas på en mängd olika blommande och icke-blommande grödor för att avgöra om de bidrar till att öka vegetativ och reproduktiv tillväxt (genom att förändra fysiologiska processer som stöder växternas tillväxt och grödans produktivitet och kvalitet).
4.2. Bekämpning av skadedjur och sjukdomar
Även om kontrollerade skyddade odlingsanläggningar kan minimera skadedjur och sjukdomar, när de väl har introducerats, är de extremt svåra och kostsamma att bekämpa utan att använda giftiga syntetiska kemikalier. Vertikal inomhusodling möjliggör noggrann övervakning av grödor för tecken på skadedjur eller sjukdom, manuellt och/eller automatiskt (med avkänningsteknik) och antagande av framväxande robotteknologier och/eller fjärranalysprocedurer kommer att underlätta
tidig upptäckt av utbrott och avlägsnande av sjuka och/eller angripna växter [7].
Nya metoder för integrerad växtskydd (IPM) [68] kommer att krävas för effektiv hantering av skadegörare i växthus. Lämpliga förvaltningsstrategier (kulturella, fysiska, mekaniska, biologiska och kemiska), tillsammans med god kulturell praxis, avancerade övervakningstekniker och exakt identifiering kan förbättra grönsaksproduktionen samtidigt som man minimerar beroendet av bekämpningsmedelstillämpningar. Ett integrerat tillvägagångssätt för sjukdomshantering inbegriper användning av resistenta sorter, sanitet, sunda kulturella metoder och lämplig användning av bekämpningsmedel [44]. Utvecklingen av nya IPM-strategier kan minimera arbetskostnaderna och behovet av att använda kemiska bekämpningsmedel. Ta till exempel användningen av nya, kommersiellt uppfödda, naturligt nyttiga insekter (t.ex. bladlusmygga, grönsnöre, etc.) för att hantera skadedjur och minska beroendet av kemisk bekämpning. Testar olika nya IPM
strategier, isolerat och i kombination, kommer att hjälpa till att utveckla gröd- och anläggningsspecifika rekommendationer för odlare.
4.3. Grödkvalitet och näringsvärden
Skyddad odling ger odlare och industripartners hög avkastning och högkvalitativa produkter året runt [69]. Att odla förstklassiga frukter och grönsaker kräver dock testning med hög genomströmning av närings- och kvalitetsparametrar [70]. Grundläggande fruktkvalitetsparametrar inkluderar fukthalt, pH, totala lösliga fasta ämnen, aska, fruktfärg, askorbinsyra och titrerbar surhet, och avancerade näringsparametrar inklusive sockerarter, fetter, protein, vitaminer och antioxidanter; mätningar av fasthet och vattenförlust är också avgörande för att definiera kvalitetsindex [66]. Dessutom skulle kvalitetstestning av grödor med hög genomströmning kunna integreras i ett automatiserat växthusdriftssystem. Screening av tillgängliga grödegenotyper för kvalitetsparametrar kommer att ge nya högvärdiga, näringsrika sorter av frukt och grönsaker för odlare och konsumenter. Agronomiska strategier inklusive tillväxtmiljö och odlingsmetoder kommer att behöva optimeras för att öka produktionen och växtnäringstätheten för dessa högvärdiga grödor.
4.4. Tillgänglighet för sysselsättning och kvalificerad arbetskraft
Arbetskraftskraven för industrin för skyddad odling ökar (>5 % per år) och det uppskattas att mer än 10,000 XNUMX personer i hela Australien för närvarande är direkt anställda av industrin. Trots dess höga automatiseringsnivåer kräver storskalig skyddad odling en betydande arbetskraft, särskilt för odling, underhåll av grödor, mekanisk pollinering och skörd av produkter. Med den ökande efterfrågan
för högutbildade odlare är tillgången på lämpligt kvalificerad arbetskraft fortfarande låg [18,71]. En kvalificerad arbetskraft kommer också att krävas för utvecklingen av urbant vertikalt jordbruk, vilket kommer att generera nya karriärer för teknologer, projektledare, underhållsarbetare och marknadsförings- och detaljhandelspersonal [7]. Att inrätta avancerade anläggningar i kommersiell skala för flera ändamål skulle ge en möjlighet att ta itu med forskningsfrågor, och därigenom främja målet att maximera produktiviteten i en mångfald av grödor samtidigt som utbildning och träning i färdigheter som sannolikt kommer att vara mycket efterfrågade i den framtida sektorn för skyddad odling.
5. Slutsatser
I högteknologiska växthus med smart teknik finns det stor potential att förbättra lönsamheten genom att automatisera kritiska och/eller arbetsintensiva områden som grödaövervakning, pollinering och skörd. Utvecklingen av AI, robotik och ML öppnar nya dimensioner för skyddad odling. Vertikala gårdar utgör en liten del av den globala jordbruksmarknaden och trots att det är mycket energiintensivt erbjuder vertikalt jordbruk oöverträffad produktivitet med höga nivåer av vatten- och näringseffektivitet. En ekonomisk produktion av olika grödor är avgörande om skyddad växtodling ska ha en betydande positiv inverkan på den globala livsmedelsförsörjningen. Låg- och medelteknologiska skyddade odlingssystem producerar främst tomat, gurka, zucchini, paprika, aubergine och sallad, tillsammans med asiatiska grönsaker och örter.
Utvecklingen av storskaliga anläggningar för kontrollerad miljö i Australien har begränsats främst till att odla tomater. Att utveckla lämpliga sorter kommer att kräva optimering av flera nyckelegenskaper som skiljer sig från de som anses önskvärda i utomhusgrödor. Nyckelegenskaper som kan riktas mot inomhusjordbruk inkluderar en minskad livscykel för grödan, kontinuerlig blomning, ett lågt förhållande mellan rot och skott, ökad prestanda under låg fotosyntes.
energitillförsel och önskvärda konsumentegenskaper, såsom smak, färg, konsistens och specifikt näringsinnehåll.
Dessutom kommer förädling specifikt för högre kvalitet, näringsmässigt tätare grödor att ge önskvärda trädgårdsprodukter (och potentiellt läkemedel) med utmärkt marknadsvärde. Lönsamheten och hållbarheten för skyddad odling beror på att man utvecklar lösningar på primära utmaningar, inklusive startkostnader, energiförbrukning, kvalificerad arbetskraft, växtskydd och utveckling av kvalitetsindex.
Nya glasmaterial och tekniska framsteg som för närvarande undersöks eller prövas erbjuder lösningar för att möta en av de mest pressande utmaningarna för skyddad odling. Dessa framsteg skulle potentiellt kunna ge det nödvändiga uppsvinget för att hjälpa den skyddade odlingssektorn att övergå till en hållbar och kostnadseffektiv nivå av energieffektivitet och uppfylla växande krav på livsmedelssäkerhet, samtidigt som grödans kvalitet och näringsvärde bibehålls.
innehåll och minimera skadlig miljöpåverkan.
Författarbidrag: SGC skrev recensionen med input och revision från DTT, Z.-HC, OG och CIC. Alla författare har läst och samtyckt till den publicerade versionen av manuskriptet.
Finansiering: Granskningen baserades på en rapport beställd och finansierad av Future Food Systems Cooperative Research Centre, som stöder industriledda samarbeten mellan industri, forskare och samhället. Vi fick också ekonomiskt stöd från Horticulture Innovation Australia-projekt (bidragsnummer VG16070 till DTT, Z.-HC, OG, CIC; bidragsnummer VG17003 till DTT, Z.-HC; bidragsnummer LP18000 till Z.-HC) och CRC-projekt P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Uttalande av institutionell granskningsnämnd: Inte tillämpbar.
Informerat samtycke: Inte tillämpbar.
Datatillgänglighetsförklaring: Inte tillämpbar.
Intressekonflikter: Författarna förklarar ingen intressekonflikt.
Referensprojekt
1. Förenta nationernas departement för ekonomiska och sociala frågor. Tillgängligt online: https://www.un.org/development/desa/en/ news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (tillgänglig den 13 april 2022).
2. Förenta nationernas departement för ekonomiska och sociala frågor. Tillgänglig online: https://www.un.org/development/desa/ publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (tillgänglig den 13 april 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Klimatförändringar, livsmedelsförsörjning och kostråd. Annu. Rev Folkhälsa 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. Framtiden för efterfrågan på mat: Förstå skillnader i globala ekonomiska modeller. Agric. Econ. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulering av effekterna av klimatförändringar på lönsamheten hos australiska gårdar. I ABARES Working Paper; Australiens regering: Canberra, Australien, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Skyddad odling i varma klimat: En översyn av fuktighetskontroll och kylningsmetoder. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Framtida livsmedelsproduktionssystem: Vertikalt jordbruk och jordbruk med kontrollerad miljö. Upprätthålla. Sci. Öva. Policy 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Hållbart urbant jordbruk: Inventering och möjligheter. Int. J. Agric. Upprätthålla. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Trädgårdsnäringen i Almería-provinsen, Spanien. Geogr. J. 1990, 156, 304-312. [CrossRef] 11. Henry, R. Innovationer inom jordbruk och livsmedelsförsörjning som svar på covid-19-pandemin. Mol. Anläggning 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategier för att förbättra produktiviteten, produktmångfalden och lönsamheten för urbant jordbruk. Agric. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Torr, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Vertikala gårdar bär frukt. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble släpper. Global växthusstatistik. 2019. Tillgänglig online: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (tillgänglig den 13 april 2022).
15. Hadley, D. Potential för trädgårdsodling i kontrollerad miljö i NSW; University of New England: Armidale, Australien, 2017; sid. 25.
16. Världens grönsakskarta. 2018. Tillgänglig online: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (tillgänglig 13 april 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Allmän branschinformation. Tillgänglig online: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (tillgänglig den 13 april 2022).
18. Davis, J. Att odla skyddad odling i Australien till 2030; Protected Cropping Australien: Perth, Australien, 2020; sid. 15.
19. Agrilyst. Tillstånd för inomhusjordbruk; Agrilyst: Brooklyn, NY, USA, 2017.
20. Jordfritt inomhusbruk: Fas I: Undersökning av industrin och effekterna av kontrollerad miljöjordbruk|Publikationer|WWF.
Tillgängligt online: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (tillgänglig den 13 april 2022). Grödor 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Organisk solcell
växthus: En unik applikation för halvtransparent PV? Energimiljö. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. En kombination av jordbruks- och energiändamål: Utvärdering av en prototyp av fotovoltaisk växthustunnel. Förnya. Upprätthålla. Energi Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI LCA av en tomatskörd i ett flertunnelväxthus i Almeria. Int. J. Livscykelanalys. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Mjuk beräkning för klimatkontroll i växthus. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminering av växtrotzonens vattenstatus i växthusproduktion baserad på fenotypning och maskininlärningstekniker. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Artificiell intelligens: Århundradets schackmatch. Naturen 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Fjärrstyrning av grönsaksproduktion i växthus med artificiell intelligens – Växthusklimat, bevattning och växtodling. Sensors 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Tillämpad maskininlärning i växthussimulering; ny tillämpning och analys. 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. Växthusautomation med hjälp av trådlösa sensorer och IoT-instrument integrerade med artificiell intelligens; IntechOpen: Rijeka, Kroatien, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatisering och digitalisering av jordbruket med hjälp av artificiell intelligens och internet of things. Artif. Intell. Agric. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Perez, T. En skördningsrobot för sötpeppar för skyddade odlingsmiljöer. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Specialnummer om jordbruksrobotik. J. Fältrobot. 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 och utveckling inom agricultural robotics: A perspective of digital farming. Int. J. Agric. Biol. Eng. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. Sweeper-robot plockar första paprika. Greenh. Int. Mag. Greenh. Växa. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. En autonom pollineringsrobot för hormonbehandling av tomatblomma i växthus. 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: Stadsjordbruk behöver övervakas. Naturen 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Jordbruk i och på urbana byggnader: Nuvarande praxis och specifika nyheter för nollarealsodling (ZFarming). Förnya. Agric. Food Syst. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. The Green Shoots of Recovery. Öppet forum. 2020. Tillgänglig online: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (tillgänglig den 13 april 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: The rise of urban vertical farms. Trender Bioteknik. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botaniskt internet of things: Toward smart indoor farming by
koppla samman människor, anläggningar, data och moln. Folkhop. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tissue, D.; Lan, Y.-C. Hållbar skyddad odling: En fallstudie av säsongsmässiga effekter på växthusenergiförbrukningen under paprikaproduktion. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Tissue, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Ett nytt täckmaterial förbättrar kylningsenergin och gödningseffektiviteten för produktion av aubergine i växthus. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tissue, DT; Lan, Y.-C. Energiminimering i en skyddad odlingsanläggning med hjälp av flertemperaturinsamlingspunkter och kontroll av ventilationsinställningar. Energies 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Goda jordbruksmetoder för grönsaksgrödor i växthus: Principer för klimatområden i Medelhavet; FAO:s växtproduktions- och skyddspapper; FAO: Rom, Italien, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping – Granskning av forskning och identifiering av FoU-luckor för avgiftsbelagda grönsaker (VG16083). Tillgänglig online: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (tillgänglig på 13 april 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Molekylär förädling för att skapa optimerade grödor: Från genetisk manipulation till potentiella tillämpningar i växtfabriker. Främre. Plant Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Varför LED-belysning för urbant jordbruk? Inom LED-belysning för urbant jordbruk; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapore, 2016; s. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Förbättring av energieffektivitet i växtfabriker genom mätning av anläggningens bioelektriska potential. Informatik inom kontroll, automation och robotik; Tan, H., Ed.; Springer: Berlin/Heidelberg, Tyskland, 2011; s. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Lätt användningseffektivitet för grönsaksproduktion
i skyddade och inomhusmiljöer. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Crops 2022, 2 185
50. Jones, M. Nya avelstekniker och möjligheter för den australiska grönsaksindustrin; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Australien, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Skyddad odling i Medelhavsområdet: Trender och behov. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Tomatens historia: Från domesticering till biofarming. Biotechnol. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Världsgrönsakscentrets auberginesamling: Ursprung, sammansättning, fröspridning och användning i förädling. Främre. Plant Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. En översikt över lysdioders effekter på produktionen av bioaktiva föreningar och grödans kvalitet. Molecules 2017, 22, 1420. [CrossRef] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Optimalt förhållande mellan röd och blått i led-belysning för nutraceutisk inomhusodling. 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 Snabb anpassning av solanaceae-fruktgrödor för urbant jordbruk. Nat. Biotechnol. 2020, 38, 182-188. [CrossRef] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Man, HC; Taheri, S. Genomgång av optimal temperatur, luftfuktighet och ångtrycksunderskott för mikroklimatutvärdering och kontroll vid växthusodling av tomat: En översikt. 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. Ljusbegränsad fotosyntes under energibesparande film minskar aubergineutbytet. Food Energy Secur. 2020, 9, e245. [CrossRef] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Dubbelt termiskt/elektriskt känsligt självlysande "smart" fönster. App. Sci. 2020, 10, 1421. [CrossRef] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Fallstudie: Energibesparingar från solfönsterfilm i två kommersiella byggnader i Shanghai. Energibygga. 2012, 45, 132-140. [CrossRef] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Utvärdera effekten av täckmaterial på växthusmikroklimat och termisk prestanda. Agronomi 2022, 12, 143. [CrossRef] 62. Han, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Tissue, DT; Chen, Z.-H. Ljusförändrande täckmaterial och hållbar växthusproduktion av grönsaker: En recension. Växttillväxt Regul. 2021, 95, 1-17. [CrossRef] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thoor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Avancerade optiska material för solljuskontroll i växthus. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [CrossRef] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Organiska solceller på växthustak: Effekter på växttillväxt. Mater. Idag Proc. 2019, 19, 65-72. [CrossRef] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologi, avkastning och kvalitet för odling av tomat i växthus med flexibla solcellspaneler på taket (Almería-Spanien). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [CrossRef] 66. Han, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Tissue, DT; Cazzonelli, CI Smart glasfilm reducerad askorbinsyra i röda och orange paprikafruktsorter utan att påverka hållbarheten. Plants 2022, 11, 985. [CrossRef] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; Han, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Tissue, DT; Ghannoum, O. Smart glas påverkar stomatal känslighet hos växthuspeppar genom förändrat ljus. J. Exp. Bot 2021, 72, 3235-3248. [CrossRef] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. "Skyddad biologisk bekämpning"—Biologisk skadedjursbekämpning i växthusindustrin. Biol. Kontroll 2010, 52, 216–220. [CrossRef] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Växtnäring i framtida växthusproduktion. Inom växtnäring av växthusgrödor; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Nederländerna, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Näringsanalys av jord och jordfria jordgubbar och hallon odlade i ett växthus. Mat Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Erbjuder ytterligare utbildningsmöjligheter till Veg Industry-medlemmar. AUSVEG. 2020. Tillgänglig online: https://ausveg.com.au/
artiklar/erbjuder-vidareutbildning-möjligheter-till-veg-industri-medlemmar/ (tillträde den 13 april 2022).