Vertikální zemědělství

21. 03. 2021 Doc. Dr. Ing. Jaroslav Salava; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha-Ruzyně Technologie pěstování Zobrazeno 4665x

Vertikální farmy se svým počítačem řízeným prostředím bez půdy se mohou jevit jako sci-fi, ale podle nových výzkumů, z kterých se stanovily základní způsoby zajištění potravin pro naše talíře, pro ně existuje ekologický a ekonomický důvod.

Studie, kterou provedly John Innes Centre (JIC), University of Bristol a poskytovatel aeroponických technologií společnost LettUs Grow identifikovala oblasti budoucího výzkumu potřebné k urychlení udržitelného růstu vertikálního zemědělství pomocí aeroponických systémů. Tato interdisciplinární studie kombinující biologii a inženýrství stanovila kroky k urychlení růstu tohoto odvětví precizního zemědělství, včetně použití aeroponie, která místo půdy používá aerosoly obohacené o živiny. Přinášení základních biologických poznatků do kontextu fyziky pěstování rostlin v aerosolu může pomoci zvýšit produktivitu vertikálního zemědělství rychleji a zároveň vyrábět zdravější potraviny s menším dopadem na životní prostředí.

Změna klimatu jen zvýší poptávku po této technologii. Předpokládané změny v regionálním počasí a dostupnosti vody asi brzy ovlivní produktivitu zemědělství. Vertikální zemědělství nabízí schopnost pěstovat vysoce hodnotné výživné plodiny odolné vůči klimatu po celý rok, což přinese spolehlivý tok příjmů pro pěstitele.

Vertikální zemědělství je druh zemědělství pod střechou, kde se plodiny pěstují v systémech s pečlivě kontrolovanými zdroji vody, osvětlení a živin. Je součástí rychle se rozvíjejícího odvětví podporovaného umělou inteligencí, ve kterém se stroje učí zvládat každodenní zahradnické úlohy. Podle jedné komerční prognózy (Grand View Research, 2019) poroste toto odvětví do roku 2025 každoročně o 21 %.

Mezi ekologické výhody patří lepší využití prostoru, protože vertikální farmy mohou být umístěny v městských lokalitách, méně přepravy potravin, izolace od patogenů, snížení degradace půdy a zachycování a recyklace živin a vody.

Vertikální farmy také umožňují stabilizaci produkce a cen a pěstování v zeměpisných šířkách neslučitelných s určitými plodinami, jako je poušť či Arktida. Vertikální systémy nám umožňují rozšířit zeměpisné šířky, ve kterých lze na naší planetě pěstovat plodiny, od pouště v Dubaji až po čtyřhodinové zimní dny na Islandu. Pokud bychom pěstovali plodiny na Marsu, museli bychom použít tento druh technologie, protože tam neexistuje žádná půda.

Studie stanovila sedm kroků - strategické oblasti budoucího výzkumu potřebné k posílení produktivity a udržitelnosti vertikálních aeroponických farem. Snaží se pochopit:

• proč může být aeroponické pěstování produktivnější než hydroponické nebo půdní;
• vztah mezi aeroponickou kultivací a 24hodinovými cirkadiánními rytmy rostlin;
• vývoj kořenů řady plodin v aeroponických podmínkách;
• vztah mezi velikostí kapiček aerosolu a jejich rozložením a výkonem rostliny;
• jak můžeme vytvořit postupy pro porovnávání vertikálních zemědělských technologií pro řadu plodin;
• jak aeroponické metody ovlivňují interakce mikrobů s kořeny rostlin;
• povahu recyklace kořenových exsudátů (tekutin vylučovaných kořeny rostlin) v živných roztocích v uzavřených aeroponických systémech.

Článek uvádí, že hybnou silou technologických inovací ve vertikálních farmách je minimalizace provozních nákladů a zároveň maximalizace produktivity a že významnou roli mají investice do základního biologického výzkumu.

Výzkum Dr. Dodda z JIC zahrnuje cirkadiánní rytmy - biologické hodiny, které slaďují fyziologii rostlin a molekulární procesy s denním cyklem světla a tmy. Nedávno dokončil roční stáž v LettUs Grow. Ta zahrnovala kombinaci odborných znalostí Dr. Dodda v cirkadiánních rytmech a fyziologii rostlin s prací týmu biologů a techniků společnosti LettUs Grow při navrhování optimálních aeroponických kultivačních režimů. Toto je klíčová oblast výzkumu, protože tyto molekulární vnitřní časovače budou ve vertikálních farmách fungovat odlišně.

Aeroponické platformy se často používají k pěstování plodin s vysokou hodnotou, jako jsou saláty, čínské zelí, bylinky, malé brukvovité plodiny, hrachové a fazolové výhonky. LettUs Grow také pracuje na růstových režimech pro plodové a kořenové plodiny, jako jsou jahodník a mrkev, a také na aeroponické množení stromů pro ovocnářství i lesnictví. Výzkumníci z JIC pěstují linii brokolice přizpůsobenou pěstování pod střechou pro významný supermarket a jedním z cílů výzkumu bude otestovat, jak můžeme geneticky sladit pěstování více plodin v kontrolovaném prostředí vertikálních farem.

Vzhledem k tomu, že 80 % zemědělské půdy na celém světě je mírně nebo silně ohroženo erozí, je možnost pěstovat plodiny v systému bez půdy s minimálním množstvím hnojiv a pesticidů výhodná, protože poskytuje příležitost pěstovat plodiny v oblastech, které čelí erozi půdy nebo jiným environmentálním problémům, jako jsou vodní květ v místních vodních útvarech, který by mohl být podporován tradičním zemědělstvím založeným na půdě.

Tento článek je jedinečný, protože je obsáhlejší než typický příspěvek z rostlinného výzkumu, kombinuje totiž odborné znalosti inženýrů, vědců na aerosoly, rostlinných biologů a zahradníků. Úžasné na zemědělství a aeroponii v kontrolovaném prostředí je to, že jsou opravdu interdisciplinární.

Zdroj: Eldridge B. M., Manzoni L. R., Graham C. A., Rodgers B., Farmer J. R., Dodd. A. N.: Getting to the roots of aeroponic indoor farming. New Phytologist, 24 June 2020 https://doi.org/10.1111/nph.16780