Вертикальные фермы могли бы производить в сотни раз больше пшеницы, чем на обычном поле
Что произойдет, если выращивать пшеницу не на гектарах земли, а в многоэтажных зданиях, похожих на офисные? По мнению ученых, урожайность такой пшеницы будет в 600 раз выше, чем при традиционных методах ведения сельского хозяйства. Такое исследование опубликовали специалисты Института пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды.
«Это первое исследование, в котором моделируется выращивание пшеницы с помощью вертикального земледелия, — говорит Сентхолд Ассенг (Senthold Asseng), профессор моделирования систем растениеводства на кафедре сельскохозяйственной и биологической инженерии и ведущий автор исследования. — Пшеница — самая важная продовольственная культура в мире. Но это исследование также может быть "моделью" для изучения потенциальной урожайности любых других культур для вертикального земледелия».
В отличие от открытых ферм, вертикальные представляют собой контролируемую среду выращивания. Эта контролируемая среда защищает посевы от стихий, устраняет необходимость в пестицидах и гербицидах, перерабатывает воду и удобрения, оптимизирует количество света, получаемого растениями, и позволяет получать несколько урожаев в год.
Кроме того, вертикальные фермы требуют гораздо меньше площади и могут быть построены в местах, обычно неприветливых для сельского хозяйства. Например, вертикальные фермы могли бы выращивать пшеницу в пустынях Ближнего Востока, где фермы могли бы питаться солнечной энергией, заявляют авторы исследования.
Эти преимущества позволяют вертикальным фермам производить больше продуктов питания при меньших ресурсах.
Хотя вертикальное земледелие практикуется в коммерческих целях уже около десяти лет, сегодня оно в основном используется для выращивания таких ценных культур, как листовая зелень и травы, отмечает профессор Ассенг, который также является директором Института климата Флориды.
Вертикальное земледелие стало возможным с изобретением светодиодов в 60-х годах 20 века, но прорыв произошел в последние 10 лет, когда светодиоды стали доступными и настолько эффективными, что они переопределяют экономику внутреннего земледелия.
Ассенг и его коллеги хотели смоделировать, как вертикальное земледелие повлияет на производство пшеницы, которая обеспечивает 20% калорий и белка для всего мирового населения.
По словам Ассенга, производство большего количества продуктов питания при меньших затратах является критической проблемой по мере роста населения мира: «Сегодня каждый девятый человек сталкивается с голодом. К 2050 году у нас будет около 10 миллиардов человек на земле, и нам нужно будет производить больше продовольствия, не имея больше земли, с меньшим количеством воды и не загрязняя нашу окружающую среду. Вдобавок ко всему мы имеем климатические изменения, угрожающие сельскому хозяйству во всем мире».
Чтобы смоделировать, как различные методы ведения сельского хозяйства влияют на урожайность, такие ученые, как профессор Ассенг, используют компьютерные модели, чтобы выяснить, как генетика культуры или доступная вода повлияют на производство сельскохозяйственных культур. В этом исследовании ученые сравнивали урожайность пшеницы, выращенной на одном гектаре земли, с аналогичной пшеницей, выращенной на той же площади, но в десяти уровнях, где растения будут выращиваться гидропонно.
Эти симуляции помогают проложить путь для экспериментов в реальном мире и разработки сортов сельскохозяйственных культур, подходящих для этого метода.
Однако вертикальному выращиванию пшеницы еще предстоит пройти долгий путь, отмечает Ассенг: «Поскольку пшеница дешевая, и стоит в настоящее время около 180 долларов за тонну, то оборудование, светодиоды и энергия для освещения слишком дороги, чтобы сделать вертикальное земледелие экономически жизнеспособным в ближайшем будущем для пшеницы. Цена светодиодов и энергии должна была бы резко упасть, чтобы это было выгодно. Тем не менее, возможно, есть страны, которые хотят использовать вертикальное сельское хозяйство для инвестиций в свою продовольственную безопасность, не стремясь к получению прибыли».
Ученые надеются, что это исследование создаст новые возможности для междисциплинарных исследований вертикального земледелия для важнейших мировых культур, от которых будет зависеть будущее население. Такие исследования могли бы исследовать способы повышения энергоэффективности вертикальных ферм, а также выведения растений, адаптированных к вертикальным фермам и более питательных.