Plads til at vokse, eller vokse i rummet-hvordan lodrette gårde kunne være klar til start

Lodrette gårde med deres jordfrie, computerstyrede miljøer kan lyde som sci-fi. Men der er en voksende miljømæssig og økonomisk sag for dem, ifølge ny forskning om radikale måder at lægge mad på vores tallerkener.

Det tværfaglige studie, der kombinerer biologi og teknik, sætter skridt i retning af at accelerere væksten i denne gren af ​​præcisionslandbrug, herunder brug af aeroponik, der anvender næringsberigede aerosoler i stedet for jord.

Udført af John Innes Center, University of Bristol og den aeroponiske teknologileverandør LettUs Grow, undersøgelsen identificerer fremtidige forskningsområder, der er nødvendige for at fremskynde den bæredygtige vækst i lodret landbrug ved hjælp af aeroponiske systemer.

Dr. Antony Dodd, en gruppeleder ved John Innes Center og seniorforfatter af undersøgelsen, siger:"Ved at bringe grundlæggende biologisk indsigt i konteksten for fysikken ved at dyrke planter i en aerosol, vi kan hjælpe den vertikale landbrugsvirksomhed med at blive mere produktiv hurtigere, samtidig med at der produceres sundere fødevarer med mindre miljøpåvirkning. "

Jack Farmer, Chief Scientific Officer hos LettUs Grow og en af ​​forfatterne til undersøgelsen, tilføjer:"Klimaændringer vil kun øge efterspørgslen efter denne teknologi. Forventede ændringer i regionale vejrmønstre og vandtilgængelighed vil sandsynligvis påvirke landbrugets produktivitet snart. Lodret landbrug giver mulighed for at dyrke næringsrige afgrøder af høj værdi på en klimafastandig måde alle året rundt, beviser en pålidelig indkomststrøm for avlere. "

Lodret landbrug er en type indendørs landbrug, hvor afgrøder dyrkes i stablede systemer med vand, belysning og næringskilder kontrolleres omhyggeligt.

Det er en del af en hurtigt voksende sektor understøttet af kunstig intelligens, hvor maskiner lærer at styre daglige gartneropgaver. Industrien forventes at vokse årligt med 21% inden 2025 ifølge en kommerciel prognose (Grand View Research, 2019).

Grønne fordele omfatter bedre udnyttelse af rummet, fordi lodrette gårde kan placeres i byområder, færre madmil, isolation fra patogener, reduktion af jordforringelse og genvinding af næringsstoffer og vand.

Lodrette gårde tillader også produktkonsistens, prisstabilisering, og dyrkning på breddegrader, der er uforenelige med visse afgrøder såsom ørkenen eller arktisk.

"Lodrette systemer giver os mulighed for at udvide breddegraden, hvorafgrøder kan dyrkes på planeten, fra ørkenen i Dubai til Islands 4-timers vinterdage. Faktisk, hvis du dyrkede afgrøder på Mars, skulle du bruge denne form for teknologi, fordi der ikke er jord, "siger Dr. Dodd.

Studiet, som fremgår af journalen Ny fytolog , fastlægger syv trin - strategiske områder for fremtidig forskning, der er nødvendige for at understøtte øget produktivitet og bæredygtighed for aeroponiske lodrette gårde.

Disse søger at forstå:

Hvorfor aeroponisk dyrkning kan være mere produktiv end hydroponisk eller jordbearbejdning.

Forholdet mellem aeroponisk dyrkning og 24-timers døgnrytme af planter.

Rodudvikling af en række afgrøder under aeroponiske forhold.

Forholdet mellem aerosoldråbestørrelse og aflejring og planteydelse.

Hvordan kan vi etablere rammer for sammenligning af lodrette landbrugsteknologier for en række afgrøder.

Hvordan aeroponiske metoder påvirker mikrobielle interaktioner med planterødder.

Arten af ​​genanvendelse af rodeksudater (væsker udskilt af plantens rødder) inden for næringsopløsninger i lukkede aeroponiske systemer.

Rapporten hævder, at en drivkraft for teknologisk innovation i lodrette gårde minimerer driftsomkostninger og samtidig maksimerer produktiviteten - og at investeringer i grundlæggende biologisk forskning har en væsentlig rolle.

Dr. Dodds forskningsområde dækker døgnrytme - biologiske ure, der tilpasser plantens fysiologi og molekylære processer til den daglige cyklus af lys og mørke. Han afsluttede for nylig et årelangt Royal Society Industry Fellowship med LettUs Grow.

Dette indebar at kombinere Dr. Dodds ekspertise inden for døgnrytme og plantefysiologi med arbejdet fra LettUs Growts team af biologer og ingeniører til at designe optimale aeroponiske dyrkningsregimer. Dette er et centralt undersøgelsesområde, da disse molekylære interne timere vil fungere anderledes i lodrette gårde.

Aeroponiske platforme bruges ofte til at dyrke afgrøder af høj værdi, såsom salater, pak choi, urter, små messingafgrøder, ærteskud og bønneskud. LettUs Grow arbejder også på vækstregimer til frugt- og rodfrugter som jordbær og gulerødder, samt aeroponisk formering af træer til både frugt og skovbrug.

John Innes Center -forskere har opdrættet en række broccoli, der er tilpasset til at vokse indendørs til et større supermarked, og et af målene med forskningen vil være at teste, hvordan vi genetisk kan justere flere afgrøder til at vokse i det kontrollerede rum på lodrette gårde.

Bethany Eldridge, en forsker ved University of Bristol, der studerer rod-miljø-interaktioner og første forfatter af undersøgelsen tilføjer:"I betragtning af at 80% af landbrugsjord på verdensplan rapporteres at have moderat eller alvorlig erosion, muligheden for at dyrke afgrøder i et jordløst system med minimalt med gødning og pesticider er fordelagtigt, fordi det giver mulighed for at dyrke afgrøder i områder, der står over for jorderosion eller andre miljøproblemer, såsom algeblomster i lokale vandområder, der kan have været drevet af traditionelle, jordbaseret, landbrug."

Lilly Manzoni, Leder af forskning og udvikling hos LettUs Grow og en forfatterne af undersøgelsen siger, "Dette papir er unikt, fordi det er bredere end et typisk planteforskningsartikel, det kombinerer ingeniørers ekspertise, aerosolforskere, plantebiologer og gartnere. Det vidunderlige ved kontrolleret miljø landbrug og aeroponik er, at det virkelig er tværfagligt "