ما هي الزراعة العمودية؟

إيجابيات وسلبيات طريقة الزراعة الجديدة

متى ولدت الزراعة العمودية؟

وُلد مفهوم الزراعة العمودية في عام 2011 في فصل دراسي بجامعة كولومبيا (نيويورك). خلال أحد الدروس ، تحدى البروفيسور ديكسون ديسبوميه طلابه لإيجاد طريقة لإنتاج الطعام داخل محيط جزيرة مانهاتن. اقترح الطلاب في البداية زراعة المحاصيل على قمة ناطحات السحاب ، ولكن حتى استخدام جميع الأسطح في الجزيرة لن يغطي سوى 4٪ من احتياجات السكان الغذائية. لذلك ، ولدت فكرة جديدة: دعونا نزرع داخل المباني باستغلال المساحة الرأسية. كان ذلك اختراقًا.

في ذلك الوقت ، كانت كل التقنيات التي نحتاجها لوضع هذه الرؤية موضع التنفيذ موجودة بالفعل.

في جميع أنحاء العالم ، كنا نمارس الزراعة بدون تربة ، مثل الزراعة المائية ، لإنتاج الخضروات أو الفاكهة الصغيرة في البيوت البلاستيكية. تمكنا أيضًا من تعديل درجة الحرارة والرطوبة الداخلية ، وكان هناك بالفعل بعض الأضواء البستانية. نحتاج فقط إلى تجميع هذه التقنيات معًا.

منذ ذلك الحين ، زاد عدد ما يسمى بـ “المزارع العمودية” في جميع أنحاء العالم ، من الولايات المتحدة إلى اليابان والصين وسنغافورة وأمريكا الجنوبية وأوروبا (المصدر A.V.F).

في السنوات القليلة الماضية ، زادت المعرفة بهذه الزراعة بشكل كبير ، وجعلت التقنيات الإنتاج أكثر وأكثر كفاءة ، وتم زراعة العديد من المحاصيل المختلفة بنجاح.

دعونا نحاول فهم كيفية عمل هذه المزارع 4.0 ، وتحليل المكونات المختلفة للزراعة الرأسية.

كيف تعمل المزارع العمودية؟

الخلايا المناخية

أينما تريد بناء مزرعتك العمودية ، من الضروري إنشاء بيئة معزولة للحفاظ على المستوى المطلوب من الظروف المناخية مثل درجة الحرارة والرطوبة والتهوية. يجب أن تمنع البيئة المغلقة تمامًا دخول الآفات والأمراض.

عادة ما تكون الخلايا مصنوعة من الألواح العازلة ، ولكن تستخدم الحاويات أيضًا لتطوير المزارع المعيارية. يمكن تركيب الخلايا المناخية عمليًا في أي مكان ، من المباني إلى القوارب والمستودعات والمدارس أو في الجزء الخلفي من المطعم.

نظام التكييف

بعد العزل ، يعد نظام HVAC (تهوية الرطوبة والتحكم في الهواء) “أداة” الزراعة الرأسية الأولى والأكثر أهمية. يجب على هذا النظام تصفية الهواء الداخل والخارج ، مما يخلق أفضل بيئة ممكنة للمحاصيل.

عند تطوير مزرعة عمودية ، من الضروري تصميم نظام HVAC بعناية كبيرة بما يتماشى مع مساحة الزراعة. من هذا ينبع نجاح الزراعة وإنتاجية المحاصيل ومستوى تكاليف التشغيل المتعلقة باستهلاك الطاقة.

طرق الزراعة

طريقتان رئيسيتان للزراعة بدون تربة في الزراعة الرأسية هما الزراعة المائية والهوائية.

الزراعة المائية هي الأكثر شيوعًا.

يأتي تاريخ الزراعة المائية من الحدائق البابلية القديمة ، وقد مارستها أعراق مختلفة. حتى اليوم في ميانمار ، يزرع السكان المحليون على طوافات تستريح على مياه بحيرة إنلي.

من الناحية الصناعية ، طور المزارعون الهولنديون طرقًا للزراعة المائية للإنتاج داخل الصوبات الزراعية ، وحتى ناسا طورت بعض النماذج الأولية لإنتاج الغذاء في الفضاء.

الفكرة بسيطة: يتم تعليق النباتات فوق مستوى سطح الأرض بفضل الدعامات المختلفة ، مما يسمح للمياه والمغذيات بالتدفق عبر الجذور ، مما ينتج عنه دائرة ري شبه مغلقة. تحصل النباتات على الكمية الدقيقة من العناصر الغذائية التي تحتاجها ، ولا يتم إهدار الماء.

النظام الجوي هو أحدث. المبدأ هو نفسه ، ولكن يتم رش الماء والمغذيات مباشرة على جذور النباتات المعلقة في الهواء. تُفضل هذه الطريقة أحيانًا لتجنب ركود الماء وزيادة أكسجة الجذور.

يزرع الخس في الزراعة المائية – Vertical Farming Education

نظام الزراعة

في الزراعة العمودية ، رأينا بالفعل أنواعًا مختلفة من الأنظمة. اللوحات المتحركة من Skygreen (واحدة من أوائل المزارع العمودية الصناعية في العالم) وأبراج NFT والأبراج الأكثر شيوعًا المستخدمة في غالبية المزارع. في الآونة الأخيرة ، طورت شركة إيطالية ناشئة نموذجًا أوليًا جديدًا يستخدم الذكاء الاصطناعي لنقل النباتات داخل مزرعة عمودية كبيرة “مكعب” لجعل الزراعة فعالة بشكل غير عادي.

أضواء

نظرًا لأننا نتحدث عن الزراعة الداخلية ، فستحتاج إلى مصابيح زراعية لإعادة إنتاج الإشعاع الشمسي ، وخاصة الطول الموجي للأحمر والأزرق (هذه هي الطريقة التي تبدو بها الأضواء وردية أو أرجوانية).

تُعد الجُهدات الجُهدية المُستخدمة حاليًا في الزراعة الداخلية ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة ويمكن استخدامها لزراعة محاصيل مختلفة. تتميز بعض مصابيح الطاقة الشمسية بأنها فعالة للغاية لدرجة أنها تسمح بتعديل الطيف وشدة الضوء عندما تحتاج إلى تبديل المحاصيل أو حتى لتكرار غروب الشمس وشروقها ، مما يمنح النباتات أفضل محاكاة ممكنة للتغيرات الشمسية اليومية.

الصمام المستخدم لزراعة الخس على نظام Radix – Vertical Farming Education

برامج الزراعة

يستخدم المزارعون الرأسيون نوعًا مختلفًا من البرامج للتحكم في الظروف المناخية وتدفقات الري والإضاءة وإدارتها. البرمجيات والذكاء الاصطناعي و I.O.T. قيد التطوير المستمر ، مما يزيد من مستوى الأتمتة في جميع عمليات الزراعة.

البذور والركائز

البدء من البذور بدلاً من النباتات الصغيرة هو الإستراتيجية الأقل تكلفة والأكثر تفضيلاً. أيضا ، يمكنك التحكم في سلسلة الإنتاج بأكملها ، من البذر إلى الحصاد.

النباتات المزروعة عمومًا في الزراعة العمودية هي الخضر الورقية ، والخضر الصغيرة ، والفواكه الصغيرة ، والقنب ، والأعشاب العطرية ، والزهور الصالحة للأكل.

توجد الركائز التي تنمو عليها النباتات بأشكال وقوام مختلف ، من الخث إلى الصوف الصخري. يجب اختيار الركيزة بعناية وفقًا لنظام الزراعة والمحاصيل المختارة وتدفقات الري. عادة ، يتجه الاختيار نحو الركائز العضوية ، والتي يمكن تحويلها إلى سماد ولا تولد نفايات صلبة.

Microgreens على الركيزة العضوية – Profarms

أدوات أخرى

اعتمادًا على المشروع ، يمكن للمزارعين استخدام أدوات وآليات أخرى ، من غرف الإنبات إلى الثلاجات والآلات ، للتعبئة والتخزين والشتلات التلقائية والحصاد.

إيجابيات وسلبيات الزراعة العمودية

كما قد تكون فهمت ، فإن إيجابيات الزراعة العمودية عديدة:

•  الحفاظ على التربة: في الزراعة الرأسية ، يتم استخدام المساحة بكفاءة عالية ، وهو أمر ضروري لإنتاج الغذاء لسكان العالم المتزايدين دون استغلال الأراضي الزراعية الإضافية. تتجنب الزراعة بدون تربة أيضًا مشاكل مثل التسميد المفرط الذي يسبب تلوث المياه في جميع أنحاء العالم (خاصة في الزراعة الأحادية).
•  توفير المياه: الزراعة العمودية فعالة بشكل خاص في استخدام المياه. مع طلابنا ، أثبتنا استخدامنا للمياه بنسبة 90٪ أقل من الزراعة الحقلية.

في بعض الأنظمة ، يمكنك استعادة الرطوبة من النتح وإعادة استخدامها لري النباتات.

•  (عموديًا) من المزرعة إلى الشوكة: تتيح إمكانية زراعة المحاصيل في بيئة محكومة بالكامل الإنتاج عمليًا في كل مكان ، من المستودعات إلى المدارس أو القوارب أو حتى في محطات الفضاء الدولية. تعد زراعة الطعام داخل المدن الكبرى أو بالقرب منها طريقة جيدة لتجنب انبعاثات الكربون الكبيرة وتكاليف النقل. يعد تقليل الوقت من الحصاد إلى الاستهلاك طريقة رائعة للحفاظ على المحاصيل طازجة ولذيذة ومغذية.
•  إنتاج لمدة 12 شهرًا: إمكانية الإنتاج على مدار السنة بغض النظر عن الظروف المناخية الخارجية تسمح بالزراعة في كل جزء من العالم باستمرارية وأمان غير عاديين.
•  إنتاج وحفظ المحاصيل العتيقة: الزراعة الأحادية ، الأحادية ، مبيدات الآفات ، وتغير المناخ هي المسؤولة عن الحد من الأنواع والأصناف المزروعة في العالم. تسمح لك القدرة على ضبط الظروف المناخية المختلفة باستعادة أنواع المحاصيل المهجورة لأنها أقل إنتاجية أو غير مناسبة لاستخدام المبيدات.
•  الغذاء النظيف: إن زراعة المحاصيل في الداخل تسمح بالزراعة دون مخاطر الآفات أو الأمراض ، فلا داعي لاستخدام مبيدات الأعشاب أو المبيدات.
•  الجاذبية: فقدان الاهتمام بالممارسات الزراعية أمر شائع في جميع أنحاء العالم. تجذب التكنولوجيا والميزة المستقبلية للزراعة العمودية المزارعين الشباب ، مما يقلب الإحصاء.

سلبيات

•  استهلاك الطاقة: الطاقة اللازمة لنظام HVAC (الذي يعمل على مدار 24 ساعة) والإضاءة لابد من أخذها في الاعتبار في السيناريو العالمي. ومع ذلك ، يمكن أن تقلل الألواح الشمسية والبطاريات من استهلاك الطاقة وتكاليفها.
•  اختيار المحاصيل: يمكنك عمليًا زراعة كل محصول في الداخل ، ولكن هناك أنواعًا معينة فقط هي المربحة والأكثر ملاءمة لهذا النظام اليوم.

ايضا تتوفر هذه المقالة باللغات الاتية: English Español Français Deutsch Nederlands Türkçe 简体中文 Ελληνικά