گلخانه‌های عمودی، راهکاری هوشمندانه برای کشاورزی پایدار و فرار از ورشکستگی آبی

امروزه بر کسی پوشیده نیست که کشاورزی و تهیه غذا، با توجه به افزاش روز افزون جمعیت، گسترش شهرنشینی، کاهش منابع آبی، خاک حاصلخیز و تغییرات آب و هوایی، امری نگران کننده است که به شدت نیاز به تغییر دارد. به طور کلی در هر سال جمعیت کشورها به سرعت افزایش یافته و منابع غذایی کاهش می‌یابند. تأمین غذای این جمعیت روز به روز چالش برانگیز خواهد بود.

به این چالش شیوه‌های سنتی کشاورزی، تأمین منابع آب و خاک قابل زراعت، آسیب‌رسانی به محیط زیست، تغییرات آب و هوایی و فرسایش خاک نیز از مسائل مشکل‌زایی هستند که در حال حاضر به عنوان عاملی تهدید کننده به شمار می‌آیند.

مشکل به حدی بزرگ است که طبق آمار در 40 سال گذشته حدود یک سوم زمین‌های قابل کشت خود را از دست داده‌ایم. بنابراین، لازم است راه‌های بهتری برای تأمین غذا برای نسل‌های آینده پیدا کنیم.

خوشبختانه، پیشرفت‌ها و فناوری‌های جدید کشاورزی مانند کشاورزی عمودی، راهی عالی برای مقابله با این چالش‌ها و تولید مواد غذایی مورد نیاز برای نسل‌های آینده را مهیا می‌کنند.

 

کاربردهای بالابر در گلخانه‌های عمودی و هوشمند

 

گلخانه عمودی چیست ؟

 

 

کشاورزی عمودی یا همان "Vertical Farming" همانطور که از نامش مشخص است، به روشی اشاره دارند که در آن کشت و پرورش گیاهان و سایر ارگانیسم‌ها بجای کشاورزی سنتی و بر روی زمین‌های کشاورزی افقی، به صورت عمودی در ساختمان‌های بلند و یا سازه‌های گلخانه‌ای مناسب انجام می‌شود.  کشاورزان با استفاده از لایه‌هایی که به صورت عمودی روی هم چیده‌ شده‌اند، می‌توانند از فضایی کمتر، غذایی بیشتر بدست آورند.

در این سیستم، استفاده از منابع آب و خاک بهینه‌سازی می‌شود و کشت و برداشت به صورت خودکار و کاملاً کنترل شده انجام می‌شود. این روش به دلیل کاهش مصرف آب و فضای کمتر نسبت به کشاورزی سنتی، به عنوان راهکاری پایدار، بهینه و اقتصادی مطرح شده است.

تاریخچه کشاورزی عمودی

 

اگرچه امروزه دیدن یک گلخانه مرتفع، چندان تعجب آور نیست. اما ایده این نوع از کشاورزی به هزاران سال قبل باز می‌گردد. اولین نمونه از کشاورزی عمودی، مربوط به باغ‌های معلق بابل در حدود 2500 سال قبل است.

حتی جالب است بدانید که کشاورزی هیدروپونیک نیز کاملا جدید نیست. حدود هزار سال قبل، آشوریان مدلی از این عمل را با پرورش گیاهان خود روی قایق‌های شناور بر فراز رودخانه‌ها و دریاچه‌ها توسعه دادند.

شکل پیشرفته‌تری از کشاورزی عمودی از نظر فنی در دهه 1600 میلادی ظاهر شد. کشاورزان فرانسوی و هلندی، راه‌هایی برای پرورش میوه‌هایی با آب و هوای گرم‌تر در مقابل دیواره‌های سنگی که نقش عایق نگهدارنده گرما بودند ایجاد و اقدام به پرورش گیاهان بر جدار این دیوارها کردند.

مکانیسم کشاورزی عمودی به چه صورت است ؟

 

کشاورزی عمودی ممکن است به بسیاری از مشکلات و چالش‌هایی که کشاورزان با آن مواجه هستند، پاسخ دهد. مانند فراهم کردن محصول بیشتر در زمین کمتر و انجام این کار بصورت پایدار و نه موقتی. اما مزارع عمودی دقیقا چگونه کار می‌کنند ؟

گلخانه‌های عمودی از مکانیزم‌ها و فناوری‌های متنوعی برای عملکرد خود استفاده می‌کنند. در ادامه به توضیح برخی تکنولوژی‌های مورد استفاده در گلخانه‌های عمودی می‌پردازیم:

• سیستم هیدروپونیک

برای کشت در گلخانه‌های عمودی از سیستم هیدروپونیک استفاده می‌شود. در این سیستم، گیاهان در جایگاه‌هایی قرار می‌گیرند که ریشه‌های آن‌ها به صورت آزاد در محلول غذایی قرار دارند، بدون استفاده از خاک. سیستم هیدروپونیک امکان مدیریت دقیق غذا، آب، و هوا و نور را فراهم می‌کند و بهینه‌ترین شرایط رشد برای گیاهان را فراهم می‌سازد.

• نورپردازی مصنوعی

به دلیل اینکه گلخانه‌های عمودی ممکن است در مکان‌هایی با کمبود نور طبیعی قرار گیرند، از نورپردازی مصنوعی استفاده می‌شود. لامپ‌های LED با طیف نوری متناسب با نیازهای گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نورپردازی مصنوعی، میزان نور مورد نیاز برای رشد و تولید محصولات را فراهم می‌کند و می‌تواند با استفاده از سیستم‌های کنترلی به صورت خودکار تنظیم شود.

 

• سیستم‌های نظارتی هوشمند

گلخانه‌های عمودی از سیستم‌های هوشمند و اتوماسیونی برای کنترل متغیرهای مختلف استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها شامل سنسورها و دستگاه‌های کنترلی هستند که میزان رطوبت، دما، CO2، pH، و مواد مغذی موجود در محلول غذایی را کنترل می‌کنند.

با استفاده از این سیستم‌ها، شرایط محیطی دقیقاً به نیازهای گیاهان تنظیم می‌شود و مصرف منابع آب و انرژی بهینه می‌شود.

 

• سیستم‌های آبیاری

گلخانه‌های عمودی از سیستم‌های آبیاری خودکار استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها شامل مخزن آب، پمپ آب، شبکه لوله‌کشی و فواره‌ها است که آب به صورت مستقیم و بهینه به ریشه‌های گیاهان تامین می‌شود.

 سیستم‌های آبیاری خودکار با استفاده از سنسورها و دستگاه‌های کنترلی، میزان آب مورد نیاز گیاهان را تنظیم و کاهش مصرف آب را ایجاد می‌کنند.

اینکه در یک گلخانه عمودی از کدام یک از مکانیسم‌های فوق استفاده شود، با توجه به شرایط و نظرات کارشناسی قابل انتخاب است.

 

مزایای کشاورزی عمودی

 

کشاورزی عمودی مزایای زیادی دارد، با این مدل حداکثر خروجی را با کمترین تأثیر محیطی و فضای بسیار کمتر بدست خواهیم آورد. در ادامه برخی از مزایای این روش تولید محصول را بررسی خواهیم کرد :

• نیاز آب و فضای کمتر

با کشاورزی عمودی، کشاورزان می‌توانند تا 98 درصد آب کمتر و تا 99 درصد زمین کمتری استفاده کنند. آن‌ها قادر خواهند بود محصولی 240 برابری نسبت به مزارع سنتی در تمام طول سال تولید کنند.

تا سال 2050 حدود 80 درصد جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی خواهند کرد. این ساختار جمعیتی به معنای تقاضای بیشتر برای غذا در مناطقی است که دسترسی به زمین، بسیار سخت است. در این شهرهای بزرگ و پرجمعیت، کشاورزی عمودی راهی برای پاسخگویی به این تقاضای فزاینده برای غذا بدون نیاز به منابع و زمین وسیع است.

• افزایش بهره‌وری تولید

کشاورزی عمودی باعث افزایش تولید کلی و مسئله مهم ثبات در تولید در طول سال می‌شود. زمانی که برخی از میوه‌ها و سبزیجات فقط بصورت فصلی در دسترس بوده‌اند، گذشته است. امروزه با تکنولوژی کشاورزی عمودی، انواع محصولات در تمام طول سال با وابستگی کمی که به آب، هوا، نور و سایر فاکتورها دارند، تولید می‌شوند.

• حذف اثرات زیست محیطی کشاورزی

کشاورزی عمودی داخل ساختمان اغلب باعث ایجاد فضایی کنترل شده (CEA) است. CEA شامل مجموعه‌ای از فناوری‌ها حول فراهم کردن شرایط بهینه برای گیاهان می‌باشد. عواملی مانند دما، نور و رطوبت در این محیط کنترل می‌شوند تا گیاهان را متناسب با نیازشان تغذیه کنند در غیر اینصورت، شرایط عمومی آب و هوا برایشان مناسب نمی‌باشد.

چندین مزیت برای راه اندازی CEA وجود دارد. این روش اجازه دسترسی سایر موجودات و حیوانات و تضاد بین کشاورزان و گونه‌های جانوری بومی را از بین می‌برد.

کشاورزان در معرض خطرات و بیماری‌هایی مانند مالاریا، مواد شیمیایی سمی و سایر چالش‌های تهدید کننده سلامتی هستند که با این روش این چالش‌ها از بین می‌رود. همچنین بدون مواد شیمیایی و نشت آن‌ها به محیط، جوامع مجاور مزرعه نیز محافظت می‌شوند.

مزارع عمودی، فراتر از غذا مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع، آن‌ها برای کمک به سلامت انسان استفاده می‌شوند.

 

• اشتغال‌زایی و رشد اقتصادی

راه‌اندازی گلخانه‌های عمودی می‌تواند منجر به ایجاد فرصت‌های شغلی در حوزه کشاورزی شهری شود. همچنین، افزایش تولید محصولات کشاورزی در داخل کشور می‌تواند به رشد اقتصادی کمک کرده و وابستگی به واردات را کاهش دهد.

• راه حلی برای قحطی و کمبود غذا

کشاورزی عمودی می‌تواند مشکل فزاینده کمبود غذا را در مناطق پر جمعیت که دسترسی به غذاهای تازه، میوه‌ها و سبزیجات ندارند را حل کند.

همچنین دسترسی به غذای سالم در مناطقی که پیش از این وضعیت سلامت مواد غذایی چندان مناسب نبوده است، انبارداری و نگهداری طولانی مدت از مواد غذایی دشوار بوده و همچنین هزینه تهیه غذا بسیار بالا بوده است، با کشاورزی عمودی تا حد زیادی برطرف می‌شود.

• کاهش نیاز به زمین زراعی

با توجه به فرسایش خاک و آلودگی ناشی از زمین‌های زراعی، ما باید به دنبال روش‌های جایگزینی برای تولید غذای سالم بدون نیاز به هکتارها زمین با کیفیت باشیم. کشاورزی عمودی می‌تواند با حرکت به سمت بالا و نه در سطح زمین، به این هدف کمک کند.

از آنجایی که بسیاری از مزارع عمودی، در گلخانه‌ها یا سازه‌های دیگر قرار دارند، می‌توان آن‌ها را تقریبا در هر مکانی بنا نمود. در مراکز شهری پر جمعیت، روی پشت بام‌ها و داخل انبارها یا حتی در مناطق فرسوده که در آنجا هرگز محصولات کشاورزی سنتی نمی‌توانند رشد کنند.

همچنین استفاده از گلخانه‌های عمودی به عنوان راهکاری برای تبدیل فضاهای بی‌استفاده در شهرها، مانند ساختمان‌های بلااستفاده، پارکینگ‌ها و زیرزمین‌ها، به مزرعه‌های شهری باشد.

• ایمنی مواد غذایی

ابتلا به بیماری‌های گوارشی بر اثر مصرف مواد غذایی آلوده، در بین انسان‌ها بسیار شایع است. در کشاورزی عمودی، با نظارت و کنترل دقیق محیط اطراف گیاهان، ایجاد شرایط ایزوله و جلوگیری از بیماری‌های کشاورزی، عملا این مشکل برطرف شده و احتمال ورود آلاینده‌ها به مراتب کمتر است.

 

استفاده از بالابرها در ساخت و نگهداشت گلخانه‌های عمودی

 

سوالات متداول در مورد کشاورزی عمودی

 

• آیا کشاورزی عمودی کارآمد است ؟

کشاورزی عمودی از آب و فضای کمتری استفاده می‌کند و تولید را در طول سال افزایش می‌دهد بجای اینکه به فصلی خاص وابسته باشد. بنابراین در حال حاضر کشاورزی عمودی نسبت به روش‌های سنتی بسیار کارآمدتر است.

• چه محصولاتی را می‌توان در مزرعه عمودی کشت کرد ؟

بهترین محصولات برای کشاورزی عمودی، معمولا گیاهان برگدار، گیاهان دارویی، قارچ ها و ریز میوه‌ها هستند اما بسیاری دیگر از میوه‌ها و گیاهان در این روش قابل کشت هستند. برخی از مزارع عمودی، میوه‌ها، گل‌ها، غلاتی مانند برنج و دیگر گونه‌ها را پرورش می‌دهند.

• آیا کشاورزی عمودی به آب نیاز دارد ؟

بله، مزارع عمودی از آب استفاده می‌کنند اما چون می‌توان از طریق سیستم‌های آبرسانی با حداقل میزان ضایعات و همچنین بازیافت، آبیاری را انجام داد، به مراتب کمتر از مزارع سنتی مصرف آب دارند. این تفاوت میزان نیاز به آب حتی تا 98 درصد نیز می‌رسد.

• آیا کشاورزی عمودی از برق زیادی استفاده می‌کند ؟

برخی از مزارع عمودی از مقدار زیادی برق برای تغذیه چراغ‌های رشد خود استفاده می‌کنند. در حالی که برخی از مزارع می‌توانند از نور طبیعی خورشید استفاده کنند و نیاز خود به برق را تا حد زیادی کاهش دهند. البته این میزان به نوع گیاه و کشت بستگی خواهد داشت.

• چه خاکی در کشاورزی عمودی استفاده می‌شود ؟

این مسئله کاملا به نوع سیستم و کشتی که انجام می‌شود، بستگی دارد. برخی مزارع عمودی هنوز در خاک کاشت می‌کنند. درحالی که، برخی دیگر خاک را به طور کامل حذف و از روش‌هایی مانند کشت هیدروپونیک استفاده می‌کنند.

• آیا مزارع عمودی به کود نیاز دارند ؟

در یک مزرعه هیدروپونیک عمودی، محلول‌هایی به آب اضافه و جایگزین کود می‌شود و تمام مواد مغذی مورد نیاز گیاه برای رشد را فراهم می‌کند.

• آیا در مزارع عمودی می‌توان برنج کشت کرد ؟

بله، برخی از انواع مزارع عمودی قادر به پرورش برنج هستند. در حال حاضر، تولیدکنندگانی در کشورهایی مانند سنگاپور، در ابعاد گسترده در مزارع عمودی برنج تولید می‌کنند.

• آیا مزارع عمودی به آفت کش نیاز دارند ؟

مزارع عمودی با فناوری CEA با دور نگه داشتن آفات از گیاهان در وهله اول، نیاز به آفت‌کش‌های شیمیایی را برطرف می‌کنند. نظارت دقیق و حفظ نظافت، به کشاورزان کمک می‌کند تا مشکلات را قبل از هجوم پیدا کنند. به این صورت، دیگر نیازی به پاشیدن سم روی محصول نیست.

• آیا مزارع عمودی از نور خورشید استفاده می‌کنند ؟

در حالی که همه مزارع عمودی از این رویکرد استفاده نمی‌کنند، گلخانه‌هایی وجود دارند که تلاش می‌کنند حداکثر استفاده را از نور طبیعی خورشید بکنند.

در انتهای این مطلب لازم است بدانید که ...

 

گلخانه‌های عمودی به عنوان یک راهکار نوین و پایدار در کشاورزی شهری، امکان تولید محصولات کشاورزی در حداقل فضا و منابع محدود آبی را فراهم می‌کنند.

 این فناوری، بهبود کیفیت محصولات، کاهش مصرف آب و انرژی، کاهش آلودگی محیطی و افزایش تولید محصولات را در شهرها امکان‌پذیر می‌سازد. با توجه به فواید آن، گلخانه‌های عمودی می‌توانند نقش مهمی در تحقق امنیت غذایی، پایداری محیط زیست و توسعه اقتصادی در آینده اقتصادی هر کشوری داشته باشند.