کشاورزی عمودی راه حلی پایدار برای امنیت غذایی

اخبار سبز کشاورزی: دکتر حسین شیرزاد، دانش آموخته مقطع دکتری توسعه کشاورزی و از مدیران ارشد وقت وزارتخانه، همواره در نظام بهره‌وری کشاورزی، سرمایه‌گذاری، کارآفرینی و اقتصاد کشاورزی صاحب نظر بوده است.

وی در نیمه دهه هشتاد مشاور معاون وزیر و رئیس خودکفایی محصولات استراتژیک بود؛ سپس به‌عنوان مجری طرح‌های سرمایه‌گذاری خارجی بخش کشاورزی، دبیر کمیته بهره‌وری وزارت جهاد کشاورزی، دبیر کمیته بهره‌وری وزارت و دستیار ویژه وزیر خدمات خود را به بخش ارائه کرد.

این تجربیات موجب شد تا در سمت معاون دفتر اقتصادی وزرات جهاد کشاورزی نماینده تام‌الاختیار وزارت در کمیته‌های تغییر اقلیم، بانک جهانی و سازمان کنفرانس اسلامی تاثیرگذار باشد.

شیرزاد در مقاله ای با عنوان «کشاورزی عمودی راه‌حل پایدار برای امنیت غذایی مناطق شهری» نوشت:

انتظار می رود تا سال 2050، معادل 68 درصد از جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی کنند، به این معنی که افراد بیشتری دورتر از مزارع سنتی زندگی می کنند و کامیون های منتشر کننده گازهای گلخانه ای بیشتری در جاده ها برای انتقال محصولات تازه به فروشگاه های مواد غذایی مورد نیاز باشد.

کشاورزی عمودی (VF) یا فناوری کشاورزی بلندمرتبه "vertical farming (VF) or high-rise farming technology " می تواند راه حل دیگری را با محدود کردن نیاز به حمل و نقل بین کشوری در زنجیره تامین مواد غذایی ارائه دهد. تولیدکنندگان می توانند این مزارع را در مناطق شهری بسازند یا ساختمان های موجود را به امکانات کشاورزی تبدیل کنند، که دسترسی آسان ساکنان به غذا را فراهم کرده و به آنها کمک کند تا "ردپای کربن" خود را محدود کنند.

کشاورزی عمودی یک راه حل ارزشمند برای جایگزینی به کشاورزی سنتی در فضای باز و اولین و مهمترین سهم آن در ارتقای کیفی محیط زیست است. به طور کلی در میان بسیاری از کنشگران محیط زیست اتفاق نظر وجود دارد که سیستم معاصر کشاورزی مبتنی بر خاک در فضای باز، ناپایدار بوده و تا حد زیادی هم مسئول تغییرات آب و هوایی و هم قربانی تغییر اقلیم است. نیمی از درختان جهان (معادل کشور برزیل) به خاطر کشاورزی، جنگل‌زدایی شده اند.

Indoor farming

همانطور که مشخص است، درختان عنصر اصلی جذب دی اکسید کربن و تولید اکسیژن هستند، به طوری که تخریب جنگل ها برای استفاده از زمین‌های کشاورزی نقش بسزایی در تغییر اقلیم دارد.

کشاورزی در فضای داخلی( Indoor farming)، به ویژه کشاورزی عمودی، به ما این امکان را می دهد که مقدار زمینی را که برای تغذیه روزافزون جمعیت جهان ضروری است، کاهش دهیم، به ویژه که انتظار می رود در سال 2050 جمعیت زمین به 9.8 میلیارد نفر برسد، این موضوع اهمیت پیدا می کند.

مزارع عمودی می توانند حتی به احیای 60 تا 70 درصد جنگل ها (دو تریلیون درخت) کمک کنند تا کربن کافی برای معکوس کردن سرعت گرمایش جهانی را جذب نمایند.

مسلماً نمی توان انتظار داشت که کشاورزی در محیط های سرپوشیده به طور کامل جایگزین تمام یک میلیارد و 87 میلیون هکتار زمین های اختصاص داده شده به تولید محصولات شود.

به عنوان مثال، رشد برنج در داخل خانه، بسیار پرهزینه و پرواربندی گاو در داخل خانه تقریبا غیرممکن است. با این حال، مزارع عمودی می توانند به منبع قابل توجهی از تولید غذا تبدیل شده و نیاز به استفاده بیش از حد از زمین های کشاورزی را کاهش دهد.

در واقع، حیوانات دیگری مانند سخت پوستان، ماهی ها و طیور را می توان در مزارع عمودی پرورش داد و همچنین خوراک دام مکفی تولید کرد.

عرضه دموکراتیک غذا

سیستم های مزارع شهری نه تنها می توانند به بهره وری زمین کمک کنند، بلکه می توانند به کاهش صرفه جویی در سایر منابع طبیعی مانند آب و انرژی و استفاده مجدد از زباله های آلی یاری رسانند. علاوه بر این، کشاورزی در فضای باز، یکی از علل اصلی بیماری های جهانی است زیرا نیمی از جهان در اثر استفاده از سبزیجات آلوده به مدفوع انسان بیمار می شوند.

رشد غذا در یک محیط کنترل شده به همه اجازه می دهد تا غذای سالم و ایمن برای خوردن تولید کنند. مزارع عمودی سیستم غذایی را غیرمتمرکز و همچنین عرضه غذا را دموکراتیک می‌کنند، زیرا عرضه را افزایش و قیمت‌ها را کاهش داده، به دسترسی به غذا برای همه اقشار جمعیت، از جمله فقیرترین‌ها کمک می‌کند.

افزایش عملکرد محصول در محیط کنترل شده

دسترسی عادلانه تر و گسترده تر به غذا، پایداری سیستم های شهری را بیشتر افزایش می دهد. مزارع عمودی را می توان به عنوان یک روش ایده آل برای کشاورزی شهری تایید کرد، زیرا با استفاده کارآ از زمین، تراکم غذا در هر متر مربع از فضای کشاورزی افزایش می یابد.

در ادبیات عامه؛ کشاورزی عمودی، فرآیند رشد گیاه بر روی سطوح شیبدار عمودی به جای یک فضای مسطح، مانند مزرعه یا گلخانه است. در این فناوری مواد غذایی در لایه‌های عمودی روی هم قرار می‌گیرند و معمولاً در ساختارهایی مانند آسمان‌خراش، کانتینرهای حمل و نقل یا انبارهای قدیمی ادغام می‌شوند.

مفاهیم کشاورزی عمودی مدرن بر استفاده از تکنیک‌های کشاورزی داخلی و فناوری‌های کشاورزی محیط کنترل‌شده (CEA) برای مدیریت تمام شرایط محیطی تأکید دارند. تولید وعده های غذایی و سبزیجات در داخل به لطف تنظیم مصنوعی نور، رطوبت، دما و گازها امکان پذیر است. هدف اصلی اش افزایش عملکرد محصول در یک محیط کنترل شده است.

در مقایسه با کشاورزی سنتی، فارم های عمودی از آفت کش ها و قارچ کش ها استفاده نمی‌کنند و با مدیریت کوددهی گیاهی، غذای تولید شده فوق العاده مغذی است.

علاوه بر این، از آنجایی که مزارع داخلی، آب کمتری نسبت به مزارع بیرون مصرف می کنند، فرقی نمی کند که فصل مرطوب باشد یا خشک. کشاورزی عمودی هنوز یک فناوری جدید است.

شرکت‌ها تلاش‌های خود را بر تولید انبوه محصولات متمرکز می‌کنند و از نظر اقتصادی برآورده کردن تقاضای فزاینده مواد غذایی را امکان‌پذیر می‌سازند. انرژی خورشیدی در برخی از محیط ها مانند منطقه خاورمیانه برای تامین برق LED ها با هزینه کم، بدون از بین بردن محصولات استفاده می شود.

ساختار مزرعه عمودی هیدروپونیک

اما به زبان علمی، یک مزرعه عمودی هیدروپونیک شامل شش جزء ساختاری مورد نیاز برای دستیابی به شرایط بهینه برای رشد چند لایه محصول است.

مولفه نخست؛ یک سیستم هیدروپونیک مواد مغذی معدنی (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, B, Cu, Mo, Si) را از طریق محلول مغذی هوادهی راکد (آب کشت عمیق) به ریشه های گیاه می رساند. جریان مداوم محلول غذایی، سطوح آب متناوب (جزر و جریان)، غبار مواد مغذی (آئروپونیک)، یا با چکاندن محلول غذایی به گیاهان جداگانه (آبیاری قطره ای) محیط های رشد غیر آلی (مانند پشم معدنی، پرلیت، ماسه) یا ارگانیک (مانند ذغال سنگ نارس، مغز زغال اخته، الیاف چوب) سیستم پشتیبانی از ریشه، تعادل بین آب و هوا در ناحیه ریشه، و یک بافر برای pH و مواد مغذی را فراهم می کند این محیط ریشه زایی پایدار به ویژه در طول جوانه زنی و نمو گیاهچه حیاتی است.

مولفه دوم؛ عناصر روشنایی دیود ساطع نور (LED) سیستم هیدروپونیک؛ مولفه سوم؛ واحد گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)؛ مولفه چهارم؛ سیستم لقاح CO2. ، مولفه پنجم؛ دیوارهای دارای عایق حرارتی خوب و هوایی میباشند. و سرانجام مولفه ششم؛ واحد کنترل محیطی (نور، دما، رطوبت، CO2 و جریان هوا) و محلول غذایی (یعنی هدایت الکتریکی (EC)، pH، O2، و دمای ناحیه ریشه را در بر می‌گیرد.

محلول مغذی گرفته شده و دوباره به گردش در می آید. در طول استفاده و استفاده مجدد از آن، ترکیب محلول غذایی ممکن است به طور اساسی تغییر کند. یا واکنش های" بارش و کمپلکس" رخ دهد که بر فراهمی زیستی تأثیر می گذارد.

علاوه بر این، نسبت‌های جذب مواد مغذی با نسبت‌های محلول غذایی متفاوت است و در نتیجه تعادل مواد مغذی تغییر می‌کند. به عنوان مثال، جذب افتراقی گیاهان از اشکال متنوع نیتروژن می‌تواند باعث عدم تعادل نسبت NO3-/NH4+ و در نتیجه علائم سمیت شود. تفاوت در مقادیر و اشکال قابل استفاده آهن عرضه شده به گیاهان نیز می تواند باعث کمبود آهن شود .علاوه بر این، Na+ سرعت جذب نسبتاً کمی دارد و به تدریج در محلول غذایی افزایش می‌یابد . علاوه بر این، واکنش‌های آنتاگونیستی مواد مغذی مانند تداخل NaCl در جذب K+ و NO3- و مهار جذب K+ توسط NH4+، می‌تواند جذب مواد مغذی را محدود کند.

بنابراین، تا به امروز، سیستم‌های هیدروپونیک مبتنی بر EC برای به حداقل رساندن عدم تعادل مواد مغذی با تزریق یک محلول ذخیره استفاده می‌شوند، زیرا حسگرهای یونی با دقت بالا در استفاده طولانی‌مدت نسبتاً گران هستند و دقیق نیستند. همچنین گردش مجدد محلول مغذی می تواند منجر به تجمع "اسیدهای آلی فیتوتوکسیک" خارج شده از ریشه شود.

تکنیک های حذف ترکیبات فیتوتوکسیک از محلول مغذی

تکنیک های مختلفی برای حذف ترکیبات "فیتوتوکسیک" از محلول مغذی استفاده می شود، مانند زغال چوب فعال، تجزیه الکتریکی و فیلتراسیون آهسته شن با این حال، این روش‌ها همیشه کافی نیستند یا نیاز به سرمایه‌گذاری‌های پرهزینه دارند و تولیدکنندگان را مجبور به شستشوی محلول غذایی می‌کند.اگرچه شیوع پاتوژن ها در سیستم های هیدروپونیک کمتر از سیستم های تولید خاک است، اما می توانند از طریق محلول غذایی راحت تر به گیاهان دیگر سرایت کنند.

معجزه آکواپونیک

بنابراین، رشد میکروبی در محلول‌های غذایی با استفاده از سیستم‌های ضدعفونی مانند پراکسید هیدروژن، فیلترها، گرما، ازن و اشعه UV کنترل می‌شود . سیستم رشد هیدروپونیک نظام غالبی است که در مزارع عمودی مورد استفاده قرار می‌گیرد و پیش‌بینی می‌شود بازار تحت سلطه بخش هیدروپونیک باشد. فناوری‌های کشاورزی با محیط کنترل‌شده (CEA) هیدروپونیک بیشترین سهم درآمد بازار را با بیش از 45 درصد در سال 2021 به خود اختصاص داد و انتظار می رود که در طول 10 سال آتی نیز بیشترین سهم را داشته باشد.

این به دلیل هزینه کم اجرا و سهولت عملیات آن است. سیستم هیدروپونیک توسط سیستم دیگری به نام آکواپونیک که گیاهان و ماهی ها را در یک اکوسیستم ترکیب می کند یک گام به جلو برداشته می شود. ضایعات غنی از مواد مغذی تولید شده توسط ماهی های پرورش یافته در داخل به عنوان منبع تغذیه گیاهان موجود در مزرعه عمودی عمل می‌کند.

از طرف دیگر، همچون کارخانه ای فاضلاب را فیلتر و تصفیه می کند که سپس در مخازن ماهی بازیافت می شود این ترکیب از سیستم‌ها ارزان‌تر و راحت‌تر است زیرا مواد مغذی معدنی خریداری نمی‌شود و گیاهان کاملاً ارگانیک رشد می‌کنند و علاوه بر این برای تمیز کردن مخازن ماهی نیازی به هزینه‌های اضافی نیست و نه تنها مقرون به صرفه است، بلکه می توان بیماری های موجود در سیستم ها را کاهش داد و یک فناوری کشاورزی بسیار مناسب در شهری شکل داد.

احتمالاً اجزای آلی موجود در این سیستم باعث می شود که عناصر کمیاب به راحتی برای رشد مناسب در دسترس گیاه قرار گیرند و بنابراین سیستم آکواپونیک در چرخش مجدد باعث کاهش بیماری های ریشه در محصول با افزایش عملکرد محصول از آکواپونیک در مقایسه با هیدروپونیک معمولی می شود.

ابداع سیستم آئروپونیک

همچنین میوه‌ها و سبزیجاتی که در سیستم آکواپونیک رشد می‌کنند، به راحتی واجد شرایط گواهی محصولات ارگانیک هستند، زیرا در این سیستم از هیچ گونه آفت‌کش و کود استفاده نمی‌شود. ایروپونیک به عنوان روشی نوآورانه از رشد گیاهان در فضای داخلی برای اولین بار توسط سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا) توسعه یافت. در دهه 1990، ناسا شروع به یافتن راه های کارآمد برای رشد گیاهان در فضا کرد و اصطلاح "آئروپونیک" را ابداع کرد.

سیستم های ایروپونیک هنوز در مرحله رشد در دنیای کشاورزی عمودی هستند، اما به تدریج مورد توجه قرار می گیرند. آئروپونیک فرآیند کارآمدتری برای رشد گیاهان در مزارع عمودی است که تا 90٪ آب کمتری نسبت به سایر سیستم های هیدروپونیک کارآمد مصرف می کند. گیاهانی که در این سیستم‌های ایروپونیک رشد می‌کنند، مواد معدنی و ویتامین‌های بیشتری مصرف می‌کنند و گیاهان را سالم‌تر و مغذی‌تر می‌کنند.

ضرورت‌های بقا، دوام و توسعه کشاورزی عمودی در هر کشور

امروزه، زنجیره تامین مشاغل کشاورزی عمودی را می توان به چهار سازمان تقسیم کرد: (1) تولیدکنندگان، (2) توسعه دهندگان و تامین کنندگان فناوری، (3) موسسات تحقیقاتی و آموزشی، و (4) مشاوره ؛ حلقه اول، تولید مواد غذایی با کیفیت بالا، برآورده کردن خواسته های مصرف کننده نهایی (یعنی صنعت خرده فروشی، رستوران ها و مصرف کنندگان) حلقه دوم، تامین کنندگان فناوری‌های کشاورزی عمودی مانند سیستم‌ها و لوازم روشنایی، هیدروپونیک و اتوماسیون را توسعه و عرضه می‌کند.

حلقه سوم، سازمان نهادی همچنین مزارع کوچک عمودی را برای تحقیق و آموزش به جای تولید اداره می کند. این موسسات عموماً مراکز تحقیقاتی خصوصی، دانشگاه‌ها، سازمان‌های دولتی یا غیرانتفاعی هستند. حلقه چهارم، سازمان خدمات مشاوره فنی در مورد سؤالات پیچیده مربوط به کشاورزی عمودی میباشند. حضور این 4 سازمان برای بقا و دوام و توسعه کشاورزی عمودی در هر کشوری ضروری است.

تجزیه و تحلیل بازار کشاورزی عمودی

تجزیه و تحلیل بازار کشاورزی عمودی ، بر اساس مکانیسم رشد (هیدروپونیک، آئروپونیک، آکواپونیک)، ساختار (ظروف حمل و نقل، مبتنی بر ساختمان)، نوع نهاده ها (آفت کش‌های زیستی، کودهای زیستی، محرک‌های زیستی)، نوع محصول (سبز برگ، گیاهان گرده‌افشانی، گیاهان دارویی)، مؤلفه (روشنایی، مؤلفه هیدروپونیک، کنترل آب و هوا، سنسورها) تقسیم بندی و ارزشگذاری می شود.

بازار کشاورزی عمودی، بر اساس ساختار به دو گروه مزارع عمودی مبتنی بر ساختمان و مزارع عمودی کانتینری حمل و نقل مجزا میگردند. انتظار می رود بخش مزارع عمودی کانتینری حمل و نقل با سرعت بیشتری رشد کند.

قابل حمل بودن و کاهش فضای مورد نیاز برای کشت محصولات زراعی دو مزیت عمده است. بازار کشاورزی عمودی، بر اساس نوع مولفه های تولید به اجزای آبیاری، روشنایی، مصالح ساختمانی، سنسورها، کنترل آب و هوا و غیره تقسیم می شود.

از آنجایی که کشاورزی عمودی به شدت به نورهای مصنوعی به عنوان جایگزینی برای نور خورشید وابسته است، انتظار می رود بخش روشنایی با سهم قابل توجهی از بازار بر بازار کشاورزی عمودی تسلط داشته باشد. نور مصنوعی برای ایجاد شرایط روشنایی در فضای باز با تنظیم شدت خروجی لامپ ها استفاده می شود.

کشاورزی کانتینری

علاوه بر این، در میان اجزای مختلف مورد استفاده در کشاورزی عمودی، پیش‌بینی می‌شود که بخش کنترل دما به دلیل رشد نگرانی‌های تولیدکنندگان در مورد تغییرات آب و هوایی که باعث کاهش عملکرد کشاورزی می‌شود،با رشد قابل‌توجهی افزایش یابد.

کشاورزی کانتینری قابل حمل و نقل با سهم درآمدی بیش از 50 درصد در سال 2021 بر بازار مسلط بودند و انتظار می رود در 10 سال آتی نیز همین روند را شاهد باشیم. از مزایای اصلی کشاورزی کانتینری می توان به حمل و نقل آسان و عدم نیاز به زمین زیاد اشاره کرد زیرا کل فرآیند تولید محصول در یک کانتینر انجام می شود.

این نوع کشت، نزدیک به هشت برابر زمین های کشاورزی تک سطحی، سطح رشد بیشتری را فراهم می کند، در نتیجه امنیت غذایی یک شهر را برای مدت طولانی تری تضمین می کند.این رشد به توانایی ساختار برای کمک به رشد محصولات بدون توجه به مکان جغرافیایی اعتبار دارد. مزارع عمودی کانتینری حمل و نقل روز به روز در حال محبوب شدن هستند.

آنها از کانتینرهای حمل و نقل 40 فوتی استفاده می کنند که کالاها را در سراسر جهان حمل می کنند و مزارع عمودی را با چراغ های LED، سیستم های آبیاری قطره ای و قفسه های عمودی روی هم برای پرورش انواع گیاهان در خود جای می دهند.

این شامل سیستم های مدیریت رشد کنترل شده توسط کامپیوتر است که به کاربران امکان می دهد تمام سیستم ها را از طریق تلفن هوشمند یا رایانه بررسی کنند. سه شرکت پیشرو که مزارع عمودی کانتینری حمل و نقل را تولید می کنند عبارتند از( مزارع فریت، کراپ باکس و گروتینرز).

تولید یک هکتار مزرعه عمودی برابر با تولید در 30 هکتار مزرعه آزاد

یک هکتار مزرعه عمودی می تواند محصولاتی را تقریباً برابر با مقدار محصولات تولید شده توسط 30 هکتار زمین کشاورزی معمولی با در نظر گرفتن تعداد محصولات تولید شده در هر فصل تولید کند.

بر اساس تجزیه و تحلیل منطقه ای، بازار جهانی کشاورزی عمودی به آمریکای شمالی، اروپا، آسیا و اقیانوسیه و بقیه جهان طبقه بندی می شود. آسیا-اقیانوسیه بخش بزرگی از بازار جهانی را به خود اختصاص داده است و پیش بینی می شود که همچنان بر رشد درآمد تسلط داشته باشد.

تقاضا برای مواد غذایی ارگانیک در منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا در حال افزایش است. آمریکای شمالی دومین سهم بزرگ درآمد در بازار کشاورزی عمودی در سراسر جهان است و پیش‌بینی می‌شود به دلیل تعداد زیادی سرمایه گذاران خطرپذیر و تسهیلات تحقیق و توسعه در اروپا، این منطقه از نرخ رشد مناسبی برخوردار است.

تا کنون بازار کشاورزی عمودی در سال 2021 به ارزش 6/ 3 میلیارد دلار بازاری در حال رشد بوده و انتظار می‌رود اندازه بازار جهانی کشاورزی عمودی در سال 2021 با نرخ رشد ترکیبی سالانه 25.2 درصدی به 3.98 میلیارد دلار برسد. انتظار می‌رود که اندازه بازار جهانی کشاورزی عمودی تا سال 2029 به ارزش 24.83 میلیارد دلار و تا سال 2030 به 33.02 میلیارد دلار برسد.

یعنی از سال 2022 تا 2030 با رشدی معادل 25.5 درصد افزایش یابد. ارزیابی بازار کشاورزی عمودی خاورمیانه بر اساس روند رشد، نشان می دهد که در دوره پیش‌بینی 2022-2027، بازار کشاورزی عمودی خاورمیانه با 18.76 درصد رشد خواهد کرد. انتظار می رود بازار محصولات کشاورزی عمودی در خاورمیانه و آفریقا (MENA) از 19.12 میلیون دلار در سال 2021 به 66.00 میلیون دلار تا سال 2028 افزایش یابد.

تخمین زده می شود که از سال 2021 تا 2028 با 19.4 درصد رشد کند. این رشد به دلیل مزایای حاصل از کشاورزی عمودی است. از جمله نیازهای کمتر آب، نیرو و زمین است و به تولیدکنندگان این امکان را می دهد که زمان شستشو و فرآوری محصولات تولیدی را کاهش دهند.

تولید در کشاورزی عمودی 230 برابر بیشتر از کشاورزی سنتی

علاوه بر این، کمبود زمین کشاورزی و افزایش تقاضا برای مواد غذایی ارگانیک از دیگر عوامل رشد اصلی بازار است. همچنین، تکنیک های پیشرفته کشاورزی به کشاورزان کمک می کند تا حدود 230 برابر بیشتر از کشاورزی سنتی محصول تولید کنند.

علاوه بر این، کمبود فزاینده آب زیرزمینی و تغییر شرایط آب و هوایی، تولیدکنندگان سنتی را به اتخاذ روش‌های کشاورزی جایگزین برانگیخته است. صنعت شاهدانه در درجه اول از کشاورزی داخلی پیشرفته برای افزایش بهره وری استفاده می کند. علاوه بر این، افزایش غیرقابل پیش‌بینی جمعیت جهانی و شهری و تمرکز فزاینده بر تولید سازگار با محیط زیست میوه‌ها و سبزیجات تازه نیز استفاده از کشاورزی داخلی را تقویت خواهد کرد.

هوش مصنوعی به کمک کشاورزی می‌آید

در نهایت؛ امروزه کشاورزی عمودی در راه تبدیل شدن به یک مکمل در کنار شیوه‌های کشاورزی مرسوم است که تولید غذای پایدار را برای جمعیت رو به رشد جهان و اقتصادهای نوظهور، تحت فشارهای اقلیمی افزایش می‌دهد.

در حالی که توسعه اولیه سیستم‌های کشاورزی عمودی عمدتاً بر پیشرفت فناوری از طریق نوآوری در طراحی، اتوماسیون محیط کشت هیدروپونیک و سیستم‌های روشنایی پیشرفته متمرکز بود، مطالعات جدیدتر بر پایداری کیفیت آب، زندگی میکروبی در زمینه کشت هیدروپونیک، ریزوباکتری های محرک رشد گیاه، تنوع عملکردی میکروبی، انعطاف‌پذیری در برابر تنش های زنده و غیر زنده، کاهش وابستگی به کودهای شیمیایی و چرخشی بودن کشاورزی عمودی تمرکز دارد. هدف اتوماسیون کشاورزی عمودی، به حداقل رساندن زمان عرضه به بازار، کاهش هزینه های توزیع، تولید و محیط زیست و استانداردسازی کیفیت بالا است.

استفاده روزافزون از هوش مصنوعی و حسگرهای اینترنت اشیا در تولید محصولات زراعی و کاربرد فزاینده در محصولات بیودارویی فرصت‌های فراوانی را برای بازیگران صنعت کشت در فضای داخلی باز می‌کند. اینترنت اشیا به تولیدکنندگان امکان می دهد اطلاعات شناسایی شده توسط حسگرها را در فضای "ذخیره سازی ابری" یا هر سیستم ذخیره سازی دیگری ذخیره کنند.علاوه بر این، کسب‌وکارهای دارویی با مارژین بالا در حال اجرای تکنیک‌های کشاورزی داخلی برای تولید محصولات مختلفی هستند که به طور گسترده در ساخت محصولات مسکن و مخدر بیودارویی( شاهدانه، خشخاش، افدرا) استفاده می‌شوند.

علاوه بر این، برای شرکت‌های داروسازی، کیفیت محصول نیز یکی از دلایل اصلی اتخاذ تکنیک‌های کشاورزی داخلی است. از نظر اقتصادی، کشاورزی عمودی در مقایسه با سیستم های تولید کشاورزی معمولی مزایای اقتصادی خاصی ایجاد می کند.

این سیستم تولیدی اجازه می دهد تا بواسطه رشد لایه ای، تضمین حداکثر عملکرد در هر متر مربع از فضای رشد فراهم آید، این ویژگی در مناطق شهری بسیار سودمند است . به عنوان مثال، یک مزرعه عمودی می تواند به بازده کاهو در هر متر مربع بیش از 80 برابر عملکرد کشاورزی در مزرعه باز و بیش از 12 برابر عملکرد گلخانه ها دست یابد علاوه بر این، سیستم‌های رشد داخلی؛ از گیاهان در برابر آب و هوای بیرونی و تغییرات آب و هوایی محافظت می‌کنند.

مزارع عمودی تولید بدون ریسک

بنابراین، رشد در محیط های سرپوشیده نه تنها امکان تولید محصول در تمام طول سال را بدون ریسک از دست دادن عملکرد به دلیل آب و هوا یا تغییرات آب و هوایی فراهم می کند، بلکه رشد محصولات را در محیط های خشن خاورمیانه ای که اقلیم می تواند استفاده از شیوه های کشاورزی مرسوم را چالش برانگیز کند، امکان پذیر می کند. مزیت اقتصادی دیگر کاهش نیازهای حمل و نقل و شستشوی مواد غذایی است، زیرا قرار دادن مزارع عمودی نزدیک به مصرف کنندگان می تواند زمان سفر و هزینه های ذخیره سازی، تبرید و حمل و نقل را به شدت کاهش دهد.

علاوه بر این، مصرف کنندگان تنها کاربر نهایی نیستند. مزارع عمودی را می توان در موقعیت های مختلفی به عنوان مثال، در هایپرمارکتها، سوپر مارکتها، میادین میوه و تره بار یا خرده فروشی در زنجیره غذایی قرار داد. در واقع، بازار امروز، پذیرای مزارع عمودی وکشاورزی شهری چون می تواند به پایداری سیستم های غذایی کمک کند.