کشت عمودی راهکاری نوین در ارتقای بهره‌وری کشاورزی

اخبار سبز کشاورزی؛ مسائل و مشکلات مربوط به کشاورزی در کلانشهرها مانند کمبود فضاهای کشت و آلوده بودن محیط کاشت گیاهان، هم‌اکنون نیز مسائل منفی بسیاری را برای مردم به‌وجود آورده است.

در شهرهایی که شهروندان طبیعت را به‌دلیل زندگی پرمشغله و گرانی زمین، مسکن و سکونت در آپارتمان‌هایی کوچک، فراموش کرده‌اند، پرداختن به چنین موضوعی و گسترش آن در تلطیف روحیه و ایجاد آرامش روانی آنها تأثیر بسزایی خواهد داشت.

ساخت مزرعه‌های کشاورزی به‌صورت طبقات روی هم و عمودی، جایگزین کشاورزی متداول امروزی خواهد بود. کمبود زمین، کشاورزی را به‌صورت آپارتمانی و طبقات عمودی درآورده است.

بر اساس برآوردهای سازمان ملل، انتظار می‌رود که جمعیت جهان تا سال 2050 به بیش از 9 میلیارد نفر برسد. بر اساس برآوردهای FAO، تغذیه این جمعیت به معنای افزایش تولید غذا تا 70% از طریق ترکیب کشت محصولات پربازده و افزایش سطح زیر کشت باید به‌دست آید.

در این شرایط از یک سو نیاز به زمین‌های بیشتری برای کشاورزی است و از سوی دیگر زمین قابل کشت در کره زمین کم است. بنابراین تنها راهکار موجود، تبدیل زمین‌های کشاورزی به آپارتمان‌های کشاورزی است که به‌عنوان کشت عمودی نامیده می‌شوند.

ایده کشاورزی عمودی بدین صورت است که آسمان خراش‌ها و ساختمان‌های بلند، طبقه روی طبقه و شامل باغستان‌ها و مزارع باشد و تولید محصولات در طول سال ادامه خواهد داشت و جوانه‌زنی محصولات در شهرهای سراسر دنیا وجود خواهد داشت.

به‌علاوه ایجاد اراضی قابل کشت و زرع بیشتر، خارج از هوای رقیق، کاهش هزینه‌های حمل‌ونقل و انتشار دی‌اکسید کربن مربوط به جابجایی مواد غذایی در فواصل زیاد اتفاق خواهد یافت.

نحوه عملکرد، مزایا و معایب کشاورزی عمودی

بدون نور مصنوعی، در رشد و نمو گیاهان ناهمگونی حاصل خواهد شد؛ زیرا گیاهانی که نزدیک پنجره‌ها هستند در معرض نور خورشید بیشتری بوده و سریع‌تر رشد خواهند کرد. اکنون این امکان وجود دارد که وضعیت دما، رطوبت، نور، جریان هوا و مواد غذایی برای بهترین شرایط بهره‌وری گیاهان در طی سال، تنظیم شود.

تکنولوژی هیدروپونیک اجازه می‌دهد که انواع گیاهان، از محصولات ریشه‌ای مانند تربچه و سیب‌زمینی تا میوه‌‌ها مانند هندوانه و حتی غلاتی مانند ذرت، در آب غنی از مواد غذایی پرورش یابد.

روش‌هایی برای انجام این کار وجود دارد، اما ضرورتاً هیدروپونیک‌ها، گیاهان را در یک محیط کشت مانند پشم‌شیشه که به نام «پرلایت» نامیده می‌شود، قرار می‌دهند در حالی که محصولات ریشه‌ای در محلول آب غنی از مواد غذایی غوطه‌ور می‌شوند.

آب و مواد غذایی که توسط ریشه‌ها جذب نمی‌شوند، به‌جای اینکه در خاک از بین بروند، قابل بازیافت هستند و هر گیاهی را می‌توان به روش هیدروپونیک پرورش داد.

در حال حاضر برای تولید محصولات کشاورزی باارزش از روش‌های مدرن مانند سیستم‌های آبکشت - هیدروپونیک -  و هواکشت - ایروپونیک -  استفاده می‌‌کنند. سیستم‌های هواکشت در مکان‌‌های بسته یا محیط‌های باز با دوره رشد کوتاه ولی با سرعتی بسیار بالا، جزو روش‌‌های نوین کشاورزی می‌باشد. از جمله گیاهان باارزش، کشت زعفران در سیستم کشت بدون خاک - هیدروپونیک -  است.

یکی از بزرگترین مزایای این سیستم، استفاده حداکثری از فضای کشت و تراکم بالای آن است. از جمله دلایل رویکرد به سیستم هیدروپونیک زعفران می‌توان به بحران آب اشاره کرد که در این سیستم راندمان مصرف آب بسیار بالا می‌باشد.

دومین دلیل، این‌که شیوع بیماری‌های قارچی در این روش اندک است و شرایط دمایی، محیطی و همچنین راندمان و بازدهی محصول را بتوان کنترل کرد و این مزایا نسبت به روش کشت سنتی بسیار پایدارتر است.

برداشت کلاله زعفران در روش سنتی در هر هکتار به طور میانگین تنها 7 کیلوگرم بوده است ولی با چنین روشی که در گلخانه انجام می‌گیرد این میزان به 10 الی 12 کیلوگرم در هر هکتار می‌رسد که این خود نشان دهنده اهمیت استفاده از گلخانه برای کشت زعفران است.

سومین دلیل این‌که مثلاً در مورد گیاهی مثل همین زعفران، در روش سنتی و فضای باز، عطر، بو و همچنین کیفیت و میزان رنگ و طعم در کلاله بسیار افت پیدا می‌کند و این کاهش کیفیت به دلیل تابش نور آفتاب و همچنین بادی است که در کنار گیاه در جریان می‌باشد و در نهایت چهارمین دلیل این است که میزان تراکم کشت در محیط گلخانه‌ای و عملکرد افزایش می‌یابد.

عموما پیاز زعفران در سیکل تقریباً 45 روزه گلدهی، برداشت و کشت می‌شود. در پایان هر دوره نیاز است تا از پیاز‌های جدیدی استفاده نمائید و یا از پیاز‌های موجود برای بیداری مجدد و گلدهی به کار ببرید.

دوران خواب زعفران عموما 9 ماه طول می‌کشد به همین دلیل استفاده از پیاز‌های جدید می‌تواند مسیر کوتاه‌تری را برای کاشت محیا کند. در حالی که یک گروه پیاز‌ها به خواب می‌روند، می‌توان از گروه دیگر آنها استفاده نمود. پیاز‌های خوابیده را باید در محیط‌های خشک نگهداری کرد و سپس طبق زمان‌بندی مناسب از آنها مجدداً بهره‌برداری نمود.

از جمله مزایای کشاورزی عمودی می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

1- فضای بیشتر 2- امکان برداشت محصول در تمام طول سال 3- عدم خسارات در اثر سیلاب‌ها 4- عدم تاثیر خشکسالی بر محصولات 5- مبازره آسان با آفات و عدم وجود علف‌های هرز 6- کاهش آلودگی هوا 7- تصفیه آب

معایب این سیستم شامل:

• عدم وجود گرده‌افشانی طبیعی

• گران بودن زمین شهری نسبت به زمین کشاورزی

• نیاز به یک اپراتور تمام وقت برای تنظیمات دما، رطوبت و نور

• هزینه بالای برق و نور مصنوعی

البته کشت عمودی با این شکل و شمایل، ایده‌‌ی چندان تازه‌‌ای نیست. این اصطلاح اولین‌بار در سال 1915 ابداع شد ولی حدود یک قرن طول کشید تا اولین نمونه‌‌ی تجاری از این مزارع عمودی ساخته شود. هم‌زمان با پیشرفت فناوری در عرصه‌‌ی کشت مؤثر محصولات در مزارع عمودی و تبدیل این ساختگاه‌‌ها به کارخانجات گیاهی، تمایل سرمایه‌‌گذاران برای ورود به این بازار فزونی یافته است.

با استفاده از LEDهای پیشرفته، حداکثر بهره‌‌برداری از انرژی فوتون‌‌های نور انجام خواهد شد اما احتمالا بزرگ‌‌ترین عیب مزارع عمودی، هزینه‌‌‌‌ی بالای برق مصرفی برای روشن نگاه‌‌داشتن تعداد زیادی LED خواهد بود. لذا چنین سیستمی، بیشتر برای کشت گیاهان پرارزش و با سرعت فسادپذیری بالا نظیر گیاهان دارویی توجیه اقتصادی خواهد داشت.

از این رو می‌‌توان گفت، کشت عمودی برای پرورش بخش بزرگی از سبد محصولات غذایی جهان بسیار پرهزینه خواهد شد. یکی از راهکارهای موجود برای کاهش هزینه‌‌ی برق، استفاده از LEDهایی است که به‌‌جای تولید طیف کامل نور سفید، تنها طیف نور رنگی مورد نیاز گیاهان را تولید می‌‌کنند.

علت رنگ سبز گیاهان این است که در برگ‌‌های آن‌‌ها رنگ‌‌دانه‌‌ای با نام کلروفیل وجود دارد؛ این رنگدانه تنها رنگ سبز را از میان طیف نور بازتاب می‌‌کند؛ در حالی که تمامی رنگ‌‌های منتج به آبی و قرمز را  - در دو طرف طیف نور مرئی -  جذب می‌‌کند.

گرچه این لامپ‌‌ها، بیشتر مواقع طول موج آبی و قرمز تولید می‌‌کنند اما تجربه‌‌ی پژوهشگران حاکی از آن است که رنگ‌‌های دیگر نیز نقش مهمی در مراحل مختلف رشد گیاه دارند. دوز مناسبی از نور سبز در زمانی مناسب می‌‌تواند بازدهی تولید محصول را افزایش دهد.

یکی از اهداف کشاورزی عمودی آن است که بتواند یک رژیم روشنایی مخصوص برای پرورش گیاهانی خاص ابداع کند.

هدف بعدی آن است که الگوریتم‌‌هایی برای کنترل شرایط اقلیمی مورد نیاز گونه‌‌های گیاهی مختلف تولید کنند. ایده‌‌ی اصلی این است که نسخه‌‌های آب‌‌وهوایی مختص به گونه‌‌های زراعی خاص طراحی شود تا میزان تولید و کیفیت محصولات مزارع عمودی بهبود پیدا کند.

تمامی فرایندهای درون مزارع برای داشتن بیشترین بازدهی مهندسی می‌‌شوند. برای مثال، آبیاری مجموعه با کمک آب باران جمع‌‌آوری ‌‌شده انجام می‌‌گیرد. این آب پس از پاکسازی و بازیافت، دوباره استفاده می‌‌شود و تنها 5 درصد آن طی هر مرحله‌‌ی برداشت مصرف می‌‌شود.

سیستم تهویه نیز به‌‌شکل یک حلقه‌‌ی بسته عمل می‌‌کند و ضمن کنترل سطح رطوبت و اکسیژن، حرارت مازاد ناشی از LEDها را دفع می‌‌کند.

با کاهش هزینه‌‌ها، سیستم خواهد توانست کشت عمودی محصولات را توجیه‌‌پذیر کند. همچنین این روش در تولید برخی از سبزیجات ریشه‌‌ای مانند تربچه و شلغم موفق عمل می‌کند. البته ممکن است محصولاتی با کشت بزرگ‌مقیاس نظیر گندم و برنج، هرگز نتوانند توجیه اقتصادی مناسب برای کشت عمودی را بیابند و همچنین کشت گیاهان بزرگ‌‌تر و حجیم‌‌تر نیز در این نوع سیستم‌‌ها با مشکلات زیادی همراه خواهد بود. این بدان معنی است که حداقل با سطح فناوری فعلی نمی‌‌توان انتظار کشت محصولاتی نظیر سیب‌‌زمینی‌‌های معمولی را در مزارع عمودی داشت.