کشاورزی یا کشت عمودی چیست و چه کاربردی در گلخانه ها دارد؟

رشد جمعیت در کنار تمام منافعی که دارد می‌تواند در صورت عدم مدیریت صحیح باعث ایجاد مشکلات زیادی شود. به طور میانگین جمعیت جهان حدود 1 درصد در سال رشد می‌کند و این به معنی وجود نیاز به رشد تولید مواد غذایی در هر سال می‌باشد. اما افزایش جمعیت به خودی خود باعث از بین رفتن زمین‌های قابل کشت‌ هم می‌شود. چرا که با گسترش صنایع و شهرنشینی، زمین‌های کشاورزی به کارخانه و مسکن تبدیل می‌شوند. آمار جهانی نشان می‌دهد که در 40 سال گذشته حدود یک سوم زمین‌های قابل کشت از بین رفته و قربانی افزایش جمعیت شده‌اند. با این روند تا 100 سال دیگر وضعیت کشاورزی در جهان قرمز شده و دیگر جایی برای کشاورزی وجود نخواهد داشت.

هرچند توجه به این نکته هم ضروری است که شیوه‌های کشاورزی سنتی نیز به مقدار زیادی برای کره زمین مضر بوده و باعث جنگل‌زدایی و تخریب خاک می‌شوند. بنابراین باید روش‌های سنتی کشاورزی را کمتر کرده و راه‌های بهتری برای تولید غذا پیدا کنیم. یکی از روش‌هایی که با پیشرفت تکنولوژی و علم کشاورزی در حال اجرا بوده و می‌تواند جهان را از بحران غذایی نجات دهد روش کشت عمودی است. در این مقاله قصد داریم به شرح این روش از کشاورزی پرداخته و زوایای مختلف آن را بررسی کنیم. پس در ادامه با ما همراه باشید تا ناجی کشاورزی در جهان را بهتر بشناسید.

کشاورزی عمودی چیست؟

همان‌طور که گفتیم یکی از مشکلات بزرگی که امروز در سر راه کشاورزی قرار دارد کمبود مکان و زمین کشاورزی است. بنابراین زمانی که در مسیر افقی با کمبود جا مواجه باشیم باید در مسیر عمودی حرکت کنیم. کشاورزی عمودی در واقع تلاشی برای همین کار بوده و تولید مواد غذایی در سطوح عمودی را رقم می‌زند. در این روش تولید، محصولات به صورت لایه‌های عمودی به هم متصل در ساختمان‌هایی مانند آسمان‌خراش، گلخانه بر روی قفسه‌ها و لایه‌های عمودی انجام گرفته و امکان تولید مقدار بسیار زیادی از گیاه را در زمینی کوچک فراهم می‌کند.

کشاورزی عمودی علاوه بر کاشت مقدار زیادی گیاه در فضایی کوچک، امکان رشد گیاهان بدون خاک مانند کشت هیدروپونیک، آکواپونیک و ایروپونیک را فراهم می‌کند. مفهوم کشاورزی عمودی 25 سال قبل توسط استاد بهداشت عمومی و محیط زیست دانشگاه کلمبیا ارائه شد. هر چند که طرح اصلی او هنوز اجرایی نشده است اما باعث شد کشاورزی عمودی در جهان شناخته شود. با گذر زمان این روش پیشرفت کرده و امروزه از فناوری‌ محیط‌های کشاورزی کنترل شده (CEA) استفاده می‌کند. در این فناوری با کنترل دما، نور، رطوبت و گازهای مورد نیاز گیاهان امکان تولید مواد غذایی و اصلاح و ترمیم گیاهان فراهم می‌شود.

این موارد که با فناوری‌های کشت در گلخانه‌ها مشابه است همانند گلخانه‌ها امکان کشت در تمام طول سال را امکان‌پذیر کرده و تولید محصولات تازه را بدون توجه به فصول مختلف ممکن می‌سازد. اما تفاوت بزرگ این نوع از کشت با روش کشت گلخانه‌ای تناسب میزان محصول کشت شده با زمین اشغال شده می‌باشد. چرا که در کشت گلخانه‌ای به اندازه زمین اشغال شده امکان کشت وجود دارد اما در کشت عمودی به اندازه زمین اشغال شده ضربدر ارتفاع.

نکته دیگری که درباره کشاورزی عمودی باید مورد توجه قرار بگیرد این است که در مقایسه با مزارع سنتی هزینه‌های اولیه‌ و نگهداری بسیاری بیشتری را شامل می‌شوند. به عنوان مثال یک مزرعه عمودی 10 طبقه در استرالیا چیزی در حدود 850 برابر بیشتر از یک مزرعه سنتی در روستاهای آن هزینه خواهد داشت. هرچند که این هزینه در نهایت مفید فایده واقع خواهد شد اما به طور کلی در مقایسه با مزارع سنتی بسیار سنگین می‌باشد.

تاریخچه کشاورزی عمودی

مفهوم کشاورزی یا کشت عمودی قرن‌ها قدمت داشته و به قرن ششم پیش از میلاد برمی‌گردد. اما ابداع واقعی این روش در قرن بیستم میلادی که نگرانی‌ها در مورد رشد جمعیت و امنیت غذایی زیاد شده بود شکل گرفت. با این حال این فقط آغاز راه بود و با گذشت زمان، پیشرفت در فناوری و نیاز به شیوه‌های کشاورزی بهینه این روش روز به روز بهتر و کامل‌تر شد. در ادامه به مراحل تاریخی این شیوه‌ی جذاب کشاورزی خواهیم پرداخت.

باغ‌های معلق بابل

در قرن ششم پیش از میلاد شکل اولیه‌ای از کشاورزی عمودی به نمایش گذاشته شد. باغ‌های معلق بابل که یکی از عجایب هفتگانه دنیای باستان است از سطوح صعودی برای رشد گیاهان مختلف استفاده می‌کرد. این ایده که برای رشد گیاهان در جهت عمودی حرکت کنیم باعث شد تا امروزه به شکل کاملی از این نوع کشاورزی برسیم.

ظهور کشاورزی عمودی

طرح اولیه‌ی کشاورزی عمودی برای اولین بار در اوایل قرن بیستم و سال 1915 میلادی توسط زمین‌شناسی آمریکایی به نام گیلبرت الیس بیلی شکل گرفت. با این حال طرح بیلی به شکل نظری باقی ماند و هیچگاه اجرای عملی آن را ندید.

کشاورزی عمودی مدرن

اصطلاح کشاورزی عمودی زمانی مورد توجه قرار گرفت که استاد دانشگاه کلمبیا، دکتر دیکسون دِسپومیِر این ایده را در کتاب خود به نام “کشاورزی عمودی: تغذیه جهان در قرن 21ام” معرفی کرد. او در این کتاب مزایای رشد مواد غذایی در ساختارهایی عمودی و در مناطق شهری را شرح داده و بر امکانات کشاورزی بهینه، بهره‌وری منابع و تولید انبوه تاکید کرد.

نمونه‌های اولیه‌ی کشت عمودی

در اوایل دهه 2000 میلادی دانشمندان کشاورزی با طرح‌ها و فناوری‌های مختلف شروع به آزمایش کشاورزی عمودی کردند. یکی از نمونه‌های قابل توجه که در سال 2004 میلادی در سوئد آغاز شد پروژه پلانگتون بود. هدف این پروژه ایجاد یک ساختار گلخانه‌ای عمودی برای تولید مواد غذایی مردم شهر بود. اگرچه این پروژه با مشکلاتی روبرو شد و نتوانست به طور کامل محقق شود اما باعث افزایش علاقه کشاورزان به روش کشت عمودی شد.

پیشرفت‌ در فناوری و تکامل کشت عمودی

در دهه 2010 میلادی پیشرفت‌های فناورانه باعث توسعه کشاورزی عمودی شدند. تکنیک‌هایی مثل هیدروپونیک، آئروپونیک و سایر روش‌های کشت بدون خاک، مسیر کشاورزی در محور عمودی را ساده‌تر کرده و به آن سرعت بخشیدند. با این حال مهم‌ترین بخش این نوع از کشاورزی کنترل نور، دما و عوامل محیطی بود که با پیشرفت تکنولوژی این امر نیز میسر شد.

مزارع عمودی امروزی

از دهه 2010 به بعد مزارع عمودی تجاری در سراسر جهان ظهور پیدا کردند. این نوع از کشت به حدی پیشرفت کرد که امروزه شرکت‌های کشاورزی عمودی متعددی مانند AeroFarms، Plenty و Vertical Harvest شروع به کار کرده و تکنیک‌های پیشرفته کشت عمودی را در محیط‌های شهری اجرا می‌کنند. در این مزارع که در شکل‌های مختلفی مانند برج کشاورزی عمودی، روف گاردن‌ها و گلخانه‌های عمودی وجود دارند انواع محصولات زراعی از جمله سبزی‌های برگ‌دار، گیاهان دارویی و ریزسبزی‌ها کاشته شده و پس از برداشت، در بازارهای محلی به عرضه می‌رسند. لازم به ذکر است که امروزه حدود 30 هکتار زمین کشاورزی عمودی در جهان در حال کشت و تولید انواع محصولات گیاهی می‌باشند.

آینده‌ی کشاورزی عمودی

مسیر حرکت کشت عمودی به نوعی است که با تحقیق و توسعه مداوم به بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و گسترش تنوع محصولات منجر خواهد شد. پیش‌بینی می‌شود که در آینده پیشرفت عواملی مثل منابع انرژی تجدیدپذیر، مهندسی ژنتیک، هوش مصنوعی و سیستم‌های کشت عمودی باعث تحول این صنعت شده و نیاز مردم به مواد غذایی را به طور کامل رفع می‌کنند.

قیمت لوله گالوانیزه گلخانه

انواع کشت عمودی

برای کشت عمودی از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که در ساختار، محیط و نحوه چیدمان تفاوت دارند. در ادامه انواع روش‌های این کشت را بررسی می‌کنیم:

کشت عمودی قفسه‌ای

در این روش گیاهان را در قفسه‌های روی هم نصب شده‌ای قرار می‌دهیم. هر قفسه شامل چندین ظرف یا سینی برای کاشت بوده و می‌تواند از جنس‌های مختلفی مثل پلاستیک، فلز یا چوب باشد. این سینی ها معمولا با استفاده از قوطی آهن پوشش داده شده (گالوانیزه یا رنگ شده) بشکل عمودی روی هم نصب میشوند. این روش به طور معمول برای پرورش سبزیجات برگ‌دار، گیاهان دارویی و سبزیجات کوچک استفاده می‌شود.

کشت عمودی در برج‌های عمودی

برج‌های عمودی شبیه به ستون‌هایی هستند که حفره‌های زیادی در آن‌ها به وجود آمده است. این حفره‌ها در واقع محفظه‌هایی برای کشت گیاهان بوده و می‌تواند از جنس پلاستیک یا پارچه باشد. این برج‌ها از پمپ و تایمرهای آبرسانی تشکیل شده و مخازنی با ظرفیت‌های گوناگون دارند. از جمله محصولاتی که می‌توان در این برج‌ها کشت کرد می‌توان به سبزیجات سالادی، توت‌فرنگی و انگور اشاره کرد.

سیستم‌های دیواری

احتمالا شما هم در اماکن مختلف دیوارهایی که درون آن‌ها گیاهان مختلفی کاشته شده‌‌اند را دیده‌اید. این دیوار‌ها مثل برج‌های عمودی شامل حفره‌هایی هستند که گیاهان درون آن‌ها کاشته می‌شوند. بسته به شرایط کشاورز امکان قطره‌ای کردن آبیاری این نوع از کشت وجود داشته و می‌توان آن را به جای آبیاری دستی به صورت اتوماتیک هم انجام داد. از این روش اغلب برای رشد سبزیجات کوچک یا گیاهان تزئینی استفاده می‌شود.

سازه‌های A شکل

این سازه‌ها شبیه سقف شیبداری هستند که از دو طرف آن گیاه رشد می‌کند. در این روش به دلیل وجود زاویه، زیر هر طبقه یک فضای خالی وجود دارد که به گیاهان اجازه می‌دهد تا آویزان شده و در سطح عمودی رشد کنند. این سطح شیب‌دار که به حرف A شباهت دارد اگرچه فضای زیادی را اشغال می‌کند اما برای برخی از گیاهان ضروری می‌باشد.

کشاورزی عمودی گلخانه‌ای

گلخانه‌ها فضایی عالی برای کشاورزی عمودی هستند. چرا که علاوه بر مجهز بودن به سیستم‌های کنترل محیط فضای عمودی قابل توجهی را نیز در اختیار دارند. در گلخانه‌ها امکان دوبلکس کردن محیط وجود داشته و می‌توان کاشت گیاهان را در چند طبقه انجام داد. علاوه بر این با ایجاد قفسه‌ها و استفاده از ستون‌های گلخانه می‌توان کشت عمودی قابل توجهی را انجام داد.

روش کشت عمودی چگونه است؟

منظور از کشاورزی عمودی چیست؟ شاید با توجه به تعاریف انجام شده پاسخ این سوال را تا حدی گرفته باشید. اما این کشاورزی فقط به معنای کاشتن در طبقات مختلف یا روی پشت بام یک ساخمان نیست. کشت عمودی که به باغبانی عمودی هم شناخته می‌شود درواقع روشی برای رشد گیاهان در آرایش عمودی می‌باشد. این می‌تواند شامل کاشت گیاهان در قفسه‌های روی هم قرار گرفته و یا حفره‌های درون دیوار هم بشود. در ادامه به توضیح گام به گام روش کشت عمودی خواهیم پرداخت:

1. طراحی و راه‌اندازی

در مرحله اول باید مکان مناسبی را انتخاب کنیم که کشت عمودی را در آن انجام دهیم. این مکان می‌تواند شامل گلخانه‌ها، تاسیسات داخلی، آسمان‌خراش‌ها و … باشد. در مرحله بعد باید نوع کاشت را مشخص کرده و برای آن سازه‌هایی را طراحی کنیم. شکل طراحی شما به محیط انتخاب شده و اهداف نهایی‌تان از کشت عمودی بستگی دارد. به طور مثال اگر شما قصد دارید کشت گلخانه‌ای را در طبقات مختلفی به صورت عمودی انجام دهید کافی‌است با استفاده از لوله‌های گالوانیزه اسکلت ساختمان‌تان را ساخته و در هر طبقه زمین کشاورزی را تعبیه کنید. اما اگر قصد دارید تا کشت عمودی ستونی را انجام دهید باید ستون‌های قابل کشتی را طراحی کرده و گیاهانتان را درون آن‌ها پرورش دهید.

2. آماده‌سازی بستر و ظروف کاشت

در این مرحله ابتدا باید انتخاب کنید که می‌خواهید کشت گلخانه‌ای و با خاک را داشته باشید یا کشت‌های بدون خاکی مانند هیدروپونیک یا ایروپونیک. در مرحله بعد سینی‌های کشت گیاه یا سیستم‌های هیدروپونیک تخصصی را انتخاب کرده و در سازه‌های تعبیه شده به صورت عمودی روی هم می‌چینیم تا امکان رشد گیاه به صورت عمودی را فراهم کرده باشیم.

3. کنترل عوامل محیطی

حال که بستر رشد گیاهان را فراهم کردیم وقت نصب تجهیزات کنترل عوامل محیطی رسیده است. در این مرحله باید با نصب چراغ‌ها و ال‌ای‌دی‌های مخصوص روشنایی مورد نیاز گیاهان را فراهم کرده و در کنار آن نصب سیستم‌های کنترل دما و تهویه مطبوع را هم انجام دهیم. با این کار شرایط محیطی رشد گیاهان را به طور مناسبی فراهم کرده و فضای شخصی‌سازی شده‌ای مانند گلخانه را ایجاد کرده‌ایم.

4. تامین آب و مواد مغذی

تنها اقدامی که پیش از کاشت گیاهان باید انجام دهیم فراهم کردن مهمترین منابع حیاتی گیاهان یعنی آب و مواد مغذی می‌باشد. برای تامین آب مورد نیاز گیاهان باید از سیستم آبیاری زمانبندی شده‌ای مانند آبیاری قطره‌ای و مه‌پاش‌ها استفاده کنیم تا میزان آبرسانی کنترل شده باشد. برای تحویل مواد مغذی هم می‌توان از محلول مغذی هیدروپونیک یا خاک‌های تکامل‌یافته استفاده کرد تا تقویت گیاهان به اندازه لازم انجام شود.

5. کاشت و نگهداری

اکنون تمام شرایط برای کاشت گیاهان مهیا بوده و باید گونه‌های مناسب زراعی برای کشت عمودی را انتخاب کنیم. برای این کار می‌توانیم از نهال‌های سالم یا بذرهای آماده کاشت استفاده کرده و ظروف از پیش آماده شده را پر کنیم. البته این تنها شروع کار است. از حالا باید گیاهان کاشته شده را به طور منظم بررسی کنیم تا با کمبود آب و مواد مغذی و آسیب آفات و بیماری‌ها مواجه نشده و مسیر درست رشد و تکامل را طی کنند. در کنار این‌ها باید در صورت نیاز گیاهان را هرس کرده و با جلوگیری از ازدحام بیش از حد امکان رشد عمودی آن‌ها را بهتر از قبل فراهم کنیم.

6. برداشت

پس از رشد و بلوغ کامل گیاه باید کیفیت محصول را بررسی کرده و به برداشت آن بپردازیم. این برداشت، پایان کار گیاه کامل شده و شروع کار گیاه جدید در همان ظرف می‌باشد. یعنی با برداشت یک گیاه، اقدامات لازم را برای کاشت گیاه بعدی انجام می‌دهیم. به این صورت بازدهی کاملی از مزرعه عمودی‌ ایجاد کرده و بهره‌وری بالایی را از آن خواهیم داشت.

مزایای کشاورزی عمودی

کشت عمودی که امروزه به یکی روش‌های رایج کاشت گیاهان تبدیل شده است نسبت به روش‌های کشاورزی سنتی مزایای متعددی را ارائه می‌دهد. در ادامه برخی از این مزایا را بررسی می‌کنیم:

استفاده حداکثری از فضا

کاملا واضح است که وقتی علاوه بر محور افقی در محور عمودی هم کشت انجام شود از فضای بیشتری می‌توان استفاده کرد. به طور مثال اگر در اتاقی مکعب شکل کاشت سنتی را انجام داده باشید تنها از پتانسیل سطح اتاق استفاده کرده‌اید. اما زمانی که کشت عمودی را انجام می‌دهید نه تنها از محیط خالی فضای اتاق استفاده می‌کنید که دیوارهای اتاق را هم به زمین کشاورزی تبدیل می‌کنید. این اتفاق به ویژه در مناطق شهری که فضای کمی برای کشاورزی وجود دارد از اهمیت بالایی برخوردار بوده و آن را به روشی پرطرفدار تبدیل می‌کند.

افزایش بازدهی و میزان تولید محصولات

استفاده حداکثری از فضا به افزایش تولید محصولات به ازای هر متر مربع منجر می‌شود. چرا که با کاشتن گیاهان به صورت عمودی از تمام فضای اتاق استفاده شده و تولید چندبرابری را تجربه خواهید کرد. بر این اساس در هر هکتار از یک محیط سرپوشیده می ‌توان محصولی معادل 4 الی 6 هکتار از محیط کشت خارجی را تولید و برداشت نمود. به این ترتیب می ‌توان انتظار داشت که از یک ساختمان 30 طبقه با زیربنای 5 هکتاری محصولی معادل 2400 هکتار زمین‌های زراعی افقی برداشت شود.

استفاده کارامد از منابع

همانطور که گفتیم در کشت عمودی هم مثل گلخانه‌ها نیاز به کنترل محیط می‌باشد. محیط‌هایی کنترل شده مثل هیدروپونیک یا ایروپونیک امکان تحویل دقیق آب و مواد مغذی به ریشه گیاه را فراهم می‌کند. این موضوع مصرف آب را در مقایسه با کشاورزی معمولی کاهش داده و تضمین می‌کند که گیاهان مواد مغذی لازم را دریافت کنند. علاوه بر این در گلخانه‌ها محیط کنترل شده برای تنها یک سطح از محیط فراهم می‌شوند. اما در صورت اجرای کشت عمودی از انرژی مصرف شده برای تمامی سطوح استفاده خواهد شد.

تولید محصول در تمام طول سال

به دلیل وجود فضای کنترل شده در کشت عمودی، تغییرات فصلی و آب و هوایی تاثیری بر گیاهان نداشته و کوچکترین آسیبی را متوجه آنان نخواهد کرد. این موضوع باعث می‌شود تا کشت عمودی هم درست شبیه به کشت گلخانه‌ای در تمام طول سال امکان کاشت گیاهان را داشته باشد. اتفاقی که نیاز شما از بازارهای اقلیمی را کاهش داده و از طی کردن مسیرهای طولانی برای تهیه‌ی گیاهان فصلی بی‌نیاز می‌سازد.

کاهش اثرات زیست محیطی

وجود تجهیزات کنترل محیط در سیستم‌های کشاورزی عمودی می‌تواند تاثیر زیست محیطی کمتری را نسبت به کشاورزی سنتی ایجاد کند. چرا که ایجاد یک محیط نفوذناپذیر از ورود آفات و حشرات جلوگیری کرده و نیاز به استفاده از آفت‌کش‌ها را کاهش می‌دهد. همچنین در روش‌های کشت بدون خاک استفاده از خاک به صفر رسیده و فرسایش خاکی را نخواهیم دید. البته از این موضوع هم نباید گذشت که کشاورزی عمودی در خانه و محیط شهری هم انجام شده و نیاز به استفاده از وسایل حمل و نقل را کاهش می‌دهد. همین امر باعث می‌شود تا دود کمتری از خودروها تولید شده و آلودگی هوای کمتری را داشته باشیم.

افزایش کیفیت محصول

همانطور که گفتیم در کشاورزی عمودی از محیط کنترل شده‌ای استفاده می‌شود که می‌تواند عواملی مثل نور، دما و رطوبت را به طور دقیقی کنترل کند.این موضوع باعث می‌شود تا شرایط رشد بهینه فراهم شده و کیفیت محصولات افزایش یابد. علاوه بر این قرار نگرفتن محصولات کشت عمودی در مقابل آفات و حشرات باعث می‌شود تا محصولی سالم و باکیفیت را داشته باشیم.

همگام شدن با رشد جمعیت در آینده

با توجه به آمار جهانی، جمعیت زمین تا سال 2050 چیزی در حدود 80 درصد رشد خواهد داشت و این به معنای نیاز بیشتر به غذا می‌باشد. کشت عمودی علاوه بر افزایش تولیدات گیاهی، در محیط شهر انجام شده و نیازی به حمل و نقل و زمان انتظار ندارد. این موضوع باعث شده تا این روش کشت با رشد جمعیت همراه شده و احتمال وقوع مشکلات غذایی در زمان افزایش شدید جمعیت را کاهش دهد.

معایب کاشت گیاه به صورت عمودی

هرچند که کشت عمودی مزایای بسیار مهم و مفیدی را ارائه می‌دهد اما معایب و محدودیت‌هایی را نیز شامل می‌شود. در نظر گرفتن این محدودیت‌ها حین اجرای سیستم‌های کشت عمودی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و می‌تواند بسیار حیاتی باشد. در ادامه با برخی از این محدودیت‌ها آشنا می‌شویم.

نیاز به سرمایه‌ اولیه‌‌ بالا

در راه‌اندازی هر سیستمی هزینه اولیه بسیار مهم بوده و حتی می‌تواند باعث انجام نشدن آن شود. در کشاورزی عمودی هم به همین صورت است. هزینه‌های بالای مواردی مثل ساخت یا تهیه مصالح سازه‌ها، تکنولوژی‌ها و تجهیزات تخصصی‌ای مثل سیستم‌های روشنایی و آبیاری از دلایلی می‌باشند که زمین‌های کشاورزی عمودی در شهرها از تعداد بالایی برخوردار نیستند.

پیچیدگی تکنولوژیکی

همانطور که گفتیم کشاورزی عمودی به شدت به فناوری‌هایی مثل سیستم‌های روشنایی پیشرفته، کنترل آب و هوا و تنظیم نور وابسته بوده و بدون وجود این‌ها امکان‌پذیر نخواهد بود. پیاده‌سازی و مدیریت این فناوری‌ها می‌تواند پیچیده بوده و به تخصص فنی و نگهداری مداوم نیاز داشته باشد. نیاز به پرسنل ماهر و دانش تخصصی نیز می‌تواند به هزینه‌های عملیاتی کشاورزان بیفزاید.

مصرف انرژی

کشاورزی عمودی اغلب به روشنایی مکمل نیاز دارد تا شرایط نوری مطلوب برای رشد گیاه را داشته باشد. نورهای مصنوعی مثل لامپ‌ها و ال‌ای‌دی‌ها می‌توانند باعث مصرفی بالایی از انرژی شوند. بنابراین برای راه‌اندازی یک کشت عمودی باید از لامپ‌های نور مصنوعی کم‌مصرف استفاده کرده و از هدر رفت انرژی جلوگیری شود.

بازه‌ی محدود محصولات

در کاشت عمودی به طور معمول فضای کمی برای گیاهان وجود دارد و امکان رشد گیاهانی با ریشه‌ها و برگ‌های بزرگ وجود ندارد. به همین دلیل بازه‌ی محدودی از محصولات را می‌توان در این زمین‌ها کاشته و بسیاری از گیاهان امکان رشد در این فضا را نخواهند داشت.

نگهداری و مدیریت مداوم محصول

سیستم‌های کشت عمودی نیاز به نگهداری منظم دارند تا عوامل محیطی همیشه کنترل شده باقی بمانند. نظارت و تنظیم عوامل محیطی مانند تحویل آب و مواد مغذی و سطوح روشنایی برای اطمینان از رشد مطلوب گیاهان بسیار حیاتی می‌باشد. مدیریت صحیح آفات و بیماری‌ها نیز از ملاحظات مهمی هستند که باید به طور مداوم انجام شده و از افت کیفیت محصول جلوگیری شود.

محدودیت مقیاس

حرکت در خط عمود می‌تواند چالش برانگیز باشد. چرا که اگر مقیاس کشت عمودی بیش از حد زیاد شود و امکان دسترسی به آن وجود نداشته باشد مدیریت و کنترل آن امکان‌پذیر نبوده و مرگ گیاه رقم خواهد خورد. بنابراین یا باید مقیاس زمین‌های کشاورزی عمودی به اندازه‌ای باشد که در دسترس باشند یا باید از سیستم‌های بالابر مناسب برای حرکت در محور عمود استفاده شود.

دوام بازار و اقتصاد

اگر هدف از کشت عمودی تجارت و اقتصاد باشد باید پیش از راه‌انداری آن امکان‌سنجی‌های لازم انجام شود تا در نهایت به مشکل برنخوریم. چرا که گیاهان تولید شده از کشت عمودی علاقه‌مندان خاص خودشان را دارند و اگر نتوانیم این علاقه‌مندان را جذب کنیم عملا به شکست پروژه رسیده‌ایم.

دشواری‌های گرده افشانی

کشاورزی عمودی در محیطی کاملا کنترل شده و بدون حضور حشرات انجام می‌شود. به همین دلیل فرایند گرده افشانی (که باید توسط حشرات انجام شود) اتفاق نیفتاده و نیاز است تا آن را به صورت دستی انجام دهیم. این موضوع بسیار پرزحمت و هزینه‌بر بوده و محدودیتی بزرگ برای کشت عمودی می‌باشد.

نمونه‌های موفق کشاورزی عمودی در جهان

کشاورزی عمودی در سراسر جهان انجام شده و مسیر پیشرفت را به سرعت طی می‌کند. در میان تمام نمونه‌های انجام شده چند نمونه به عنوان موفق‌ترین پروژه‌های کشت عمودی جهان شناخته می‌شوند. در ادامه این نمونه‌ها را با هم بررسی می‌کنیم.

1- AeroFarms

اِئروفارمز یک شرکت کشاورزی عمودی مستقر در نیوجرسی است که از فناوری هواپیک استفاده می‌کند. این زمین کشاورزی عمودی با استفاده از یک سیستم حلقه‌ای، آب و مواد مغذی را به گردش دراورده و انواع سبزی‌ها و گیاهان برگی را پرورش می‌دهد. شیوه‌های کارامد و تجهیزات مدرن ائروفارمز منجر به افزایش قابل توجه کیفیت محصول در مقایسه با روش‌های کشاورزی سنتی شده است. این زمین کشاورزی به دلیل رویکرد نوآورانه خود در کشاورزی عمودی توانسته مصرف آب را تا 95 درصد کاهش داده و جزو موفق‌ترین‌های کشت عمودی در جهان باشد.

2- Plenty

یکی از شرکت‌های موفق در کشاورزی عمودی شرکت پلنتی است که دفتر مرکزی آن در سانفرانسیسکو قرار دارد. این شرکت از سیستم‌های کشاورزی عمودی برای رشد طیف وسیعی از محصولات از جمله سبزیجات برگ‌دار، گیاهان ریزبرگ و توت‌فرنگی استفاده می‌کنند. مزارع عمودی سرپوشیده آن‌ها به فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند لامپ‌های LED، برج‌های عمودی و سیستم اتوماتیک تحویل آب و مواد مغذی مجهز می‌باشند. سیستم‌های کنترل‌کننده محیط در مزارع پلنتی باعث شده‌اند تا احداث این مزارع در شهرها انجام شده و گیاهان تازه، بدون نیاز به حمل و نقل طولانی به دست مصرف‌کننده برسند.

3- Sky Greens

اسکای گرینز یکی از پروژه‌های کشاورزی سنگاپور است که بخشی از آن ساختمان‌های استوانه‌ای کشت عمودی می‌باشد. این مجموعه از بخش‌هایی مثل گلخانه‌ها، آزمایشگاه‌ها و برج‌های کشت عمودی تشکیل شده است و به نوعی بزرگترین مزرعه کشت عمودی در سنگاپور به شمار می‌رود. این برج‌های استوانه‌ای طوری طراحی شده‌اند که به صورت دایره‌ای چرخیده و نور خورشید را به مساوات به همه گیاهان هدیه می‌دهد. در این مزارع سبزیجات و میوه‌های کوچکی مثل توت‌فرنگی رشد کرده و در نهایت در بازارهای محلی به فروش می‌رسند. چرا که این مجموعه در محیط شهری واقع شده است و می‌تواند نیاز آنان را از این دست واردات برطرف کند. یکی دیگر از اهداف احداث اسکای گرینز نجات مردم سنگاپور از قحطی احتمالی جهانی و جلوگیری از مصرف بی‌رویه آب برای پرورش گیاهان می‌باشد.

4- Vertical Harvest

جکسون هول آمریکا محل یکی دیگر از مزارع عمودی موفق جهان به نام “برداشت عمودی” می‌باشد. این مزرعه در واقع تاسیساتی گلخانه‌ای است که در سه طبقه به کاشت گیاهان می‌پردازد. Vertical Harvest یا برداشت عمودی از سیستم‌های هیدروپونیک و فناوری‌های بهینه‌ساز انرژی برای رشد انواع محصولات از جمله میکروگرین، گیاهان و محصولات تاک استفاده می‌کند. اما تولید محصولات گیاهی، نقطه برجسته این شرکت نبوده و اتفاقی بزرگتر باعث دیده شدن این مزرعه شده است. ورتیکال هاروست برای پرورش گیاهان در این مزارع از افراد دارای معلولیت استفاده کرده و علاوه بر پرورش محصولاتی با کیفیت، اهداف بزرگ اجتماعی را هم دنبال کرده است.

5- Green Sense Farms

“مزارع حس سبز” شرکتی مستقر در ایندیانای آمریکا است که یکی از بزرگترین مزارع عمودی جهان می‌باشد. این مزارع با استفاده از سیستم‌های هیدروپونیک و لامپ‌های LED کم مصرف طیف گسترده‌ای از سبزی‌ها و گیاهان برگ‌دار را پرورش می‌دهد. مزارع حس سبز، گیاهان را در تمام طول سال پرورش داده و آن‌ها را بدون نیاز به حمل و نقل‌های طولانی به مردم محلی می‌رساند.

6- Mirai Project

یکی از موفق‌ترین و شناخته شده‌ترین نمونه‌های کشاورزی عمودی ژاپن پروژه میرای است که توسط شرکت Spread Co انجام شده است. این پروژه در شهرهای مختلفی مثل کیوتو و کامئوکا به انجام رسیده و از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ی پرورش گیاهان استفاده کرده است. از جمله محصولات این پروژه می‌توان به سبزیجات برگ‌داری مثل کاهو، اسفناج و … اشاره کرد که در بالاترین کیفیت ممکن تولید می‌شوند. پراکنده بودن این پروژه در شهرهای مختلف ژاپن باعث شده تا این کشور برای قحطی‌های احتمالی آینده آماده شده و مواد غذایی گیاهی مردمش را فراهم کند.

7- Farmatex

فارماتکس نام شرکتی در ایران است که در اجرای پروژه‌های کشاورزی عمودی فعالیت داشته است. هرچند کشاورزی عمودی در ایران برای تولید گیاهان خوراکی صرفه اقتصادی ندارد اما برای تولید گیاهان دارویی و میکروگرین‌ها از آن استفاده شده و سود آفرین می‌باشد.

کاربردهای کشاورزی عمودی

همانطور که گفتیم کشاورزی عمودی کاربردهای زیادی داشته و مزایای منحصربه‌فردی را ارائه می‌دهد. برخی از این کاربردها به شرح زیر می‌باشند.

کشاورزی در شهر

کشت عمودی برای مناطق شهری که زمین محدود بوده و تقاضای زیادی برای مواد غذایی تولید شده وجود دارد مناسب است. چرا که در کشاورزی عمودی می‌توان از فضای عمودی ساختمان‌ها و پشت بام‌ها استفاده کرده و پرورش گیاهان را برای مردم محلی انجام داد.

امنیت غذایی در مناطق بد آب و هوا

کشاورزی عمودی باعث شده تا در مناطق بد آب و هوا هم امکان کاشت گیاهان خوراکی وجود داشته باشد. این اتفاق باعث شده تا علاوه بر رفع نیاز غذایی مردم ساکن مناطق بد آب و هوا امنیت غذایی کل مردم جهان در زمان قحطی تضمین شود.

تحقیق و آموزش

کشت عمودی برای اهداف تحقیقاتی و آموزشی بر روی گیاهان انجام می‌شود. در این مجموعه‌ها با آموزش کشاورزی عمودی اهدافی مثل بهینه‌سازی تکنیک‌های کشت و کشف پتانسل محصولات جدید را محقق می‌کنند. همچنین با تحقیق بر روی این نوع از کشاورزی، جهان را برای زندگی روی سیارات دیگر آماده می‌کنند.

کشاورزی در سیارات دیگر

کشت عمودی می‌تواند بدون خاک انجام شده و نیاز به آب بسیار کمی دارد. بنابراین می‌توان از این روش برای کشاورزی در سیاراتی دیگر استفاده کرده و امکان حیات در آن‌ها را به وجود آورد. این موضوع می‌تواند جهان را به شگفت آورده و دنیایی جدید را برای همگان به ارمغان بیاورد.

جمع‌بندی

در دنیایی که روز به روز به جمعیت آن اضافه شده و جنگل‌ها و مناطق کشاورزی‌اش به شهرها تبدیل می‌شوند باید به فکر راهی برای کاشت گیاهان حتی در منازل بود. بهترین راه برای این کار کشاورزی عمودی است که می‌تواند حتی در یک اتاق 20 متری هم اتفاق بیفتد. این روش کاشت به عملیات نجات‌بخش جهان معروف شده و امکان زندگی در زمان قحطی را هم به وجود آورده است. شاید اولین مزرعه‌ی عمودی تاریخ را بتوان باغ‌های معلق بابل دانست که در محور عمود هم به کاشت گیاهان پرداخته بود. اما کشت پیشرفته‌ی امروزه حتی قابل قیاس با آن باغ‌ها نیست.

امروزه کشاورزی عمودی به شکل‌های مختلفی مثل کشت عمودی قفسه‌ای، کشت عمودی در برج‌های عمودی، سیستم‌های دیواری، سازه‌های A شکل و کشاورزی عمودی گلخانه‌ای و در چند مرحله انجام می‌شود. این مراحل که شامل طراحی و راه‌اندازی، آماده‌سازی بستر و ظروف کاشت، کنترل عوامل محیطی، تامین آب و مواد مغذی، کاشت و نگهداری و برداشت می‌شود تقریبا در تمام انواع کشت عمودی یکسان بوده و فقط در جزئیات متفاوت می‌باشند.

کشت گیاهان به صورت عمودی شامل مزایایی مثل استفاده حداکثری از فضا، کاهش اثرات زیست محیطی و افزایش کیفیت محصولات شده و معایبی مثل پیچیدگی تکنولوژیکی، مصرف انرژی زیاد و دشواری‌های گرده افشانی را نیز به همراه دارد. این نوع از کشت نمونه‌های موفق زیادی را در جهان دارد که از بهترین‌های آن‌ها می‌توان به اسکای گرینز سنگاپور اشاره کرد. استفاده از تجهیزات کنترل کننده و بی‌نیاز بودن از خاک در این نوع از کشت باعث شده تا امید به زندگی در سیارات دیگر افزایش یافته و تحقیق و آزمایش‌ها برای این کار شروع شود. بنابراین کشاورزی عمودی نه تنها به نیازهای غذایی روزانه مردم می‌پردازد بلکه آینده را به جایی بزرگتر و ایمن‌تر تبدیل می‌کند.

پرسش و پاسخ

گالوانیزه و گلخانه, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امین شاکری | بروزرسانی : 17 آبان 1402