تنتشر الزراعة العمودية في جميع أنحاء أوروبا ويتم إجراء الأبحاث على جميع أنواع المحاصيل الجديدة. لكن لا تزال هناك تحديات يجب التغلب عليها.
مباني المكاتب الفارغة ، حيث يمكن أن تنمو المحاصيل مكدسة فوق بعضها البعض ، طبقة تلو الأخرى. أو في حاوية في منطقتك ، توفر الزراعة العمودية العديد من الاحتمالات. يمكنك زراعة المحاصيل أينما تريد. لا تحتاج إلى حقول لذلك. الزراعة مستدامة وفعالة وخاضعة للسيطرة الكاملة. لا تحتاج إلى أي مبيدات حشرية ، ولا توجد انبعاثات للمغذيات ويستهلك الماء فقط بين 2 و 4 لترات لكل كيلو من الخضروات. لا تزال هناك مشكلة كبيرة: استهلاك الطاقة. ما زلنا نعمل بجد على ذلك.
الزراعة العمودية آخذة في الارتفاع في جميع أنحاء أوروبا. إنها مناسبة بشكل خاص لزراعة المحاصيل في المناطق الحضرية حيث تكون المساحة مرتفعة. يمكنها حتى ضمان الأمن الغذائي في البلدان الأقل تكيفًا مع الزراعة التقليدية. ولكن على الرغم من أن المحاصيل الأولى معروضة للبيع بالفعل في بعض البلدان ، فمن المؤكد أن الأمر سيستغرق عدة سنوات قبل أن تصل منتجات المزارع العمودية إلى أرفف السوبر ماركت بشكل جماعي.
تغيير النظام الغذائي وزيادة الطلب
إلى جانب اللحوم المستزرعة ، غالبًا ما يتم تقديم الزراعة العمودية على أنها الحل الرئيسي لمكافحة أزمات الغذاء في المستقبل. لكن لماذا نحتاج المزارع العمودية على أي حال؟ لماذا لا نستمر في فعل ذلك بالطريقة القديمة ، كما كنا نفعل منذ 10,000 سنة؟
يتزايد الطلب على الغذاء كل عام. وفقًا للأمم المتحدة ، سينمو عدد سكان العالم إلى 9.7 مليار شخص في عام 2050. كل هؤلاء الناس بحاجة إلى الغذاء. لكن زراعة المحاصيل بالطريقة التقليدية أصبحت مشكلة متزايدة. بسبب تغير المناخ ، تتغير ظروف النمو ، بحيث لم يعد بإمكانك زراعة بعض المحاصيل حيث اعتدت أن تكون قادرًا على ذلك. تدمر الظواهر الجوية الشديدة والعواصف الشديدة المزيد من المحاصيل كل عام. وفي بعض الأماكن تكون التربة أقل تغذية مما كانت عليه من قبل.
بالإضافة إلى الاضطرار إلى تلبية الطلب المستقبلي على الأطعمة الطازجة ، تختلف عاداتنا الغذائية أيضًا كثيرًا عما كانت عليه قبل قرن مضى. "لم نعد نأكل بشكل موسمي. يقول أندرس ريمان الرئيس التنفيذي لشركة Nordic Harvest ، أكبر مزرعة للزراعة المائية في أوروبا ، "في الشتاء نتناول السلطات والتوت التي نستوردها".
يرتدي المزارعون في مزرعة عمودية ملابس واقية لمنع البكتيريا غير المرغوب فيها من دخول المزرعة. بهذه الطريقة يمكنهم تجنب استخدام المبيدات. 
حصاد الصيف من القطب الشمالي
يمكن بناء المزارع العمودية في أي مكان تقريبًا. مما يعني أنك لم تعد مضطرًا لاستيراد الكيوي من نيوزيلندا ، ولكن يمكنك زراعته في مثل هذه المزرعة في منطقتك. هذا يوفر كمية كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
كيف تعمل؟
"بالنسبة لي ، فإن التحكم الكامل هو الميزة الكبيرة للزراعة الرأسية. يقول ليو مارسيليس ، أستاذ البستنة وعلم وظائف الأعضاء المنتج في جامعة وأبحاث Wageningen: "يمكننا حقًا تحسين العملية ومعرفة بالضبط إلى أي مدى نريد أن ننمو وما هي الجودة".
من إمدادات المياه إلى ضوء النهار ودرجة الحرارة والوصول إلى المعادن والبكتيريا. تتم الزراعة العمودية في ظل ظروف محكومة للغاية. تزرع المحاصيل في الداخل ، باستخدام مصابيح LED بدلاً من ضوء الشمس. مصابيح LED صغيرة ومتينة وفعالة من حيث التكلفة ولا تصدر أي حرارة. عندما تغرب الشمس في نهاية اليوم ، يمكن أن تتألق هذه الأضواء لأطول فترة ممكنة.
يمكن للمزارع التلاعب بإيقاع النبات ليلا ونهارا لتحسين عائد النمو. خلال النهار ، تشكل النباتات النشا في الأوراق ، والذي يتحلل إلى سكر وينتقل إلى بقية النبات ليلاً. تحتاج بعض النباتات إلى أكثر من 12 ساعة من الضوء يوميًا لتنمو ، والبعض الآخر يحتاج إلى أقل. تسمح الزراعة العمودية لأي نوع من النباتات بالحصول على كمية ضوء النهار التي يحتاجها للنمو في أفضل حالاته.
النمو بألوان مختلفة من الضوء
تعتبر ألوان هذه الأضواء مهمة بشكل خاص لتحسين عائد النمو. ركز الباحثون بشكل أساسي على تأثير الضوء الأحمر والأزرق والأخضر على نمو النبات. الضوء الأحمر فعال للغاية في عملية التمثيل الضوئي ، لكن النباتات تحتاج أيضًا إلى بعض الضوء الأزرق ، وهو مفيد بشكل خاص لإنتاج الكلوروفيل. لبعض الوقت ، سعى الباحثون للحد من استخدام الضوء الأخضر ، معتقدين أنه لا يساهم في التمثيل الضوئي.
ومع ذلك ، فقد أظهرت دراسة أجريت عام 2016 من جامعة ولاية يوتا أن الضوء الأخضر يمكن أن يدفع عملية التمثيل الضوئي إلى خفض الأوراق بكفاءة أكبر من الضوء الأحمر أو الأزرق. يمكن للمزارع استخدام مجموعات ألوان مختلفة للتأكيد على السمات المختلفة. مع التركيبة الصحيحة ، يمكن للمزارع أن يزرع نباتات مغذية أكثر بكثير من الزراعة التقليدية. يمكن أن يكون هذا مفيدًا لأن معظم النباتات أصبحت أقل تغذية في العقود الأخيرة. يمكن استخدام مزيج آخر لزيادة معدل النمو بحيث يمكن إنتاج المزيد من الطعام في وقت واحد. من وجهة نظر اقتصادية ، قد يكون ذلك مرغوبًا فيه ، حيث تظل الزراعة العمودية كثيفة التكلفة.
ولكن هناك المزيد من الأسباب التي تجعل هذه الطريقة شائعة جدًا. الزراعة العمودية لا تتطلب مبيدات. يمكن للمزارعين زراعة كمية المحاصيل التي يريدونها بالضبط ، ضمن إطار زمني محدد وبجودة محددة يختارونها بأنفسهم. لم يعد الطقس أو الظروف الموسمية تؤثر على الإنتاج. يمكن زراعة المزيد من الطعام على مساحة أصغر.
الزراعة بدون حقول
تأتي الزراعة العمودية اليوم بشكل أساسي في شكلين: الزراعة المائية والهوائية. وفقًا لـ Leo Marcelis ، تعد كلتا الطريقتين بدائل ممتازة. في الزراعة المائية ، تنمو النباتات على الأرفف بجذورها في المياه المليئة بالمغذيات بدلاً من التربة. يعتبر أسهل نظامين رئيسيين.
تمتلك Nordic Harvest مزرعة تجريبية بالقرب من كوبنهاغن حيث تزرع أنواعًا مختلفة من السلطات واللفت والسبانخ. المزرعة محاطة بمجمعات صناعية أخرى. إنه مبنى بحجم ملعب كرة قدم. في عام 2023 ، تريد الشركة التوسع بمزرعة في أوسلو ، تليها مزارع في الدول الاسكندنافية وفنلندا.
وفقًا لريمان ، فإن الطاقة الإنتاجية الحالية لشركة Nordic Harvest ملحوظة بالفعل: "إننا ننتج حوالي 1000 طن من الخضروات سنويًا. يتكون السوق الدنماركي من حوالي 20,000 ألف طن سنويًا. تتم زراعة 6,000 طن بشكل تقليدي ويتم استيراد الباقي ". الخضروات الورقية. مع توسع الزراعة العمودية ، ستشكل نسبة أكبر من إنتاج الغذاء. الشركات الأخرى التي تزرع المحاصيل في المزارع العمودية هي شركة جونز للأغذية في بريطانيا العظمى ، و Hydropousse في فرنسا و Robbes Lilla Trädgård في فنلندا.
المحاصيل المزروعة بالهواء لها جذورها في الهواء. الهند لانجلي ، باحثة نظم غذائية ورئيسة العلاقات العامة في مزود تكنولوجيا الزراعة الداخلية LettUs Grow ، تشرح كيف تعمل. "لديك سلسلة من الفوهات ذات الثقوب الصغيرة جدًا التي تقوم بها بتفتيت محلول المغذيات. يتم تطبيق هذا الحل على جذور المحاصيل المعلقة ".
تم تطوير Aeroponics في التسعينيات عندما كانت ناسا تبحث عن طرق لزراعة النباتات في الفضاء. وفقًا للمركز الوطني الأمريكي للتكنولوجيا الملائمة ، فإن علم الطيران هو "إلى حد بعيد نظام تربية النباتات الأكثر كفاءة للمزارع العمودية".
في النظام الهوائي ، تتمتع الجذور بسهولة الوصول إلى الأكسجين. يصل معدل نمو النبات إلى ضعف معدل النمو في نظام الزراعة المائية ، حيث يمتص النبات الأكسجين المذاب في الماء. لا يزال لا يستخدم بقدر الزراعة المائية ، بسبب تعقيده. يمكن للفوهات المستخدمة في الإنتاج أن تسد أو تنكسر بسهولة. لكن LettUs Grow قد وجدت حلاً للمشكلة.
لقد أزلنا الرشاشات بالكامل. يتشكل الضباب على سطح مستوٍ تمامًا ، لذلك لا يوجد ما يسد أو ينكسر. نعتقد أن هذا الحل البسيط سيسمح لنا بأخذ علم الطيران على نطاق أوسع بكثير ، "يقول لانجلي.
تنتج LettUs Grow أنظمة متنامية تناسب حاوية الشحن. هذه الحاويات متحركة ويمكن وضعها في أي مكان توجد به مساحة.
تربية الأسماك والنباتات معًا
على الرغم من أن الزراعة المائية و aeroponics هما تقنيتان مهمتان في الزراعة العمودية ، إلا أنهما ليسا الأسلوبين الوحيدين. كما يتم استخدام تقنيات أخرى. في أوروبا ، تستخدم العديد من الشركات طريقة تربية الأحياء المائية. على غرار الزراعة المائية ، تزرع نباتات aquaponic بجذورها في الماء. فقط تلك الجذور معلقة في حوض حيث تسبح الأسماك أيضًا. تنتج هذه الأسماك نفايات مغذية للغاية يمكن للنباتات استخدامها مرة أخرى.
تمتص النباتات العناصر الغذائية وبالتالي تنظف المياه للأسماك. وفقًا لمارسيليس ، فإن نظام الاستزراع النباتي والسمكي سيشكل جزءًا صغيرًا فقط من سوق الزراعة العمودية في المستقبل. "الشيء العظيم هو أنك تستخدم فضلات الأسماك كغذاء للنباتات. ولكن كن حذرًا وتأكد من الحفاظ على نظام النبات الأمثل "، كما يقول عن التقنية.
أنواع جديدة من الخضار
بدأ كل من Nordic Harvest و LettUs Grow أولاً في تجربة زراعة الخضر الورقية قبل التحول إلى الأعشاب والميكروغرين. ثم اتبع الطماطم والفراولة. وفقًا لانجلي ، تتبع المزارع العمودية المتعددة نفس مراحل التطوير. لأسباب وجيهة. إنها محاصيل حساسة وذات قيمة عالية تستخدم على نطاق واسع ويمكن أن تغطي تكاليف الإنتاج. كما أنها تنمو بسرعة وهي صغيرة الحجم مما يعني أنه يمكن زراعة العديد من النباتات مرة واحدة.
مع زيادة الإنتاج ، يصبح من الممكن زراعة مجموعة متنوعة من المحاصيل. يعتقد Marcelis أنه في غضون سنوات قليلة قد نتمكن من شراء أنواع جديدة تم تطويرها خصيصًا للزراعة الرأسية. لكن تطوير وصفات محاصيل جديدة ليس بالشيء الآمن. يستغرق الأمر من 5 إلى 10 سنوات لزراعة نوع جديد من النباتات يناسب طريقة الزراعة هذه.
النبات المثالي صغير مع نظام جذر قصير ، وينمو بسرعة ، ويسهل حصاده وله غلة عالية. بالإضافة إلى صفات النمو ، يجب أيضًا تكوين "وصفة النبات" بعناية. "التحدي الأكبر هو تتبع كل متغير يؤثر على النبات. أنت بحاجة إلى العناصر الغذائية الصحيحة وعليك التأكد من أن النبات لديه وصول مستمر إلى العناصر الغذائية أثناء النمو ، "كما يقول ريمان.
مكلفة نسبيا
ولكن بينما يمكن نظريًا زراعة أي محصول عموديًا ، فإن هذا لن يحدث في المستقبل المنظور. يمكن زراعة المحاصيل السائبة مثل القمح والذرة بتكلفة أقل بكثير باستخدام الطرق العادية. "أعتقد أن الزراعة العمودية مناسبة بشكل خاص حاليًا للمنتجات الطازجة. من الناحية الفنية ، يمكننا زراعة أي محصول ، بما في ذلك القمح. لكن الزراعة العمودية مكلفة نسبيًا أيضًا. أعتقد أن تطوير هذا النوع من المنتجات بالجملة بقيمة منخفضة نسبيًا ليس بالأمر الواقعي في الوقت الحالي. حتى الآن ترتفع أسعار القمح بسبب الحرب في أوكرانيا "، كما يقول مارسيليس.
ومع ذلك ، في أماكن مثل سنغافورة ودول مثل الإمارات العربية المتحدة ، حيث يتم استيراد حوالي 90 في المائة من جميع المواد الغذائية ، فإن زراعة المنتجات السائبة منخفضة القيمة بهذه الطريقة يمكن أن تؤتي ثمارها. في أوروبا ، من ناحية أخرى ، قد تكون زراعة القمح عموديًا خيارًا على المدى الطويل ، ولكن بالتأكيد ليس في السنوات الخمس المقبلة.
استهلاك عالي للطاقة
على الرغم من أن المستقبل يبدو مشرقًا للزراعة العمودية ، إلا أن هناك مشكلة واحدة كبيرة. يتطلب الكثير من الطاقة وبالتالي فهو مكلف للغاية. يختلف استهلاك الطاقة الدقيق من مزرعة إلى أخرى ومن نظام إلى آخر ويعتمد على الموقع والموسم والمحصول. على سبيل المثال ، تستخدم شركة في اليونان 2.87 كيلوواط ساعة من الطاقة في الشتاء لإنتاج كيلوغرام واحد من الخس ، ولكن فقط 1.73 كيلو واط في الساعة في الصيف. حسبت شركة iFarm الفنلندية أن زراعة الخس لمدة 90 يومًا تكلف 62.26 كيلو واط / ساعة لكل متر مربع. بالنسبة للفراولة: 2 كيلو واط ساعة لكل متر مربع.
يتراوح استهلاك الطاقة الإضافي مقارنة بالطرق العادية بين 14 و 251 بالمائة ، اعتمادًا على مكان وجود الدفيئة والمزرعة العمودية.
أجرت جامعة Wageningen & Research وجامعة Delft للتكنولوجيا دراسة قارنوا فيها بين الصوبات الزراعية والمزارع العمودية ، والتي يشار إليها في الدراسة بمصانع النباتات. يتعلق ذلك بالدفيئات الزراعية والمزارع العمودية الموجودة في هولندا والإمارات العربية المتحدة والسويد على التوالي. بالنسبة للبلد الأخير ، تم تضمين كل من الدفيئات المزودة بضوء صناعي وبدونه في المقارنة.
يتطلب إنتاج كيلوغرام واحد من الخس بالوزن الجاف مدخلاً قدره 247 كيلوواط في مصنع نباتي ، مقارنة بـ 70 و 111 و 182 و 211 كيلووات في البيوت البلاستيكية في هولندا والإمارات العربية المتحدة والسويد على التوالي (مع وبدون إضافات اصطناعية الإضاءة) "، كما يقول العلماء في الدراسة.
في المناخات القاسية ، يتناقص الفرق في استهلاك الطاقة بين طريقتين النمو. قد تكون المزارع العمودية هي الخيار الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة في بعض المناخات القاسية. ولكن حتى في القطب الشمالي شمال السويد وفي الظروف الصحراوية في الإمارات العربية المتحدة ، ربما لا تزال البيوت الزجاجية هي الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة للنمو.
الأمثل
يمكن للمزارع العمودية التغلب على مشكلة ارتفاع استهلاك الكهرباء إلى حد ما عن طريق تحسين الإنتاج. من خلال الضبط الأمثل لإضاءة LED واللون ، يمكنك التأثير على كل من وقت النمو وجودة المحاصيل. يمكن أيضًا خفض تكاليف إنتاج المزرعة حيث تصبح المزرعة أكثر آلية. يمكن أن تكون الروبوتات التي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع لتطبيق العناصر الغذائية في الوقت المناسب ومراقبة محصول النمو والحصاد عندما ينضج النبات استثمارًا أوليًا مكلفًا.
لكن مع مرور الوقت ، تعوض الروبوتات التكاليف من خلال عملهم المستمر. على الرغم من ارتفاع الطلب على الطاقة والمجموعة المحدودة حاليًا من المحاصيل الرخيصة بما يكفي للزراعة ، فإن الزراعة العمودية تكتسب شعبية. على الرغم من أن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن تحصل أيضًا على الفراولة من وعاء الزراعة في منطقتك.
