Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) i David T. Tissue 1,2)
1. National Vegetable Protected Cropping Centre, Hawkesbury Institute for the Environment, Western Sydney
University, Locked Bag 1797, Penrith, NSW 2751, Austràlia; z.chen@westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westernsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westernsydney.edu.au (CIC); d.tissue@westernsydney.edu.au (TDT)
2. Global Center for Land Based Innovation, Hawkesbury Campus, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Austràlia
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Austràlia
* Correspondència: s.chavan@westernsydney.edu.au; Tel.: +61-2-4570-1913
abstracte: Els cultius protegits ofereixen una manera de reforçar la producció d'aliments davant el canvi climàtic
i oferir aliments saludables de manera sostenible amb menys recursos. No obstant això, per fer aquesta manera de conreu
econòmicament viable, hem de considerar l'estat dels cultius protegits en el context de la disponibilitat
tecnologies i els corresponents cultius hortícoles objectiu. Aquesta revisió descriu les oportunitats existents
i reptes que s'han d'abordar amb la recerca i la innovació en curs en aquest però apassionant
camp complex a Austràlia. Les instal·lacions de granges interiors es classifiquen generalment en els tres següents
nivells d'avenç tecnològic: baixa, mitjana i alta tecnologia amb els corresponents reptes
que requereixen solucions innovadores. A més, limitacions en el creixement de plantes d'interior i protegides
Els sistemes de cultiu (per exemple, els alts costos energètics) han restringit l'ús de l'agricultura d'interior a relativament
conreus pocs i de gran valor. Per tant, hem de desenvolupar nous conreus aptes per a l'agricultura d'interior
que poden diferir dels requerits per a la producció en camp obert. A més, cultiu protegit
requereix costos d'inici elevats, mà d'obra qualificada cara, consum elevat d'energia i plagues importants
i gestió de malalties i control de qualitat. En general, els cultius protegits ofereixen solucions prometedores
per a la seguretat alimentària, alhora que es redueix la petjada de carboni de la producció d'aliments. Tanmateix, per a interiors
la producció de cultius té un impacte positiu substancial en la seguretat alimentària i nutricional mundial
seguretat, la producció econòmica de cultius diversos serà essencial.
Paraules clau: cultiu protegit; granja vertical; cultiu sense sòl; rendiment dels cultius; agricultura d'interior;
seguretat alimentària; sostenibilitat dels recursos
1. Introducció
S'espera que la població mundial arribi a gairebé 10 milions l'any 2050, i es preveu que la majoria del creixement es produeixi als grans centres urbans de tot el món [1,2]. A mesura que la població augmenta, la producció d'aliments ha d'augmentar i satisfer les necessitats de nutrició i salut alhora que s'assoleixen els Objectius de Desenvolupament Sostenible de les Nacions Unides (ODS de les Nacions Unides) [3,4]. La disminució de les terres cultivables i els impactes adversos del canvi climàtic en l'agricultura plantegen reptes addicionals que obliguen a les innovacions en els futurs sistemes de producció d'aliments per satisfer la demanda creixent en les properes dècades. Per exemple, les granges australianes estan sovint exposades a la variabilitat climàtica i són susceptibles als impactes del canvi climàtic a llarg termini. Les sequeres recents a l'est d'Austràlia els anys 2018–19 i 2019–20 van afectar negativament les empreses agrícoles, augmentant així els efectes emergents del canvi climàtic en l'agricultura australiana [5].
Els cultius protegits, també coneguts com a agricultura d'interior [6], que van des de politúnels de baixa tecnologia fins a hivernacles de tecnologia mitjana, parcialment controlats pel medi ambient, fins a hivernacles "intel·ligents" d'alta tecnologia i granges d'interior, podrien ajudar a millorar la seguretat alimentària mundial el 21è. segle. Tanmateix, si bé la visió d'una metròpoli autosostenible és atractiva com a forma d'afrontar els reptes contemporanis, l'adopció de l'agricultura d'interior no ha coincidit amb la
il·lusió i optimisme dels seus defensors. Els cultius protegits i l'agricultura interior impliquen un major ús de la tecnologia i l'automatització per optimitzar l'ús del sòl, oferint així solucions interessants per millorar la futura producció d'aliments [7]. Arreu del món, el desenvolupament de l'agricultura urbana [8,9] s'ha produït sovint després de crisis cròniques i/o agudes, com ara limitacions de llum i espai als Països Baixos; el col·lapse de la indústria del motor a Detroit; la caiguda del mercat immobiliari a la costa est dels EUA; i el bloqueig de la crisi dels míssils cubans. Altres
els impulsos s'han donat en els mercats disponibles, és a dir, els cultius protegits van proliferar a Espanya [10] a causa del fàcil accés del país als mercats del nord d'Europa. Juntament amb els reptes existents, la pandèmia COVID-19 en curs podria proporcionar l'impuls necessari per transformar l'agricultura urbana [11].
Si l'agricultura urbana ha de jugar un paper important en la millora de la seguretat alimentària i la nutrició humana, s'ha d'escalar globalment perquè tingui la capacitat de fer créixer una àmplia gamma de productes d'una manera més eficient en termes d'energia, recursos i costos que actualment és possible. Hi ha oportunitats enormes per millorar la productivitat i la qualitat dels cultius combinant els avenços en els controls ambientals, la gestió de plagues, la fenòmica i l'automatització.
amb esforços de millora orientats a trets que milloren l'arquitectura vegetal, la qualitat del cultiu (gust i nutrició) i el rendiment. Es pot conrear una major diversitat de cultius actuals i emergents en relació amb els tipus de cultius tradicionals, així com les plantes medicinals, en granges controlades ambientalment [12,13].
La necessitat imminent de millorar la seguretat alimentària urbana i reduir la petjada de carboni dels aliments es pot abordar mitjançant innovacions en els sectors agroalimentaris, com ara els cultius protegits i l'agricultura vertical d'interior. Aquests van des de politúnels de baixa tecnologia amb un control ambiental mínim, hivernacles de tecnologia mitjana i parcialment controlats pel medi ambient fins a hivernacles d'alta tecnologia i instal·lacions de cultiu vertical amb tecnologies d'última generació. Els cultius protegits són el sector de producció d'aliments de més ràpid creixement a Austràlia, en termes d'escala de producció i impacte econòmic [12]. La indústria australiana de cultius protegits consta d'instal·lacions d'alta tecnologia (17%), hivernacles (20%) i sistemes de producció de cultius basats en hidropònics/substrat (52%), cosa que indica la necessitat i l'oportunitat de desenvolupar el sector agroalimentari. En aquesta revisió, discutim l'estat dels cultius protegits en el context de les tecnologies disponibles i els cultius hortícoles objectiu corresponents, descrivint les oportunitats i els reptes que cal abordar amb la investigació en curs a Austràlia.
2. Tècniques i tecnologies actuals en cultiu protegit
El 2019, la superfície total de la terra dedicada a cultius protegits, que, a grans trets, implica
el cultiu de cultius sota tots els tipus de coberta, es va estimar en 5,630,000 hectàrees (ha) a tot el món [14]. S'ha estimat que la superfície total d'hortalisses i herbes cultivades en hivernacles (estructures permanents) és d'unes 500,000 ha a tot el món, amb un 10% d'aquests cultius conreats en hivernacles i el 90% en hivernacles de plàstic [15,16]. S'estima que l'àrea d'hivernacle d'Austràlia és d'unes 1300 ha, amb hivernacles d'alta tecnologia (al voltant de 14 empreses individuals, cadascuna amb menys de 5 ha) que representen el 17% d'aquesta superfície, i hivernacles de tecnologia baixa o mitjana que representen el 83% [17]. ]. A nivell mundial, els hivernacles de plàstic i els hivernacles constitueixen al voltant del 80% i el 20%, respectivament, del total d'hivernacles produïts [16].
El cultiu protegit és el sector de producció d'aliments de més ràpid creixement a Austràlia, valorat en uns 1.5 milions de dòlars anuals a la porta de la granja el 2017. S'estima que al voltant del 30% de tots els agricultors australians conreen cultius en algun tipus de sistema de cultiu protegit i que els cultius coberts representen al voltant del 20% del valor total de la producció d'hortalisses i flors [18]. A Austràlia, l'àrea de producció d'hortalisses d'hivernacle estimada és més alta per a Austràlia Meridional (580 ha), seguida de Nova Gal·les del Sud (500 ha) i Victòria (200 ha), mentre que Queensland, Austràlia Occidental i Tasmània representen menys de 50 ha cadascun [17]. ].
A partir de l'Australian Horticulture Statistics Handbook (2014–2015) i les discussions amb la indústria, es va estimar el valor brut de producció (PVB) de fruites, verdures i flors per a l'any 2017. Entre els sistemes de cultiu desplegats, els cultius conreats en hidroponia/substrat- Els sistemes de producció basats en el sòl (52%) van ser els més valorats, seguits pels cultivats amb sistemes de fertirrigació del sòl (35%), amb una combinació de fertirrigació del sòl i sistemes hidropònics/basats en substrat (11%) i utilitzant una hidroponia/nutrient. tècnica de pel·lícula (NFT) (2%) (figura 1A). De la mateixa manera, entre els tipus de protecció, els cultius conreats sota cobertes de poli/vidre (63%) van tenir la GVP més alta, seguits dels cultivats amb cobertes de poli (23%), cobertes de calamarsa/ombra (8%) i combinades de poli/grana/ombra. cobreix (6%) (Figura 1B) [17]. A Austràlia, les estadístiques de GVP de productes específics d'horticultura d'hivernacle no estan fàcilment disponibles [15].
figura 1. Producció total de valor brut (PVB) de cultius sota cultiu protegit (2017) per sistema de cultiu (A) i protecció (B). La producció hidropònica/basada en substrats implica el creixement de plantes sense sòl utilitzant un medi inert com la llana de roca. La producció a base de sòl/fertigat implica el creixement de plantes utilitzant sòl amb fertirrigació (aplicació combinada d'adob i aigua). La tècnica hidroponia/pel·lícula de nutrients (NFT) consisteix a fer circular un corrent poc profund d'aigua que conté nutrients dissolts que travessa les arrels de les plantes en canals estancs. "Poly" es refereix al policarbonat.
Les cobertes de calamarsa/ombra, generalment de malla o tela, protegeixen els cultius de la calamarsa i bloquegen una proporció de llum excessiva. $ fa referència a AUD.
Entre les instal·lacions d'ambient controlat dels Estats Units, els hivernacles de vidre o policarbonat (47%) són més comuns que les granges verticals interiors (30%), les cases de cèrcol de plàstic de baixa tecnologia (12%), les granges de contenidors (7% ) i sistemes de cultiu interior en aigües profundes (4%). Entre els sistemes de cultiu, la hidroponia (49%) és més comú que els sistemes basats en sòl (24%), aquaponia (15%), aeroponia (6%) i híbrids (aeroponia, hidroponia, sòl) (6%) [19,20].
Austràlia té molt poques granges verticals avançades establertes, en gran part a causa del fet que té poques ciutats densament poblades. No obstant això, Austràlia té una superfície d'hivernacle d'unes 1000 ha [16,17] i l'exportació de verdures i fruites fresques va augmentar substancialment del 2006 al 2016 per a Austràlia [16] amb l'augment dels cultius sota cobert. Tot i que Austràlia ha fet un gran començament en l'agricultura d'interior i el sector té un gran potencial de creixement, requereix temps per madurar i desenvolupar-se per convertir-se en un actor clau a escala mundial. Actualment, les instal·lacions de granges interiors orientades comercialment es poden classificar en els tres nivells següents d'avenç tecnològic: baixa, mitjana i alta tecnologia. Cadascuna es discuteix amb més detall a les seccions següents.
2.1. Noves tecnologies per a politúnels de baixa tecnologia
Les instal·lacions d'hivernacle de baixa tecnologia que més contribueixen al cultiu protegit presenten diverses limitacions que requereixen solucions tecnològiques que ajudin en la seva transició a instal·lacions rendibles de mitjana o alta tecnologia que produeixin cultius d'alta qualitat amb recursos mínims. Els politúnels de baixa tecnologia representen entre el 80 i el 90% de la producció de cultius d'hivernacle a nivell mundial [20] i a Austràlia [17]. Tenint en compte la gran proporció de politúnels de baixa tecnologia en cultius protegits i els seus baixos nivells de clima, fertirrigació i control de plagues, és important abordar els reptes associats per tal d'augmentar la producció i els rendiments econòmics per als productors.
El nivell de tecnologia baixa inclou diversos tipus de politúnels que poden anar des d'estructures metàl·liques improvisades amb recobriments de plàstic fins a estructures permanents construïdes específicament. En general, no es controlen més enllà de la capacitat d'aixecar la coberta de plàstic quan a l'exterior fa massa calor o ennuvolat. Aquestes cobertes de plàstic protegeixen el cultiu de la calamarsa, la pluja i el fred i prolonguen la temporada de creixement fins a cert punt. Aquestes estructures barates ofereixen a
retorn viable de la inversió en cultius d'hortalisses com enciam, mongetes, tomàquets, cogombre, col i carbassó. El cultiu en aquests politúnels es realitza a terra, mentre que les operacions més avançades poden utilitzar testos grans i reg per degoteig per a tomàquets, nabius, albergínies o pebrots. Tanmateix, tot i que els cultius protegits de baixa tecnologia tenen sentit per als petits productors, aquestes tècniques pateixen diverses deficiències. La seva manca de control ambiental afecta la consistència de la mida i la qualitat del producte i, per tant, es redueix
l'accés al mercat d'aquests productes per a clients exigents com supermercats i restaurants. Atès que el cultiu es planta generalment al sòl, aquests agricultors també s'enfronten a nombroses plagues i malalties transmeses pel sòl (p. ex., infestació persistent de nematodes). Els socis de la indústria i la investigació necessiten innovacions per oferir solucions en sistemes de disseny d'instal·lacions i gestió de cultius, així com sistemes de comerç intel·ligents per exportar productes
i mantenir una cadena de subministrament constant. Els incentius i el suport dels organismes de finançament i les innovacions tecnològiques (per exemple, el control biològic, l'automatització parcial del reg i el control de la temperatura) d'universitats i empreses podrien ajudar els productors a passar a sistemes de cultiu tecnològics més avançats.
2.2. Millorar els hivernacles de tecnologia mitjana amb innovacions i noves tecnologies
El cultiu protegit de tecnologia mitjana és una categoria àmplia que inclou hivernacles i hivernacles d'ambient controlat. Aquesta part del sector de cultius protegits requereix actualitzacions tecnològiques significatives si vol competir amb la producció d'aliments a gran escala en granges que despleguen politúnels de baixa tecnologia i productes d'alta qualitat d'hivernacles d'alta tecnologia. El control ambiental en hivernacles de tecnologia mitjana sol ser parcial o intensiu i la temperatura d'alguns hivernacles es pot controlar obrint manualment el sostre, mentre que
les instal·lacions més avançades tenen unitats de refrigeració i calefacció. S'està investigant l'ús de panells solars i pel·lícules intel·ligents per reduir el cost energètic i la petjada de carboni als hivernacles de tecnologia mitjana [21–23].
Tot i que molts hivernacles encara estan fets de PVC o revestiment de vidre, les pel·lícules intel·ligents es poden aplicar a aquestes estructures o es poden incorporar al disseny d'hivernacle per augmentar l'eficiència energètica. En general, els hivernacles de gamma alta utilitzen mitjans de cultiu com ara blocs de llana de roca amb rebuts de fertilitzants líquids acuradament calibrats en diferents etapes de creixement per maximitzar els rendiments dels cultius. La fertilització amb CO2 de vegades s'utilitza en hivernacles de tecnologia mitjana per augmentar el rendiment i la qualitat. El sector de cultius protegits de tecnologia mitjana es beneficiarà de col·laboracions entre la indústria i la universitat per generar solucions científiques i tecnològiques avançades, incloent nous genotips de cultius amb alt rendiment i qualitat, gestió integrada de plagues, fertirrigació totalment automatitzada i control climàtic d'hivernacle i assistència robòtica en la gestió de cultius. i la collita.
2.3. Innovacions de ciència i tecnologia per a hivernacles d'alta tecnologia
Els hivernacles d'alta tecnologia poden incorporar els últims avenços tecnològics en fisiologia de cultius, fertirrigació, reciclatge i il·luminació. En hivernacles comercials a gran escala, per exemple, la tecnologia de "vidre intel·ligent", els sistemes solars fotovoltaics (PV) i la il·luminació suplementària, com ara panells LED, es poden utilitzar per millorar la qualitat i els rendiments dels cultius. Els productors també estan automatitzant cada cop més àrees crítiques i/o intensives en mà d'obra, com ara el seguiment de cultius, la pol·linització i la collita.
El desenvolupament de la intel·ligència artificial (IA) i l'aprenentatge automàtic (MI) ha obert noves dimensions per als hivernacles d'alta tecnologia [24–28]. La IA és un conjunt de regles codificades per ordinador i models estadístics entrenats per discernir patrons en grans dades i realitzar tasques generalment associades a la intel·ligència humana. La intel·ligència artificial que s'utilitza en el reconeixement d'imatges s'utilitza per controlar la salut dels cultius i reconèixer els signes de malaltia, permetent una presa de decisions més ràpida i més informada per a la gestió i la collita dels cultius, cosa que, actualment, es pot aconseguir.
per braços robotitzats en lloc de treball humà. Internet-of-Things (IoT) ofereix solucions per a l'automatització que es poden personalitzar específicament per a aplicacions d'hivernacle [29]. Així, la IA i l'IoT poden contribuir significativament a l'àrea de l'agricultura moderna controlant i automatitzant les activitats agrícoles [30].
La investigació i el desenvolupament en el camp dels robots agrícoles ha crescut significativament en l'última dècada [31–33]. A Austràlia es va demostrar un sistema autònom de recol·lecció de cultius de pebrot que s'aproxima a la viabilitat comercial amb una taxa d'èxit de collita del 76.5% [31]. A Europa i Israel s'han desenvolupat prototips de robots per tallar les fulles de tomàquet, collir pebrots (pebrots) i pol·linitzar cultius de tomàquet [34,35] i es podrien comercialitzar en un futur proper.
A més, els sistemes de programari de gestió laboral per a hivernacles d'alta tecnologia a gran escala optimitzaran significativament l'eficiència dels treballadors, millorant les perspectives econòmiques d'aquestes empreses. La revolució informàtica i de l'enginyeria continuarà potenciant els cultius protegits i l'agricultura d'interior, permetent als productors controlar i gestionar els seus cultius des d'ordinadors i dispositius mòbils, que fins i tot es poden utilitzar per fer cultius crítics i
decisions de mercat. Els hivernacles d'alta tecnologia tenen el potencial més alt per beneficiar el sector de cultius protegits d'Austràlia, per tant, la investigació i la innovació en curs en aquestes instal·lacions és probable que es tradueixin en temps i diners ben invertits.
2.4. Desenvolupament de granges verticals per a necessitats futures
En els darrers anys, s'ha observat un ràpid desenvolupament de la "agricultura vertical" d'interior a tot el món, especialment en països amb grans poblacions i terra insuficient [36,37]. L'agricultura vertical representa un valor de 6 milions de dòlars, però segueix sent una petita fracció del mercat agrícola mundial de diversos bilions de dòlars [38]. Hi ha diverses iteracions de l'agricultura vertical, però totes utilitzen prestatgeries de cultiu hidropònics o sense sòl apilades verticalment en un entorn totalment tancat i controlat, que permet un alt grau d'automatització, control i consistència [39]. No obstant això, l'agricultura vertical continua limitada a cultius d'alt valor i cicle de vida curt a causa dels elevats costos energètics, tot i oferir una productivitat inigualable per metre quadrat i alts nivells d'eficiència en aigua i nutrients.
La dimensió tecnològica de l'agricultura vertical, i en particular, l'arribada dels hivernacles "intel·ligents", és probable que atragui els productors amb ganes de treballar amb tecnologies informàtiques i de grans dades emergents com la intel·ligència artificial i l'Internet de les coses (IoT) [40]. Actualment, totes les formes d'agricultura d'interior són intensives en energia i mà d'obra, tot i que hi ha marge per a grans avenços tant en les tecnologies d'automatització com d'eficiència energètica. Ja, les formes més avançades d'agricultura d'interior subministren la seva pròpia energia in situ i són independents de la xarxa pública general. Els jardins al terrat poden anar des de dissenys senzills a la part superior dels edificis de la ciutat fins a les empreses corporatives del terrat als edificis municipals de Nova York i París. L'agricultura vertical d'interior té un futur brillant, especialment arran de la pandèmia COVID-19 i està ben posicionada per augmentar la seva quota en el mercat mundial d'aliments, a causa de la seva
sistema de producció altament eficient, reduccions en la cadena de subministrament i costos logístics, potencial d'automatització (minimització de la manipulació) i fàcil accés tant a la mà d'obra com als consumidors.
3. Cultius objectiu en cultiu protegit
Actualment, els cultius adequats per a l'agricultura d'interior són limitats en nombre a causa de les limitacions dels cultius per al creixement interior, així com les limitacions de cultius protegits, com ara l'alt cost energètic (per a il·luminació, calefacció, refrigeració i funcionament de diversos sistemes automatitzats) que permet cultius específics d'alt valor. 41–43]. Tanmateix, la producció econòmica d'una gran varietat de cultius comestibles és essencial si els cultius protegits tenen un impacte significatiu en
seguretat alimentària mundial [12,13,44]. Els conreus de cultiu per al cultiu protegit d'hortalisses difereixen significativament dels de la producció de camp obert que es crien per a la tolerància a una àmplia gamma de condicions ambientals, que no són necessàriament requerides en cultius protegits. El desenvolupament de cultivars adequats requerirà l'optimització de diversos trets (com ara l'autopol·linització, el creixement indeterminat, les arrels robustes) que difereixen dels trets considerats com a
desitjable en cultius a l'aire lliure (Figura 2) (Adoptat de [13]).
Figura 2. Trets desitjables per als cultius de fructificació cultivats a l'interior en condicions de medi ambient controlat en relació amb els cultius cultivats a l'aire lliure en condicions de camp.
Actualment, les fruites i verdures més adaptades per al cultiu d'interior inclouen:
• Els que creixen en ceps o arbustos (tomàquet, maduixa, gerd, nabiu, cogombre, pebrot, raïm, kiwi);
• Cultius especialitzats d'alt valor (llúpol, vainilla, safrà, cafè);
• Cultius medicinals i cosmètics (algues, equinàcia);
• Els arbres petits (cirerers, xocolata, mango, ametllers) són altres opcions viables [13].
A les seccions següents, discutim amb més detall els cultius existents actuals i el desenvolupament de nous cultivars per a l'agricultura d'interior.
3.1. Cultius existents en instal·lacions de baixa, mitjana i alta tecnologia
Els sistemes de cultiu protegit de tecnologia baixa i mitjana produeixen principalment tomàquet, cogombre, carbassó, pebrot, albergínia, enciam, verdures asiàtiques i herbes aromàtiques. Pel que fa a la superfície, la quantitat de fruita produïda i el nombre d'empreses, el tomàquet és el cultiu hortícola més important produït en hivernacles, seguit del pebrot i l'enciam [15,45].
A Austràlia, el desenvolupament d'instal·lacions de medi ambient controlat a gran escala s'ha limitat principalment a les construïdes per al cultiu de tomàquets [15]. El PIB estimat de fruites, verdures i flors per al 2017, al camp i a les instal·lacions de cultius protegits, demostra el domini del tomàquet al sector australià de cultius protegits.
El PIB global estimat per a l'any 2017 pel que fa a la producció de camp i sota coberta de cultius hortícoles va ser més alt per al tomàquet (24%), seguit de la maduixa (17%), les fruites d'estiu (13%), les flors (9%), el nabiu. (7%), cogombre (7%) i pebrot (6%), amb verdures asiàtiques, herbes, albergínies, cireres i baies cadascuna representant menys del 6% (figura 3A).
figura 3. Valor brut estimat de la producció (PVB) per a la producció total combinada de camps i cultius protegits (A) i GVP imputat dels cultius amb cultiu protegit el 2017 (B) per a Austràlia.
Entre aquests, el GVP dels cultius cultivats en sistemes de cultiu protegit va ser més alt per al tomàquet (40%), que va liderar amb un marge important en relació amb altres cultius com ara flors (11%), maduixa (10%), fruites d'estiu (8%). ) i baies (8%), amb cadascun dels cultius restants que representen menys del 5% (figura 3B). No obstant això, el mercat domèstic australià s'ha vist saturat pels tomàquets d'hivernacle, que abandona la indústria de cultius protegits
amb les dues opcions següents: augmentar les vendes d'aquests cultius als mercats internacionals; i/o animar alguns dels productors d'hivernacle existents del país a passar a la producció d'altres cultius d'alt valor. La proporció de cultius individuals conreats sota protecció va ser més alta per a baies (85%) i tomàquet (80%), seguit de flors (60%), cogombre (50%), cirera i hortalisses asiàtiques (cada 40%), maduixa i estiu.
fruites (cada 30%), nabius i herbes aromàtiques (cadascun 25%), i finalment, pebrot i albergínia, al 20% cadascun [17]. Actualment, l'agricultura interior intensiva en energia i mà d'obra està restringida a cultius d'alt valor que es poden produir a curt termini amb un baix aport energètic [46,47]
A les "fàbriques" de plantes, els conreus que predominen actualment són les fulles verdes i les herbes, a causa dels curts períodes de creixement d'aquests cultius (perquè no calen fruites i llavors) i de gran valor [7], el fet que aquests cultius requereixen relativament menys llum. per a la fotosíntesi [48] i perquè la major part de la biomassa vegetal produïda es pot collir [46,49]. Hi ha un gran potencial per millorar els rendiments i la qualitat dels cultius cultivats a les granges urbanes [12].
3.2. Enquesta del sector: on es troben els interessos dels participants?
La identificació de temes clau d'investigació és essencial per millorar l'eficiència de la investigació finançada amb fons públics i privats per al futur dels cultius protegits. Per exemple, el Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), iniciat per l'Associació de Agricultors de Nova Gal·les del Sud (NSW Farmers), la Universitat de Nova Gal·les del Sud (UNSW) i Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), consta d'un consorci. de més de 60 fundacions
participants de la indústria, el govern i la recerca. Els seus programes de recerca i capacitat tenen com a objectiu donar suport als participants en l'optimització de la productivitat dels sistemes alimentaris regionals i periurbans, portant nous productes del prototip al mercat i implementant cadenes de subministrament ràpides i protegides per la procedència des de la granja fins al consumidor. Amb aquesta finalitat, el FFSRC ofereix un entorn de recerca col·laboratiu dirigit a millorar els cultius protegits per augmentar la nostra capacitat d'exportar productes hortícoles de màxima qualitat i ajudar Austràlia a convertir-se en un líder en ciència i tecnologia per al sector de cultius protegits.
Els participants van ser enquestats per identificar cultius objectiu per a l'agricultura d'interior. Entre els participants que van identificar cultius objectiu, l'interès per les hortalisses fresques (29%) va ser més gran, seguit de l'interès pels cultius de fruites (22%); cànnabis medicinal, altres herbes medicinals i cultius especialitzats (13%); espècies autòctones/autòctones (10%); bolets/fongs (10%); i verdures de fulla verda (3%) (figura 4).
figura 4. Classificació dels cultius produïts actualment pels participants de FFSCRC en instal·lacions de cultiu protegides i, per tant, del probable interès dels participants a trobar solucions per fer créixer aquests cultius de manera més productiva sota cobert.
L'enquesta es va basar en la informació sobre els participants disponible en línia; adquirir informació més detallada serà crucial per entendre i satisfer els requisits específics dels participants.
3.3. Cria de nous conreus per a instal·lacions de medi ambient controlat
Les tecnologies de millora disponibles per a la millora de les plantes vegetals i altres cultius estan avançant ràpidament [50]. En els cultius protegits, un sector econòmic dinàmic amb canvis ràpids en les tendències del mercat i les preferències dels consumidors, és fonamental triar el conreu adequat [44,51]. Hi ha molts estudis que avaluen l'adaptació de cultius d'alt valor com el tomàquet i l'albergínia per a la producció d'hivernacle [52,53]. Les noves tecnologies de millora [50] han facilitat el desenvolupament de nous cultivars amb trets desitjats, i algunes empreses han començat a dissenyar plantes per al creixement en entorns controlats sota llums LED [20]. Tanmateix, els conreus s'han criat principalment per maximitzar el rendiment en condicions de camp molt variables [46]. Els trets del cultiu, com ara la tolerància a la sequera, la calor i les gelades, que són desitjables en els cultius de camp però que solen comportar penalitzacions de rendiment, generalment no es necessiten en
agricultura d'interior.
Els trets clau que es poden orientar per adaptar cultius de major valor a l'agricultura d'interior inclouen cicles de vida curts, floració contínua, una baixa relació arrel-brot, rendiment millorat amb poca aportació d'energia fotosintètica i trets desitjables del consumidor, com ara el gust, el color, textura i contingut de nutrients específics [12,13]. A més, la cria específica per a una qualitat superior produirà productes altament desitjables amb un alt valor de mercat. L'espectre de llum, la temperatura, la humitat i el subministrament de nutrients es poden gestionar per alterar l'acumulació de compostos objectiu en fulles i fruits [54,55] i augmentar el valor nutricional dels cultius, incloses les proteïnes (quantitat i qualitat), vitamines A, C. i E, carotenoides, flavonoides, minerals, glucòsids i antocians [12]. Per exemple, les mutacions naturals (a la vinya) i l'edició de gens (en el kiwi) s'han utilitzat per modificar l'arquitectura de les plantes, que serà útil per al cultiu interior en espais restringits. En un estudi recent, es van dissenyar plantes de tomàquet i cirerer utilitzant CRISPR-Cas9 per combinar els tres trets desitjables següents: un fenotip nan, un hàbit de creixement compacte i una floració precoç. La idoneïtat de les varietats de tomàquet "editades" resultants per al seu ús en sistemes de cultiu interior es va validar mitjançant assaigs de camp i comercials en granja vertical [56].
Una revisió de la millora molecular per crear cultius optimitzats va discutir el valor afegit dels productes agrícoles mitjançant el desenvolupament de cultius agrícoles amb beneficis per a la salut i com a medicaments comestibles [46]. Els principals enfocaments per desenvolupar cultius agrícoles amb beneficis per a la salut es van identificar com l'acumulació de grans quantitats d'un nutrient intrínsec desitjable o la reducció de compostos indesitjables i l'acumulació de compostos valuosos que
normalment no es produeixen al cultiu.
4. Reptes i oportunitats en conreu protegit i cultiu d'interior
Les instal·lacions avançades de cultius protegits i de cultiu interior tenen un impacte ambiental relativament reduït. Tot i que el cultiu sota cobert és més intensiu energètic que molts altres mètodes de cultiu, la capacitat de mitigar els impactes del clima, garantir la traçabilitat i cultivar aliments de millor qualitat promou el lliurament constant de productes de qualitat, atreint rendiments que superen amb escreix els costos de producció addicionals. [18]. Els principals reptes dels cultius protegits inclouen:
• Alts costos de capital, a causa dels alts preus del sòl a les zones urbanes i periurbanes;
• Alt consum d'energia;
• Demanda de mà d'obra qualificada;
• Gestió de malalties sense controls químics; i
• Desenvolupament d'índexs de qualitat nutricional —per definir i certificar aspectes de qualitat del producte— per a cultius en interior.
A la secció següent, discutim alguns dels reptes i oportunitats associats amb els cultius protegits.
4.1. Condicions òptimes per a una alta productivitat i un ús eficient dels recursos
Una millor comprensió dels requisits dels cultius en diferents etapes de creixement i sota diverses condicions de llum és essencial si els productors volen mantenir una producció de cultius rendible en entorns controlats. La gestió eficient de l'entorn de l'hivernacle, inclosos els seus elements climàtics i nutricionals, i les condicions estructurals i mecàniques, pot augmentar significativament la qualitat i els rendiments de la fruita [57]. Els factors ambientals de creixement poden influir en el creixement de les plantes, les taxes d'evapotranspiració i els cicles fisiològics. Entre els factors climàtics, la radiació solar és la més important, ja que la fotosíntesi requereix llum, i el rendiment dels cultius és directament proporcional als nivells de llum solar fins als punts de saturació de llum per a la fotosíntesi. Sovint, un control ambiental precís requereix una gran despesa energètica, la qual cosa redueix la rendibilitat de l'agricultura de medi ambient controlat. L'energia necessària per a la calefacció i refrigeració d'hivernacle segueix sent una preocupació important i un objectiu per a aquells que busquen reduir els costos energètics [6]. Els materials de vidre i les tecnologies innovadores de vidre com Smart Glass [58] ofereixen oportunitats prometedores per reduir el cost associat amb el manteniment de la temperatura de l'hivernacle i el control de les variables ambientals. Actualment, s'incorporen tecnologies de vidre innovadores i sistemes de refrigeració efectius als cultius protegits a les instal·lacions d'hivernacle. Els materials de vidre tenen el potencial de reduir-se
consum d'electricitat, en absorbir l'excés de radiació solar i redirigir l'energia lluminosa per generar electricitat mitjançant cèl·lules fotovoltaiques [59,60].
No obstant això, els materials de recobriment afecten els microclimes de l'hivernacle [61,62] inclosa la llum [63] i, per tant, és important avaluar l'impacte dels nous materials de vidre sobre el creixement i la fisiologia de les plantes, l'ús dels recursos, el rendiment i la qualitat dels cultius en entorns en què hi ha factors. com el CO2, la temperatura, els nutrients i el reg es controlen rigorosament. Per exemple, es van provar fotovoltaics orgànics (OPV) semitransparents basats en la barreja de poli (3-hexiltiofè) regioregular (P3HT) i èster metílic de l'àcid fenil-C61-butíric (PCBM) per conrear plantes de pebrot (Capsicum annuum). Sota l'ombra dels OPV, les plantes de pebrot van produir un 20.2% més de massa de fruita i les plantes d'ombra eren un 21.8% més altes al final de la temporada de creixement [64]. En un altre estudi, la reducció del PAR provocada per plaques fotovoltaiques flexibles a la coberta no va afectar el rendiment, la morfologia de la planta, el nombre de flors per branca, el color del fruit, la fermesa i el pH [65].
Actualment s'està provant una pel·lícula de "vidre intel·ligent" d'ultra baixa reflexió, Solar Gard™ ULR-80 [58], en la producció d'hivernacles. L'objectiu és adonar-se del potencial dels materials de vidre amb transmissió de la llum ajustable i reduir l'elevat cost energètic associat a les operacions en instal·lacions d'horticultura d'hivernacle d'alta tecnologia. La pel·lícula de vidre intel·ligent (SG) s'està aplicant al vidre estàndard de les badies d'hivernacle individuals a les instal·lacions de cultius d'hortalisses mitjançant pràctiques comercials de cultiu i gestió vertical [66,67]. Els assaigs d'albergínia sota SG van demostrar una major eficiència energètica i fertirrigació [42], però també van reduir el rendiment d'albergínia, a causa de les altes taxes d'avortament de flors i/o fruites com a conseqüència de la fotosíntesi limitada per la llum [58]. La pel·lícula SG utilitzada pot necessitar modificacions per generar condicions de llum òptimes i minimitzar les limitacions de llum per a fruites amb alt contingut de carboni com l'albergínia.
L'ús de nous materials de vidre que estalvien energia, com el vidre intel·ligent, ofereix una excel·lent oportunitat per reduir el cost energètic de les operacions d'hivernacle i optimitzar les condicions de llum per al cultiu de cultius objectiu. Les pel·lícules de coberta intel·ligent, com ara les pel·lícules agrícoles que emeten llum luminescent (LLEAF) tenen el potencial de millorar i controlar el creixement vegetatiu i el desenvolupament reproductiu en cultius protegits de tecnologia mitjana. LLEAF
Els panells es podrien provar en una varietat de cultius amb flors i sense flors per determinar si ajuden a augmentar el creixement vegetatiu i reproductiu (alterant els processos fisiològics que sustenten el creixement de les plantes i la productivitat i la qualitat dels cultius).
4.2. Gestió de plagues i malalties
Tot i que les instal·lacions de cultius protegits controlats poden minimitzar les plagues i les malalties, un cop introduïdes, són extremadament difícils i costoses de controlar sense utilitzar productes químics sintètics tòxics. L'agricultura vertical d'interior permet un seguiment estret dels cultius per detectar signes de plaga o malaltia, de manera manual i/o automàtica (utilitzant tecnologies de detecció) i l'adopció de tecnologies robòtiques emergents i/o procediments de teledetecció facilitarà
la detecció precoç de brots i l'eliminació de plantes malaltes i/o infestades [7].
Es requeriran nous mètodes de gestió integrada de plagues (IPM) [68] per a la gestió eficaç de les plagues als hivernacles. Les estratègies de gestió adequades (culturals, físiques, mecàniques, biològiques i químiques), juntament amb bones pràctiques culturals, tècniques de seguiment avançades i una identificació precisa poden millorar la producció d'hortalisses alhora que minimitzen la dependència de les aplicacions de pesticides. Un enfocament integrat per a la gestió de malalties implica l'ús de conreus resistents, sanejament, pràctiques culturals sòlides i l'ús adequat de pesticides [44]. El desenvolupament de noves estratègies IPM pot minimitzar els costos laborals i la necessitat d'aplicar pesticides químics. Prenguem, per exemple, l'ús d'insectes nous, criats comercialment i naturalment beneficiosos (p. ex., mosquits pugons, crisols verds, etc.) per gestionar les plagues dels cultius i reduir la dependència del control químic. Prova de diferents IPM nous
Les estratègies, aïllades i combinades, ajudaran a desenvolupar recomanacions específiques de cultius i instal·lacions per als productors.
4.3. Qualitat dels cultius i valors nutricionals
Els cultius protegits ofereixen als productors i als socis de la indústria alts rendiments i productes d'alta qualitat durant tot l'any [69]. El cultiu de fruites i verdures de primera qualitat, però, requereix la prova d'alt rendiment dels paràmetres nutricionals i de qualitat [70]. Els paràmetres bàsics de qualitat de la fruita inclouen el contingut d'humitat, el pH, els sòlids solubles totals, la cendra, el color de la fruita, l'àcid ascòrbic i l'acidesa titulable, i paràmetres nutricionals avançats, com ara sucres, greixos, proteïnes, vitamines i antioxidants; Les mesures de fermesa i pèrdua d'aigua també són crucials per definir els índexs de qualitat [66]. A més, les proves de qualitat d'alt rendiment dels productes de cultiu es podrien incorporar a un sistema automatitzat d'operacions d'hivernacle. El cribratge dels genotips de cultius disponibles per als paràmetres de qualitat proporcionarà noves varietats de fruites i hortalisses d'alt valor i riques en nutrients per als productors i consumidors. Les estratègies agronòmiques que inclouen l'entorn de creixement i les pràctiques de gestió dels cultius hauran de ser optimitzades per millorar la producció i la densitat de nutrients de les plantes d'aquests cultius d'alt valor.
4.4. Ocupació i Disponibilitat de mà d'obra qualificada
Els requisits de mà d'obra per a la indústria de cultius protegits s'estan expandint (>5% anual) i s'estima que actualment més de 10,000 persones a tota Austràlia estan ocupades directament per la indústria. Malgrat els seus alts nivells d'automatització, els cultius protegits a gran escala requereixen una força de treball important, especialment per a l'establiment de cultius, el manteniment dels cultius, la pol·linització mecànica i la recol·lecció de productes. Amb l'augment de la demanda
per als productors altament qualificats, l'oferta de treballadors adequadament qualificats segueix sent baixa [18,71]. També es necessitarà una mà d'obra qualificada per al desenvolupament de l'agricultura vertical urbana, que generarà noves carreres per a tecnòlegs, gestors de projectes, treballadors de manteniment i personal de màrqueting i comerç minorista [7]. L'establiment d'instal·lacions avançades a escala comercial polivalent proporcionaria una oportunitat per abordar qüestions d'investigació, augmentant així l'objectiu de maximitzar la productivitat en una diversitat de cultius alhora que proporciona educació i formació en habilitats que probablement tindran una gran demanda en el futur sector de cultius protegits.
5. Conclusions
Als hivernacles d'alta tecnologia amb tecnologia intel·ligent, hi ha un gran potencial per millorar la rendibilitat automatitzant àrees crítiques i/o intensives en mà d'obra, com ara el seguiment de cultius, la pol·linització i la collita. El desenvolupament de la IA, la robòtica i el ML estan obrint noves dimensions per al cultiu protegit. Les granges verticals constitueixen una petita part del mercat agrícola mundial i, tot i ser molt intensives en energia, l'agricultura vertical ofereix una productivitat inigualable amb alts nivells d'eficiència en aigua i nutrients. La producció econòmica de cultius diversos és essencial si la producció de cultius protegits té un impacte positiu significatiu en la seguretat alimentària mundial. Els sistemes de cultiu protegit de tecnologia baixa i mitjana produeixen principalment cultius de tomàquet, cogombre, carbassó, pebrot, albergínia i enciam, juntament amb verdures i herbes asiàtiques.
El desenvolupament d'instal·lacions de medi ambient controlat a gran escala a Austràlia s'ha limitat principalment al cultiu de tomàquets. El desenvolupament de cultivars adequats requerirà l'optimització de diversos trets clau que difereixen dels que es consideren desitjables als cultius a l'aire lliure. Els trets clau que es poden orientar per a l'agricultura d'interior inclouen un cicle de vida del cultiu reduït, una floració contínua, una baixa relació arrel-brot, un augment del rendiment en condicions fotosinttiques baixes.
l'entrada d'energia i els trets desitjables del consumidor, com ara el gust, el color, la textura i els continguts de nutrients específics.
A més, la cria específica per a cultius de major qualitat i nutricionalment més densos produirà productes hortícoles (i potencialment medicinals) desitjables amb un excel·lent valor de mercat. La rendibilitat i la sostenibilitat dels cultius protegits depèn del desenvolupament de solucions als reptes principals, com ara els costos inicials, el consum d'energia, la mà d'obra qualificada, la gestió de plagues i el desenvolupament d'índexs de qualitat.
Els nous materials de vidre i els avenços tecnològics que s'estan investigant o provant actualment ofereixen solucions per abordar un dels reptes més urgents dels cultius protegits. Aquests avenços podrien, potencialment, proporcionar l'impuls necessari per ajudar el sector de cultius protegits a passar a un nivell sostenible i rendible d'eficiència energètica i satisfer les creixents demandes de seguretat alimentària, alhora que es manté la qualitat dels cultius i la nutrició.
contingut i minimitzar els impactes ambientals nocius.
Contribucions de l'autor: SGC va escriure la revisió amb aportacions i revisions proporcionades per DTT, Z.-HC, OG i CIC. Tots els autors han llegit i han acceptat la versió publicada del manuscrit.
Finançament: La revisió es va basar en un informe encarregat i finançat pel Future Food Systems Cooperative Research Centre, que dóna suport a les col·laboracions dirigides per la indústria entre la indústria, els investigadors i la comunitat. També hem rebut suport financer dels projectes d'Horticulture Innovation Australia (subvenció número VG16070 a TDT, Z.-HC, OG, CIC; subvenció número VG17003 a DTT, Z.-HC; subvenció número LP18000 a Z.-HC) i el projecte CRC P2 -013 (TDT, Z.-HC, OG, CIC).
Declaració de la Junta de Revisió Institucional: No aplicable.
Declaració de consentiment informat: No aplicable.
Declaració de disponibilitat de dades: No aplicable.
Conflictes d'interès: Els autors declaren cap conflicte d'interès.
referències
1. Departament d'Afers Econòmics i Socials de les Nacions Unides. Disponible en línia: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (consultat el 13 d'abril de 2022).
2. Departament d'Afers Econòmics i Socials de les Nacions Unides. Disponible en línia: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (consultat el 13 d'abril de 2022).
3. Binns, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, TDT Canvi climàtic, subministrament d'aliments i directrius dietètiques. Ann. Rev. Public Health 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Sorres, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Bodirsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlik, P.; et al. El futur de la demanda d'aliments: entendre les diferències en els models econòmics globals. Agrícola. Eco. 2014, 45, 51–67. [CrossRef] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulant els efectes del canvi climàtic sobre la rendibilitat de les granges australianes. A Document de treball d'ABARES; Govern d'Austràlia: Canberra, Austràlia, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Cultiu protegit en climes càlids: una revisió del control d'humitat i MÈTODES de refrigeració. Energies 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Sistemes futurs de producció d'aliments: agricultura vertical i agricultura d'entorn controlat. Mantenir. Ciència. Practiqueu. Política 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Canadà, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Agricultura urbana sostenible: balanç i oportunitats. Int. J. Agric. Mantenir. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. La indústria hortícola de la província d'Almeria, Espanya. geogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Innovacions en agricultura i subministrament d'aliments en resposta a la pandèmia COVID-19. Mol. Plant 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Estratègies per millorar la productivitat, la diversitat de productes i la rendibilitat de l'agricultura urbana. Agrícola. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Seca, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Les granges verticals donen fruits. Nat. Biotecnologia. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble Releases. Estadístiques mundials d'hivernacle. 2019. Disponible en línia: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (consultat el 13 d'abril de 2022).
15. Hadley, D. Controlled Environment Horticulture Industry Potential in NSW; Universitat de Nova Anglaterra: Armidale, Austràlia, 2017; pàg. 25.
16. Mapa mundial de verdures. 2018. Disponible en línia: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (consultat el 13 d'abril de 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Informació general de la indústria. Disponible en línia: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (consultat el 13 d'abril de 2022).
18. Davis, J. Growing Protected Cropping in Australia to 2030; Cultiu protegit Austràlia: Perth, Austràlia, 2020; pàg. 15.
19. Agrícola. Estat de l'agricultura d'interior; Agrilyst: Brooklyn, NY, EUA, 2017.
20. Agricultura sense sòl d'interior: Fase I: Examinar la indústria i els impactes de l'agricultura de medi ambient controlat|Publicacions|WWF.
Disponible en línia: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (consultat el 13 d'abril de 2022). Conreus 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Fotovoltaica orgànica
hivernacles: una aplicació única per a la fotovoltaica semitransparent? Energia Medi Ambient. Ciència. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Una combinació de finalitats agrícoles i energètiques: Avaluació d'un prototip de túnel d'hivernacle fotovoltaic. Renovar. Mantenir. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Antón, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI ACV d'un cultiu de tomàquet en un hivernacle multitúnel a Almeria. Int. J. Avaluació del cicle de vida. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Informàtica suau per al control climàtic d'hivernacle. IEEE Trans. Fuzzy Syst. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Discriminació de l'estat de l'aigua de la zona d'arrel de les plantes en la producció d'hivernacle basada en tècniques de fenotipat i aprenentatge automàtic. Ciència. Rep 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Intel·ligència artificial: partit d'escacs del segle. Natura 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Control remot de la producció d'hortalisses d'hivernacle amb intel·ligència artificial: clima d'hivernacle, regadiu i producció de cultius. Sensors 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Aprenentatge automàtic aplicat a la simulació d'hivernacle; nova aplicació i anàlisi. Inf. Tractament Agrícola. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hameed, IA; Thorp, KR; Balasundram, SK; Shafian, S.; Fatemieh, M.; Sultan, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Automatització d'hivernacles amb sensors sense fil i instruments IoT integrats amb intel·ligència artificial; IntechOpen: Rijeka, Croàcia, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatització i digitalització de l'agricultura mitjançant intel·ligència artificial i internet de les coses. Artif. Intel·ligència. Agrícola. 2021, 5, 278–291. [CrossRef] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, I.; Pérez, T. Un robot de recol·lecció de pebrot dolç per a entorns de cultiu protegits. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, I.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Número especial de robòtica agrícola. J. Robot de camp. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Recerca i desenvolupament en robòtica agrícola: una perspectiva de l'agricultura digital. Int. J. Agric. Biol. Eng. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. El robot escombrador recull els primers pebrots. Greenh. Int. Mag. Greenh. Créixer. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Un robot de pol·linització autònom per al tractament hormonal de la flor de tomàquet a l'hivernacle. A les Actes de la 2016a Conferència Internacional sobre Sistemes i Informàtica de 3 (ICSAI), Xangai, Xina, 19-21 de novembre de 2016; pàgines 108–113.
36. Meharg, AA Perspectiva: seguiment de les necessitats de l'agricultura urbana. Natura 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Farming in and on urban buildings: Present practice and specific noveties of zero-acreage farming (ZFarming). Renovar. Agrícola. Sistema d'alimentació. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. Els brots verds de la recuperació. Fòrum obert. 2020. Disponible en línia: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (consultat el 13 d'abril de 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: The auge of urban vertical farms. Tendències Biotecnologia. 2013, 31, 388–389. [CrossRef] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Internet botànic de les coses: cap a una agricultura interior intel·ligent
connectant persones, plantes, dades i núvols. Mob. Netw. Appl. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; teixit, D.; Lan, Y.-C. Cultius protegits sostenibles: un estudi de cas dels impactes estacionals sobre el consum d'energia d'efecte hivernacle durant la producció de pebrot. Energies 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghanoum, O.; Cazzonelli, CI; teixit, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Un nou material de coberta millora l'energia de refrigeració i l'eficiència de fertirrigació per a la producció d'albergínies d'hivernacle. Energy 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; teixit, DT; Lan, Y.-C. Minimització d'energia en una instal·lació de cultiu protegida mitjançant punts d'adquisició de temperatures múltiples i control de la configuració de ventilació. Energies 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Bones pràctiques agrícoles per a cultius d'hortalisses d'hivernacle: principis per a zones de clima mediterrani; Document de producció i protecció vegetal de la FAO; FAO: Roma, Itàlia, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping: revisió de la investigació i identificació de bretxes d'R+D per a hortalisses levied (VG16083). Disponible en línia: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (accedit a 13 d'abril de 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Criança molecular per crear cultius optimitzats: des de la manipulació genètica fins a aplicacions potencials a les fàbriques de plantes. Davant. Planta Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Per què il·luminació LED per a l'agricultura urbana? En Il·luminació LED per a l'Agricultura Urbana; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapur, 2016; pàgines 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Millora de l'eficiència energètica a les fàbriques de plantes mitjançant la mesura del potencial bioelèctric vegetal. En Informàtica en Control, Automatització i Robòtica; Tan, H., Ed.; Springer: Berlín/Heidelberg, Alemanya, 2011; pàgines 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Eficiència d'ús lleuger per a la producció d'hortalisses
en ambients protegits i interiors. Eur. Phys. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Cultius 2022, 2 185
50. Jones, M. Noves tecnologies de cria i oportunitats per a la indústria vegetal australiana; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Austràlia, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Cultiu protegit a la regió mediterrània: tendències i necessitats. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. La història del tomàquet: de la domesticació a la biofarmacia. Biotecnologia. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Col·lecció d'albergínia del Centre Mundial de Hortalisses: Origen, composició, difusió de llavors i utilització en la millora. Davant. Planta Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Una visió general dels efectes dels LED sobre la producció de compostos bioactius i la qualitat dels cultius. Molècules 2017, 22, 1420. [Referència creuada] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Relació òptima vermell:blau en il·luminació led per a horticultura interior nutracèutica. Sci. Hortic. 2015, 193, 202-208. [Referència creuada] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Lemmon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Ràpida personalització dels cultius fruiters de solanàcies per a l'agricultura urbana. Nat. Biotecnologia. 2020, 38, 182-188. [Referència creuada] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Home, HC; Taheri, S. Revisió del dèficit òptim de temperatura, humitat i pressió de vapor per a l'avaluació i el control del microclima en el cultiu d'hivernacle de tomàquet: una revisió. Int. Agrophys. 2018, 32, 287-302. [Referència creuada] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. La fotosíntesi limitada per la llum sota una pel·lícula d'estalvi d'energia disminueix el rendiment d'albergínia. Seguretat energètica dels aliments. 2020, 9, e245. [Referència creuada] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Finestra "intel·ligent" luminescent dual amb resposta tèrmica/elèctrica. Aplic. Sci. 2020, 10, 1421. [Referència creuada] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Cas pràctic: estalvi energètic de la pel·lícula de finestres solars en dos edificis comercials de Xangai. Construcció d'energia. 2012, 45, 132-140. [Referència creuada] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Avaluació de l'efecte dels materials de coberta sobre els microclimes d'hivernacle i el rendiment tèrmic. Agronomia 2022, 12, 143. [Referència creuada] 62. Ell, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghanoum, O.; teixit, DT; Chen, Z.-H. Materials de coberta que alteren la llum i producció sostenible d'hivernacle de verdures: una revisió. Regul de creixement de les plantes. 2021, 95, 1-17. [Referència creuada] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Materials òptics avançats per al control de la llum solar en hivernacles. Adv. opcional Mater. 2020, 8, 2000738. [Referència creuada] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Fotovoltaica orgànica als terrats d'hivernacle: efectes sobre el creixement de les plantes. Mater. Avui Proc. 2019, 19, 65-72. [Referència creuada] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfologia, rendiment i qualitat del cultiu de tomàquet d'hivernacle amb panells fotovoltaics flexibles a coberta (Almeria-Espanya). Sci. Hortic. 2019, 257, 108768. [Referència creuada] 66. Ell, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghanoum, O.; Chen, Z.-H.; teixit, DT; Cazzonelli, CI La pel·lícula de vidre intel·ligent va reduir l'àcid ascòrbic en conreus de pebre vermell i taronja sense afectar la vida útil. Plantes 2022, 11, 985. [Referència creuada] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; Ell, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; teixit, DT; Ghanoum, O. El vidre intel·ligent afecta la sensibilitat estomàtica del pebrot d'hivernacle a través de la llum alterada. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [Referència creuada] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. "Control biològic protegit": gestió biològica de plagues a la indústria d'hivernacle. Biol. Control 2010, 52, 216–220. [Referència creuada] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Nutrició vegetal en la futura producció d'hivernacle. En Nutrició Vegetal de Cultius d'hivernacle; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Països Baixos, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Anàlisi de nutrients de maduixes i gerds sense sòl i del sòl cultivats en hivernacle. Aliment Nutre. Ciència. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Oferir oportunitats d'educació superior als membres de la indústria vegetal. AUSVEG. 2020. Disponible en línia: https://ausveg.com.au/
articles/oferiment-oportunitats-de-formació-complementària-a-els-membres-de-la-industria-vegetal/ (consultat el 13 d'abril de 2022).