فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده و سیستم کشت‌های عمودی و چالش‌های پیش رو

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، ضمن تشریح فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده و سیستم کشت‌های عمودی، از تولید گلخانه‌ای به‌عنوان بزرگترین جزء صنعت CEA حال حاضر یاد کرد و افزود: اما هم‌اکنون صنعت کشاورزی عمودی بخش دیگری از این صنعت در آینده است که به سرعت در حال رشد است.

دکتر ساسان علی‌نیائی‌فرد در گفت‌وگو با ایسنا، با بیان این‌که کشاورزی در محیط های کنترل‌شده توانایی تولید محصولات را در تمام طول سال با امکان افزایش عملکرد دارد، اظهار کرد: این روش تولید محصولات، در یک روند فزاینده‌ای در حال تبدیل شدن به سیستم اصلی تولیدی و جایگزینی مطمئن برای سایر روش‌ها هستند تا بتوان تقاضای فزاینده برای محصولات غذایی تازه با افزایش رشد جمعیت را پوشش داد.

وی درباره فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده توضیح داد: کشاورزی در محیط کنترل‌شده که شامل کشاورزی در محیط بسته و کشاورزی عمودی است، یک رویکرد مبتنی بر فناوری به سمت تولید مواد غذایی است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، در ادامه هدف CEA (کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده و سیستم کشت‌های عمودی) را حفاظت از گیاه در مقابل عوامل متغیر بیرونی و حفظ شرایط بهینه رشد در طول تولید محصول دانست و خاطرنشان کرد: تولید در یک ساختار در حال رشد محصور مانند گلخانه یا کارخانه گیاهی انجام می‌شود.

علی‌نیائی‌فرد ادامه داد: در این سیستم‌های نوین تولیدی گیاهان اغلب در محیطی بدون خاک به‌منظور تأمین مقادیر مناسب آب و مواد مغذی به ناحیه ریشه و روشنایی تکمیلی و یا مصنوعی برای اطمینان از نور کافی برای رشد گیاه، پرورش می‌یابند.

وی افزود: CEA استفاده از منابعی مانند آب، انرژی، فضا، سرمایه و نیروی کار را بهینه می‌کند. فناوری‌های CEA شامل هیدروپونیک، آئروپونیک، آبزی‌پروری و آکواپونیک هستند.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، ادامه داد: تکنیک‌های مختلفی برای رشد محصولات در کشاورزی با محیط کنترل‌شده موجود است. در حال حاضر، صنعت گلخانه بزرگترین جزء صنعت CEA است، اما بخش دیگری که به سرعت در حال رشد است، صنعت کشاورزی عمودی است.

علی‌نیائی‌فرد گفت: کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده توانایی تولید محصولات را در تمام طول سال با امکان افزایش عملکرد دارد. این روش تولید محصولات، در یک روند فزاینده‌ای در حال تبدیل‌شدن به سیستم اصلی تولیدی و جایگزینی مطمئن برای سایر روش‌ها هستند تا بتوان تقاضای فزاینده برای محصولات غذایی تازه با افزایش رشد جمعیت را پوشش دهند.

وی درباره کشت عمودی یا کارخانه گیاهی هم توضیح داد: کشت عمودی یا کارخانه گیاهی به تولید محصولات در لایه‌های عمودی تحت نور مصنوعی گفته می‌شود. این قبیل کشت در قالب کشاورزی در محیط کنترل‌شده است که هدف آن بهینه‌سازی رشد گیاهان و تولید محصول بدون خاک و عمدتاً با روش‌هایی مثل هیدروپونیک، هواکشت و یا در برخی موارد پرورش توأم آبزیان و محصولات کشاورزی است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، درباره مزایای کشت عمودی یا کارخانه گیاهی نسبت به کشت‌های سنتی، گفت: کارخانه گیاهی در هرجایی می‌تواند ساخته شود چون به نور خورشید و خاک نیازی ندارد، رشد گیاهان تحت‌تأثیر آب و هوای بیرون و یا مواد غذایی خاک قرار ندارد، تولید در سراسر سال امکان‌پذیر بوده و بهره‌وری آن بیش از ۷۰ برابر کشت مزرعه‌ای است.

علی‌نیائی‌فرد، با بیان این‌که کیفیت تولیدات مانند غلظت مواد مغذی گیاهی می‌تواند از طریق دست‌کاری در فاکتورهای محیطی رشد خصوصاً نور افزایش یابد، گفت: تولیدات عاری از سموم کشاورزی بوده و به شست‌وشو نیاز ندارد، همچنین تولیدات، عمر مفید طولانی‌تری نسبت به کشت‌های هوای آزاد دارند و میزان مصرف انرژی برای حمل و نقل می‌تواند با احداث کارخانه‌های گیاهی در نزدیکی مناطق شهری بشدت کاهش یابد.

وی ادامه داد: از دیگر مزایای کشت عمودی راندمان زیاد استفاده از منابع نظیر آب، CO2، عناصر غذایی، انرژی و ... است، به‌عنوان مثال کارآیی مصرف آب در کارخانه‌ گیاهی می‌تواند تا ۹۵ درصد و در گلخانه‌ها با تهویه آزاد دو تا سه درصد است.

مزایای کشت در محیط کنترل‌شده تحت نور مصنوعی

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، درباره کشت در محیط کنترل‌شده تحت نور مصنوعی، توضیح داد: ظهور لامپ‌های ال ای دی که قابلیت تبدیل انرژی الکتریسیته به نور در آن‌ها بسیار بالا است، باعث کاربرد گسترده آن‌ها در علوم مختلف شده است.

علی‌نیائی‌فرد افزود: از کاربردهای این لامپ‌ها استفاده از روشنایی آن‌ها برای رشد گیاهان است که قادرند انرژی نورانی مورد نیاز گیاهان در طیف جذبی رنگیزه‌های فتوسنتزی را فراهم کنند.

وی خاطرنشان کرد: یکی از مهم‌ترین کاربردهای لامپ‌های ال‌ای‌دی استفاده از آن‌ها در کارخانه‌های گیاهی است. در این روش جدید، پرورش گیاهان در یک سطح محدود بسته و در پروفایل عمودی انجام می‌شود و به‌علت استفاده از سیستم‌های کشت بدون خاک و لامپ‌های ال‌ای‌دی کارایی مصرف آب و الکتریسیته در این سیستم‌ها به ازای مقدار محصول تولید شده بسیار بالا است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، در پاسخ به این پرسش که آیا این محصولات سرطان‌زا هستند و یا از لحاظ سلامت بهتر/بدتر از محصولات سنتی هستند؟، افزود: تیم تحقیقاتی مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، ۱۲ معضل مختلف در ارتباط با سبزیجات برگی در کشور را شناسایی کرده است که جدا از مواردی مانند مصرف بالای آب، تولید در حاشیه شهرهای بزرگ، مشکلات مربوط به عرضه محصولات، قیمت بالا در خارج از فصل تولید، انتقال از سایر استان‌ها به شهرهای بزرگ، اتلاف بیش از ۳۵ درصدی در مرحله پس از برداشت، مشکلات مربوط به بسته‌بندی، نداشتن انطباق بین عرضه و تقاضا می‌توان به معضلات در ارتباط با سلامتی مانند مصرف بیش از حد کودها، مصرف بیش از حد سموم آفت‌کش و قارچ‌کش، باقی‌مانده سموم در محصولات، تمیز نبودن محصول جهت مصرف، ریسک زیاد برای بیمار کردن انسان(مثل وبا) و  بسیاری مشکلات دیگر اشاره کرد.

کاهش مصرف بیش از ۹۰ درصد آب در کشاورزی با تکنولوژی کارخانه گیاهی

علی‌نیائی‌فرد، ادامه داد: این در حالی است که با تکنولوژی کارخانه گیاهی می‌توان جدا از کاهش مصرف بیش از ۹۰ درصدی آب از معضلات ذکر شده نیز جلوگیری کرد. از آنجایی که از یک طرف مدیریت عرضه و تقاضای محصولات کشاورزی در شهرهای پرجمعیت بسیار مشکل است و از طرف دیگر حدود ۳۵ درصد محصولات در مرحله پس از برداشت از بین می‌روند، استفاده از کارخانه‌های گیاهی می‌تواند باعث صرفه‌جویی عظیم در مصرف آب و مدیریت بهتر عرضه و تقاضا و کاهش اتلاف پس از برداشت محصولات در شهرهای بزرگ شود. از طرفی به‌علت تولید محصول در محیط ایزوله هیچ گونه سمومی مصرف نمی‌شود و بدلیل کاهش بار میکروبی و تمیز بودن محصول شاخص‌های مرتبط با سلامت اینگونه محصولات بالاتر خواهند بود.

وی درباره ضرورت ایجاد کارخانه گیاهی و کشت در محیط‌های کنترل شده در ایران، توضیح داد: کاهش نزولات جوی، برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و الگوی نامناسب مصرف آب جهت استفاده در کشاورزی، ‌صنعت و یا مصارف شهری باعث بوجود آمدن معضل کم‌آبی در کشور شده است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، تصریح کرد: علاوه‌بر این به‌علت بروز پدیده گرم شدن جهانی  (Global warming) در دهه‌های اخیر این مشکل در کشور ما وضعیت بدتری یافته است. مقدار بارندگی در نقاط مختلف ایران بسیار متغیر بوده و بجز نقاط شمالی کشور اکثر نقاط ایران جزو اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک تقسیم‌بندی شده‌اند.

علی‌نیائی‌فرد، با بیان این‌که پیش‌بینی می‌شود ایران در چند سال آینده در وضعیت محدودیت زیاد برای آب قرار بگیرد، افزود: با وجود این‌که کشور با مشکلات کم‌آبی دست و پنجه نرم می‌کند، در اکثر نقاط کشور حجم آب بسیار زیاد صرف تولید محصولات در مناطق حاشیه‌ای شهرها می‌شود.

وی خاطرنشان کرد: از طرفی بارش کم، تبخیر فراوان و دمای زیاد به‌همراه مدیریت ضعیف آب و خاک باعث شور شدن خاک و آب خصوصاً در اکثر مناطق خشک و نیمه‌خشک کشور شده است، به‌طوری‌که اندک آب موجود در برخی مناطق کشور فاقد کیفیت لازم(هدایت الکتریکی بالا) بوده و استفاده از این قبیل آب‌ها حتی برای پرورش بسیاری از گیاهان نامناسب شده است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، افزود: با وجود تنوع اقلیمی گسترده در کشور که امکان کشت گونه‌های بسیاری را برای کشاورزان فراهم کرده است، اما به‌علت محدودیت منابع آبی و شوری آب و خاک سطح وسیعی از کشور قابل استفاده برای کشت گیاهان نیست.

علی‌نیائی‌فرد، با بیان این‌که از طرفی اکثر شهرهای پرجمعیت کشور از جمله تهران، مشهد، اصفهان، شیراز و تبریز در مناطق خشک و نیمه‌خشک قرار دارند، خاطرنشان کرد: مصرف روزانه محصولات کشاورزی به‌ویژه سبزیجات توسط شهروندان باعث شده است که نیاز به این محصولات در این قبیل شهرها بسیار بالا باشد.

اتلاف ۳۵ درصدی سبزیجات حین نقل و انتقال

وی تصریح کرد: این نیاز اغلب توسط کشت سبزیجات در شهرهای مذکور و یا وارد کردن آن‌ها از دیگر شهرها برطرف شده است. حال آن‌که نیاز آبی زیاد سبزیجات باعث کاهش منابع آبی در این مناطق و واردات شدید این محصولات از دیگر استان‌ها شده است که حدود ۳۵ درصد محصول نیز حین فرآیند نقل و انتقال از بین می‌رود.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، ادامه داد: از طرفی جمعیت روستایی که جمعیت مولد محسوب می‌شود، به‌شدت رو به کاهش است. از این‌رو استفاده از کشت کارخانه گیاهی می‌تواند تضمین تولید محصولات کشاورزی در شهرها به‌عنوان جایگزین جمعیت مهاجر تلقی شود.

علی‌نیائی‌فرد خاطرنشان کرد: از طرفی کشور ما با بحران شوری آب نیز مواجه است که خطری برای کشت بهینه محصولات کشاورزی تلقی می‌شود. استفاده از کارخانه گیاهی با تضمین کاهش ۹۵ درصدی مصرف آب تضمین کشت محصولات کشاورزی در شرایط بحرانی کمبود آب و تأمین مایحتاج مردم در سال‌های آتی خواهد بود.

بهره‌وری آب در سیستم‌های کشت عمودی و کارخانه گیاهی

وی، درباره بهره‌وری آب در سیستم‌های کشت عمودی و کارخانه گیاهی هم گفت: در کارخانه گیاهی و سیستم‌های کشت عمودی چون سیستم تولیدی به‌صورت هیدروپونیک است و حتی از آب هوای محیط که بر اثر فرآیند تعرق گیاهان از دست می‌رود، استفاده کرد.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، خاطرنشان کرد: سیستم‌های کشت عمودی و کارخانه گیاهی کاراترین سیستم تولیدی از نقطه‌نظر استفاده از آب است، به‌نحوی‌که مصرف آب در این سیستم در حدود ۹۹ درصد نسبت به کشت‌های مزرعه‌ای و در حدود ۷۰ درصد نسبت به سیستم گلخانه‌ای کاهش به ازای محصول تولید شده را نشان می‌دهد.

علی‌نیائی‌فرد، گفت: در سیستم گلخانه‌ای رایج در کشور متأسفانه به‌علت کنترل نکردن دقیق شرایط محیطی و استفاده از سیستم پوشال و پنکه برای خنک‌سازی، مصرف آب بیش از حد نرمال بالا است. می‌توان به این نکته در زمینه مصرف بیش از حد آب در گلخانه توجه کرد که در سیستم پوشال و پنکه آب به‌صورت مداوم بر سطح وسیعی از پوشال‌ها در جریان است که با استفاده از ظرفیت خنک‌سازی آب از طریق گرفتن گرمای هوای محیط و سپس تبخیر شدن آن اقدام به خنک‌سازی می‌شود که متأسفانه تمام این آب تبخیر شده از طریق فن‌های اگزاست از محیط گلخانه خارج شده و از سمت دیگر به هوای بیرون هدایت می‌شود.

وی افزود: در واقع می‌توان گفت که اگرچه مصرف آب توسط محصول در سیستم تولید گلخانه‌ای کمتر از سیستم فضای باز است، اما به‌علت مصرف بسیار زیاد آب توسط سیستم پوشال و پنکه نمی‌توان گفت که سیستم تولید گلخانه‌ای در ایران چندان از لحاظ مصرف کلی آب در گلخانه مؤثر است. حال آن‌که این موارد در سیستم کارخانه گیاهی وجود ندارد و تمام آبی که وارد سیستم می‌شود، صرف پرورش محصول و ایجاد بیومس خواهد شد و اتلاف آب به کمترین حد امکان خواهد رسید.

چالش‌های پیش رو برای تولید در محیط‌های کنترل‌شده و کشت‌های عمودی در کشور

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، درباره چالش‌های پیش رو برای تولید در محیط‌های کنترل‌شده و کشت‌های عمودی در کشور؛ افزود: در وهله نخست باید گفت هزینه و سرمایه مورد نیاز برای تولید در محیط‌های کنترل‌شده به مراتب بیشتر و بالاتر از کشت‌های سنتی است، اما با توجه به کاهش زمان تولید و استفاده فوق بهینه از سطح، این روش تولیدی شدیداً مورد استقبال در دنیا قرار گرفته است.

علی‌نیائی‌فرد، تصریح کرد: همچنین با وجود گسترش قابل ملاحظه سطح گلخانه‌ها در کشور و افق پیش رو که هدف‌گذاری برای افزایش سطح گلخانه‌ها در کشور به بیش از ۱۵۰ هزار هکتار انجام شده است، اما نبود متخصص تولید محصولات گلخانه‌ای که امری بسیار تخصصی و متفاوت از پرورش محصول در فضای بیرون است، در سیاست‌گذاری‌ها چندان مورد توجه قرار نگرفته است.

وی افزود: این موضوع به‌عنوان یکی از معضلات مهم بر سر راه گسترش سطح زیرکشت محصولات گلخانه‌ای و یا فناوری‌های نوظهوری مانند کارخانه گیاهی است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، گفت: تاکنون مرتبط‌ترین رشته برای پرورش متخصص تولید محصولات گلخانه‌ای در کشور فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی علوم باغبانی بوده‌اند که در واقع فارغ‌التحصیلان این رشته نیز بجز چند درس اختیاری مرتبط با گلخانه دروس چندانی در این زمینه در سرفصل دروس آن‌ها وجود ندارد.

علی‌نیائی‌فرد با ابراز خرسندی از این‌که با لحاظ کردن این نقیصه در ۴ سال پیش گرایش تولید محصولات گلخانه‌ای در مقطع کارشناسی ارشد رشته باغبانی با توجه به ضرورت امر بوجود آمد، افزود: همچنین با ردیابی و کشف نقص در بحث گلخانه در کشور و به پیشنهاد دو گروه علوم باغبانی و گروه فنی کشاورزی دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، گرایش مهندسی گلخانه مورد تایید وزارت علوم به‌عنوان یک گرایش در رشته مکانیک بیوسیستم پذیرفته شد که از سال گذشته شروع به پذیرش دانشجو در این گرایش کرده است.

وی یادآور شد: حال آن‌که همیشه عدم کسب تخصص در کنار تجربه کاربردی به‌عنوان معضلی برای فارغ‌التحصیلان دانشگاهی جهت ورود به صنعت و بازار کار مطرح بوده است.

رئیس مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده دانشگاه تهران، خاطرنشان کرد: در مرکز فناوری کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده، هدف‌گذاری بر روی دو مبحث تحقیقات و آموزش کاربردی فارغ‌التحصیلان سال آخر رشته‌های مربوطه و سایر کسانی که علاقه‌مند کسب تخصص کاربردی تولید محصول گلخانه‌ای دارند، انجام شده است.

انتهای پیام