Az élelmiszerellátás fentarthatóságának biztosítása érdekében új módszerek, technológiák kialakítására és bevezetésére lesz szükség a közeljövőben. Az egyik lehetséges előrelépést a beltéri, zárt terű, üvegházas jellegű kertészeti módszerek terjedése és ezek újabb változata, a vertikális növénytermesztési gazdálkodás alkalmazása jelentheti.
A szakirodalom becslése szerint a Föld népessége 2050-re meghaladhatja a 9 milliárd főt, és ennyi ember mennyiségi és minőségi élelmiszer-ellátásához a meglévő mezőgazdasági ágazat terméshozamát három évtized alatt több mint 70%-kal kell megnövelni. A művelésre alkalmas termőterület nagysága alig növelhető a Földön.
A mezőgazdaság a világ édesvíz-felhasználásának közel 67%-át fogyasztja el, és a víz mint elsődleges erőforrás biztosítása egyre kritikusabb tényezővé kezd válni. Az élelmiszer-ellátás fentarthatóságának biztosítása érdekében új módszerek, technológiák kialakítására és bevezetésére lesz szükség a közeljövőben. Az egyik lehetséges előrelépést a beltéri, zárt terű, üvegházas jellegű kertészeti módszerek terjedése és ezek újabb változata, a vertikális növénytermesztési gazdálkodás alkalmazása jelentheti. A tömeg mezőgazdasági termények, például a gabonafélék, a takarmányok stb. termesztése természetesen megmarad a szántóföldeken, még a nagyon távoli jövőben is. A vertikális növénytermesztéssel kapcsolatban azonban most csak néhány gondolatébresztő témakörrel kívánunk foglalkozni.
Vertikális növénytermesztés
A vertikális növénytermesztés alatt alapvetően a zárt térben és szabályozott környezetben végzett többemeletes növénytermesztési gazdálkodást szokás érteni (1. kép).
A beltéri vertikális gazdálkodás során a termesztés akkor történik, amikor a termesztendő növény igényének megfelelően rendelkezésre áll a termesztőhely (sátrak, szobák, emeletes épület), növénytartó dobozok, tálcák vagy rekeszek stb. és olyan tényezők, mint a hőmérséklet, a tápanyagok, a világítás, az öntözés, a levegő összetétele és a légáramlás.
A vertikális növénytermesztés egész évben, éghajlattól és évszaktól függetlenül lehetőséget biztosít friss, ízes, növényvédőszer-mentes zöldségek, bogyós gyümölcsök stb. előállítására úgy, hogy a víznek, a földnek csak egy töredékét használják fel a hagyományos gazdaságokhoz képest.
A vertikális növénytermesztés főbb típusai
Hidropónia: A talaj helyett más anyagokat, például kavicsot, perlitet alkalmaz az áramoltatott tápoldatból a makrotápanyagok felszívódásához és a növények gyökereinek megtámasztásához (2. kép).
A hidropóniás (vagy hidroponikus) termesztés 90%-kal kevesebb vizet használ fel a szabadföldi gazdálkodáshoz képest, és akár tízszer több növény termeszthető egységnyi helyen.
Aeropónia: Ennél a rendszernél a szabadon lógó növénygyökérzetre ködpáraként juttatják a vizet és ezzel együtt a tápanyagot, a porlasztás alacsony vagy magas nyomású, esetleg ultrahangos lehet (3. kép). Az aeropóniás termesztéssel akár 95%-os vízmegtakarítás érhető el a szabadföldi gazdálkodáshoz képest.
Akvapónia: Ez a rendszer ötvözi a hidropóniát és az akvakultúrát. Itt a halak által termelt, tápanyagban gazdag haltrágyát és a haltáp maradékát tartalmazó tápvizet hasznosítják az akvárium felett elhelyezett növények, így egyszerre lehet zöldséget és halat nevelni.
A vertikális növénytermesztéshez az épületen kívül tápoldatra (vízre), fényre, CO2-t tartalmazó levegőre, villamos energiára stb. van szükség. A nagybani növénytermesztéshez a megfelelő körülményeket költséges gépi berendezésekkel állítják elő. A következőkben csak néhány kiragadott megoldást sorolunk fel.
Vízkezelés
A telephelyeken elérhető ivóvíz tartalmazhat olyan anyagokat, amelyek hatással lehetnek a növénytermesztés minőségére, ezért a felhasznált vizet tisztítani kell. A termesztés során felhasznált víz mennyiségének csökkentése érdekében a körforgásban lévő tápvizet is kezelni szükséges. Alapvető vízkezelési eljárás a szennyezőanyagok eltávolítására például a szűrés, a fordított ozmózis, az UV-besugárzás, a pH értékének 6–7 közöttire való beállítása, a tápanyagok bekeverése stb. (4. kép).
Világítás biztosítása
A növények növekedésében és fejlődésében a fény minősége (színe), intenzitása és időtartama egyaránt jelentős szerepet játszik. A leggazdaságosabb világítást a LED-fényforrások szolgáltatják, mert az emissziós spektrumuk és fényintenzitásuk a termesztett növényfaj fényigényéhez igazítható, villamosenergia-fogyasztásuk alacsony, hőkibocsátásuk kevés, élettartalmuk igen hosszú.
A növények kedvező növekedéséhez szükséges fényintenzitás a PPDF-érték μmol/m2/s mértékegységben néhány növény esetében: leveles zöldek és fűszernövények, saláta, spenót esetében 400–600; paradicsom, paprika esetében 800–1200; lédús termésű növények 1000 μmol/m2/s értéknél nagyobb.
A megvilágítás időtartama a rövidnapos virágoknál, pl. azálea, begónia, krizantém, 12 óra/nap, a hosszúnapos növények, pl. zöldségek, kerti virágok termesztésénél 18 óra/nap. A LED-fényforrás és a növények közötti távolság is jelentőséggel bír, palántastádiumban 600–900 mm, vegetatív szakaszban 300–600 mm, virágzás és termés állapotban 400–900 mm, a növénytől függően.
Levegőkezelő rendszerek
A vertikális növénytermesztő térben szükséges levegő biztosítására, szabályozására a fűtési, szellőztetési, tisztítási és légkondicionáló berendezéseket, rendszereket alkalmazzák. Az igen sokféle berendezéstípust négy nagy csoportba szokás besorolni.
Osztott rendszerek: beltéri és kültéri egységek, amelyek fűtést és hűtést is biztosítanak a légcsatornákon keresztül.
Hibrid, osztott rendszerek: ezek lehetővé teszik a fűtési célú gáz és villany közötti váltást.
Csővezeték nélküli rendszerek: vagy mini osztott rendszerek, amelyek nem igényelnek légcsatornát. Egye sített rendszerek: fűtés és légkondicionálás, amely egyetlen kültéri egységben egyesíti a fűtő- és hűtőberendezéseket. A Surna Packed DX SRTU egység lehetővé teszi a termesztőhelyiség levegőjének teljes kondicionálását és a nedvesség szabályozását (5 kép).
A vertikális növénytermesztő tér speciális levegőkezelő rendszereinek kiegészítő berendezései a szűrők, a fertőtlenítők, a párásítók, a CO2 és más anyagok mennyiségénekszabályozói. A növény környezetének hőmérséklete fontos szempont, amelyet folyamatosan ellenőrizni és szabályozni kell. A növények leginkább a 21–27 oC tartományt kedvelik, de ez a növénytől függően változhat. A termőhely légterének egyenletes hőmérsékletét, páratartalmát és CO2 -, illetve O2-mennyiségét megfelelő lágy, természetes szellőt utánzó szellőztetéssel lehet elérni. A megfelelő CO2-szint elengedhetetlen a növények zökkenőmentes növekedéséhez.
A CO2 előállítása Magyarországon ma kizárólag természetes forrásokból történik, és azt palackozott állapotban forgalmazzák. Az acélpalackból való kivételt nyomáscsökkentő és áramlást szabályozó reduktor alkalmazásával végzik. A növények növekedése jelentősen megnő, ha a közeli levegő CO2-koncentrációját 1200–1500 ppm értékre szabályozzák.
A növények általában a 60%-os relatív páratartalmú légtérben érzik magukat legjobban, a növekedésük ekkor a legkedvezőbb. A túl magas páratartalom a kártevők és a mikroorganizmusok megtelepedését segítik elő, a túl alacsony páratartalmú levegőben pedig elszáradnak a növények levelei.
Robotok alkalmazása
A vertikális növénytermesztés több fázisa, például a szedés, betakarítás, csomagolás stb. robotizálható. A Root AI gyártmányú robot (az amerikai Equilibrium vállalkozás terméke) első kereskedelmi változata paradicsomszüretelésre készült, de szoftverfrissítések és kiegészítések segítségével más termények betakarítására is alkalmas (6. kép).
SZERZŐ: DR. VARGA VILMOS NY. OKL. GÉPÉSZ- ÉS VILLAMOSMÉRNÖK
