Sachin G. Chavan (1,2,*), Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) e 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, Australia; z.chen@westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westernsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westernsydney.edu.au (CIC); d.tissue@westernsydney.edu.au (DTT)
2. Centro Global para a Innovación Terrestre, Hawkesbury Campus, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Australia
3. School of Science, Western Sydney University, Penrith, NSW 2751, Australia
* Correspondencia: s.chavan@westernsydney.edu.au; Teléfono: +61-2-4570-1913
Abstracto: Os cultivos protexidos ofrecen unha forma de reforzar a produción de alimentos ante o cambio climático
e ofrecer alimentos saudables de forma sostible con menos recursos. Porén, para facer esta forma de cultivo
económicamente viable, debemos considerar o estado dos cultivos protexidos no contexto da dispoñibilidade
tecnoloxías e os correspondentes cultivos hortícolas obxectivo. Esta revisión describe as oportunidades existentes
e retos que deben abordarse coa investigación e a innovación en curso neste apaixonante pero
campo complexo en Australia. As instalacións agrícolas interiores clasifícanse nos tres seguintes
niveis de avance tecnolóxico: baixa, media e alta tecnoloxía con retos correspondentes
que requiren solucións innovadoras. Ademais, limitacións no crecemento das plantas de interior e protexidas
sistemas de cultivo (por exemplo, altos custos enerxéticos) restrinxiron o uso da agricultura de interior a relativamente
poucos cultivos de alto valor. Polo tanto, necesitamos desenvolver novos cultivares axeitados para a agricultura de interior
que poden diferir dos necesarios para a produción en campo aberto. Ademais, cultivos protexidos
require altos custos de posta en marcha, man de obra cualificada cara, alto consumo de enerxía e pragas importantes.
e xestión de enfermidades e control de calidade. En xeral, os cultivos protexidos ofrecen solucións prometedoras
para a seguridade alimentaria, reducindo ao mesmo tempo a pegada de carbono da produción de alimentos. Non obstante, para interiores
produción de cultivos para ter un impacto positivo substancial na seguridade alimentaria e nutricional mundial
seguridade, a produción económica de diversos cultivos será esencial.
Palabras clave: cultivo protexido; granxa vertical; cultivo sen solo; rendemento dos cultivos; agricultura de interior;
seguridade alimentaria; sustentabilidade dos recursos
1. Introdución
Espérase que a poboación mundial alcance case 10 millóns en 2050, e prevese que a maioría do crecemento se produza nos grandes centros urbanos de todo o mundo [1,2]. A medida que a poboación aumenta, a produción de alimentos debe aumentar e satisfacer as necesidades de nutrición e saúde ao mesmo tempo que se conseguen os Obxectivos de Desenvolvemento Sostible das Nacións Unidas (ODS da ONU) [3,4]. A diminución das terras cultivables e os impactos adversos do cambio climático na agricultura supoñen retos adicionais que obrigan ás innovacións nos futuros sistemas de produción de alimentos para satisfacer a crecente demanda nas próximas décadas. Por exemplo, as granxas australianas están frecuentemente expostas á variabilidade climática e son susceptibles aos impactos do cambio climático a longo prazo. As recentes secas no leste de Australia en 2018-19 e 2019-20 afectaron negativamente ás empresas agrícolas, engadindo así os efectos emerxentes do cambio climático na agricultura australiana [5].
Os cultivos protexidos, tamén coñecidos como agricultura de interior [6], que van desde politúneles de baixa tecnoloxía ata invernadoiros de tecnoloxía media e parcialmente controlados polo medio ambiente, pasando por invernadoiros "intelixentes" de alta tecnoloxía e granxas de interior, poderían axudar a mellorar a seguridade alimentaria mundial no 21. século. Non obstante, aínda que a visión dunha metrópole autosustentable é atractiva como unha forma de afrontar os desafíos contemporáneos, a adopción da agricultura de interior non coincidiu coa
entusiasmo e optimismo dos seus defensores. Os cultivos protexidos e a agricultura en interiores implican un maior uso da tecnoloxía e da automatización para optimizar o uso da terra, ofrecendo así solucións interesantes para mellorar a futura produción de alimentos [7]. En todo o mundo, o desenvolvemento da agricultura urbana [8,9] ocorreu a miúdo despois de crises crónicas e/ou agudas, como as limitacións de luz e espazo nos Países Baixos; o colapso da industria do motor en Detroit; a caída do mercado inmobiliario na costa leste dos EUA; e o bloqueo da crise dos mísiles cubanos. Outra
os impulsos deron en forma de mercados dispoñibles, é dicir, proliferaron cultivos protexidos en España [10] debido ao fácil acceso do país aos mercados do norte de Europa. Xunto aos retos existentes, a actual pandemia de COVID-19 podería proporcionar o impulso necesario para transformar a agricultura urbana [11].
Se a agricultura urbana quere desempeñar un papel importante na mellora da seguridade alimentaria e da nutrición humana, debe ser escalada a nivel mundial para que teña a capacidade de cultivar unha ampla gama de produtos dunha forma máis eficiente en enerxía, recursos e custos. actualmente é posible. Existen enormes oportunidades para mellorar a produtividade e a calidade dos cultivos combinando os avances nos controis ambientais, a xestión de pragas, a fenómica e a automatización.
con esforzos de mellora orientados a trazos que melloran a arquitectura vexetal, a calidade dos cultivos (gusto e nutrición) e o rendemento. En granxas controladas ambientalmente pódense cultivar unha maior diversidade de cultivos actuais e emerxentes en relación aos tipos de cultivos tradicionais, así como as plantas medicinais [12,13].
A necesidade inminente de mellorar a seguridade alimentaria urbana e reducir a pegada de carbono dos alimentos pode abordarse mediante innovacións nos sectores agroalimentarios, como os cultivos protexidos e a agricultura vertical en interiores. Estes van desde politúneles de baixa tecnoloxía cun control ambiental mínimo, invernadoiros de tecnoloxía media e parcialmente controlados polo medio ambiente ata invernadoiros de alta tecnoloxía e instalacións de cultivo verticais con tecnoloxías de última xeración. Os cultivos protexidos son o sector de produción de alimentos de máis rápido crecemento en Australia, en termos de escala de produción e impacto económico [12]. A industria australiana de cultivos protexidos está formada por instalacións de alta tecnoloxía (17%), invernadoiros (20%) e sistemas de produción de cultivos hidropónicos/sustratos (52%), o que indica a necesidade e a oportunidade de desenvolver o sector agroalimentario. Nesta revisión, discutimos o estado dos cultivos protexidos no contexto das tecnoloxías dispoñibles e dos cultivos hortícolas obxectivo correspondentes, describindo as oportunidades e os desafíos que deben abordarse coa investigación en curso en Australia.
2. Técnicas e tecnoloxías actuais en cultivos protexidos
En 2019, a superficie total de terra dedicada a cultivos protexidos, que, en liñas xerais, implica
cultivos baixo todo tipo de cubertas, estimouse en 5,630,000 hectáreas (ha) no mundo [14]. Estímase que a superficie total de hortalizas e herbas cultivadas en invernadoiros (estruturas permanentes) é dunhas 500,000 ha en todo o mundo, sendo o 10% destes cultivos cultivados en invernadoiros e o 90% en invernadoiros de plástico [15,16]. Estímase que a superficie de invernadoiros de Australia ronda as 1300 ha, con invernadoiros de alta tecnoloxía (uns 14 negocios individuais, cada un ocupando menos de 5 ha) que representan o 17% desta superficie, e os invernadoiros de baixa tecnoloxía/media tecnoloxía representan o 83% [17]. ]. A nivel mundial, os invernadoiros de plástico e os invernadoiros constitúen ao redor do 80% e do 20%, respectivamente, do total de invernadoiros producidos [16].
O cultivo protexido é o sector de produción de alimentos de máis rápido crecemento en Australia, valorado nuns 1.5 millóns de dólares ao ano á porta da granxa en 2017. Estímase que ao redor do 30% de todos os agricultores australianos cultivan cultivos nalgún tipo de sistema de cultivo protexido e que os cultivos cultivados baixo cuberta supoñen arredor do 20% do valor total da produción de hortalizas e flores [18]. En Australia, a área de produción de vexetais de invernadoiro estimada é máis alta para o sur de Australia (580 ha), seguida de Nova Gales do Sur (500 ha) e Victoria (200 ha), mentres que Queensland, Australia Occidental e Tasmania representan menos de 50 ha cada unha [17]. ].
En base ao Manual de estatísticas de horticultura australiana (2014-2015) e ás discusións coa industria, estimouse o valor bruto da produción (PVB) de froitas, verduras e flores para 2017. Os sistemas de produción baseados en terra (52 %) foron os que máis valoraron, seguidos dos cultivados baixo sistemas de fertirrigación do solo (35 %), cunha combinación de fertirrigación do solo e sistemas hidropónicos/sustratos (11 %) e empregando unha hidroponía/nutriente. técnica de película (NFT) (2%) (Figura 1A). Do mesmo xeito, entre os tipos de protección, os cultivos cultivados baixo cubertas de polietileno/vidrio (63 %) tiveron a maior GVP, seguidos dos cultivados baixo cubertas de polietileno (23 %), cubertas de sarabia/sombra (8 %) e combinados de polietileno/sarabia/sombra. cubre (6%) (Figura 1B) [17]. Dentro de Australia, as estatísticas de GVP de produtos específicos de horticultura de invernadoiro non están dispoñibles [15].
figura 1. Produción de valor bruto total (PVB) dos cultivos en cultivo protexido (2017) por sistema de cultivo (A) e protección (B). A produción baseada en hidroponía/substrato implica o crecemento de plantas sen chan utilizando un medio inerte como a la de rocha. A produción baseada no solo/fertigate implica o crecemento das plantas utilizando solo con fertirrigación (aplicación combinada de fertilizantes e auga). A técnica hidroponía/película de nutrientes (NFT) consiste en facer circular un chorro pouco profundo de auga que contén nutrientes disoltos que atravesa as raíces das plantas en canles estancos. "Poly" refírese ao policarbonato.
As cubertas de sarabia/sombra, xeralmente de malla ou tea, protexen os cultivos da sarabia e bloquean unha proporción de luz excesiva. $ refírese a AUD.
Entre as instalacións de ambiente controlado dos Estados Unidos, os invernadoiros de vidro ou policarbonato (47 %) son máis comúns que as granxas verticais de interior (30 %), as casas de aro de plástico de baixa tecnoloxía (12 %), as granxas de contedores (7 %). ) e sistemas de cultivo en augas profundas interiores (4%). Entre os sistemas de cultivo, a hidroponía (49%) é máis común que os sistemas baseados no solo (24%), acuapónicos (15%), aeropónicos (6%) e híbridos (aeroponía, hidroponía, solo) (6%) [19,20].
Australia ten moi poucas granxas verticais avanzadas establecidas, en gran parte debido ao feito de que ten poucas cidades densamente poboadas. Non obstante, Australia ten unha superficie de invernadoiro de aproximadamente 1000 hectáreas [16,17] e a exportación de froitas e vexetais frescos aumentou substancialmente entre 2006 e 2016 para Australia [16] co aumento do cultivo baixo cuberta. Aínda que Australia fixo un gran comezo na agricultura de interior e o sector ten un enorme potencial de crecemento, require tempo para madurar e desenvolver máis para converterse nun actor clave a escala mundial. Actualmente, as instalacións agrícolas interiores orientadas comercialmente pódense clasificar nos seguintes tres niveis de avance tecnolóxico: baixa, media e alta tecnoloxía. Cada un é discutido con maior detalle nas seguintes seccións.
2.1. Novas tecnoloxías para politúneles de baixa tecnoloxía
As instalacións de invernadoiro de baixa tecnoloxía que máis contribúen ao cultivo protexido presentan varias limitacións que requiren solucións tecnolóxicas que axuden na súa transición a instalacións rendibles de media ou alta tecnoloxía que produzan cultivos de alta calidade con recursos mínimos. Os politúneles de baixa tecnoloxía representan o 80-90% da produción de cultivos de invernadoiro a nivel mundial [20] e en Australia [17]. Tendo en conta a gran proporción de politúneles de baixa tecnoloxía en cultivos protexidos e os seus baixos niveis de clima, fertirrigación e control de pragas, é importante abordar os desafíos asociados para aumentar a produción e os retornos económicos para os produtores.
O nivel de baixa tecnoloxía abarca varios tipos de politúneles que poden ir desde estruturas metálicas improvisadas con recubrimentos de plástico ata estruturas permanentes construídas específicamente. Xeralmente, non se controlan máis aló da capacidade de levantar a cuberta de plástico cando se fai demasiado quente ou está nublado fóra. Estas tapas de plástico protexen a colleita da sarabia, a choiva e o frío e prolongan ata certo punto a estación de crecemento. Estas estruturas baratas ofrecen a
retorno viable do investimento en cultivos vexetais como leitugas, feixóns, tomates, pepinos, repolos e cabaciñas. O cultivo nestes politúneles realízase no solo, mentres que as operacións máis avanzadas poden empregar macetas grandes e rego por goteo para tomates, arándanos, berenxenas ou pementos. Non obstante, aínda que os cultivos protexidos de baixa tecnoloxía teñen sentido para os pequenos produtores, tales técnicas sofren varias deficiencias. A súa falta de control ambiental afecta á consistencia do tamaño e da calidade do produto e, polo tanto, redúcese
o acceso ao mercado destes produtos para clientes esixentes como supermercados e restaurantes. Dado que o cultivo xeralmente se planta no chan, estes agricultores tamén se enfrontan a numerosas pragas e enfermidades transmitidas polo solo (por exemplo, infestación persistente de nematodos). Os socios da industria e da investigación requiren innovacións para ofrecer solucións en sistemas de deseño de instalacións e xestión de cultivos, así como sistemas de comercio intelixente para exportar produtos.
e manter unha cadea de subministración constante. Os incentivos e o apoio dos organismos de financiamento e as innovacións tecnolóxicas (por exemplo, o control biolóxico, a automatización parcial do rego e o control da temperatura) das universidades e das empresas poderían axudar aos produtores a pasar a sistemas de cultivo tecnolóxicos máis avanzados.
2.2. Actualización dos invernadoiros de media tecnoloxía con innovacións e novas tecnoloxías
Os cultivos protexidos de tecnoloxía media son unha categoría ampla que inclúe invernadoiros e invernadoiros de ambiente controlado. Esta parte do sector de cultivos protexidos require importantes actualizacións tecnolóxicas para competir coa produción de alimentos a gran escala en granxas que implantan politúneles de baixa tecnoloxía e produtos de alta calidade procedentes de invernadoiros de alta tecnoloxía. O control ambiental en invernadoiros de tecnoloxía media adoita ser parcial ou intensivo e a temperatura dalgúns invernadoiros pódese controlar abrindo manualmente o tellado, mentres que
instalacións máis avanzadas teñen unidades de refrixeración e calefacción. O uso de paneis solares e películas intelixentes está a ser investigado para reducir o custo enerxético e as pegadas de carbono en invernadoiros de tecnoloxía media [21-23].
Aínda que moitos invernadoiros aínda están feitos de PVC ou revestimento de vidro, as películas intelixentes pódense aplicar a estas estruturas ou poden incorporarse ao deseño de invernadoiros para aumentar a eficiencia enerxética. Xeralmente, os invernadoiros de gama alta usan medios de cultivo como bloques de Rockwool con recibos de fertilizantes líquidos coidadosamente calibrados en diferentes etapas de crecemento para maximizar o rendemento dos cultivos. A fertilización con CO2 úsase ás veces en invernadoiros de tecnoloxía media para aumentar o rendemento e a calidade. O sector de cultivos protexidos de media tecnoloxía beneficiarase das asociacións industria-universidade para xerar solucións científicas e tecnolóxicas avanzadas, incluíndo novos xenotipos de cultivos con alto rendemento e calidade, xestión integrada de pragas, fertirrigación totalmente automatizada e control do clima en invernadoiros e asistencia robótica na xestión de cultivos. e colleita.
2.3. Innovacións de Ciencia e Tecnoloxía para Invernadoiros de Alta Tecnoloxía
Os invernadoiros de alta tecnoloxía poden incorporar os últimos avances tecnolóxicos en fisioloxía dos cultivos, fertirrigación, reciclaxe e iluminación. En invernadoiros comerciais a gran escala, por exemplo, a tecnoloxía de "vidrio intelixente", os sistemas solares fotovoltaicos (PV) e a iluminación complementaria, como paneis LED, pódense utilizar para mellorar a calidade e os rendementos dos cultivos. Os produtores tamén están automatizando cada vez máis áreas críticas e/ou intensivas en man de obra, como o seguimento dos cultivos, a polinización e a colleita.
O desenvolvemento da intelixencia artificial (IA) e da aprendizaxe automática (MI) abriu novas dimensións para os invernadoiros de alta tecnoloxía [24-28]. A IA é un conxunto de regras codificadas por ordenador e modelos estatísticos adestrados para discernir patróns en grandes datos e realizar tarefas xeralmente asociadas á intelixencia humana. A intelixencia artificial que se usa no recoñecemento de imaxes estase a utilizar para controlar a saúde dos cultivos e recoñecer os signos de enfermidade, o que permite unha toma de decisións máis rápida e mellor informada para a xestión e a colleita dos cultivos, o que, hoxe en día, pódese conseguir.
por brazos robotizados máis que por traballo humano. Internet-of-Things (IoT) ofrece solucións para a automatización que se poden personalizar especificamente para aplicacións de invernadoiro [29]. Así, a IA e o IoT poden contribuír significativamente no ámbito da agricultura moderna controlando e automatizando as actividades agrícolas [30].
A investigación e o desenvolvemento no campo dos robots agrícolas creceron significativamente na última década [31-33]. Demostrouse un sistema autónomo de colleita de pemento que se aproxima á viabilidade comercial cunha taxa de éxito de colleita do 76.5% [31] en Australia. En Europa e Israel desenvolvéronse prototipos de robots para desfoliar plantas de tomate, coller pementos (pementos) e polinizar cultivos de tomate [34,35], que poderían comercializarse nun futuro próximo.
Ademais, os sistemas de software de xestión laboral para invernadoiros de alta tecnoloxía a gran escala optimizarán significativamente a eficiencia dos traballadores, mellorando as perspectivas económicas destes negocios. A revolución informática e da enxeñaría continuará potenciando os cultivos protexidos e a agricultura en interiores, permitindo aos produtores supervisar e xestionar os seus cultivos desde ordenadores e dispositivos móbiles, que incluso poden usarse para facer cultivos e cultivos críticos.
decisións de mercado. Os invernadoiros de alta tecnoloxía teñen o maior potencial para beneficiar ao sector de cultivos protexidos de Australia, polo que é probable que a investigación e innovación en curso nestas instalacións se traduzan en tempo e diñeiro ben investidos.
2.4. Desenvolvemento de granxas verticais para necesidades futuras
Nos últimos anos, asistiuse a un rápido desenvolvemento da "agricultura vertical" en interiores en todo o mundo, especialmente en países con grandes poboacións e terras insuficientes [36,37]. A agricultura vertical representa un valor de 6 millóns de dólares, pero segue sendo unha pequena fracción do mercado agrícola mundial de varios billóns de dólares [38]. Existen varias iteracións da agricultura vertical, pero todas elas usan estantes de cultivo hidropónicos ou sen solo apilados verticalmente nun ambiente totalmente pechado e controlado, o que permite un alto grao de automatización, control e consistencia [39]. Non obstante, a agricultura vertical segue limitada a cultivos de alto valor e ciclo de vida curto debido aos altos custos enerxéticos a pesar de ofrecer unha produtividade inigualable por metro cadrado e altos niveis de eficiencia hídrica e nutricional.
A dimensión tecnolóxica da agricultura vertical, e en particular, a chegada dos invernadoiros "intelixentes", é probable que atraia aos produtores ansiosos por traballar con tecnoloxías informáticas e de grandes datos emerxentes como a intelixencia artificial e a Internet das cousas (IoT) [40]. Actualmente, todas as formas de cultivo en interiores son intensivas en enerxía e en man de obra, aínda que hai posibilidades de avances tanto nas tecnoloxías de automatización como de eficiencia enerxética. Xa, as formas máis avanzadas de agricultura de interior proporcionan a súa propia enerxía no lugar e son independentes da rede xeral de servizos públicos. Os xardíns dos tellados poden ir desde deseños sinxelos enriba de edificios da cidade ata empresas corporativas de tellados en edificios municipais de Nova York e París. A agricultura vertical de interior ten un futuro brillante, especialmente a raíz da pandemia de COVID-19 e está ben posicionada para aumentar a súa participación no mercado mundial de alimentos, debido á súa
sistema de produción altamente eficiente, reducións na cadea de subministración e custos loxísticos, potencial de automatización (minimización da manipulación) e fácil acceso tanto á man de obra como aos consumidores.
3. Cultivos obxectivo en cultivos protexidos
Actualmente, os cultivos axeitados para a agricultura de interior están limitados en número debido ás limitacións dos cultivos para o crecemento en interiores, así como ás limitacións dos cultivos protexidos, como o alto custo enerxético (para iluminación, calefacción, arrefriamento e funcionamento de varios sistemas automatizados) que permite cultivos específicos de alto valor. 41–43]. Non obstante, a produción económica dunha variedade diversa de cultivos comestibles é esencial para que os cultivos protexidos teñan un impacto significativo sobre
seguridade alimentaria mundial [12,13,44]. Os cultivares de cultivo para o cultivo de vexetais protexidos difiren significativamente dos de produción en campo aberto que se crían para tolerar unha ampla gama de condicións ambientais, que non son necesariamente necesarias en cultivos protexidos. O desenvolvemento de cultivares axeitados requirirá a optimización de varios trazos (como a autopolinización, o crecemento indeterminado, as raíces robustas) que se diferencian dos trazos considerados como
desexable en cultivos ao aire libre (Figura 2) (Adoptado de [13]).
Figura 2. Trazos desexables para cultivos de froitas cultivados en interiores en condicións de ambiente controlado en relación aos cultivos cultivados ao aire libre en condicións de campo.
Actualmente, as froitas e verduras mellor adaptadas para a agricultura de interior inclúen:
• Os que medran en vides ou arbustos (tomate, amorodo, framboesa, arándano, pepino, pemento, uva, kiwi);
• Cultivos especializados de alto valor (lúpulo, vainilla, azafrán, café);
• Cultivos medicinais e cosméticos (algas, equinácea);
• As árbores pequenas (cerdeiras, chocolate, mango, améndoas) son outras opcións viables [13].
Nas seguintes seccións, comentamos con máis detalle os cultivos actuais existentes e o desenvolvemento de novos cultivares para a agricultura de interior.
3.1. Cultivos existentes cultivados en instalacións de baixa, media e alta tecnoloxía
Os sistemas de cultivo protexido de baixa e media tecnoloxía producen principalmente tomate, pepino, cabaciño, pemento, berinjela, leituga, verduras asiáticas e herbas. En termos de superficie, cantidade de froita producida e número de empresas, o tomate é o cultivo hortícola máis importante que se produce en invernadoiros, seguido do pemento e a leituga [15,45].
En Australia, o desenvolvemento de instalacións de ambiente controlado a gran escala limitouse principalmente ás construídas para o cultivo de tomates [15]. O PIB estimado de froitas, hortalizas e flores para 2017, no campo e en instalacións de cultivo protexido, demostra o dominio do tomate no sector australiano de cultivos protexidos.
O PIB global estimado para 2017 no que respecta á produción de cultivos hortícolas en campo e baixo cuberta foi o máis alto para o tomate (24 %), seguido de amorodo (17 %), froitas de verán (13 %), flores (9 %) e arandeira. (7%), pepino (7%) e pemento (6%), con vexetais asiáticos, herbas, berenxenas, cereixas e bagas cada un representando menos do 6% (Figura 3A).
figura 3. Valor bruto estimado da produción (PVB) para a produción total combinada de cultivos de campo e de cultivos protexidos (A) e o PIB imputado de cultivos protexidos en 2017 (B) para Australia.
Entre estes, o GVP dos cultivos cultivados en sistemas de cultivo protexido foi o máis alto para o tomate (40 %), que liderou cunha marxe importante en relación con outros cultivos, incluíndo flores (11 %), amorodo (10 %), froitas de verán (8 %). ) e bagas (8%), sendo cada un dos cultivos restantes menos do 5% (Figura 3B). Non obstante, o mercado doméstico australiano estivo saturado polos tomates de invernadoiro, o que deixa a industria de cultivos protexidos
coas dúas opcións seguintes: aumentar as vendas destes cultivos nos mercados internacionais; e/ou animar a algúns dos produtores de invernadoiro existentes no país a transición á produción doutros cultivos de alto valor. A proporción de cultivos individuais cultivados baixo protección foi máis alta para froitas (85%) e tomate (80%), seguidas de flores (60%), pepino (50%), cereixa e hortalizas asiáticas (cada un 40%), amorodo e verán.
froitas (cada un 30%), arandeira e herbas (cada unha un 25%), e finalmente, pemento e berenxena, ao 20% cada unha [17]. Actualmente, a agricultura en interiores de uso intensivo de enerxía e man de obra está restrinxida a cultivos de alto valor que se poden producir a curto prazo cun baixo aporte de enerxía [46,47]
Nas 'fábricas' vexetais, os cultivos predominantes que se cultivan actualmente son as frondosas e herbas, debido aos curtos períodos de crecemento destes cultivos (porque non se precisan froitos e sementes) e ao seu alto valor [7], ao feito de que estes cultivos requiren relativamente menos luz. para a fotosíntese [48] e porque a maior parte da biomasa vexetal producida pódese coller [46,49]. Hai un gran potencial para mellorar os rendementos e a calidade dos cultivos cultivados nas granxas urbanas [12].
3.2. Enquisa do sector: onde están os intereses dos participantes?
A identificación de temas clave de investigación é esencial para mellorar a eficiencia da investigación financiada con fondos públicos e privados para o futuro dos cultivos protexidos. Por exemplo, o Future Food Systems Co-operative Research Center (FFSCRC), iniciado pola Asociación de Agricultores de New South Wales (NSW Farmers), a Universidade de Nova Gales do Sur (UNSW) e a Food Innovation Australia Ltd. (FIAL), está formado por un consorcio. de máis de 60 fundadores
participantes da industria, goberno e investigación. Os seus programas de investigación e capacidade teñen como obxectivo apoiar aos participantes na optimización da produtividade dos sistemas alimentarios rexionais e periurbanos, levando novos produtos do prototipo ao mercado e implementando cadeas de subministración rápidas e protexidas pola procedencia desde a granxa ata o consumidor. Para iso, o FFSRC ofrece un ambiente de investigación colaborativo destinado a mellorar os cultivos protexidos para aumentar a nosa capacidade de exportar produtos hortícolas de alta calidade e axudar a Australia a converterse nun líder en ciencia e tecnoloxía para o sector de cultivos protexidos.
Os participantes foron enquisados para identificar cultivos obxectivo para a agricultura de interior. Entre os participantes que identificaron cultivos obxectivo, o interese polas hortalizas frescas (29%) foi o maior, seguido do interese polos cultivos de froitas (22%); cannabis medicinal, outras herbas medicinais e cultivos especializados (13%); especies autóctonas/autóctonas (10%); cogomelos/fungos (10%); e verduras de folla verde (3%) (Figura 4).
figura 4. Clasificación dos cultivos producidos actualmente polos participantes do FFSCRC en instalacións de cultivo protexidas e, polo tanto, do probable interese dos participantes en atopar solucións para cultivar estes cultivos de forma máis produtiva baixo cuberto.
A enquisa baseouse na información sobre os participantes dispoñible en liña; adquirir información máis detallada será fundamental para comprender e satisfacer os requisitos específicos dos participantes.
3.3. Creación de novos cultivos para instalacións de ambiente controlado
As tecnoloxías de reprodución dispoñibles para a mellora de vexetais e outras plantas de cultivo están a avanzar rapidamente [50]. En cultivos protexidos, un sector económico dinámico con cambios rápidos nas tendencias do mercado e nas preferencias dos consumidores, é fundamental escoller o cultivar axeitado [44,51]. Hai moitos estudos que avalían a adaptación de cultivos de alto valor como o tomate e a berinjela para a produción en invernadoiro [52,53]. As novas tecnoloxías de reprodución [50] facilitaron o desenvolvemento de novos cultivares cos trazos desexados, e algunhas empresas comezaron a deseñar plantas para o crecemento en ambientes controlados baixo luces LED [20]. Non obstante, os cultivares foron criados principalmente para maximizar o rendemento en condicións de campo moi variables [46]. As características do cultivo, como a tolerancia á seca, á calor e ás xeadas, que son desexables en cultivos de campo, pero que normalmente conllevan penalizacións de rendemento, xeralmente non son necesarias en
agricultura de interior.
Entre os principais trazos que se poden orientar para adaptar cultivos de maior valor á agricultura de interior inclúense ciclos de vida curtos, floración continua, unha baixa proporción de raíz a brote, un rendemento mellorado con baixo aporte de enerxía fotosintética e características desexables para o consumidor, como o sabor, a cor, textura e contido de nutrientes específicos [12,13]. Ademais, a creación específica para unha maior calidade producirá produtos altamente desexables cun alto valor de mercado. O espectro luminoso, a temperatura, a humidade e o abastecemento de nutrientes pódense xestionar para alterar a acumulación de compostos obxectivo en follas e froitos [54,55] e aumentar o valor nutricional dos cultivos, incluíndo proteínas (cantidade e calidade), vitaminas A, C. e E, carotenoides, flavonoides, minerais, glicósidos e antocianinas [12]. Por exemplo, utilizáronse mutacións naturais (na vide) e a edición xenética (no kiwi) para modificar a arquitectura das plantas, o que será útil para o cultivo en interiores en espazos restrinxidos. Nun estudo recente, as plantas de tomate e cereixa foron deseñadas usando CRISPR-Cas9 para combinar os seguintes tres trazos desexables: un fenotipo anano, un hábito de crecemento compacto e floración precoz. A idoneidade das variedades de tomate "editadas" resultantes para o seu uso en sistemas de cultivo en interiores validouse mediante ensaios de campo e en granxa verticais comerciais [56].
Unha revisión do cultivo molecular para crear cultivos optimizados discutiu o valor engadido dos produtos agrícolas ao desenvolver cultivos agrícolas con beneficios para a saúde e como medicamentos comestibles [46]. Identificáronse os principais enfoques para desenvolver cultivos agrícolas con beneficios para a saúde como a acumulación de grandes cantidades dun nutriente intrínseco desexable ou a redución de compostos indesexables e a acumulación de compostos valiosos que
non se producen normalmente no cultivo.
4. Retos e oportunidades en cultivos protexidos e cultivos de interior
As instalacións avanzadas de cultivo protexido e de cultivo interior teñen un impacto ambiental relativamente pequeno. Aínda que o cultivo de cultivos baixo cuberto consume máis enerxía que moitos outros métodos de cultivo, a capacidade de mitigar os impactos do clima, garantir a trazabilidade e cultivar alimentos de mellor calidade promove a entrega consistente de produtos de calidade, atraendo rendementos que superan con moito os custos adicionais de produción. [18]. Os principais retos dos cultivos protexidos inclúen:
• Custos de capital elevados, debido aos elevados prezos do solo en zonas urbanas e periurbanas;
• Alto consumo de enerxía;
• Demanda de man de obra cualificada;
• Xestión de enfermidades sen controis químicos; e
• Desenvolvemento de índices de calidade nutricional —para definir e certificar aspectos de calidade dos produtos— para cultivos de interior.
Na seguinte sección, comentamos algúns dos retos e oportunidades asociados aos cultivos protexidos.
4.1. Condicións óptimas para unha alta produtividade e un uso eficiente dos recursos
Unha maior comprensión dos requisitos dos cultivos en diferentes etapas de crecemento e en diversas condicións de luz é esencial se os produtores queren manter unha produción de cultivos rendible en ambientes controlados. A xestión eficiente do ambiente do invernadoiro, incluíndo os seus elementos climáticos e nutricionais, e as condicións estruturais e mecánicas, pode aumentar a calidade e os rendementos das froitas de forma significativa [57]. Os factores ambientais de crecemento poden influír no crecemento das plantas, nas taxas de evapotranspiración e nos ciclos fisiolóxicos. Entre os factores climáticos, a radiación solar é a máis importante xa que a fotosíntese require luz e o rendemento dos cultivos é directamente proporcional aos niveis de luz solar ata os puntos de saturación da luz para a fotosíntese. Moitas veces, o control ambiental preciso require un alto gasto enerxético, reducindo a rendibilidade da agricultura de ambiente controlado. A enerxía necesaria para a calefacción e refrixeración do invernadoiro segue sendo unha preocupación importante e un obxectivo para aqueles que buscan reducir os custos enerxéticos [6]. Os materiais de acristalamento e as tecnoloxías innovadoras de vidro como o Smart Glass [58] ofrecen oportunidades prometedoras para reducir o custo asociado ao mantemento da temperatura do invernadoiro e ao control das variables ambientais. Hoxe en día, as tecnoloxías de vidro innovadoras e os sistemas de refrixeración eficaces estanse incorporando aos cultivos protexidos das instalacións dos invernadoiros. Os materiais de acristalamento teñen o potencial de reducirse
consumo de electricidade, ao absorber o exceso de radiación solar e redirixir a enerxía luminosa para xerar electricidade mediante células fotovoltaicas [59,60].
Non obstante, os materiais de cuberta afectan aos microclimas dos invernadoiros [61,62] incluída a luz [63] e, polo tanto, é importante avaliar o impacto dos novos materiais de acristalamento no crecemento e fisioloxía das plantas, o uso dos recursos, o rendemento dos cultivos e a calidade en ambientes nos que existen factores. como o CO2, a temperatura, os nutrientes e o rego son rigorosamente controlados. Por exemplo, probaron a fotovoltaica orgánica semitransparente (OPV) baseada na mestura de poli(3-hexiltiofeno) regiorregular (P3HT) e éster metílico do ácido fenil-C61-butírico (PCBM) para cultivar plantas de pementa (Capsicum annuum). Baixo a sombra dos OPV, as plantas de pementa produciron un 20.2% máis de masa de froitas e as plantas de sombra eran un 21.8% máis altas ao final da tempada de crecemento [64]. Noutro estudo, a redución do PAR provocada polos paneis fotovoltaicos flexibles no tellado non afectou o rendemento, a morfoloxía da planta, o número de flores por rama, a cor do froito, a firmeza e o pH [65].
Unha película de "vidro intelixente" de ultrabaixo reflexo, Solar Gard™ ULR-80 [58], está a ser probada actualmente na produción de invernadoiros. O obxectivo é realizar o potencial dos materiais de acristalamento con transmitancia de luz axustable e reducir o alto custo enerxético asociado ás operacións en instalacións de horticultura de invernadoiro de alta tecnoloxía. A película de vidro intelixente (SG) aplícase ao vidro estándar de invernadoiros individuais en instalacións que cultivan cultivos vexetais mediante prácticas comerciais de cultivo e xestión vertical [66,67]. Os ensaios de berinjela baixo SG demostraron unha maior eficiencia enerxética e de fertirrigación [42], pero tamén reduciron o rendemento da berinjela, debido ás altas taxas de aborto de flores e/ou froitas como consecuencia da fotosíntese limitada pola luz [58]. A película SG utilizada pode necesitar modificacións para xerar condicións de luz óptimas e minimizar as limitacións de luz para froitas con alto contido de carbono, como a berinjela.
O uso de novos materiais de acristalamento de aforro enerxético como o vidro intelixente proporciona unha excelente oportunidade para reducir o custo enerxético das operacións de invernadoiro e optimizar as condicións de luz para o cultivo de cultivos obxectivo. As películas de cobertura intelixentes, como as películas agrícolas que emiten luz luminiscente (LLEAF) teñen o potencial de mellorar e controlar o crecemento vexetativo e o desenvolvemento reprodutivo en cultivos protexidos de tecnoloxía media. FOLLA
Os paneis poderían ser probados nunha variedade de cultivos con flores e sen flores para determinar se axudan a aumentar o crecemento vexetativo e reprodutivo (alterando os procesos fisiolóxicos que sustentan o crecemento das plantas e a produtividade e calidade dos cultivos).
4.2. Xestión de pragas e enfermidades
Aínda que as instalacións de cultivos protexidos controlados poden minimizar as pragas e enfermidades, unha vez introducidas, son extremadamente difíciles e custosas de controlar sen utilizar produtos químicos sintéticos tóxicos. A agricultura vertical en interiores permite un seguimento estreito dos cultivos para detectar sinais de pragas ou enfermidades, de forma manual e/ou automática (utilizando tecnoloxías de detección) e a adopción de tecnoloxías emerxentes robóticas e/ou procedementos de teledetección facilitará
a detección precoz de brotes e a eliminación de plantas enfermas e/ou infestadas [7].
Serán necesarios novos métodos de xestión integrada de pragas (MIP) [68] para a xestión eficaz das pragas nos invernadoiros. As estratexias de xestión axeitadas (culturais, físicas, mecánicas, biolóxicas e químicas), xunto con boas prácticas culturais, técnicas avanzadas de vixilancia e identificación precisa poden mellorar a produción vexetal e minimizar a dependencia das aplicacións de pesticidas. Un enfoque integrado para a xestión de enfermidades implica o uso de cultivares resistentes, saneamento, prácticas culturais sólidas e o uso axeitado de pesticidas [44]. O desenvolvemento de novas estratexias de IPM pode minimizar os custos laborais e a necesidade de aplicar pesticidas químicos. Tomemos, por exemplo, o uso de insectos novos, criados comercialmente e naturalmente beneficiosos (por exemplo, mosquitos pulgóns, crispas verdes, etc.) para xestionar as pragas dos cultivos e reducir a dependencia do control químico. Probando varios novos IPM
As estratexias, illadas e combinadas, axudarán a desenvolver recomendacións específicas para cultivos e instalacións para os produtores.
4.3. Calidade dos cultivos e valores nutricionais
Os cultivos protexidos proporcionan aos produtores e socios industriais altos rendementos e produtos de alta calidade durante todo o ano [69]. Non obstante, o cultivo de froitas e vexetais premium require probas de alto rendemento de parámetros nutricionais e de calidade [70]. Os parámetros básicos de calidade da froita inclúen o contido de humidade, o pH, os sólidos solubles totais, as cinzas, a cor da froita, o ácido ascórbico e a acidez titulable, e os parámetros nutricionais avanzados que inclúen azucres, graxas, proteínas, vitaminas e antioxidantes; As medicións de firmeza e perda de auga tamén son fundamentais para definir os índices de calidade [66]. Ademais, as probas de calidade de alto rendemento dos produtos agrícolas poderían incorporarse a un sistema automatizado de operacións de invernadoiro. A selección dos xenotipos de cultivos dispoñibles para determinar os parámetros de calidade proporcionará novas variedades de froitas e hortalizas ricas en nutrientes e de alto valor para produtores e consumidores. As estratexias agronómicas, incluíndo o ambiente de crecemento e as prácticas de xestión dos cultivos, terán que optimizarse para mellorar a produción e a densidade de nutrientes das plantas destes cultivos de alto valor.
4.4. Dispoñibilidade de emprego e man de obra cualificada
Os requisitos laborais para a industria de cultivos protexidos están en expansión (> 5 % ao ano) e estímase que máis de 10,000 persoas en toda Australia están empregadas directamente pola industria. A pesar dos seus altos niveis de automatización, os cultivos protexidos a gran escala requiren unha importante forza de traballo, especialmente para o establecemento de cultivos, o mantemento dos cultivos, a polinización mecánica e a colleita de produtos. Co aumento da demanda
para os produtores altamente cualificados, a oferta de traballadores adecuadamente cualificados segue sendo baixa [18,71]. Tamén será necesaria unha man de obra cualificada para o desenvolvemento da agricultura vertical urbana, que xerará novas carreiras para tecnólogos, xestores de proxectos, traballadores de mantemento e persoal de mercadotecnia e venda polo miúdo [7]. Establecer instalacións avanzadas de usos múltiples a escala comercial proporcionaría unha oportunidade para abordar cuestións de investigación, favorecendo así o obxectivo de maximizar a produtividade nunha diversidade de cultivos ao tempo que se proporciona educación e formación en habilidades que probablemente sexan moi demandadas no futuro sector de cultivos protexidos.
5. Conclusións
Nos invernadoiros de alta tecnoloxía con tecnoloxía intelixente, hai un gran potencial para mellorar a rendibilidade automatizando áreas críticas e/ou intensivas en man de obra como o seguimento de cultivos, a polinización e a colleita. O desenvolvemento da intelixencia artificial, a robótica e o ML están a abrir novas dimensións para o cultivo protexido. As granxas verticais constitúen unha pequena fracción do mercado agrícola mundial e, a pesar de ser moi intensivas en enerxía, a agricultura vertical ofrece unha produtividade inigualable con altos niveis de eficiencia de auga e nutrientes. A produción económica de cultivos diversos é esencial para que a produción de cultivos protexidos teña un impacto positivo significativo na seguridade alimentaria mundial. Os sistemas de cultivo protexido de baixa e media tecnoloxía producen principalmente tomates, pepinos, cabaciñas, pementos, berinjelas e leitugas, xunto con verduras e herbas asiáticas.
O desenvolvemento de instalacións de ambiente controlado a gran escala en Australia limitouse principalmente ao cultivo de tomates. O desenvolvemento de cultivares axeitados requirirá optimizar varios trazos clave que difiren dos que se consideran desexables nos cultivos ao aire libre. Os trazos clave que se poden orientar para a agricultura de interior inclúen un ciclo de vida reducido dos cultivos, floración continua, unha baixa relación raíz-brote, aumento do rendemento baixo fotosintéticos baixos.
a entrada de enerxía e os trazos desexables do consumidor, como o sabor, a cor, a textura e os contidos de nutrientes específicos.
Ademais, a creación específica de cultivos de maior calidade e nutricionalmente densos producirá produtos hortícolas (e potencialmente medicinais) desexables cun excelente valor de mercado. A rendibilidade e a sustentabilidade dos cultivos protexidos dependen do desenvolvemento de solucións para os principais desafíos, incluíndo os custos de posta en marcha, o consumo de enerxía, a man de obra cualificada, a xestión de pragas e o desenvolvemento de índices de calidade.
Os novos materiais de acristalamento e os avances tecnolóxicos que se están investigando ou probando actualmente ofrecen solucións para abordar un dos retos máis acuciantes dos cultivos protexidos. Estes avances poderían, potencialmente, proporcionar o impulso necesario para axudar ao sector de cultivos protexidos a transición a un nivel de eficiencia enerxética sostible e rendible e satisfacer as crecentes demandas de seguridade alimentaria, mantendo a calidade dos cultivos e a nutrición.
contido e minimizando os impactos ambientais nocivos.
Contribucións do autor: SGC escribiu a recensión coa entrada e revisión proporcionada por DTT, Z.-HC, OG e CIC Todos os autores leron e aceptaron a versión publicada do manuscrito.
Financiamento: A revisión baseouse nun informe encargado e financiado polo Future Food Systems Cooperative Research Centre, que apoia as colaboracións dirixidas pola industria entre a industria, os investigadores e a comunidade. Tamén recibimos apoio financeiro dos proxectos de Horticulture Innovation Australia (Número de subvención VG16070 a TDT, Z.-HC, OG, CIC; Número de subvención VG17003 a TDT, Z.-HC; Número de subvención LP18000 a Z.-HC) e o proxecto CRC P2 -013 (TDT, Z.-HC, OG, CIC).
Declaración da Xunta de Revisión Institucional: Non aplicable.
Declaración de consentimento informado: Non aplicable.
Declaración de dispoñibilidade de datos: Non aplicable.
Conflitos de Interese: Os autores declaran ningún conflito de interese.
References
1. Departamento de Asuntos Económicos e Sociais das Nacións Unidas. Dispoñible en liña: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (consultado o 13 de abril de 2022).
2. Departamento de Asuntos Económicos e Sociais das Nacións Unidas. Dispoñible en liña: https://www.un.org/development/desa/publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (consultado o 13 de abril de 2022).
3. Binns, CW; Le, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, TDT Cambio climático, subministración de alimentos e pautas dietéticas. Ann. Rev. Saúde Pública 2021, 42, 233–255. [CrossRef] [PubMed] 4. Valin, H.; Areas, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahammad, H.; Blanc, E.; Bodirsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlik, P.; et al. O futuro da demanda de alimentos: comprensión das diferenzas nos modelos económicos globais. Agrícola. Econ. 2014, 45, 51–67. [Ref. cruzada] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Simulando os efectos do cambio climático na rendibilidade das granxas australianas. En Documento de Traballo de ABARES; Goberno de Australia: Canberra, Australia, 2021. [CrossRef] 6. Rabbi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Cultivo protexido en climas cálidos: unha revisión do control da humidade e os métodos de arrefriamento. Enerxías 2019, 12, 2737. [CrossRef] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Future Food-production systems: Vertical farming and controlled-environment agriculture. Sostén. Sci. Practica. Política 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Canadá, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Agricultura urbana sostible: balance e oportunidades. Int. J. Agric. Sostén. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. The horticulture industry of Almería province, Spain. Xeogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Innovations in agricultura and food supply in response to the COVID-19 pandemic. Mol. Planta 2020, 13, 1095–1097. [CrossRef] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Estratexias para mellorar a produtividade, a diversidade de produtos e a rendibilidade da agricultura urbana. Agrícola. Syst. 2019, 174, 133–144. [CrossRef] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Seco, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD As granxas verticais dan froitos. Nat. Biotecnoloxía. 2020, 38, 160–162. [CrossRef] 14. Cuesta Roble Releases. Estatística Global de Invernadoiros. 2019. Dispoñible en liña: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (consultado o 13 de abril de 2022).
15. Hadley, D. Controlled Environment Horticulture Industry Potential in NSW; Universidade de Nova Inglaterra: Armidale, Australia, 2017; p. 25.
16. Mapa vexetal do mundo. 2018. Dispoñible en liña: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (consultado o 13 de abril de 2022).
17. Consultoría Graeme Smith: información xeral da industria. Dispoñible en liña: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (consultado o 13 de abril de 2022).
18. Davis, J. Growing Protected Cropping in Australia to 2030; Cultivo protexido Australia: Perth, Australia, 2020; p. 15.
19. Agrícola. Estado da agricultura de interior; Agrilyst: Brooklyn, NY, USA, 2017.
20. Agricultura sen solo interior: Fase I: Exame da industria e os impactos da agricultura de ambiente controlado|Publicacións|WWF.
Dispoñible en liña: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (consultado o 13 de abril de 2022). Cultivos 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Röhr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Fotovoltaica orgánica
invernadoiros: unha aplicación única para a fotovoltaica semitransparente? Enerxía Ambiente. Sci. 2015, 8, 1317–1328. [CrossRef] 22. Marucci, A.; Zambón, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Unha combinación de fins agrícolas e enerxéticos: Avaliación dun prototipo de túnel de invernadoiro fotovoltaico. Renovar. Sostén. Energy Rev. 2018, 82, 1178-1186. [CrossRef] 23. Torrellas, M.; Antón, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Muñoz, P.; Montero, JI ACV dun cultivo de tomate nun invernadoiro multitúnel en Almería. Int. J. Avaliación do ciclo vital. 2012, 17, 863–875. [CrossRef] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Occhipinti, L.; Xibilia, MG Informática suave para control climático de invernadoiro. IEEE Trans. Sistema difuso. 2000, 8, 753–760. [CrossRef] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Discriminación do estado da auga da zona raíz das plantas na produción de invernadoiro baseada en técnicas de fenotipado e aprendizaxe automática. Sci. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Intelixencia artificial: Partido de xadrez do século. Natureza 2017, 544, 413–414. [CrossRef] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Control remoto da produción vexetal de invernadoiro con intelixencia artificial—Clima de invernadoiro, irrigación e produción de cultivos. Sensors 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Aprendizaxe automática aplicada na simulación de invernadoiros; nova aplicación e análise. Inf. Procesamento Agrícola. 2018, 5, 253–268. [CrossRef] 29. Shamshiri, RR; Hameed, IA; Thorp, KR; Balasundram, SK; Shafian, S.; Fatemieh, M.; Sultán, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Automatización de invernadoiros mediante sensores sen fíos e instrumentos IoT integrados con intelixencia artificial; IntechOpen: Rijeka, Croacia, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Automatización e dixitalización da agricultura mediante intelixencia artificial e internet das cousas. Artif. Intel. Agrícola. 2021, 5, 278–291. [Ref. cruzada] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, eu; Pérez, T. Un robot de recolección de pemento doce para ambientes de cultivo protexidos. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, eu; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Número especial de robótica agrícola. J. Robot de campo. 2020, 37, 5–6. [CrossRef] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hameed, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Investigación e desenvolvemento en robótica agrícola: unha perspectiva da agricultura dixital. Int. J. Agric. Biol. Eng. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, J. O robot varredor recolle os primeiros pementos. Greenh. Int. Mag. Greenh. Medra. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Un robot de polinización autónomo para o tratamento hormonal da flor de tomate en invernadoiro. En Proceedings of the 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Shanghai, China, 19-21 November 2016; páxinas 108–113.
36. Meharg, AA Perspectiva: seguimento das necesidades da agricultura urbana. Natureza 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 news of zero-acreage farming (ZFarming). Renovar. Agrícola. Sistema de alimentos. 2015, 30, 43–54. [CrossRef] 38. Ghannoum, O. Os brotes verdes da recuperación. Foro aberto. 2020. Dispoñible en liña: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (consultado o 13 de abril de 2022).
39. Despommier, D. Farming up the city: The auge of urban vertical farms. Tendencias Biotecnoloxía. 2013, 31, 388–389. [Referencia cruzada] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Internet botánico das cousas: cara á agricultura intelixente en interiores
conectando persoas, plantas, datos e nubes. Mob. Rede. Aplicación. 2018, 23, 188–202. [CrossRef] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tecido, D.; Lan, Y.-C. Cultivo protexido sustentable: un estudo de caso de impactos estacionais no consumo de enerxía de efecto invernadoiro durante a produción de pemento. Enerxías 2020, 13, 4468. [CrossRef] 42. Lin, T.; Goldsworthy, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghanoum, O.; Cazzonelli, CI; Tecido, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Un novo material de cuberta mellora a enerxía de refrixeración e a eficiencia da fertirrigación para a produción de berinjela en invernadoiro. Enerxía 2022, 251, 123871. [CrossRef] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Tecido, DT; Lan, Y.-C. Minimización de enerxía nunha instalación de cultivo protexida mediante puntos de adquisición de temperaturas múltiples e control das configuracións de ventilación. Enerxías 2021, 14, 6014. [CrossRef] 44. FAO. Boas prácticas agrícolas para os cultivos de hortalizas de invernadoiro: principios para as zonas de clima mediterráneo; Documento FAO sobre Produción e Protección Vexetal; FAO: Roma, Italia, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Cultivo protexido de Hort Innovation—Revisión da investigación e identificación de lagoas de I+D para hortalizas Levied (VG16083). Dispoñible en liña: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (consultado en 13 de abril de 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Creación molecular para crear cultivos optimizados: da manipulación xenética a aplicacións potenciais en fábricas de plantas. Diante. Planta Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Por que a iluminación LED para a agricultura urbana? En Iluminación LED para Agricultura Urbana; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapur, 2016; páxinas 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Mellora da eficiencia enerxética nas fábricas de plantas mediante a medición do potencial bioeléctrico das plantas. En Informática en Control, Automatización e Robótica; Tan, H., Ed.; Springer: Berlín/Heidelberg, Alemaña, 2011; páxinas 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgari, R.; Musante, F.; Kołton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Eficiencia do uso lixeiro para a produción de hortalizas
en ambientes protexidos e interiores. EUR. Fís. J. Plus 2017, 132, 43. [CrossRef] Cultivos 2022, 2 185
50. Jones, M. Novas tecnoloxías de cultivo e oportunidades para a industria vexetal australiana; Horticulture Innovation Australia Limited: Sydney, Australia, 2016.
51. Tüzel, Y.; Leonardi, C. Cultivo protexido na rexión mediterránea: tendencias e necesidades. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. A historia do tomate: da domesticación á biofarmacia. Biotecnoloxía. Adv. 2014, 32, 170-189. [CrossRef] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Recollida de berenxenas do Centro Mundial de Vexetais: Orixe, composición, difusión das sementes e utilización na mellora. Diante. Planta Sci. 2017, 8, 1484. [CrossRef] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Unha visión xeral dos efectos dos LED na produción de compostos bioactivos e na calidade dos cultivos. Moléculas 2017, 22, 1420. [Referencia cruzada] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Relación óptima vermello:azul na iluminación led para a horticultura nutracéutica de interior. Sci. Hortico. 2015, 193, 202-208. [Referencia cruzada] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Lemmon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Park, SJ; Lippman, ZB Personalización rápida de cultivos de solanáceas para agricultura urbana. Nat. Biotecnoloxía. 2020, 38, 182-188. [Referencia cruzada] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Home, HC; Taheri, S. Revisión do déficit de temperatura, humidade e presión de vapor óptimas para a avaliación e o control do microclima no cultivo de tomate en invernadoiro: unha revisión. Int. Agrofísica. 2018, 32, 287-302. [Referencia cruzada] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Loik, ME; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. A fotosíntese limitada pola luz baixo unha película de aforro enerxético diminúe o rendemento da berinjela. Seguridade enerxética alimentaria. 2020, 9, e245. [Referencia cruzada] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Ventá "intelixente" luminiscente dual térmica/eléctrica. Aplique Sci. 2020, 10, 1421. [Referencia cruzada] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Estudo de caso: aforro enerxético da película solar para fiestras en dous edificios comerciais en Shanghai. Construción de enerxía. 2012, 45, 132-140. [Referencia cruzada] 61. Kim, H.-K.; Le, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Avaliación do efecto dos materiais de cuberta sobre os microclimas dos invernadoiros e o rendemento térmico. Agronomía 2022, 12, 143. [Referencia cruzada] 62. El, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghanoum, O.; Tecido, DT; Chen, Z.-H. Materiais de cuberta que alteran a luz e produción sustentable de verduras en invernadoiro: unha revisión. Regulamento de crecemento vexetal. 2021, 95, 1-17. [Referencia cruzada] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Thor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Materiais ópticos avanzados para o control da luz solar en invernadoiros. Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000738. [Referencia cruzada] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Fotovoltaica orgánica en tellados de invernadoiros: efectos sobre o crecemento das plantas. Mater. Hoxe Proc. 2019, 19, 65-72. [Referencia cruzada] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Díaz-Pérez, M. Morfoloxía, rendemento e calidade do cultivo de tomate en invernadoiro con placas fotovoltaicas flexibles para tellados (Almería-España). Sci. Hortico. 2019, 257, 108768. [Referencia cruzada] 66. El, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghanoum, O.; Chen, Z.-H.; Tecido, DT; Cazzonelli, CI A película de vidro intelixente reduciu o ácido ascórbico en cultivares de pemento vermello e laranxa sen afectar a vida útil. Plantas 2022, 11, 985. [Referencia cruzada] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; El, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Tecido, DT; Ghanoum, O. O vidro intelixente afecta a sensibilidade estomática do pemento de invernadoiro mediante a luz alterada. J. F. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [Referencia cruzada] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. "Control biolóxico protexido"—Xestión biolóxica de pragas na industria de invernadoiros. Biol. Control 2010, 52, 216–220. [Referencia cruzada] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Nutrición vexetal na futura produción de invernadoiro. En Nutrición Vexetal de Cultivos de Invernadoiro; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Holanda, 2009; pp. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Análise de nutrientes de amorodos e framboesas sen chan e sen solo cultivados nun invernadoiro. Alimentos Nutr. Sci. 2015, 6, 805–815. [CrossRef] 71. Ofrecer oportunidades de educación complementaria aos membros da industria vexetal. AUSVEG. 2020. Dispoñible en liña: https://ausveg.com.au/
artigos/ofrecendo-oportunidades-de-formación-complementaria-a-membros-da-industria-vegetal/ (consultado o 13 de abril de 2022).