Кіріспе

Өсімдіктерді тік қабаттарда өсіру тәжірибесі

Тік шаруашылық – өсімдіктерді тік қабаттарда өсіру тәжірибесі. Ол көбінесе өсімдіктердің өсуін оңтайландыруға бағытталған бақыланатын ортадағы ауыл шаруашылығын және гидропоника, аквапоника және аэропоника сияқты топырақсыз өсіру әдістерін қамтиды. Деспомье және оның студенттері 50 мың адамды тамақтандыра алатын көкжай шаруашылығының жобасын ұсынды. Бұл жоба әлі іске асырылмаса да, тік шаруашылық идеясын кеңінен танымал етуге септігін тигізді. Тік шаруашылық жүйелерін қоғамда іске асырудың бірнеше мысалы бар: Пейтон, Израиль, Сингапур, Чикаго, Мюнхен, Лондон, Жапония.

Тік шаруашылық технологияларын пайдаланудың басты артықшылығы – жердің аз көлемімен салыстырғанда өнімділіктің артуы. Дақылдар бір-бірімен жер телімін бөліспейтіндіктен, бір уақытта әртүрлі дақылдарды өсіру мүмкіндігі де ізделіс түлкісінде. Сонымен қатар, дақылдар үй ішінде орналасқандықтан ауа райының қолайсыз жағдайларына төзімді, демек, ауа райының күтпеген өзгерулерінен туындаған шығындар азаяды. Айтқандай, жерді аз пайдалану тік шаруашылықтың жергілікті флора мен фаунаға зиян келтірмейтін, оларды сақтауға көмектесетін экологиялық артықшылығын да қамтамасыз етеді. Тік шаруашылық технологиялары дәстүрлі шаруашылықтарға қарағанда жоғары бастапқы шығындарға байланысты экономикалық қиындықтарға тап болады. Олар барлық дақылдарды өсіре алмайды, бірақ салат көкөністері сияқты құнды өнімдер үшін тиімді болуы мүмкін. Тік шаруашылықтар LED шамдары сияқты қосымша жарықтандыруды пайдалануға байланысты үлкен энергия тұтынуға дайын. Сондай-ақ, ғимараттарда температура, ылғалдылық және сумен жабдықтауды қатаң бақылау қажет. Егер осы энергия қажеттіліктерін жаңартылмайтын энергия көздері арқылы жабуға болса, тік шаруашылықтар дәстүрлі шаруашылықтар мен жылыжайларға қарағанда көп ластану тудыруы мүмкін.

Түрлері

"Тік егіншілік" терминін Гилберт Эллис Бейли 1915 жылы "Тік егіншілік" кітабында алғаш қолданған. Оның терминді пайдалануы қазіргі мағынасынан ерекшеленеді – ол топырақтың пайда болуын, оның құрамындағы қоректік заттарды және өсімдіктердің "тік" тіршілік формалары ретіндегі көрінісін, әсіресе олардың жер астындағы тамыр жүйесін зерттеген. Қазіргі заманда "тік егіншілік" термині көбінесе көп қабатты ғимараттарда, қолданыстан шыққан қоймаларда немесе контейнерлерде өсімдіктерді қабат-қабат өсіруді білдіреді.

Аралас мақсаттағы көкжиектер

Аралас пайдаланылатын көкжиектерді архитектор Кен Ён ұсынды және салды. Ён герметикалық түрде жабық, конвейерлік өндіріспен егін өндірудің орнына, климатты реттеу және тұтыну үшін ашық ауадағы аралас пайдаланылатын көкжиектерде өсімдіктерді өсіруді ұсынады. Бұл вертикальді шаруашылықтың түрі, бүкіл қаланы қамтамасыз етуге бағытталған ірі көлемді өндіріс пен таратуға қарағанда, жеке немесе қоғамдық қолдануға негізделген.

Деспомье шатырлары

Эколог Диксон Деспомьер тік егін шаруашылығының экологиялық себептермен дұрыс екенін айтады. Ол биік ғимараттарда өсімдіктерді өсіру үшін, табиғи ландшафттарда өсімдіктерді өсірудің кейбір тәсілдеріне қарағанда, аз энергия жұмсалатынын және ластанудың азаятынын мәлімдейді. Деспомьер вертикальді шаруашылықтарға көшу арқылы егіс жерлері табиғи жағдайына (яғни орманға) қайта оралатынын, бұл климаттың өзгеруінің салдарына қарсы күресуге көмектесетінін сендіреді. Сонымен қатар, ол табиғи ландшафттардың табиғи ауыл шаруашылығы өндірісі үшін тым зиянды екенін айтады. Тік егін шаруашылығы шаруашылықпен байланысты кейбір зиянды қауіптерді азайтуға мүмкіндік береді. Деспомьердің тік ферма тұжырымдамасы 1999 жылы Колумбия университетінде қалыптасқан. Ол коммерциялық мақсатта биік ғимараттарда өсімдіктерді жаппай өсіруді жандандырады.

Қойылатын контейнерлер

Бірнеше компания қалалық жағдайда қайта өңделген жүк контейнерлерін тізуді әзірледі. Жүк контейнерлері өсімдік өсіру үшін стандартталған, модульдік орта ретінде қолданылады. Контейнерлерді тізу арқасында гектардың әр шаршы метріне арқалап алынатын өнімнің көлемі артады. Алайда, тізілген контейнерлерге жоғары қабаттарға тиімді және үнемді түрде қалай қол жеткізу мәселесі туындайды. Brighterside Consulting толыққанды автономды контейнерлік жүйені құрды. Freight Farms компаниясы "Greenery" атты толық фермадан үстелге дейінгі жүйені шығарады, ол 12м × 2,4м өлшемді контейнерде тік гидропоника, LED жарықтандыру және интуитивті климаттық бақылау жүйесімен жабдықталған. Podponics Атланта қаласында 100-ден астам тізілген "өсіру бөлімшесінен" тұратын тік ферма салды, бірақ 2016 жылдың мамырында банкротқа ұшырады. Оман елінде де осыған ұқсас ферма салынып жатыр. TerraFarms 40 футттық жүк контейнерлері жүйесін ұсынады, ол өсімдіктерді бақылау үшін жасанды нейрондық желімен интеграцияланған компьютерлік көруді қамтиды және Калифорниядан қашықтан басқарылады. TerraFarm жүйесі "дәстүрлі, ашық ауадағы егіспен салыстырылатын шығындарға қол жеткізді" деп мәлімделеді, әрбір бөлімі "үш-бес акр егістік жеріне" тең өнім береді, суды 97%-ға азайтады, суды қайта пайдалану және кондиционер арқылы буланып кеткен суды жинау арқылы. 2017 жылға қарай TerraFarm жүйесі коммерциялық режимде жұмыс істеді.

Қаңырап бос қалған шахталарда

Тастап кетілген кен шахталарында тік егістік "терең егістік" деп аталады, және тұрақты жер асты температурасының артықшылықтарын және қалаларға жақын орналасқан жерлерді пайдалану ұсынылады. Бұл сондай-ақ, жақын жердегі жер асты суларын қолдануға мүмкіндік береді, осылайша шаруашылықты сумен қамтамасыз ету шығындарын төмендетуге болады.

Технология

Жарықтандыру табиғи немесе светодиодтар (LED) арқылы болуы мүмкін. 2018 жылғы мәліметтер бойынша, коммерциялық светодиодтардың тиімділігі шамамен 28% құрады, бұл өнімнің бағасын жоғары ұстап тұрады және арзан көкөністер көп өсетін аймақтарда вертикалды фермалардың бәсекелесуіне кедерес жасайды. Толық спектрлі ақ жарық қажет болмағандықтан энергия шығындарын азайтуға болады. Оның орнына, қызыл және көк немесе күлгін жарық аз электр энергиясын қолданып жасалуы мүмкін.

Тарих

Азық-түлік өндіретін биік ғимараттың ең алғашқы суреттерінің бірі 2009 жылы "Life" журналында жарияланды. Көрсетілген суреттерде шаруашылық ландшафтының арасында тік бойымен орналасқан шаруа қожалықтары бейнеленген. Бұл ұсынысты Рем Кулхастың "Айбақты Нью-Йорк" еңбегінде табуға болады. Кулхас бұл теорияны "қалалық жерде шексіз жаңа алаңдарды жасауға арналған утопиялық құрылғы ретіндегі қалың қабатты үй" деп жазды.

Ластану

Электр энергиясын өндіру тәсіліне байланысты, жылыжайда өндірілген өнімдер далалық өнімдерге қарағанда көбірек жылыжай газдарын бөліп шығаруы мүмкін, бұл негізінен килограммға жұмсалатын энергияның көп болуына байланысты. Вертикалды фермаларға, әсіресе жарықтандыруды күшейту арқылы, дәстүрлі жылыжайларға қарағанда килограммға әлдеқайда көп энергия қажет. Ластану деңгейі энергия өндірілу тәсіліне байланысты. Жылыжайлар көмірқышқыл газының деңгейін атмосфералық көрсеткіштен 3-4 есе артық деңгейге дейін көбейтуге жиі көшседі. Көмірқышқыл газының артуы фотосинтез процесінің жылдамдығын 50%-ға дейін арттырады, бұл өнімділіктің жоғарылауына әсер етеді. Кейбір жылыжайлар осы мақсат үшін таза көміртегі жағар, себебі пештерден шығатын сияқты басқа көмірқышқыл газы көздерінің құрамында өсімдіктерге зиян келтіретін күкірт диоксиді мен этилен сияқты қоспалар болады. Гидропоникалық жылыжайлар суды үнемі жаңартады, нәтижесінде тыңайтқыштар мен пестицидтер бар су пайда болады, оны кәдеге жарату қажет. Қалалық вертикалды ферма үшін ең көп таралған әдіс – ағынды суды көршілес егістік жерлерге немесе батпақты жерлерге тарату қиын болуы мүмкін.

Артықшылықтар

VF-ның көптеген әлеуетті пайдалары гидропоникалық немесе аэропоникалық өсіру әдістерін кеңейту арқылы қамтамасыз етіледі. 2018 жылғы зерттеуде қалалық аймақтардағы қазіргі өсімдіктер ұсынған төрт экожүйе қызметінің құны жылына 33 миллиард долларға бағаланды. Зерттеудің сандық моделі жылдық тамақ өндірісінің 100–180 миллион тоннаға жететінін, энергияны 14–15 миллиард киловатт-сағат үнемдеуге болатынын, азоттың 100 000–170 000 тоннасын сіңіретінін және жаңбыр суының ағынын жылына 45–57 миллиард текше метрге азайтатынын көрсетті. Тамақ өндірісі, азотты бекіту, энергияны үнемдеу, тозаңдану, климатты реттеу, топырақ түзлуі және биологиялық зиянкестермен күрес жылына 80–160 миллиард долларға бағалануы мүмкін.

Егіндік жерлерге қажеттіліктің азаюы

2050 жылға қарай әлем халқы 3 миллиардқа артады деп есептеледі және әлемдік халықтың шамамен 80 пайызы қалаларда тұрады. Вертикальді фермалар қосымша жерді пайдалану қажеттілігін азайтуға немесе толығымен жоюға әлеуетті.

Өсімдік шаруашылығының өсуі

Тропиктік емес аймақтардағы дәстүрлі егін шаруашылығынан өзгеше, жабық егіншілік жыл бойы өнім бере алады. Төрт маусымдық егін шаруашылығы егістік ауданының өнімділігін өнімге қарай 4-6 есеге арттырады. Мысалы, клубника сияқты өнімдерде бұл көрсеткіш 30-ға жетеді. Сонымен қатар, өнім өсірілген жерде тұтынылатындықтан, алысқа тасымалдаумен байланысты уақыт шығыны, өнімнің бүлінуі, зиянкестердің таралуы және энергия қажеттілігі азаяды. Әлем бойынша жиналған өнімнің шамамен 30% бүліну мен зиянкестерге байланысты ысырапқа кетеді, бірақ дамыған елдерде бұл көрсеткіш әлдеқайда төмен. Жыл бойы өнім беретін өсімдіктер мен "қабаттастырылған" өсімдік ұстағыштарын ескерсек, 30 қабаттан тұратын ғимарат, құрылыс блогының негізімен, дәстүрлі егін шаруашылығымен салыстыруға болатын жылдық өнім береді. VF өнімділігі көбінесе ауа райына тәуелсіз, бірақ жер сілкінісі мен торнадо әлі де қауіп тудырады. Қиын ауа райы мәселесі Аляска және Канаданың солтүстік бөлігі сияқты арктикалық және субарктикалық аймақтар үшін ерекше маңызды, себебі дәстүрлі егін шаруашылығын жүргізу онда мүмкін емес. Тамақпен қамтамасыз ету мәселесі шалғай орналасқан солтүстік аймақтарда ұзақ жылдардан бері қанағаттандырылмаған қажеттілік болып табылады, себебі жаңа өнімдерді алыс қашықтықтан тасымалдау қымбатқа түседі және тамақтану сапасы нашарлайды. Контейнерлік шаруашылықтар жыл бойы жаңа өнімдерді оңтүстік аймақтардан тасымалдауға қарағанда арзан бағамен қамтамасыз ете алады. Мұндай шаруашылықтар Черчилль (Манитоба) және Уналаска (Аляска) сияқты жерлерде жұмыс істейді. Егін өсіру процесіне кедергі келтірілгендей, жергілікті контейнерлік шаруашылықтар да алысқа тасымалдау тізбегіне қарағанда аз бұзылады, бұл дәстүрлі егін шаруашылығымен өсірілген өнімді шалғай аймақтарға жеткізу үшін қажет. 2017 жылдың мамыр және маусым айларындағы су тасқыны Черчилльдегі азық-түлік бағасын күрт өсірді, себебі Черчилль мен Канаданың қалған бөлігі арасындағы жалғыз тұрақты құрлық жолы болған темір жол желісі жабылуға мәжбүр болды.

Қорғау

АШ өнімділігінің артуына байланысты, АШ бірлігіне шамамен 20 бірлікке дейін ашық далалық егістік жерлер табиғи жағдайына қайта оралуы мүмкін. Сондықтан, тік егістік шаруашылығы егістік жерлердің көлемін азайтып, көптеген табиғи ресурстарды сақтайды. Ормандардың қырылуы және шалқыма жерлердің пайда болуы, ауыл шаруашылығының табиғи экожуйелерге енуінен туындаған мәселелердің алдын алуға болады. Азық-түлікті жабық кеңістікте өндіру дәстүрлі жырту, себу және жинау жұмыстарын азайтады немесе толығымен жояды, соның салдарынан топырақ қорғалады және зиянды газдар шығарылуы төмендейді.

Ресурстардың жетіспеушілігі

Фосфор сияқты тыңайтқыш құралымдарының тапшылығы индустриалды ауыл шаруашылығына қауіп тудырады. Тік ферма жүйелерінің жабық циклды құрылымы қоректік заттардың жоғалуын ең азайтады, ал дәстүрлі егістік шаруашылығы қоректік заттарды ағыс сумен және сіңіп кету арқылы жоғалтады.

Жаппай жойылу

Адамның іс-әрекетін Жер бетінің кең аумақтарынан шектеу, антропогендік жаппай түрлердің жоғалуымен күресу үшін қажет болуы мүмкін. Дәстүрлі егіншілік жабайы хайуанаттар популяциясын бұзады және қолдауға лайықты баламасы болған жағдайда, этикалық тұрғыдан қабылданбауы мүмкін. Бір зерттеуде ағаш егесіктерінің саны егін жинағаннан кейін гектарына 25-тен 5-ке дейін азайды, соның салдарынан дәстүрлі шаруашылықта жылына гектарына 10 жануардың өлімі тіркелді. Ал, вертикалды егіншілік жануарлар дүниесіне минималды зиян келтіреді.

Адам денсаулығы

Дәстүрлі шаруашылық – қауіпті кәсіп, ол көбінесе фермерлердің денсаулығына зиян келтіреді. Мұндай қауіптерге мыналар жатады: безгек және шистосомалар сияқты жұқпалы агенттерге ұшырау, сондай-ақ топырақтан таралатын микроорганизмдер, улы пестицидтер мен фунгицидтердің әсеріне қалу, улы жыландар сияқты жабайы жануарлармен қақтығысу және ірі өнеркәсіптік шаруашылық жабдықтарын пайдалану кезінде болатын жарақаттар. Вертикалды ферма (ВФ) осы қауіптердің кейбіреуін азайтады.

Қалалық өсім

Тік егіншілік, басқа технологиялар мен әлеуметтік-экономикалық шаралармен қатар қолданылса, қалалардың азық-түлікпен толық дерлік өзін-өзі қамтамасыз етуіне және олардың өсуіне мүмкіндік береді. Бұл ірі қалалардың азық-түлік тапшылығын сезбей дамуына жағдай жасайды.

Жоспарлар

Көптеген қалалардың құрылысшылары мен жергілікті билік өкілдері тік ферма құруға қызығушылық білдірді: Инчхон (Оңтүстік Корея), Абу-Даби (Біріккен Араб Әмірліктері), Донгтан (Қытай), Нью-Йорк, Портленд (Орегон), Лос-Анджелес, Лас-Вегас, Сиэтл, Суррей (Б.К.), Торонто, Париж, Бангалор, Дубай, Шанхай және Пекин. 2009 жылы әлемдегі алғашқы пилоттық өндіріс жүйесі Ұлыбританиядағы Пейнгтон зообағының экологиялық паркіне орнатылды. Жоба вертикальді шаруашылықты көрсетіп, қаладағы тұрақты азық-түлік өндірісін зерттеу үшін нақты база құрды. Өнім зообақтағы жануарларды тамақтандыруға қолданылады, ал жоба жүйелерді бағалауға және жаһандық биологиялық әртүрлілік пен экожүйелік қызметтерге әсер ететін тұрақсыз жерді пайдалану практикаларын өзгертуді қолдау үшін білім беру ресурсын ұсынады. 2010 жылы Жасыл сионистік альянс 36-шы Дүниежүзілік сионистік конгрессте Керен Каймет Л'Исраелге (Израильдегі еврей ұлттық қоры) Израильде тік фермаларды дамытуға шақыратын резолюция ұсынды. 2012 жылы Сингапурда Sky Greens Farms компаниясы салған әлемдегі алғашқы коммерциялық тік ферма ашылды, ол үш қабаттан тұрады. Қазіргі уақытта олардың 9 метрлік 100-ден астам мұнарасы бар. 2013 жылы Мюнхенде (Германия) Вертикальды шаруашылық қауымдастығы (AVF) құрылды. 2015 жылдың мамырына қарай AVF Еуропа, Азия, АҚШ, Канада және Ұлыбритания бойынша өңірлік бөлімшелермен кеңейді. Бұл ұйым азық-түлік қауіпсіздігін және тұрақты дамуды жақсарту үшін фермерлер мен өнертапқыштарды біріктіреді. AVF халықаралық ақпараттық күндерді, семинарларды және саммиттерді өткізу арқылы тік шаруашылық технологияларын, дизайнын және бизнесін дамытуға бағытталған.