跨学科研究气雾培系统,加速垂直农业的可持续增长

发布者:bpadmin
发布时间:2020-07-18 12:26
分类:全部资讯 农业科技 原创内容 最新动态 研究报告 设施农业
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垂直农场的无需泥土、计算机控制的种植环境听起来更像是来自科幻小说。但是,根据一项新的研究,为垂直农法提出越来越多的环境和经济方面的理由,列出了激进的粮食种植方法。

这项结合了生物学和工程学的跨学科研究,为加速精准垂直农业的发展制定了步骤,包括使用气雾栽培技术,用富含营养的气雾代替土壤。



这项研究由John Innes中心、布里斯托尔大学(University of Bristol )和气雾栽培技术提供商LettUs Grow进行,确定了未来的研究领域,利用气雾培系统可加速垂直农业的可持续增长。

John Inne中心的小组负责人、该研究的通讯作者Antony Dodd博士表示:“通过将基本的生物学见解带入气雾种植作物的物理背景中,我们可以帮助垂直农业企业更快地提高生产率,同时生产对环境影响更小,更健康的食物。”

LettUs Grow首席科学官、该研究的作者之一Jack Farmer补充说:“气候变化只会增加对这项技术的需求。预计地区天气模式和水资源供应的变化可能很快就会影响农业生产率。垂直农业提供了全年以气候适应性的方式种植高价值营养作物的能力,证明了种植者可具有可靠的收入来源。”

垂直农业是一种室内农业,在堆叠系统中种植农作物,水、照明和营养均受到仔细控制。在人工智能的支持下,垂直农业是的一个快速增长的行业。在这个领域,机器被教导来管理日常园艺任务。根据一项商业预测(Grand View Research,2019年),到2025年,该行业将以每年21%的速度增长。

其自身的环境好处包括更好地利用空间,因为垂直农场可以位于城市中,更少的食物里程,与病原体隔离,减少土壤退化,重新捕获和循环利用养分和水分。

另外,垂直农业的农产品更具一致性、价格稳定,并在某些气候恶劣地域(如沙漠或北极)进行种植。

Antony Dodd博士说:“垂直农业系统使我们能够扩大地球上可以种植作物的纬度范围,从迪拜的沙漠到冰岛的冬季。事实上,如果你在火星上种植作物,你将需要使用这种技术,因为那里没有土壤。”

发表在《New Phytologist 》杂志上的这项研究列出了七个步骤,确定未来研究的战略领域,以支持提高气雾培垂直农场的生产力和可持续性。

这些都是为了理解:

为什么气雾栽培比水培或土壤栽培的产量更高;

气雾栽培与植物24小时昼夜节律的关系;

一系列作物在气雾栽培条件下的根系发育;

气雾液滴大小和沉降与植物表现的关系;

如何建立框架比较垂直农法技术种植的一系列作物

气雾栽培如何影响微生物与植物根系的相互作用;

植物根系分泌物在气雾栽培系统的营养循环中的性质。


此报告认为,垂直农场技术创新的一个驱动力是最大限度地降低运营成本,同时最大限度地提高生产率,使得对生物学基础研究的投资具有重要作用。

Antony Dodd博士的研究领域包括昼夜节律的生物钟,使植物生理和分子过程与日夜周期保持一致。将其在昼夜节律和植物生理学方面的专业知识与LettUs Grow的生物学家和工程师团队的工作相结合,以设计最佳的气雾栽培方案。这是一个关键的研究领域,因为植物的生物钟在垂直农场中的表现不同。

气雾栽培平台经常被用来种植高价值的作物,如沙拉、白菜、草药、小型作物、豌豆苗和豆芽。LettUs Grow还致力于为草莓和胡萝卜等作物的生长方案,以及水果和林业树木的气雾培繁殖。

John Innes中心的研究人员已经为一家大型超市培育出一种适合在室内种植的西兰花,研究的目的之一将是测试如何通过基因调整,使更多的作物能够在垂直农场的受控空间中生长。

布里斯托尔大学研究根系与环境相互作用的研究员、研究第一作者Bethany Eldridge)补充道:“据报道,全球80%的农田遭受中度或严重侵蚀,因此无土种植作物是有利的,因为它为在面临水土流失或其他环境问题(如当地水体中的藻类水华)的地区种植作物提供了机会,而往往类似环境问题可能是由传统的土基农业造成的。”

LettUs Grow的研发主管Lilly Manzoni表示:“这项研究之所以独特,是因为它比一篇典型的植物研究论文的涉猎范围更广,结合了工程师、气溶胶科学家、植物生物学家和园艺学家的专业知识。控制环境农业和气雾栽培学的美妙之处在于它真正是跨学科的。”


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文章来源: Bethany M. Eldridge, Lillian R. Manzoni, Calum A. Graham, Billy Rodgers, Jack R. Farmer, Antony N. Dodd. Getting to the roots of aeroponic indoor farming. New Phytologist, 2020; DOI: 10.1111/nph.16780
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