सचिन जी. चव्हाण (1,2,*), झोंग-हुआ चेन (1,3), औला घनौम (1), क्रिस्टोफर आई. काजोनेली (1) और डेविड टी. ऊतक 1,2)
1. राष्ट्रीय सब्जी संरक्षित फसल केंद्र, पर्यावरण के लिए हॉक्सबरी संस्थान, पश्चिमी सिडनी
विश्वविद्यालय, लॉक्ड बैग 1797, पेनरिथ, एनएसडब्ल्यू 2751, ऑस्ट्रेलिया; z.chen@ Westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westsydney.edu.au (सीआईसी); d.tissue@ Westernsydney.edu.au (डीटीटी)
2. ग्लोबल सेंटर फॉर लैंड बेस्ड इनोवेशन, हॉक्सबरी कैंपस, वेस्टर्न सिडनी यूनिवर्सिटी,
रिचमंड, एनएसडब्ल्यू 2753, ऑस्ट्रेलिया
3. स्कूल ऑफ साइंस, वेस्टर्न सिडनी यूनिवर्सिटी, पेनरिथ, एनएसडब्ल्यू 2751, ऑस्ट्रेलिया
*पत्राचार: s.chavan@ Westernsydney.edu.au; दूरभाष: +61-2-4570-1913
सार: संरक्षित फसल जलवायु परिवर्तन की स्थिति में खाद्य उत्पादन को बढ़ाने का एक तरीका प्रदान करती है
और कम संसाधनों के साथ स्थायी रूप से स्वस्थ भोजन वितरित करें। हालांकि, खेती का यह तरीका बनाने के लिए
आर्थिक रूप से व्यवहार्य, हमें उपलब्ध के संदर्भ में संरक्षित फसल की स्थिति पर विचार करने की आवश्यकता है
प्रौद्योगिकियों और संबंधित लक्ष्य बागवानी फसलों। यह समीक्षा मौजूदा अवसरों की रूपरेखा तैयार करती है
और चुनौतियाँ जिन्हें इस रोमांचक में चल रहे अनुसंधान और नवाचार द्वारा संबोधित किया जाना चाहिए लेकिन
ऑस्ट्रेलिया में जटिल क्षेत्र। इंडोर फार्म सुविधाओं को मोटे तौर पर निम्नलिखित तीन में वर्गीकृत किया गया है:
तकनीकी प्रगति के स्तर: निम्न-, मध्यम- और उच्च-तकनीक संबंधित चुनौतियों के साथ
जिसके लिए अभिनव समाधान की आवश्यकता है। इसके अलावा, इनडोर पौधों के विकास पर सीमाएं और संरक्षित
फसल प्रणाली (जैसे, उच्च ऊर्जा लागत) ने इनडोर कृषि के उपयोग को अपेक्षाकृत सीमित कर दिया है
कुछ, उच्च मूल्य वाली फसलें। इसलिए, हमें इनडोर कृषि के लिए उपयुक्त नई फसल किस्मों को विकसित करने की आवश्यकता है
जो खुले क्षेत्र में उत्पादन के लिए आवश्यक से भिन्न हो सकता है। इसके अलावा, संरक्षित फसल
उच्च स्टार्ट-अप लागत, महंगे कुशल श्रम, उच्च ऊर्जा खपत और महत्वपूर्ण कीट की आवश्यकता होती है
और रोग प्रबंधन और गुणवत्ता नियंत्रण। कुल मिलाकर, संरक्षित फसल आशाजनक समाधान प्रदान करती है
खाद्य सुरक्षा के लिए, जबकि खाद्य उत्पादन के कार्बन पदचिह्न को कम करना। हालांकि, इनडोर के लिए
फसल उत्पादन का वैश्विक खाद्य सुरक्षा और पोषण पर पर्याप्त सकारात्मक प्रभाव पड़ेगा
सुरक्षा, विविध फसलों का किफायती उत्पादन आवश्यक होगा।
खोजशब्दों: संरक्षित फसल; ऊर्ध्वाधर खेत; मिट्टी रहित संस्कृति; फसल प्रदर्शन; इनडोर कृषि;
खाद्य सुरक्षा; संसाधन स्थिरता
1. परिचय
10 में वैश्विक जनसंख्या के लगभग 2050 बिलियन तक पहुंचने की उम्मीद है, जिसमें अधिकांश विकास दुनिया भर के बड़े शहरी केंद्रों में होने का अनुमान है [1,2]। जैसे-जैसे जनसंख्या बढ़ती है, संयुक्त राष्ट्र के सतत विकास लक्ष्यों (यूएन एसडीजी) को प्राप्त करने के साथ-साथ खाद्य उत्पादन में वृद्धि होनी चाहिए और पोषण और स्वास्थ्य की जरूरतों को पूरा करना चाहिए [3,4]। कृषि योग्य भूमि में गिरावट और कृषि पर जलवायु परिवर्तन के प्रतिकूल प्रभाव अतिरिक्त चुनौतियों का सामना करते हैं जो अगले कुछ दशकों में बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए भविष्य के खाद्य उत्पादन प्रणालियों में नवाचारों को मजबूर करते हैं। उदाहरण के लिए, ऑस्ट्रेलियाई खेत अक्सर जलवायु परिवर्तनशीलता के संपर्क में आते हैं और दीर्घकालिक जलवायु परिवर्तन प्रभावों के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। 2018-19 और 2019-20 में पूर्वी ऑस्ट्रेलिया में हालिया सूखे ने कृषि व्यवसायों पर प्रतिकूल प्रभाव डाला, जिससे ऑस्ट्रेलियाई कृषि पर जलवायु परिवर्तन के उभरते प्रभावों को जोड़ा गया [5]।
संरक्षित फसल, जिसे इनडोर खेती के रूप में भी जाना जाता है [6] - निम्न-तकनीकी पॉलीटनल से लेकर मध्यम-तकनीक, आंशिक रूप से पर्यावरण नियंत्रित ग्रीनहाउस, उच्च तकनीक वाले 'स्मार्ट' ग्लासहाउस और इनडोर फ़ार्म तक- 21वीं सदी में वैश्विक खाद्य सुरक्षा को बढ़ाने में मदद कर सकते हैं। सदी। हालाँकि, जहाँ एक आत्मनिर्भर महानगर की दृष्टि समकालीन चुनौतियों से निपटने के तरीके के रूप में आकर्षक है, वहीं इनडोर खेती का उठाव आज की तुलना में मेल नहीं खाता है।
इसके समर्थकों का उत्साह और आशावाद। संरक्षित फसल और इनडोर खेती में भूमि उपयोग को अनुकूलित करने के लिए प्रौद्योगिकी और स्वचालन का अधिक उपयोग शामिल है, जिससे भविष्य के खाद्य उत्पादन में सुधार के लिए रोमांचक समाधान पेश किए जाते हैं [7]। दुनिया भर में, शहरी कृषि का विकास [8,9] अक्सर पुराने और/या तीव्र संकटों के बाद हुआ है, जैसे कि नीदरलैंड में प्रकाश और स्थान की सीमाएं; डेट्रॉइट में मोटर उद्योग का पतन; यूएस ईस्ट कोस्ट पर अचल संपत्ति बाजार दुर्घटना; और क्यूबा मिसाइल संकट नाकाबंदी। अन्य
उपलब्ध बाजारों के रूप में प्रोत्साहन आया है, अर्थात, स्पेन में संरक्षित फसल का प्रसार [10] क्योंकि देश की उत्तरी यूरोपीय बाजारों तक आसान पहुंच है। मौजूदा चुनौतियों के साथ, चल रही COVID-19 महामारी शहरी कृषि को बदलने के लिए आवश्यक प्रोत्साहन प्रदान कर सकती है [11]।
यदि शहरी कृषि को खाद्य सुरक्षा और मानव पोषण में सुधार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभानी है, तो इसे विश्व स्तर पर बढ़ाने की आवश्यकता है ताकि इसमें अधिक ऊर्जा- संसाधन- और लागत-कुशल तरीके से उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला विकसित करने की क्षमता हो। वर्तमान में संभव है। पर्यावरण नियंत्रण, कीट प्रबंधन, फिनोमिक्स और ऑटोमेशन में प्रगति को जोड़कर फसल उत्पादकता और गुणवत्ता में सुधार के लिए भारी अवसर मौजूद हैं।
प्रजनन प्रयासों के साथ पौधों की वास्तुकला, फसल की गुणवत्ता (स्वाद और पोषण) और उपज में सुधार करने वाले लक्षणों को लक्षित करना। पारंपरिक फसल प्रकारों के साथ-साथ औषधीय पौधों की तुलना में वर्तमान और उभरती फसलों की अधिक विविधता को पर्यावरण नियंत्रित खेतों में उगाया जा सकता है [12,13]।
शहरी खाद्य सुरक्षा में सुधार और भोजन के कार्बन पदचिह्न को कम करने की आसन्न आवश्यकता को कृषि-खाद्य क्षेत्रों में नवाचारों द्वारा संबोधित किया जा सकता है, जैसे संरक्षित फसल और ऊर्ध्वाधर इनडोर खेती। इनमें कम-तकनीकी पॉली-सुरंगों से लेकर न्यूनतम पर्यावरण नियंत्रण, मध्यम-तकनीक, आंशिक रूप से पर्यावरणीय रूप से नियंत्रित ग्रीनहाउस से लेकर उच्च तकनीक वाले ग्लासहाउस और अत्याधुनिक तकनीकों के साथ ऊर्ध्वाधर कृषि सुविधाएं शामिल हैं। उत्पादन के पैमाने और आर्थिक प्रभाव [12] के मामले में संरक्षित फसल ऑस्ट्रेलिया में सबसे तेजी से बढ़ने वाला खाद्य-उत्पादक क्षेत्र है। ऑस्ट्रेलियाई संरक्षित-फसल उद्योग में उच्च तकनीक सुविधाएं (17%), ग्लासहाउस (20%) और हाइड्रोपोनिक / सब्सट्रेट-आधारित फसल-उत्पादन प्रणाली (52%) शामिल हैं, जो कृषि क्षेत्र को विकसित करने की आवश्यकता और अवसर का संकेत देते हैं। इस समीक्षा में, हम उपलब्ध प्रौद्योगिकियों और संबंधित लक्षित बागवानी फसलों के संदर्भ में संरक्षित फसल की स्थिति पर चर्चा करते हैं, उन अवसरों और चुनौतियों को रेखांकित करते हैं जिन्हें ऑस्ट्रेलिया में चल रहे शोध द्वारा संबोधित करने की आवश्यकता है।
2. संरक्षित फसल में वर्तमान तकनीक और प्रौद्योगिकियां
2019 में, संरक्षित फसल के लिए समर्पित कुल भूमि क्षेत्र-जिसमें मोटे तौर पर शामिल है
सभी प्रकार की आच्छादन के तहत फसल उगाने का अनुमान वैश्विक स्तर पर 5,630,000 हेक्टेयर (हेक्टेयर) था [14]। ग्रीनहाउस (स्थायी संरचनाओं) में उगाई जाने वाली सब्जियों और जड़ी-बूटियों का कुल क्षेत्रफल वैश्विक स्तर पर लगभग 500,000 हेक्टेयर होने का अनुमान लगाया गया है, इनमें से 10% फसलें कांच के घरों में और 90% प्लास्टिक ग्रीनहाउस [15,16] में उगाई जाती हैं। ऑस्ट्रेलिया का ग्रीनहाउस क्षेत्र लगभग 1300 हेक्टेयर होने का अनुमान है, जिसमें उच्च तकनीक वाले ग्रीनहाउस (लगभग 14 व्यक्तिगत व्यवसाय, प्रत्येक में 5 हेक्टेयर से कम का कब्जा है) का इस क्षेत्र का 17% हिस्सा है, और निम्न-तकनीक/मध्यम तकनीक वाले ग्रीनहाउस 83% के लिए जिम्मेदार हैं [17] ]. विश्व स्तर पर, प्लास्टिक ग्रीनहाउस और ग्लासहाउस उत्पादित कुल ग्रीनहाउस का क्रमशः लगभग 80% और 20% है [16]।
संरक्षित फसल ऑस्ट्रेलिया में सबसे तेजी से बढ़ने वाला खाद्य-उत्पादक क्षेत्र है, जिसका मूल्य 1.5 में फार्म गेट पर लगभग 2017 बिलियन डॉलर प्रति वर्ष था। यह अनुमान है कि सभी ऑस्ट्रेलियाई किसानों में से लगभग 30% संरक्षित फसल प्रणाली के किसी न किसी रूप में फसल उगाते हैं, और कवर के तहत उगाई जाने वाली फसलों में सब्जी और फूलों के उत्पादन के कुल मूल्य का लगभग 20% शामिल होता है [18]। ऑस्ट्रेलिया में, अनुमानित ग्रीनहाउस सब्जी उत्पादन क्षेत्र दक्षिण ऑस्ट्रेलिया (580 हेक्टेयर) के लिए सबसे अधिक है, इसके बाद न्यू साउथ वेल्स (500 हेक्टेयर) और विक्टोरिया (200 हेक्टेयर) का स्थान है, जबकि क्वींसलैंड, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया और तस्मानिया में प्रत्येक का <50 हेक्टेयर [17] है। ].
ऑस्ट्रेलियन हॉर्टिकल्चर स्टैटिस्टिक्स हैंडबुक (2014-2015) और उद्योग के साथ चर्चा के आधार पर, फलों, सब्जियों और फूलों के उत्पादन का सकल मूल्य (GVP) 2017 के लिए अनुमानित किया गया था। तैनात बढ़ती प्रणालियों में, हाइड्रोपोनिक / सब्सट्रेट में उगाई जाने वाली फसलें- आधारित उत्पादन प्रणालियों (52%) को सबसे अधिक महत्व दिया गया, इसके बाद मृदा उर्वरता प्रणाली (35%) के तहत उगाई गई, मिट्टी की उर्वरता और हाइड्रोपोनिक / सब्सट्रेट-आधारित प्रणालियों (11%) के संयोजन के साथ, और एक हाइड्रोपोनिक्स / पोषक तत्व का उपयोग किया गया। फिल्म तकनीक (एनएफटी) (2%) (चित्र 1क)। इसी तरह, सुरक्षा प्रकारों में, पॉली/ग्लास कवरिंग (63%) के तहत उगाई जाने वाली फसलों में सबसे अधिक जीवीपी था, इसके बाद पॉली कवर (23%), ओलों/छाया कवर (8%) और संयुक्त पॉली/ओला/छाया के तहत उगाए गए थे। कवर (6%) (चित्रा 1बी) [17]। ऑस्ट्रेलिया के भीतर, विशिष्ट ग्रीनहाउस बागवानी उत्पादों के जीवीपी के आंकड़े आसानी से उपलब्ध नहीं हैं [15]।
चित्रा 1. संरक्षित फसल (2017) के तहत फसलों का कुल सकल मूल्य उत्पादन (जीवीपी) बढ़ती प्रणाली (ए) और संरक्षण (बी) द्वारा। हाइड्रोपोनिक्स/सब्सट्रेट-आधारित उत्पादन में रॉकवूल जैसे अक्रिय माध्यम का उपयोग करके मिट्टी रहित पौधों की वृद्धि शामिल है। मिट्टी/फर्टिगेट आधारित उत्पादन में फर्टिगेशन (उर्वरक और पानी के संयुक्त अनुप्रयोग) के साथ मिट्टी का उपयोग करके पौधों की वृद्धि शामिल है। हाइड्रोपोनिक्स/पोषक तत्व फिल्म तकनीक (एनएफटी) पानी की एक उथली धारा को परिचालित करती है जिसमें घुले हुए पोषक तत्व होते हैं जो जलरोधक चैनलों में पौधों की जड़ों से होकर गुजरते हैं। 'पॉली' पॉली कार्बोनेट को संदर्भित करता है।
ओले/छाया कवर, आमतौर पर जाली या कपड़े से, फसलों को ओलों से बचाते हैं और अत्यधिक प्रकाश के अनुपात को अवरुद्ध करते हैं। $ AUD को संदर्भित करता है।
संयुक्त राज्य अमेरिका में नियंत्रित-पर्यावरण सुविधाओं में, कांच या पॉली कार्बोनेट (पॉली) ग्रीनहाउस (47%) इनडोर वर्टिकल फ़ार्म (30%), लो-टेक प्लास्टिक हूप हाउस (12%), कंटेनर फ़ार्म (7%) की तुलना में अधिक सामान्य हैं। ) और इंडोर डीप-वाटर कल्चर सिस्टम (4%)। बढ़ती प्रणालियों में, हाइड्रोपोनिक्स (49%) मिट्टी आधारित (24%), एक्वापोनिक (15%), एरोपोनिक (6%) और हाइब्रिड (एरोपोनिक्स, हाइड्रोपोनिक्स, मिट्टी) सिस्टम (6%) [19,20] की तुलना में अधिक आम है।
ऑस्ट्रेलिया में बहुत कम उन्नत ऊर्ध्वाधर खेतों की स्थापना हुई है, मुख्यतः इस तथ्य के कारण कि इसमें कुछ घनी आबादी वाले शहर हैं। हालाँकि, ऑस्ट्रेलिया में लगभग 1000 हेक्टेयर ग्रीनहाउस क्षेत्र [16,17] है और 2006 से 2016 तक ऑस्ट्रेलिया [16] के लिए ताजी सब्जियों और फलों का निर्यात काफी हद तक बढ़ गया है, जिसमें अंडर-कवर फसल बढ़ रही है। हालांकि ऑस्ट्रेलिया ने इनडोर खेती में एक शानदार शुरुआत की है और इस क्षेत्र में विकास की बड़ी संभावनाएं हैं, लेकिन वैश्विक स्तर पर एक प्रमुख खिलाड़ी बनने के लिए इसे परिपक्व होने और आगे के विकास के लिए समय चाहिए। वर्तमान में, व्यावसायिक रूप से उन्मुख इनडोर कृषि सुविधाओं को तकनीकी प्रगति के निम्नलिखित तीन स्तरों में वर्गीकृत किया जा सकता है: निम्न-, मध्यम- और उच्च तकनीक। प्रत्येक पर निम्नलिखित अनुभागों में अधिक विस्तार से चर्चा की गई है।
2.1. लो-टेक पॉली-टनल के लिए नई तकनीकें
कम तकनीक वाली ग्रीनहाउस सुविधाएं जो संरक्षित फसल में सबसे अधिक योगदान देती हैं, उनकी कई सीमाएं हैं जिनके लिए कम से कम संसाधनों के साथ उच्च गुणवत्ता वाली फसलों का उत्पादन करने वाले लाभदायक माध्यम- या उच्च तकनीक सुविधाओं में उनके संक्रमण में मदद करने के लिए तकनीकी समाधान की आवश्यकता होती है। लो-टेक पॉली-टनल वैश्विक स्तर पर [80] और ऑस्ट्रेलिया [90] में ग्रीनहाउस फसल उत्पादन का 20-17% हिस्सा हैं। संरक्षित फसल में कम तकनीक वाली पॉलीटनल के बड़े अनुपात और जलवायु, उर्वरता और कीट नियंत्रण के निम्न स्तर को ध्यान में रखते हुए, उत्पादकों को उत्पादन और आर्थिक लाभ बढ़ाने के लिए संबंधित चुनौतियों का समाधान करना महत्वपूर्ण है।
निम्न-तकनीकी स्तर में विभिन्न प्रकार की पॉली-सुरंगें शामिल हैं जो प्लास्टिक कवरिंग के साथ अस्थायी धातु संरचनाओं से लेकर स्थायी उद्देश्य-निर्मित संरचनाओं तक हो सकती हैं। आम तौर पर, प्लास्टिक कवर को उठाने की क्षमता से परे उन्हें नियंत्रित नहीं किया जाता है जब यह बहुत गर्म या बादल से बाहर हो जाता है। ये प्लास्टिक कवर फसल को ओलों, बारिश और ठंड के मौसम से बचाते हैं और बढ़ते मौसम को कुछ हद तक बढ़ाते हैं। ये सस्ते ढाँचे एक की पेशकश करते हैं
सब्जी फसलों जैसे सलाद, बीन्स, टमाटर, ककड़ी, गोभी और तोरी में निवेश के लिए व्यवहार्य रिटर्न। इन पॉली-सुरंगों में खेती मिट्टी में की जाती है, जबकि अधिक उन्नत कार्यों में टमाटर, ब्लूबेरी, बैंगन या मिर्च के लिए बड़े बर्तन और ड्रिप-सिंचाई का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, जबकि कम तकनीक वाली संरक्षित फसल छोटे उत्पादकों के लिए समझ में आती है, ऐसी तकनीकें कई कमियों से ग्रस्त हैं। पर्यावरण नियंत्रण की उनकी कमी उत्पाद के आकार और गुणवत्ता की स्थिरता को प्रभावित करती है और इसलिए कम हो जाती है
सुपरमार्केट और रेस्तरां जैसे ग्राहकों की मांग के लिए इन उत्पादों की बाजार पहुंच। यह देखते हुए कि फसल आम तौर पर मिट्टी में लगाई जाती है, इन किसानों को कई कीट और मिट्टी से होने वाली बीमारियों (जैसे, लगातार नेमाटोड संक्रमण) का भी सामना करना पड़ता है। उद्योग और अनुसंधान भागीदारों को उत्पाद निर्यात करने के लिए सुविधा डिजाइन और फसल प्रबंधन प्रणालियों के साथ-साथ स्मार्ट ट्रेडिंग सिस्टम में समाधान प्रदान करने में नवाचारों की आवश्यकता होती है
और एक सतत आपूर्ति श्रृंखला बनाए रखें। विश्वविद्यालयों और कंपनियों से वित्त पोषण निकायों और तकनीकी नवाचारों (जैसे, जैविक नियंत्रण, सिंचाई और तापमान नियंत्रण में आंशिक स्वचालन) से प्रोत्साहन और समर्थन से उत्पादकों को अधिक उन्नत तकनीकी फसल प्रणालियों में संक्रमण में मदद मिल सकती है।
2.2. नवाचारों और नई तकनीकों के साथ मध्यम-तकनीकी ग्रीनहाउस का उन्नयन
मध्यम-तकनीक संरक्षित फसल एक व्यापक श्रेणी है जिसमें नियंत्रित-पर्यावरण ग्रीनहाउस और ग्लासहाउस शामिल हैं। संरक्षित-फसल क्षेत्र के इस हिस्से को महत्वपूर्ण तकनीकी उन्नयन की आवश्यकता है यदि यह कम-तकनीकी पॉली-सुरंगों और उच्च-तकनीकी ग्रीनहाउस से उच्च-गुणवत्ता वाले उत्पादों को तैनात करने वाले खेतों में बड़े पैमाने पर खाद्य उत्पादन के साथ प्रतिस्पर्धा करना है। मध्यम-तकनीकी ग्रीनहाउस में पर्यावरण नियंत्रण आमतौर पर आंशिक या गहन होता है और कुछ ग्रीनहाउस के तापमान को छत को मैन्युअल रूप से खोलकर नियंत्रित किया जा सकता है, जबकि
अधिक उन्नत सुविधाओं में शीतलन और ताप इकाइयाँ हैं। मध्यम तकनीक वाले ग्रीनहाउस [21-23] में ऊर्जा लागत और कार्बन फुटप्रिंट को कम करने के लिए सौर पैनलों और स्मार्ट फिल्मों के उपयोग की जांच की जा रही है।
जबकि कई ग्रीनहाउस अभी भी पीवीसी या ग्लास क्लैडिंग से बने हैं, इन संरचनाओं पर स्मार्ट फिल्मों को लागू किया जा सकता है या ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के लिए ग्रीनहाउस डिजाइन में शामिल किया जा सकता है। आम तौर पर, हाई-एंड ग्रीनहाउस फसल पैदावार को अधिकतम करने के लिए विभिन्न विकास चरणों में सावधानीपूर्वक कैलिब्रेटेड तरल उर्वरक रसीदों के साथ रॉकवूल ब्लॉक जैसे बढ़ते मीडिया का उपयोग करते हैं। उपज और गुणवत्ता बढ़ाने के लिए कभी-कभी मध्यम तकनीक वाले ग्रीनहाउस में CO2 निषेचन का उपयोग किया जाता है। मध्यम-तकनीकी संरक्षित फसल क्षेत्र को उन्नत वैज्ञानिक और तकनीकी समाधान उत्पन्न करने के लिए उद्योग-विश्वविद्यालय की भागीदारी से लाभ होगा, जिसमें उच्च उपज और गुणवत्ता के साथ नए फसल जीनोटाइप, एकीकृत कीट प्रबंधन, पूरी तरह से स्वचालित प्रजनन और ग्रीनहाउस जलवायु नियंत्रण, और फसल प्रबंधन में रोबोटिक सहायता शामिल है। और फसल।
2.3. हाई-टेक ग्रीनहाउस के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी के नवाचार
हाई-टेक ग्लासहाउस क्रॉप फिजियोलॉजी, फर्टिगेशन, रीसाइक्लिंग और लाइटिंग में नवीनतम तकनीकी प्रगति को शामिल कर सकते हैं। बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक ग्रीनहाउस में, उदाहरण के लिए, 'स्मार्ट ग्लास' तकनीक, सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) सिस्टम और पूरक प्रकाश व्यवस्था, जैसे कि एलईडी पैनल, का उपयोग फसल की गुणवत्ता और पैदावार में सुधार के लिए किया जा सकता है। उत्पादक फसल की निगरानी, परागण और कटाई जैसे महत्वपूर्ण और/या श्रम प्रधान क्षेत्रों को भी तेजी से स्वचालित कर रहे हैं।
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई) और मशीन लर्निंग (एमआई) के विकास ने हाई-टेक ग्रीनहाउस [24-28] के लिए नए आयाम खोले हैं। एआई कंप्यूटर-एन्कोडेड नियमों और सांख्यिकीय मॉडल का एक सेट है जो बड़े डेटा में पैटर्न को समझने और आम तौर पर मानव बुद्धि से जुड़े कार्यों को करने के लिए प्रशिक्षित होता है। इमेज रिकग्निशन में प्रयुक्त AI का उपयोग फसल के स्वास्थ्य की निगरानी और बीमारी के लक्षणों को पहचानने के लिए किया जा रहा है, जिससे फसल प्रबंधन और कटाई के लिए त्वरित, बेहतर-सूचित निर्णय लेने में मदद मिलती है - जिसे इन दिनों पूरा किया जा सकता है।
मानव श्रम के बजाय रोबोट हथियारों से। इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) स्वचालन के लिए समाधान प्रदान करता है जिसे विशेष रूप से ग्रीनहाउस अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है [29]। इस प्रकार, AI और IoT कृषि गतिविधियों को नियंत्रित और स्वचालित करके आधुनिक कृषि के क्षेत्र में महत्वपूर्ण योगदान दे सकते हैं [30]।
पिछले एक दशक में कृषि रोबोट के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है [31-33]। शिमला मिर्च के लिए एक स्वायत्त फसल कटाई प्रणाली जो व्यावसायिक व्यवहार्यता के करीब पहुंचती है, ऑस्ट्रेलिया में 76.5% [31] की कटाई सफलता दर के साथ प्रदर्शित की गई थी। टमाटर के पौधों को हटाने के लिए रोबोट के प्रोटोटाइप, शिमला मिर्च (बेल मिर्च) की कटाई और टमाटर की फसलों को परागित करने के लिए [34,35] यूरोप और इज़राइल में विकसित किए गए हैं, और निकट भविष्य में इसका व्यावसायीकरण किया जा सकता है।
इसके अलावा, बड़े पैमाने पर उच्च तकनीक वाले ग्रीनहाउस के लिए श्रम-प्रबंधन सॉफ्टवेयर सिस्टम, इन व्यवसायों की आर्थिक संभावनाओं में सुधार करते हुए, श्रमिकों की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से अनुकूलित करेंगे। आईटी और इंजीनियरिंग क्रांति संरक्षित फसल और इनडोर खेती को सशक्त बनाना जारी रखेगी, जिससे उत्पादकों को कंप्यूटर और मोबाइल उपकरणों से अपनी फसलों की निगरानी और प्रबंधन करने की अनुमति मिलेगी, जिसका उपयोग महत्वपूर्ण खेती और खेती के लिए भी किया जा सकता है।
बाजार के फैसले। हाई-टेक ग्रीनहाउस में ऑस्ट्रेलिया संरक्षित फसल क्षेत्र को लाभान्वित करने की उच्चतम क्षमता है, इसलिए इन सुविधाओं में चल रहे अनुसंधान और नवाचार से समय और धन का अच्छी तरह से निवेश होने की संभावना है।
2.4. भविष्य की जरूरतों के लिए वर्टिकल फार्म विकसित करना
हाल के वर्षों में, दुनिया भर में इनडोर 'ऊर्ध्वाधर खेती' में तेजी से विकास देखा गया है, खासकर बड़ी आबादी और अपर्याप्त भूमि वाले देशों में [36,37]। खड़ी खेती 6 अरब डॉलर मूल्य का प्रतिनिधित्व करती है, लेकिन बहु-खरब डॉलर के वैश्विक कृषि बाजार [38] का एक छोटा सा हिस्सा बनी हुई है। ऊर्ध्वाधर खेती के विभिन्न पुनरावृत्तियों हैं, लेकिन वे सभी पूरी तरह से संलग्न और नियंत्रित वातावरण में खड़ी खड़ी मिट्टी-रहित या हाइड्रोपोनिक बढ़ती अलमारियों का उपयोग करते हैं, जो उच्च स्तर के स्वचालन, नियंत्रण और स्थिरता की अनुमति देता है [39]। हालांकि, प्रति वर्ग मीटर बेजोड़ उत्पादकता और पानी और पोषक तत्व दक्षता के उच्च स्तर की पेशकश के बावजूद उच्च ऊर्जा लागत के कारण ऊर्ध्वाधर खेती उच्च मूल्य और कम जीवन चक्र वाली फसलों तक सीमित रहती है।
ऊर्ध्वाधर खेती का तकनीकी आयाम- और विशेष रूप से, 'स्मार्ट' ग्लासहाउस के आगमन से उभरते कंप्यूटर और एआई और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आईओटी) जैसी बड़ी डेटा प्रौद्योगिकियों के साथ काम करने के लिए उत्सुक उत्पादकों को आकर्षित करने की संभावना है। [40]। वर्तमान में, इनडोर खेती के सभी रूप ऊर्जा- और श्रम-गहन हैं, हालांकि स्वचालन और ऊर्जा-दक्षता प्रौद्योगिकियों दोनों में बहुत उन्नति की गुंजाइश है। पहले से ही, इनडोर कृषि के सबसे उन्नत रूप साइट पर अपनी ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं और सामान्य उपयोगिता ग्रिड से स्वतंत्र होते हैं। रूफटॉप गार्डन शहर की इमारतों के शीर्ष पर साधारण डिजाइन से लेकर न्यूयॉर्क और पेरिस में नगर पालिका भवनों पर कॉर्पोरेट रूफटॉप उद्यमों तक हो सकते हैं। इंडोर वर्टिकल फार्मिंग का एक उज्ज्वल भविष्य है, विशेष रूप से COVID-19 महामारी के मद्देनजर और वैश्विक खाद्य बाजार में अपनी हिस्सेदारी बढ़ाने के लिए अच्छी तरह से स्थित है, इसकी वजह से
अत्यधिक कुशल उत्पादन प्रणाली, आपूर्ति श्रृंखला और रसद लागत में कमी, स्वचालन के लिए क्षमता (कम से कम हैंडलिंग) और श्रम और उपभोक्ताओं दोनों के लिए आसान पहुंच।
3. संरक्षित फसल में लक्षित फसलें
वर्तमान में, इनडोर कृषि के लिए उपयुक्त फसलें इनडोर विकास के लिए फसल सीमाओं के साथ-साथ उच्च ऊर्जा लागत (रोशनी, ताप, शीतलन और विभिन्न स्वचालित प्रणालियों को चलाने के लिए) जैसी संरक्षित फसल सीमाओं के कारण सीमित हैं, जो विशिष्ट उच्च मूल्य वाली फसलों की अनुमति देता है [ 41-43]। हालांकि, यदि संरक्षित फसल का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, तो विभिन्न प्रकार की खाद्य फसलों का किफायती उत्पादन आवश्यक है
वैश्विक खाद्य सुरक्षा [12,13,44]। संरक्षित सब्जियों की खेती के लिए फसल की खेती खुले मैदान के उत्पादन से काफी भिन्न होती है जो कि पर्यावरणीय परिस्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला की सहनशीलता के लिए पैदा होती है, जो जरूरी नहीं कि संरक्षित फसल में आवश्यक हो। उपयुक्त किस्मों के विकास के लिए कई लक्षणों (जैसे स्व-परागण, अनिश्चित वृद्धि, मजबूत जड़ें) के अनुकूलन की आवश्यकता होगी जो कि देखे गए लक्षणों से भिन्न होते हैं
बाहरी फसलों में वांछनीय (चित्र 2) ([13] से अपनाया गया)।
चित्रा 2। खेत की परिस्थितियों में बाहर उगाई जाने वाली फसलों के सापेक्ष नियंत्रित-पर्यावरण परिस्थितियों में घर के अंदर उगाई जाने वाली फसलों के फलने के लिए वांछनीय लक्षण।
वर्तमान में, इनडोर खेती के लिए सर्वोत्तम रूप से अनुकूलित फलों और सब्जियों में शामिल हैं:
• वे जो लताओं या झाड़ियों (टमाटर, स्ट्रॉबेरी, रास्पबेरी, ब्लूबेरी, ककड़ी, शिमला मिर्च, अंगूर, कीवीफ्रूट) पर उगते हैं;
• उच्च मूल्य विशेषज्ञ फसलें (हॉप्स, वैनिला, केसर, कॉफी);
• औषधीय और कॉस्मेटिक फसलें (समुद्री शैवाल, इचिनेशिया);
• छोटे पेड़ (चेरी, चॉकलेट, आम, बादाम) अन्य व्यवहार्य विकल्प हैं [13]।
निम्नलिखित खंडों में, हम वर्तमान मौजूदा फसलों और इनडोर कृषि के लिए नई किस्मों के विकास पर अधिक विस्तार से चर्चा करते हैं।
3.1. निम्न, मध्यम और उच्च तकनीक सुविधाओं में उगाई जाने वाली मौजूदा फसलें
निम्न और मध्यम-प्रौद्योगिकी संरक्षित-फसल प्रणाली मुख्य रूप से टमाटर, ककड़ी, तोरी, शिमला मिर्च, बैंगन, सलाद, एशियाई साग और जड़ी-बूटियों का उत्पादन करती है। क्षेत्रफल, उत्पादित फलों की मात्रा और व्यवसायों की संख्या के संदर्भ में, टमाटर ग्रीनहाउस में उत्पादित सबसे महत्वपूर्ण बागवानी सब्जी फसल है, इसके बाद शिमला मिर्च और लेट्यूस [15,45] का स्थान आता है।
ऑस्ट्रेलिया में, बड़े पैमाने पर नियंत्रित-पर्यावरण सुविधाओं का विकास मुख्य रूप से टमाटर उगाने के लिए बनाए गए लोगों तक ही सीमित रहा है [15]। क्षेत्र में और संरक्षित फसल सुविधाओं में 2017 के लिए फलों, सब्जियों और फूलों का अनुमानित जीवीपी, ऑस्ट्रेलियाई संरक्षित-फसल क्षेत्र में टमाटर के प्रभुत्व को प्रदर्शित करता है।
2017 के लिए बागवानी फसलों के क्षेत्र और अंडर-कवर उत्पादन के संबंध में कुल अनुमानित जीवीपी टमाटर (24%) के लिए सबसे अधिक था, इसके बाद स्ट्रॉबेरी (17%), गर्मियों के फल (13%), फूल (9%), ब्लूबेरी का स्थान था। (7%), खीरा (7%) और शिमला मिर्च (6%), एशियाई सब्जियों, जड़ी-बूटियों, बैंगन, चेरी और जामुन के साथ 6% से कम (चित्रा 3ए) के लिए प्रत्येक लेखांकन।
चित्रा 3. समग्र संयुक्त क्षेत्र और संरक्षित फसल सब्जी उत्पादन (ए) के लिए उत्पादन का अनुमानित सकल मूल्य (जीवीपी) और ऑस्ट्रेलिया के लिए 2017 (बी) में संरक्षित फसल के तहत खेती की गई फसलों का जीवीपी।
इनमें से, संरक्षित-फसल प्रणालियों में उगाई जाने वाली फसलों का जीवीपी टमाटर (40%) के लिए सबसे अधिक था, जिसके कारण फूलों (11%), स्ट्रॉबेरी (10%), गर्मियों के फलों (8%) सहित अन्य फसलों के सापेक्ष एक महत्वपूर्ण अंतर था। ) और जामुन (8%), शेष फसलों में से प्रत्येक के लिए 5% से कम (चित्रा 3 बी) के लिए लेखांकन। हालांकि, ऑस्ट्रेलियाई घरेलू बाजार ग्रीनहाउस टमाटरों से भर गया है, जो संरक्षित फसल उद्योग को छोड़ देता है
निम्नलिखित दो विकल्पों के साथ: अंतरराष्ट्रीय बाजारों में इन फसलों की बिक्री में वृद्धि; और/या देश के कुछ मौजूदा ग्रीनहाउस उत्पादकों को अन्य उच्च मूल्य वाली फसलों के उत्पादन के लिए संक्रमण के लिए प्रोत्साहित करने के लिए। संरक्षण के तहत खेती की जाने वाली व्यक्तिगत फसलों का अनुपात जामुन (85%) और टमाटर (80%) के लिए सबसे अधिक था, इसके बाद फूल (60%), ककड़ी (50%), चेरी और एशियाई सब्जियां (प्रत्येक 40%), स्ट्रॉबेरी और गर्मियों का स्थान था।
फल (प्रत्येक 30%), ब्लूबेरी और जड़ी-बूटियाँ (प्रत्येक 25%), और अंत में, शिमला मिर्च और बैंगन, 20% प्रत्येक [17] पर। वर्तमान में, ऊर्जा- और श्रम-गहन इनडोर खेती उच्च-मूल्य वाली फसलों तक ही सीमित है, जिन्हें कम ऊर्जा इनपुट के साथ अल्पावधि में उत्पादित किया जा सकता है [46,47]
संयंत्र 'कारखानों' में, वर्तमान में उगाई जाने वाली प्रमुख फसलें पत्तेदार साग और जड़ी-बूटियाँ हैं, इन फसलों की कम बढ़ती अवधि (क्योंकि फलों और बीजों की आवश्यकता नहीं होती है) और उच्च मूल्य [7] के कारण, ऐसी फसलों को अपेक्षाकृत कम रोशनी की आवश्यकता होती है। प्रकाश संश्लेषण के लिए [48] और क्योंकि उत्पादित अधिकांश पादप बायोमास को काटा जा सकता है [46,49]। शहरी खेतों में उगाई जाने वाली फसलों की पैदावार और गुणवत्ता में सुधार की काफी संभावनाएं हैं [12]।
3.2. उद्योग सर्वेक्षण: प्रतिभागियों की रुचियां कहां हैं?
संरक्षित फसल के भविष्य के लिए सार्वजनिक और निजी रूप से वित्त पोषित अनुसंधान की दक्षता में सुधार के लिए प्रमुख शोध विषयों की पहचान आवश्यक है। उदाहरण के लिए, न्यू साउथ वेल्स फार्मर्स एसोसिएशन (एनएसडब्ल्यू किसान), न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय (यूएनएसडब्ल्यू) और फूड इनोवेशन ऑस्ट्रेलिया लिमिटेड (एफआईएएल) द्वारा शुरू किए गए फ्यूचर फूड सिस्टम्स को-ऑपरेटिव रिसर्च सेंटर (एफएफएससीआरसी) में एक संघ शामिल है। 60 से अधिक संस्थापक
उद्योग, सरकार और अनुसंधान प्रतिभागियों। इसके अनुसंधान और क्षमता कार्यक्रमों का उद्देश्य प्रतिभागियों को क्षेत्रीय और पेरी-शहरी खाद्य प्रणालियों की उत्पादकता को अनुकूलित करने, नए उत्पादों को प्रोटोटाइप से बाजार में ले जाने और खेत से उपभोक्ता तक तेजी से, सिद्ध-संरक्षित आपूर्ति श्रृंखलाओं को लागू करने में सहायता करना है। उस अंत तक, एफएफएसआरसी एक सहयोगी अनुसंधान वातावरण प्रदान करता है जिसका उद्देश्य संरक्षित फसल में सुधार करना है ताकि उच्च गुणवत्ता वाले बागवानी उत्पादों के निर्यात की हमारी क्षमता को बढ़ावा दिया जा सके और ऑस्ट्रेलिया को संरक्षित-फसल क्षेत्र के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी में अग्रणी बनने में मदद मिल सके।
इनडोर कृषि के लिए लक्षित फसलों की पहचान करने के लिए प्रतिभागियों का सर्वेक्षण किया गया। लक्षित फसलों की पहचान करने वाले प्रतिभागियों में, ताजी सब्जियों (29%) में रुचि सबसे अधिक थी, इसके बाद फलों की फसलों (22%) में रुचि थी; औषधीय भांग, अन्य औषधीय जड़ी-बूटियाँ और विशेष फसलें (13%); देशी/स्वदेशी प्रजातियां (10%); मशरूम/कवक (10%); और पत्तेदार साग (3%) (चित्र 4)।
चित्रा 4. संरक्षित फसल सुविधाओं में एफएफएससीआरसी प्रतिभागियों द्वारा वर्तमान में उत्पादित फसलों का वर्गीकरण और इसलिए, कवर के तहत इन फसलों को अधिक उत्पादक रूप से उगाने के लिए समाधान खोजने में प्रतिभागियों की संभावित रुचि।
सर्वेक्षण ऑनलाइन उपलब्ध प्रतिभागियों के बारे में जानकारी पर आधारित था; प्रतिभागियों की विशिष्ट आवश्यकताओं को समझने और उन्हें पूरा करने के लिए अधिक विस्तृत जानकारी प्राप्त करना महत्वपूर्ण होगा।
3.3. नियंत्रित-पर्यावरण सुविधाओं के लिए नई किस्मों का प्रजनन
सब्जी और अन्य फसल पौधों के सुधार के लिए उपलब्ध प्रजनन तकनीकें तेजी से आगे बढ़ रही हैं [50]। संरक्षित फसल में, एक गतिशील आर्थिक क्षेत्र बाजार के रुझान और उपभोक्ता वरीयताओं में तेजी से बदलाव के साथ, सही खेती का चयन करना महत्वपूर्ण है [44,51]। ऐसे कई अध्ययन हैं जो ग्रीनहाउस उत्पादन के लिए टमाटर और बैंगन जैसी उच्च मूल्य वाली फसलों को अपनाने का आकलन करते हैं [52,53]। नई प्रजनन तकनीकों [50] ने वांछित लक्षणों के साथ नई किस्मों के विकास की सुविधा प्रदान की है, और कुछ कंपनियों ने एलईडी रोशनी [20] के तहत नियंत्रित वातावरण में विकास के लिए पौधों को डिजाइन करना शुरू कर दिया है। हालांकि, अत्यधिक परिवर्तनशील क्षेत्र की परिस्थितियों [46] के तहत उपज को अधिकतम करने के लिए खेती की गई है। सूखे, गर्मी और पाले के प्रति सहनशीलता जैसे फसल लक्षण - जो खेत में उगाई जाने वाली फसलों में वांछनीय हैं, लेकिन आमतौर पर उपज दंड देते हैं - की आमतौर पर आवश्यकता नहीं होती है
इनडोर कृषि।
इनडोर कृषि के लिए उच्च मूल्य वाली फसलों को अपनाने के लिए लक्षित किए जा सकने वाले प्रमुख लक्षणों में लघु जीवन चक्र, निरंतर फूल, कम रूट-टू-शूट अनुपात, कम प्रकाश संश्लेषक-ऊर्जा इनपुट के तहत बेहतर प्रदर्शन, और स्वाद, रंग सहित वांछनीय उपभोक्ता लक्षण शामिल हैं। बनावट और विशिष्ट पोषक तत्व [12,13]। इसके अतिरिक्त, विशेष रूप से उच्च गुणवत्ता के लिए प्रजनन उच्च बाजार मूल्य के साथ अत्यधिक वांछनीय उत्पादों का उत्पादन करेगा। प्रकाश स्पेक्ट्रम, तापमान, आर्द्रता और पोषक तत्वों की आपूर्ति को प्रबंधित किया जा सकता है ताकि पत्तियों और फलों में लक्ष्य यौगिकों के संचय को बदल सकें [54,55] और प्रोटीन (मात्रा और गुणवत्ता), विटामिन ए, सी सहित फसलों के पोषण मूल्य में वृद्धि कर सकें। और ई, कैरोटीनॉयड, फ्लेवोनोइड, खनिज, ग्लाइकोसाइड और एंथोसायनिन [12]। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक रूप से होने वाले उत्परिवर्तन (अंगूर में) और जीन संपादन (कीवीफ्रूट में) का उपयोग पौधों की वास्तुकला को संशोधित करने के लिए किया गया है, जो प्रतिबंधित स्थानों में इनडोर बढ़ने के लिए उपयोगी होगा। हाल के एक अध्ययन में, टमाटर और चेरी के पौधों को निम्नलिखित तीन वांछनीय लक्षणों को संयोजित करने के लिए CRISPR-Cas9 का उपयोग करके इंजीनियर किया गया था: एक बौना फेनोटाइप, एक कॉम्पैक्ट विकास आदत और असामयिक फूल। इनडोर खेती प्रणालियों में उपयोग के लिए परिणामी 'संपादित' टमाटर की किस्मों की उपयुक्तता को खेत और वाणिज्यिक ऊर्ध्वाधर-कृषि परीक्षणों [56] का उपयोग करके मान्य किया गया था।
अनुकूलित फसलों को बनाने के लिए आणविक प्रजनन की समीक्षा ने कृषि उत्पादों के स्वास्थ्य लाभ के साथ और खाद्य दवाओं के रूप में विकसित करके कृषि उत्पादों के अतिरिक्त मूल्य पर चर्चा की [46]। स्वास्थ्य लाभ के साथ कृषि फसलों को विकसित करने के मुख्य तरीकों की पहचान एक वांछनीय आंतरिक पोषक तत्व की बड़ी मात्रा के संचय या अवांछनीय यौगिकों में कमी, और मूल्यवान यौगिकों के संचय के रूप में की गई थी।
फसल में सामान्य रूप से उत्पादन नहीं होता है।
4. संरक्षित फसल और आंतरिक खेती में चुनौतियाँ और अवसर
उन्नत संरक्षित-फसल और इनडोर-कृषि सुविधाओं का अपेक्षाकृत कम पर्यावरणीय प्रभाव होता है। जबकि कवर के तहत फसल उगाना कई अन्य कृषि विधियों की तुलना में अधिक ऊर्जा-गहन है, मौसम के प्रभावों को कम करने, पता लगाने की क्षमता सुनिश्चित करने और बेहतर गुणवत्ता वाले भोजन को विकसित करने की क्षमता गुणवत्ता वाले उत्पादों के निरंतर वितरण को बढ़ावा देती है, जो अतिरिक्त उत्पादन लागत से कहीं अधिक रिटर्न को आकर्षित करती है। [18]। संरक्षित फसल में प्रमुख चुनौतियों में शामिल हैं:
• आंतरिक-शहरी और उप-शहरी क्षेत्रों में भूमि की ऊंची कीमतों के कारण उच्च पूंजी लागत;
• उच्च ऊर्जा खपत;
• कुशल श्रम की मांग;
• रासायनिक नियंत्रण के बिना रोग प्रबंधन; तथा
• घर के अंदर उगाई जाने वाली फसलों के लिए-उत्पाद के गुणवत्ता पहलुओं को परिभाषित और प्रमाणित करने के लिए पोषण गुणवत्ता सूचकांक का विकास।
निम्नलिखित खंड में, हम संरक्षित फसल से जुड़ी कुछ चुनौतियों और अवसरों पर चर्चा करते हैं।
4.1. उच्च उत्पादकता और कुशल संसाधन उपयोग के लिए इष्टतम स्थितियां
यदि उत्पादकों को नियंत्रित वातावरण में लागत प्रभावी फसल उत्पादन को बनाए रखना है तो विभिन्न विकास चरणों में और विभिन्न प्रकाश स्थितियों के तहत फसल की आवश्यकताओं की अधिक समझ आवश्यक है। ग्रीनहाउस पर्यावरण का कुशल प्रबंधन, इसके जलवायु और पोषण तत्वों, और संरचनात्मक और यांत्रिक स्थितियों सहित, फलों की गुणवत्ता और पैदावार में उल्लेखनीय वृद्धि कर सकता है [57]। वृद्धि पर्यावरण कारक पौधे की वृद्धि, वाष्पीकरण दर और शारीरिक चक्र को प्रभावित कर सकते हैं। जलवायु कारकों में, सौर विकिरण सबसे महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है, और फसल की उपज प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश संतृप्ति बिंदुओं तक सूर्य के प्रकाश के स्तर के सीधे आनुपातिक होती है। अक्सर, सटीक पर्यावरण नियंत्रण के लिए उच्च ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है, जिससे नियंत्रित-पर्यावरण कृषि की लाभप्रदता कम हो जाती है। ग्रीनहाउस हीटिंग और कूलिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा एक प्रमुख चिंता का विषय है और ऊर्जा लागत को कम करने की चाह रखने वालों के लिए एक लक्ष्य है [6]। ग्लेज़िंग सामग्री और स्मार्ट ग्लास [58] जैसी नवीन ग्लास प्रौद्योगिकियां ग्रीनहाउस तापमान को बनाए रखने और पर्यावरण चर को नियंत्रित करने से जुड़ी लागत को कम करने के लिए आशाजनक अवसर प्रदान करती हैं। आजकल, ग्लासहाउस सुविधाओं में संरक्षित फसल में नवीन ग्लास प्रौद्योगिकियों और प्रभावी शीतलन प्रणालियों को शामिल किया जा रहा है। ग्लेज़िंग सामग्री में कम करने की क्षमता है
बिजली की खपत, अतिरिक्त सौर विकिरण को अवशोषित करके और फोटोवोल्टिक कोशिकाओं [59,60] का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रकाश ऊर्जा को पुनर्निर्देशित करके।
हालांकि, कवरिंग सामग्री प्रकाश सहित ग्रीनहाउस माइक्रॉक्लाइमेट [61,62] को प्रभावित करती है [63] और इसलिए पौधों की वृद्धि और शरीर विज्ञान, संसाधन उपयोग, फसल उपज और वातावरण में गुणवत्ता पर उपन्यास ग्लेज़िंग सामग्री के प्रभाव का आकलन करना महत्वपूर्ण है जिसमें कारक हैं जैसे CO2, तापमान, पोषक तत्व और सिंचाई को कड़ाई से नियंत्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, काली मिर्च के पौधों (शिमला मिर्च वार्षिक) की खेती के लिए रेगियोरेगुलर पॉली (3-हेक्सिलथियोफीन) (P3HT), और फिनाइल-C61-ब्यूटिरिक एसिड मिथाइल एस्टर (PCBM) के मिश्रण पर आधारित अर्ध-पारदर्शी कार्बनिक फोटोवोल्टिक (OPV) का परीक्षण किया गया। ओपीवी की छाया के तहत, काली मिर्च के पौधों ने 20.2% अधिक फल द्रव्यमान का उत्पादन किया और छायांकित पौधे बढ़ते मौसम के अंत में 21.8% लंबे थे [64]। एक अन्य अध्ययन में, छत पर लचीले फोटोवोल्टिक पैनलों के कारण PAR में कमी ने उपज, पौधे की आकृति विज्ञान, प्रति शाखा फूलों की संख्या, फलों का रंग, दृढ़ता और पीएच [65] को प्रभावित नहीं किया।
एक अल्ट्रा-लो-रिफ्लेक्टिव 'स्मार्ट ग्लास' फिल्म, सोलर गार्ड™ ULR-80 [58], का वर्तमान में ग्लासहाउस उत्पादन में परीक्षण किया जा रहा है। इसका उद्देश्य समायोज्य प्रकाश संप्रेषण के साथ ग्लेज़िंग सामग्री की क्षमता का एहसास करना और उच्च तकनीक ग्रीनहाउस बागवानी सुविधाओं में संचालन से जुड़ी उच्च ऊर्जा लागत को कम करना है। स्मार्ट ग्लास (एसजी) फिल्म को व्यावसायिक वर्टिकल-खेती और प्रबंधन प्रथाओं [66,67] का उपयोग करके सब्जी की फसल उगाने वाली सुविधाओं में अलग-अलग ग्लासहाउस बे के मानक ग्लास पर लागू किया जा रहा है। एसजी के तहत बैंगन परीक्षणों ने उच्च ऊर्जा और प्रजनन क्षमता [42] का प्रदर्शन किया, लेकिन प्रकाश-सीमित प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप फूल और/या फलों के गर्भपात की उच्च दर के कारण बैंगन की उपज में भी कमी आई [58]। उपयोग की गई एसजी फिल्म में इष्टतम प्रकाश की स्थिति उत्पन्न करने और बैंगन जैसे उच्च कार्बन-सिंक फलों के लिए प्रकाश सीमाओं को कम करने के लिए संशोधन की आवश्यकता हो सकती है।
स्मार्ट ग्लास जैसी नई ऊर्जा-बचत वाली ग्लेज़िंग सामग्री का उपयोग ग्लासहाउस संचालन की ऊर्जा लागत को कम करने और लक्षित फसलों की खेती के लिए प्रकाश की स्थिति को अनुकूलित करने का एक उत्कृष्ट अवसर प्रदान करता है। ल्यूमिनसेंट-लाइट एमिटिंग एग्रीकल्चर फिल्मों (एलएलईएएफ) जैसी स्मार्ट कवर फिल्मों में मध्यम-तकनीकी संरक्षित फसल में वनस्पति विकास और प्रजनन विकास को बढ़ाने और नियंत्रित करने की क्षमता है। एलएलईएफ़
यह निर्धारित करने के लिए कि क्या वे वनस्पति और प्रजनन वृद्धि को बढ़ाने में मदद करते हैं (पौधों की वृद्धि और फसल उत्पादकता और गुणवत्ता को कम करने वाली शारीरिक प्रक्रियाओं को बदलकर) यह निर्धारित करने के लिए विभिन्न प्रकार की फूलों और गैर-फूलों वाली फसलों पर पैनलों का परीक्षण किया जा सकता है।
4.2. कीट और रोग प्रबंधन
हालांकि नियंत्रित संरक्षित-फसल सुविधाएं कीटों और बीमारियों को कम कर सकती हैं, एक बार शुरू होने के बाद, जहरीले सिंथेटिक रसायनों का उपयोग किए बिना उन्हें नियंत्रित करना बेहद मुश्किल और महंगा है। ऊर्ध्वाधर इनडोर खेती से कीट या बीमारी के संकेतों के लिए फसलों की बारीकी से निगरानी करने की अनुमति मिलती है, मैन्युअल रूप से और / या स्वचालित रूप से (संवेदी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके) और उभरती हुई रोबोट तकनीकों और / या रिमोट-सेंसिंग प्रक्रियाओं को अपनाने से सुविधा होगी।
प्रकोप का शीघ्र पता लगाना और रोगग्रस्त और/या संक्रमित पौधों को हटाना [7]।
ग्रीनहाउस में कीटों के प्रभावी प्रबंधन के लिए नवीन एकीकृत कीट प्रबंधन (आईपीएम) विधियों [68] की आवश्यकता होगी। उपयुक्त प्रबंधन रणनीतियाँ (सांस्कृतिक, भौतिक, यांत्रिक, जैविक और रासायनिक), अच्छी सांस्कृतिक प्रथाओं, उन्नत निगरानी तकनीकों और सटीक पहचान के साथ, कीटनाशक अनुप्रयोगों पर निर्भरता को कम करते हुए सब्जी उत्पादन में सुधार कर सकती हैं। रोग प्रबंधन के लिए एक एकीकृत दृष्टिकोण में प्रतिरोधी किस्मों का उपयोग, स्वच्छता, अच्छी सांस्कृतिक प्रथाओं और कीटनाशकों का उचित उपयोग शामिल है [44]। नई आईपीएम रणनीतियों का विकास श्रम लागत और रासायनिक कीटनाशकों को लागू करने की आवश्यकता को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, फसल कीटों के प्रबंधन और रासायनिक नियंत्रण पर निर्भरता को कम करने के लिए, नए, व्यावसायिक रूप से पाले गए, प्राकृतिक रूप से लाभकारी बग (जैसे, एफिड मिज, ग्रीन लेसविंग, आदि) का उपयोग लें। विभिन्न नए आईपीएम का परीक्षण
रणनीतियों, अलगाव में और संयोजन में, उत्पादकों के लिए फसल और सुविधा-विशिष्ट सिफारिशों को विकसित करने में सहायता करेंगे।
4.3. फसल की गुणवत्ता और पोषण मूल्य
संरक्षित फसल उत्पादकों और उद्योग भागीदारों को साल भर उच्च पैदावार और उच्च गुणवत्ता वाली उपज प्रदान करती है [69]। हालांकि, प्रीमियम फलों और सब्जियों की खेती के लिए पोषण और गुणवत्ता मानकों के उच्च-थ्रूपुट परीक्षण की आवश्यकता होती है [70]। फलों की गुणवत्ता के बुनियादी मानकों में नमी की मात्रा, पीएच, कुल घुलनशील ठोस पदार्थ, राख, फलों का रंग, एस्कॉर्बिक एसिड और अनुमापन योग्य अम्लता, और शर्करा, वसा, प्रोटीन, विटामिन और एंटीऑक्सिडेंट सहित उन्नत पोषण संबंधी पैरामीटर शामिल हैं; गुणवत्ता सूचकांक [66] को परिभाषित करने के लिए दृढ़ता और पानी की हानि माप भी महत्वपूर्ण हैं। इसके अलावा, फसल उत्पादन के उच्च-थ्रूपुट गुणवत्ता परीक्षण को एक स्वचालित ग्रीनहाउस संचालन प्रणाली में शामिल किया जा सकता है। गुणवत्ता मानकों के लिए उपलब्ध फसल जीनोटाइप की जांच से उत्पादकों और उपभोक्ताओं के लिए फलों और सब्जियों की नई उच्च-मूल्य, पोषक तत्वों से भरपूर किस्में उपलब्ध होंगी। इन उच्च मूल्य वाली फसलों के उत्पादन और पौध पोषक घनत्व को बढ़ाने के लिए विकास पर्यावरण और फसल प्रबंधन प्रथाओं सहित कृषि संबंधी रणनीतियों को अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी।
4.4. रोजगार और कुशल-श्रम उपलब्धता
संरक्षित-फसल उद्योग के लिए श्रम आवश्यकताओं का विस्तार हो रहा है (>5% प्रति वर्ष) और यह अनुमान है कि पूरे ऑस्ट्रेलिया में 10,000 से अधिक लोग वर्तमान में उद्योग द्वारा सीधे कार्यरत हैं। स्वचालन के अपने उच्च स्तर के बावजूद, बड़े पैमाने पर संरक्षित फसल के लिए विशेष रूप से फसल स्थापना, फसल रखरखाव, यांत्रिक परागण और कटाई उपज के लिए एक महत्वपूर्ण श्रम शक्ति की आवश्यकता होती है। बढ़ती मांग के साथ
अत्यधिक कुशल उत्पादकों के लिए, उपयुक्त कुशल श्रमिकों की आपूर्ति कम रहती है [18,71]। शहरी ऊर्ध्वाधर खेती के विकास के लिए एक कुशल कार्यबल की भी आवश्यकता होगी, जो प्रौद्योगिकीविदों, परियोजना प्रबंधकों, रखरखाव श्रमिकों और विपणन और खुदरा कर्मचारियों के लिए नए करियर उत्पन्न करेगा [7]। बहुउद्देशीय वाणिज्यिक पैमाने पर उन्नत सुविधाओं की स्थापना से अनुसंधान प्रश्नों को हल करने का अवसर मिलेगा, जिससे भविष्य में संरक्षित-फसल क्षेत्र में उच्च मांग में होने की संभावना में शिक्षा और प्रशिक्षण प्रदान करते हुए फसलों की विविधता में उत्पादकता को अधिकतम करने का लक्ष्य आगे बढ़ेगा।
5। निष्कर्ष
स्मार्ट तकनीक वाले हाई-टेक ग्रीनहाउस में फसल निगरानी, परागण और कटाई जैसे महत्वपूर्ण और/या श्रम प्रधान क्षेत्रों को स्वचालित करके लाभप्रदता में सुधार करने की काफी संभावनाएं हैं। एआई, रोबोटिक्स और एमएल के विकास से संरक्षित फसल के लिए नए आयाम खुल रहे हैं। वर्टिकल फार्म वैश्विक कृषि बाजार के एक छोटे से हिस्से का गठन करते हैं और अत्यधिक ऊर्जा-गहन होने के बावजूद, ऊर्ध्वाधर खेती उच्च स्तर के पानी और पोषक तत्व दक्षता के साथ बेजोड़ उत्पादकता प्रदान करती है। यदि संरक्षित फसल उत्पादन वैश्विक खाद्य सुरक्षा पर महत्वपूर्ण सकारात्मक प्रभाव डालना है तो विविध फसलों का किफायती उत्पादन आवश्यक है। निम्न और मध्यम-प्रौद्योगिकी संरक्षित फसल प्रणाली एशियाई साग और जड़ी-बूटियों के साथ मुख्य रूप से टमाटर, ककड़ी, तोरी, शिमला मिर्च, बैंगन और सलाद फसलों का उत्पादन करती है।
ऑस्ट्रेलिया में बड़े पैमाने पर नियंत्रित-पर्यावरण सुविधाओं का विकास मुख्य रूप से टमाटर उगाने तक ही सीमित रहा है। उपयुक्त किस्मों को विकसित करने के लिए कई प्रमुख लक्षणों को अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी जो बाहरी फसलों में वांछनीय माने जाने वाले से भिन्न होते हैं। इनडोर कृषि के लिए जिन प्रमुख लक्षणों को लक्षित किया जा सकता है, उनमें कम फसल जीवन चक्र, निरंतर फूल आना, कम जड़ से अंकुर अनुपात, कम प्रकाश संश्लेषक के तहत बेहतर प्रदर्शन शामिल हैं।
ऊर्जा इनपुट, और वांछनीय उपभोक्ता लक्षण, जैसे स्वाद, रंग, बनावट और विशिष्ट पोषक तत्व सामग्री।
इसके अलावा, विशेष रूप से उच्च गुणवत्ता वाली, पौष्टिक रूप से सघन फसलों के लिए प्रजनन से उत्कृष्ट बाजार मूल्य के साथ वांछनीय बागवानी (और संभावित रूप से, औषधीय) उत्पादों का उत्पादन होगा। संरक्षित फसल की लाभप्रदता और स्थिरता स्टार्ट-अप लागत, ऊर्जा खपत, कुशल श्रम, कीट प्रबंधन और गुणवत्ता-सूचकांक विकास सहित प्राथमिक चुनौतियों के समाधान विकसित करने पर निर्भर करती है।
उपन्यास ग्लेज़िंग सामग्री और तकनीकी प्रगति पर वर्तमान में शोध किया जा रहा है या परीक्षण किया जा रहा है जो सबसे अधिक दबाव वाली संरक्षित-फसल चुनौतियों में से एक को संबोधित करने के लिए समाधान प्रदान करता है। ये प्रगति संभावित रूप से संरक्षित फसल क्षेत्र को ऊर्जा-दक्षता के एक स्थायी और लागत-कुशल स्तर पर संक्रमण में मदद करने के लिए आवश्यक बढ़ावा प्रदान कर सकती है और फसल की गुणवत्ता और पोषण को बनाए रखते हुए खाद्य सुरक्षा की बढ़ती मांगों को पूरा कर सकती है।
सामग्री, और हानिकारक पर्यावरणीय प्रभावों को कम करना।
लेखक का योगदान: एसजीसी डीटीटी, जेड-एचसी, ओजी और सीआईसी द्वारा प्रदान किए गए इनपुट और संशोधन के साथ समीक्षा लिखी सभी लेखकों ने पांडुलिपि के प्रकाशित संस्करण को पढ़ लिया है और सहमत हैं।
निधिकरण: समीक्षा फ्यूचर फूड सिस्टम्स कोऑपरेटिव रिसर्च सेंटर द्वारा कमीशन और वित्त पोषित एक रिपोर्ट पर आधारित थी, जो उद्योग, शोधकर्ताओं और समुदाय के बीच उद्योग के नेतृत्व वाले सहयोग का समर्थन करता है। हमें हॉर्टिकल्चर इनोवेशन ऑस्ट्रेलिया प्रोजेक्ट्स (DTT, Z.-HC, OG, CIC को ग्रांट नंबर VG16070; DTT, Z.-HC को ग्रांट नंबर VG17003; Z.-HC को ग्रांट नंबर LP18000) और CRC प्रोजेक्ट P2 से भी वित्तीय सहायता मिली। -013 (डीटीटी, जेड-एचसी, ओजी, सीआईसी)।
संस्थागत समीक्षा बोर्ड का वक्तव्य: लागू नहीं।
सूचित सहमति विवरण: लागू नहीं।
डेटा उपलब्धता विवरण: लागू नहीं।
हितों का टकराव: ऑथर ने किसी हित संघर्ष की घोषणा नहीं की है।
संदर्भ
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