Скрытый след низкоуглеродного фермерства в помещениях
Новое исследование ставит под сомнение универсальные утверждения о том, что вертикальные фермы экономят землю, показывая, что не существует единого подхода к землепользованию, продовольственной безопасности и устойчивому сельскому хозяйству.
Интерес к сельскому хозяйству в контролируемой среде (CEA) растёт на фоне роста населения, изменений окружающей среды и растущей озабоченности по поводу продовольственной безопасности и устойчивости.
Коммерческие теплицы и вертикальные фермы обещают локальное производство и более высокую урожайность на единицу площади по сравнению с открытым грунтом. Но всегда ли это так?
В отчёте, опубликованном в Nature Food, исследователи оценили потенциальную урожайность шести овощей (выбранных за их питательную ценность и пригодность для CEA) относительно занимаемой площади. Ключевым аспектом исследования стало включение в расчёты общей «площади выращивания» дополнительных земель, используемых ветровыми и солнечными электростанциями для получения низкоуглеродной энергии.
Профессор Айдун Ян из Оксфордского университета пояснил:
«Вертикальные фермы и коммерческие теплицы приводятся как примеры землесберегающего устойчивого фермерства — но эти методы требуют огромного количества электроэнергии для поддержания подходящей среды для культур. Это требование должно обеспечиваться низкоуглеродным источником энергии, чтобы быть устойчивым».
Ведущий автор доктор Тилл Вайднер из ETH Zürich добавил:
«Чтобы правильно оценить устойчивость и след каждого метода земледелия, пространство, необходимое для получения возобновляемой энергии, должно быть добавлено к общему земельному следу».
Используя геопространственное и математическое моделирование, команда сравнила вертикальные фермы, теплицы и открытое земледелие в девяти городских районах: Рейкьявик, Стокгольм, Бостон, Токио, Сантьяго, Йоханнесбург, Финикс, Сингапур и ОАЭ, которые различаются доступностью земли, климатическими условиями и плотностью населения. Результаты подтвердили, что местоположение является определяющим фактором при сравнении общей площади, необходимой для выращивания шести овощей.
- В холодном климате теплицы и вертикальные фермы могли уменьшить чистый земельный след по сравнению с открытым грунтом (совокупное землепользование на душу населения).
- В тёплом климате открытое земледелие имело меньший общий земельный след, чем вертикальные фермы.
- Теплицы имели наименьший земельный след из трёх методов в большинстве смоделированных регионов — не только в умеренных, менее сезонных, — несмотря на то, что использование энергии сильно зависело от местоположения.
- Открытое земледелие было наиболее эффективным по земле методом производства в одном смоделированном регионе — Сантьяго — с очень благоприятными условиями для выращивания овощей.
- Рейкьявик, с самым коротким сезоном для открытого грунта и легкодоступной возобновляемой энергией, был единственным из девяти районов, где вертикальные фермы показали меньший совокупный след землепользования.
Исследователи также изучили местную географию доступных сельхозугодий и земель, пригодных для выработки энергии в каждом районе, чтобы определить, где землю можно перепрофилировать. В Стокгольме вертикальное фермерство и открытый грунт имели схожий совокупный земельный след. Однако в этом районе больше доступных сельхозугодий, а земель, пригодных для ветроэнергетики, относительно мало — что ставит под вопрос целесообразность CEA без альтернативного низкоуглеродного энергоснабжения.
Идеальные места для CEA имели мало земли или неблагоприятные условия для открытого грунта, но легкодоступное пространство для получения возобновляемой энергии. Яркими примерами были Рейкьявик и ОАЭ.
Профессор Ян отметил:
«Наше моделирование показало, что фермерство в помещениях, в частности коммерческие теплицы, в большинстве случаев может способствовать региональной продовольственной (питательной) безопасности в рамках своих ресурсных ограничений в плане поставок низкоуглеродной энергии и землепользования. Исследование также показывает важность "связующего подхода" и целостного мышления при оценке новых и возникающих технических решений для социальных проблем».
В исследовании использовались шесть овощей: сладкий перец, брокколи, салат, помидор, шпинат и кабачок.
Статья «Regional conditions shape the food–energy–land nexus of low-carbon indoor farming» доступна в Nature Food.