Методологический инструмент для оценки устойчивости и технико-экономического обоснования внутреннего вертикального земледелия с искусственным освещением в Африке.

Aug 10, 2023

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 2109 (2023) Цитировать эту статью

3364 Доступа

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Африканское сельское хозяйство неизбежно столкнется с проблемами на пути будущего развития продовольственных систем и экономических преобразований. Крытые вертикальные фермы с искусственным освещением представляют собой возможность, которая становится все более актуальной во всем мире благодаря их потенциалу, обеспечивающему высокую производительность, качество и безопасность продуктов питания, круглогодичное производство и более устойчивое использование воды и минеральных питательных веществ. Настоящее исследование оценивает потенциал интеграции технологий вертикального земледелия на африканском континенте, ориентируясь на страны, где может быть достигнут более устойчивый подход. Глубокий анализ основных возможностей и проблем каждой территории был проведен с помощью обновленной базы данных, содержащей 147 показателей развития из 54 африканских государств. Такие страны, как Южная Африка, Сейшельские острова, Египет, Маврикий, Марокко, Тунис, Алжир, Кабо-Верде и Нигерия показали наилучшие перспективы для внедрения вертикального земледелия в закрытых помещениях. Более того, Сейшельские Острова, Южная Африка и Египет оказались странами, где вертикальное сельское хозяйство в закрытых помещениях могло быть более устойчивым.

Африканский континент столкнется со значительными проблемами в развитии сельского хозяйства и продовольственных систем. Хотя ожидается, что в 2050 году численность мирового населения вырастет примерно до 9,7 миллиардов человек, только на страны Африки к югу от Сахары может приходиться более половины этого мирового роста в период с 2019 по 2050 год1. Кроме того, ожидается, что в Африке будет больше людей, живущих в городов к 2050 году, чем в Европе, Латинской Америке или Северной Америке2. Учитывая зависимость рынка основных продуктов питания от импорта, эта тенденция создает благоприятную среду для развития местного производства продуктов питания3. Спрос на продовольствие значительно увеличится, что приведет к изменениям в его предложении и безопасности для борьбы с недоеданием и обеспечения продуктивной и здоровой жизни африканского населения4,5. Кроме того, изменение климата угрожает сельскохозяйственному сектору Африки и ее доступности воды6. Прогнозы на будущее для Южной Африки указывают на сокращение количества осадков, повышение температуры и высокую изменчивость изменений погоды, ожидая сценарий сокращения производительности сельского хозяйства на 15–50%6. Аналогичные оценки ожидаются и для региона Северной Африки, где повышение температуры зимой на 1%, как ожидается, приведет к снижению производительности сельского хозяйства на 1,12% в этом регионе7, что приведет к социальным последствиям8.

Сельское хозяйство было основой экономики африканских стран на протяжении десятилетий, и сегодня на этот сектор приходится 61% занятости и 25% валового внутреннего продукта (ВВП) Африки9. Повышение производительности сельского хозяйства является требованием, которое может поддержать развитие человеческого капитала, позволяя осуществлять инвестиции в улучшение питания, здравоохранения и образования10, что может напрямую повлиять на быстрое сокращение бедности и стимулировать экономические доходы/рост11. Поэтому необходимо трансформировать аграрный сектор Африки, и необходимость инвестиций в модернизацию сельского хозяйства очевидна. Инновационные сельскохозяйственные технологии могут поддержать и ускорить эту трансформацию на всем континенте12 и бороться с текущими проблемами африканского сельского хозяйства13. В этом смысле во всем мире разрабатывается новый способ ведения сельского хозяйства для преодоления упомянутых тенденций и устойчивого улучшения будущего производства продуктов питания, примером которого является вертикальное земледелие в закрытых помещениях с искусственным освещением14.

Вертикальное земледелие в закрытых помещениях — это развивающаяся отрасль интенсивных систем выращивания растений с вертикально расположенными полками в контролируемой среде с искусственным освещением и системами выращивания без почвы (например, гидропоника, аэропоника, аквапоника)15. Продовольственная безопасность, высокая урожайность, отсутствие или снижение требований к пестицидам и гербицидам, низкие транспортные расходы, круглогодичное производство, эффективность использования воды и устойчивость к изменению климата — вот некоторые из основных преимуществ закрытых вертикальных ферм16. Несмотря на подтвержденный потенциал вертикального земледелия, некоторые его недостатки исключают его повсеместное жизнеспособное применение. Для того чтобы сделать это осуществимым, необходимы большие инвестиции (затраты на инфраструктуру, эксплуатационные расходы, использование нескольких технологий), соответствующая доступность таких ресурсов, как энергия и вода, квалифицированная рабочая сила, исследовательская деятельность17. Таким образом, необходима методология, позволяющая количественно оценить возможности и проблемы вертикального земледелия в определенном месте, чтобы оценить его осуществимость в этом районе, а также сосредоточить внимание на обеспечении перспективы городского производства продуктов питания для решения проблем устойчивости. Потенциальная возможность внедрения вертикального земледелия в закрытых помещениях будет означать, что также будут доступны ресурсы для разработки упрощенных систем вертикального земледелия на открытом воздухе с использованием местных материалов и меньшими инвестициями18. Хотя эти упрощенные системы не рассматриваются в рамках данной исследовательской работы, признается, что они также представляют собой большой потенциал для развития новых форм выращивания в менее осуществимых странах.