Blog

 

Kontrolované zemědělství (CEA – Controlled Environment Agriculture) je pokročilá a intenzivní forma hydroponického zemědělství, kde rostliny rostou v kontrolovaném prostředí za účelem optimalizace pěstebních postupů.

Techniky CEA nejsou jednodušší než jiné starší systémy pro pěstování rostlin. Vyžadují skutečně důkladné znalosti chemie, zahradnictví, inženýrství, fyziologie rostlin, patologie rostlin, IT a entomologie. K tomu, aby člověk provozoval úspěšné CEA zemědělství ve výzkumném nebo komerčním prostředí, je nezbytná široká škála dovedností a přirozený sklon věnovat se detailům.

Důležitost

Dnešní spotřebitelé stále více požadují stravu, která zahrnuje čerstvou, vysoce kvalitní zeleninu bez pesticidů a jiných zemědělských chemikálií. Místní produkce je také hlavním faktorem při výběru čerstvé zeleniny. V mnoha regionech Spojených států a ve světě znemožňuje klima celoroční uspokojení této poptávky pouze z místní produkce. Produkty dovážené do Spojených států často pocházejí z jiných oblastí země (Kalifornie, Florida a Texas jsou hlavními vývozními státy) a z jiných zemí (především z Mexika, Nizozemska a Izraele).

Když se čerstvé produkty přepravují na velké vzdálenosti, může dojít ke značné ztrátě kvality. Kromě toho mohou být energetické požadavky na dopravu značné. Místní výroba v zařízeních CEA také může vyžadovat značné energetické vstupy pro vytápění, větrání a případně doplňkové osvětlení, přesto je zde ono „ale“. Studie naznačují, že (nesolární) energie potřebná k dozrávání a přepravě čerstvých produktů na vzdálenost nejméně 1 000 mil je ekvivalentní energii potřebné pro místní produkci v zařízeních CEA v chladném a zataženém klimatu, jako je severovýchod a horní středozápad.

Doprava je závislá na kapalných palivech, jejichž cena podle předpovědi poroste rychleji než obecná míra inflace. Výroba v zařízeních CEA závisí na elektřině a zemním plynu, jejichž ceny podle předpovědi neporostou rychleji než inflace. Tyto faktory naznačují, že produkce čerstvé zeleniny v CEA se může v nadcházejících desetiletích stát výrazně větší složkou komerčního zemědělství.

Výhody pro spotřebitele 

Dobře řízené místní provozy CEA mohou poskytovat čerstvé produkty (stejně jako např. květiny) vysoké kvality, chutné a bez chemikálií. To je přesně to, co v dnešní době spotřebitelé vyhledávají. Kromě toho mohou být zařízení CEA uzavřena z hlediska vypouštění kapalin a neohrožuje pitnou vodu. Zařízení CEA mohou být také umístěna v urbanizovaných oblastech, takže nevyžadují přeměnu otevřené nebo zemědělské půdy na skleníky. A také přispívají k místním daňovým základům a přinášejí komunitě čistý příjem.

Výhody pro zemědělství 

Některá odvětví zemědělství čelí stále obtížnějším ekonomickým vyhlídkám. To platí zejména pro mlékárenský průmysl. Diverzifikace je jedním ze způsobů zlepšení ekonomické stability malých zemědělců a CEA je právě takovou možností. Navíc mnoho rodinných farem nelze rozdělit mezi dvě nebo více dětí, které chtějí zůstat v rodinném businessu. Přidání robustního zařízení CEA poskytuje příležitost pro celou rodinu.

Výhody pro veřejné služby

Dvě nejdůležitější proměnné prostředí pro pěstování rostlin jsou teplota a světlo. Oba parametry musí být řízeny, aby byly jednotné ve všech místech ve skleníku a konzistentní ze dne na den. Jedinou dostupnou metodou k dosažení konzistence je použití doplňkového osvětlení. Tam, kde je podnebí horší a je často zataženo, může spotřeba elektřiny pro vhodné osvětlení činit až sto kilowatthodin na čtvereční stopu osvětlené plochy ročně. Takovéto zatížení je primárně uváděno pro období mimo špičku a může být na krátkou dobu přerušeno. Tyto vlastnosti by měly učinit CEA vysoce atraktivní pro mnoho místních energetických společností.

Stručná historie CEA

CEA neboli kontrolované prostředí je kombinací zahradnických a inženýrských technik, které optimalizují produkci plodin, kvalitu plodin a efektivitu produkce (Albright, 1990). Dalrymple (1973) zjistil, že nejstarší známá výroba CEA v zaznamenané historii byla nařízena římským císařem Tiberiusem Caesarem (mezi 14 – 37 n. l.). Caesarův lékař mu řekl, že pro dobré zdraví potřebuje alespoň jednu okurku denně. Pohyblivé záhony byly tedy za příznivého počasí umístěny venku a za nepříznivého počasí přemístěny dovnitř. V zimě, za slunečných dnů, byly zakryty rámem s průhledným kamenem (slídou) a vyneseny ven.

Skleníková produkce potravin (opět okurek) je dále zaznamenána v roce 1597. V roce 1500 byly na malé plochy půdy umístěny kryty luceren a používány k podpoře růstu zeleniny. V roce 1670 byly popsány skleníkové struktury podobné těm, které se používají dnes. Tyto rané evropské skleníky využívaly dřevěné rámy se sklem nebo naolejovaným papírem (Dalrymple, 1973).

Ve Spojených státech byly skleníky přítomny v době americké revoluce. To zahrnovalo zimní zahradu George Washingtona v Mount Vernon, která byla postavena v roce 1780. Zdrojem tepla pro rané americké skleníky bylo obvykle teplo produkované rozkladem hnoje (Dalrymple, 1973). V roce 1900 pocházela většina skleníkového tepla ze systémů s horkou vodou. Na přelomu 20. století byly vyvinuty účinné kotle a zdokonalené topné systémy (Langhans, 1990). Stále však chyběla kritická součást úspěchu celoroční produkce.

V roce 1887 bylo pěstitelům ve Spojených státech doporučeno v The American Florist, aby se zdrželi pěstování rajčat ve sklenících až do dubna, protože „You can’t make sunshine (nemůžeš nahradit slunce)“ (Starr, 1887). Vytváření „slunečního svitu“ bylo možné s vynálezem žárovky Thomase Edisona v roce 1879, ale k širokému použití elektrických lamp došlo až na počátku 20. století poté, co bylo postaveno mnoho malých elektráren a generátorů (World Book Encyclopedia, 1997).

První vědecké experimenty o vlivu doplňkového světla na skleníkové plodiny provedl Liberty Hyde Bailey na Cornellově univerzitě v roce 1889 (Dalrymple, 1973; Bailey, 1891). Tato praxe byla nazvána „elektrokultura“ a byla zdokumentována jako významně zlepšující rostlinnou produkci, ale nebyla považována za ekonomicky proveditelnou pro produkci potravin. I dnes mohou pouze plodiny s relativně vysokou výnosností (např. špenát, maliny, rajčata, speciální plodiny salátu) ospravedlnit dodatečné výrobní náklady z použití doplňkového elektrického světla. V 60. letech 20. století práce v ARS Phyto-Engineering Laboratory, USDA v Beltsville, MD, ukázala významné zvýšení růstu sazenic salátu, rajčat a okurek díky použití rostlinných růstových komor (Krizek, 1968).

Od poloviny 80. do konce 90. let prováděla NASA výzkum v komoře pro růst rostlin a produkci biomasy v Kennedyho vesmírném středisku. Tato komora poskytovala nejmodernější úrovně environmentální kontroly a monitorování produkce potravinářských plodin v prototypovém zařízení. Výzkum rostlin v NASA Biomass Production Chamber poskytl důkaz, že nutriční hodnota takto pěstovaných plodin může být stejně dobrá nebo lepší než plodin pěstovaných na poli (Wheeler a kol., 1996; Wheeler a kol., 1997). Jiní výzkumníci zaznamenali zvýšený nutriční přínos plodin v CEA (McKeehen a kol., 1996; Mitchell a kol., 1996; Nielson a kol., 1995; Johnson, 2000).

V roce 1999 program Cornell University CEA uvedl v ​​prvním výrobním závodě CEA prototyp salátu v komerčním měřítku v Ithace, New York. Zařízení má výrobní kapacitu 1 245 hlávek vysoce kvalitního salátu denně. Prototypové zařízení představuje přechodovou fázi od CEA Research k výrobě v komerčním měřítku.

 

 

 

Poznámka: Text je převzat a přeložen z anglického článku Urban Ag News