CC BY
46Вертикальное фермерство как инновационная технология решения проблемы продовольственного снабжения крупных городов
Груднева Алла Александровна
кандидат экономических наук, доцент кафедры налогообложения и финансового права, Российский государственный аграрный университет- МСХА имени К.А. Тимирязева, [email protected]
Развитие человеческой цивилизации в последние 100-150 лет сопровождается взрывным ростом населения. При этом в значительной степени увеличивается население городов, а также происходит формирование крупных городских агломераций, где значительное количество населения сконцентрировано на относительно маленькой территории. В тоже время продолжающееся усиление антропогенной нагрузки на окружающую среду из-за агропромышленной деятельности приводит к истощению сельскохозяйственных и природных ресурсов. Кроме того, постоянно растущие городские поселения становятся заложниками исправности поставок продовольствия от мест его производства (выращивания) к конечному потребителю. Чем крупнее поселение, тем больше территорий требуется под выращивание для него продовольствия и тем длиннее в итоге получаются логистические цепочки.
Все это вместе ставит необходимость внедрения новых технологий сельско-хозяйственного производства, которые позволят, хотя бы частично, не только снизить нагрузку на окружающую среду, но и максимально приблизить сель-ско-хозяйственные производства к конечному потребителю.
В статье освещаются современные проблемы производства сельско-хозяйственной продукции для постоянно растущего городского населения, а также рассматриваются возможности использования технологий производства сельскохозяйственной продукции непосредственно в крупных городах или на территориях, к ним прилегающих в целях частичного обеспечения жителей городов сельско-хозяйственной продукцией растительного происхождения. Как результат - рассмотрены возможности использования инновационных технологий вертикального фермерства для покрытия потребностей в продовольствии жителей крупных городских поселений.
Ключевые слова: Жизнедеятельность человека; рост численности населения в городах; инновационные технологии выращивания продовольствия, выращивание продовольствия непосредственно в крупных городах, вертикальные фермы.
Несмотря на крупномасштабные войны, пандемии заболеваний, загрязнение окружающей среды и прочие менее значимые отрицательные факторы, сопровождающие человечество последние 100-150 лет, глобальная численность населения на планете Земля в течение данного периода росла взрывообразными темпами, и продолжает расти на сегодняшний день.
При этом, развитие промышленности ведет к неуклонному росту численности городского населения и формированию крупных городских агломераций, в которых на относительно небольших территориях сосредотачивается огромное количество населения.
По данным ООН, доля городского населения в 1950 году составляла 30% или 734 миллиона человек из 2 515 000 человек.
К 1970 году в городах проживало уже 37% населения земли, или 1 391 000 человек из 3 698 человек.
В 2015 году городское население Земли составило более половины 54%, или 3 994 000 человек из 7 397 000 человек.
При этом, к 2015 году численность только городского населения приблизительно равнялась численности всего населения проживавшего на планете тридцатью годами ранее.
Кроме того, современная глобальная экономика обуславливает появление и существование довольно крупных городов в таких не благоприятных для жизни человека условиях, как, например территории за полярным кругом (Российские Мурманск, с населением около 300 тысяч человек, Норильск - около 170 тысяч, Воркута - около 58 тысяч, Аппатиты - около 56 тысяч, Североморск - около 50 тысяч, Норвежский город Тромсё - около 60 тысяч), либо - в засушливых районах пустынь и полупустынь (Эр-Риад - более 7 миллионов человек, Абу-Даби - более миллиона населения, Доха - более 500 тысяч человек и ряд других городов в государствах Персидского залива).
Процентное соотношение сельского и городского населения по странам мира представлена на графике рисунка 1.
Население постоянно увеличивающихся городов, а по прогнозам ООН доля городского населения к 2050 году в среднем увеличится до 70%, нуждается в бесперебойном снабжении ресурсами жизнеобеспечения, и в первую очередь питьевой водой и продовольствием [1, С. 5].
Если технологии обеспечения городского населения коммунальными услугами, т.е. снабжение водой, энергией, выведение жидких и удаление твердых коммунальных отходов на сегодняшний день довольно хорошо отработаны, то обеспечение продуктами питания-прежнему в большинстве случаев делает городские поселения заложниками поставок продовольствия из сельской местности, которая, как в случае с городами, расположенными за полярным кругом или в пустынях, может располагаться за сотни, а то и за тысячи километров от конечных потребителей.
Кроме того, сама по себе антропогенная деятельность, связанная с сельским хозяйством в целях обеспечения продовольствием постоянно растущего населения, обуславливает значительную нагрузку на окружающую среду, вовлечение в сельское хозяйство все новых и новых площадей, за счет естественных природных экосистем, истощение ранее использовавшихся земельных ресурсов.
Таким образом, с одной стороны растет число конечных потребителей продовольствия именно в городских поселениях, с другой стороны усиливается нагрузка на окружающую среду в связи с ростом сельско-хозяйственного производства грозит
О À
es
S
i? s
2 e
8
сч
СП £
Б
а
2 о
обернуться глобальной экологической катастрофой и, как следствие - сокращением объемов производства сельхозпродукции.
Выходом из складывающейся ситуации может стать широкое внедрение инновационных технологий так называемого вертикального закрытого фермерства, которые способны обеспечить производство значительной части растительной сельхозпродукции непосредственно в городах, или на прилегающих к ним территориях, причем не зависимо от климатических условий и сезонных факторов.
Вертикальная ферма - это высокоавтоматизированный агропромышленный комплекс, размещенный в специально спроектированном высотном здании, либо в подходящем по объему перепрофилированном промышленном, реже -административном здании, расположенном в черте города, либо в непосредственной близости от него, оснащенный системами искусственного освещения, отопления, климат-контроля, очистки и повторного использования стоков, и т.п.
По сути вертикальная ферма представляет собой высокотехнологичную многоэтажную теплицу, где растениям обеспечивается оптимальное освещение и оптимальный световой день за счет светодиодных фито-ламп с оптимально подобранной длинной световой волны, оптимальное питание по технологии гидропоники, или аэропоники, оптимальный температурный режим за счет систем климат контроля.
При этом растения в такой ферме практически не нуждаются в естественном солнечном освещении.
Основное отличие технологии вертикального фермерства от обычной технологии тепличного выращивания растений заключается в гораздо более интенсивном использовании территорий, а также применение вертикального многоярусного размещение растений.
Для каждого вида культур - овощи, фрукты, зерновые, можно подобрать, свой план роста, адаптированный под его потребности растений, который будет в автоматическом режиме обеспечиваться электроникой.
Например, для картофеля в первые 30-40 дней роста не обходим сухой и относительно прохладный микроклимат - не выше 20-22 градусов Цельсия и незначительное увлажнение корней, а затем более теплый и сухой воздух около 25 градусов, но при интенсивном увлажнении корневой системы, а для, некоторых видов дыни желателен другой ре-
Рисунок 1. Процентное соотношение численности городского и сельского населения по регионам мира по состоянию на 2017 год
Рисунок 2. Установки компании «AeroFarms»
жим - теплый и относительно влажный воздух.
Выращивать эти культуры в естественных условиях на одной территории, полагаясь на погоду довольно проблематично, однако в условиях вертикальной фермы они могут производится на соседних этажах, или в смежных секторах, при этом урожайность по обеим культурам будет гораздо выше, чем в открытом грунте, или даже в теплице.
При этом отсутствует необходимость в интенсивном применении фунгицидов и пестицидов для борьбы с болезнями растений, т.к. во-первых спорам болезнетворных организмов не так-то легко попасть на закрытую вертикальную ферму, во-вторых помещения периодически обрабатываются излучением кварцевых ламп, а в-третьих для болезнетворных организмов среда вертикальной фермы, как правило, не соответствует идеальным условиям развития.
Технологии вертикального фермерства начали разрабатываться около 10 лет назад, а свое практическое применение успели получить в США, Канаде, Швеции, Японии и ряде других развитых стран северного полушария а также в обладающей значительными пустынными территориями Австралии, начиная с 2012 года.
Ярким примером успешной реализации проекта вертикального фермерства является американская компания «АегоРагтБ», расположившая свои инно-
вационные сельскохозяйственные производства в бывшем здании сталелитейного завода вблизи Нью-Йорка, на площади 6410 квадратных метра [2, С. 40].
Для круглогодичного выпуска продукции здесь используется технология аэропоники, и освещение фито-лампа-ми, что позволяет осуществлять более быстрый цикл выращивания и давать больше продукции, чем другие виды культивации, при этом продукция выращивается на протяжении всего года без необходимости учета сезонных факторов.
Потери воды сводятся к минимуму благодаря использованию оросительной системы замкнутого цикла, а вертикальные модульные стенки, на которых выращиваются культуры, позволяют значительно экономить пространство.
Применяемая технология на вертикальной ферме «АегоРа^» позволяет, в зависимости от культуры, получать с одного квадратного метра в примерно в 7075 раз больше продукции за год, чем при традиционном производстве. Производственные установки компании «АегоРагтБ» представлены на рисунке 2.
Согласно маркетинговым исследованиям «АегоРа^», потребители Нью-Йорка обычно приобретают зелень, собранную за 5-7 дней до этого, так как фермы или теплицы находятся в сотне километров от города, в то время, как сама АегоРа^ расположена всего в 24 километрах от Манхэттена и доставляет растения в магазины в день сбора.
Плюсы вертикального фермерства: -возможность высвобождения значительных площадей, занятых сельскохозяйственным производством;
-сокращение использования водных ресурсов;
- минимальный промежуток времени от съема урожая до поставок конечному потребителю;
- снижение зависимости крупных поселений от внешних поставок продовольствия, что особенно актуально для городов, расположенных в неблагоприятных зонах - за полярным кругом или в пустынях, а также на удалении от зон традиционного производства сельхозпродукции;
-независимость от климата и сезонных факторов, например в условиях заполярья можно выращивать и направлять непосредственно потребителю в течение всего года скоропортящиеся овощи, зелень, а также некоторые ягоды и фрукты, естественной средой обитания для которых является субтропический, или умеренный климат, например - клубника, фенхель, салаты, томаты, перцы, баклажаны, огурцы и т.п.;
-отсутствие необходимости борьбы с вредителями и заболеваниями, либо снижение затрат и применяемых препаратов для такой борьбы к минимуму, снижение стоимости профилактических мероприятий;
-полное отсутствие необходимости борьбы с сорняками;
-снижение количества потребляемых удобрений;
-возможность максимальной автоматизации процесса сельско-хозяйственно-го производства;
-возможность искусственного поддержания в автоматическом режиме наиболее оптимальных условий произрастания растений;
-независимость от погодных условий; -снижение себестоимости продукции за счет больших объемов;
-минимальное использование горюче-смазочных материалов и отсутствие
необходимости в использовании специального автотранспорта;
-снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду;
-повышение качества жизни населения.
Минусы вертикального фермерства: -необходимость значительных капитальных вложений;
-необходимость наличия источников электроэнергии, (проблема для городов за полярным кругом и северных поселений, которая в условиях России, для крупных поселений, не имеющих возможности достаточной генерации, может быть решена, например, за счет применения плавучих АЭС типа «Академик Ломоносов»);
-необходимость увеличения суммарных водных ресурсов, используемых городом (проблема для городов, расположенных в пустынях).
Как показала практика, применение технологий вертикального фермерства дает больше урожая на квадратный метр, чем традиционное сельское хозяйство или теплицы, при этом в сравнении с традиционными технологиями сокращается потребление воды, т.к. испаряемая растениями влага улавливается системами климат контроля и возвращается в производственный цикл, а растения растут быстрее и круглый год.
Выращивание растений по технологии вертикального фермерства позволяет получить точный контроль над ресурсами, в которых нуждаются растения, а также делает рост и развитие растений предсказуемым и контролируемым, а сама технология способна решить проблему продовольственного обеспечения постоянно растущего городского населения.
Литература
1. Калдияров Д.А., Нуртаева А.К. Ин-нова- ционная деятельность в обеспечении конку- рентоспособности предприятий // Проблемы агрорынка. 2015. - № 4. - С. 5-10.
2. Буторин С. Инновационно ориен-тиро- ванная система управления аграрными пред- приятиями //АПК: Экономика, управление, - 2016 г. - № 7.- С. 40 - 47.
Vertical farming as innovative technology of the solution of the problem of food delivery of the large cities Grudneva A.A.
The Russian state agrarian university - MSHA of K.A. Timiryazeva Development of a human civilization in the last 100-150 years is followed by explosive body height of the population. At the same time the population of the cities substantially increases and also there is a formation of large city agglomerations where the significant amount of the population is concentrated in rather small territory. In too time the continuing strengthening of anthropogenic load of a surrounding medium because of agro-industrial activity leads to exhaustion of agricultural and natural resources. Besides, constantly growing city settlements become hostages of serviceability of deliveries of food from places of its production (cultivation) to the end user. Than the settlement is larger, about more territory it is required to those under cultivation for it of food and the is longer as a result logistic chains turn out. All this together puts need of introduction of new technologies of agricultural production which will allow, at least partially, not only to lower load of a surrounding medium, but also as much as possible to bring closer agricultural productions to the end user. In article the modern problems of production of agricultural production for constantly growing urban population are covered. In article the possibilities of use of productions technology of agricultural production immediately in the large cities or in territories, to them residents of the cities, adjacent for partial providing, with agricultural production of a phytogenesis are considered. As result - the possibilities of use of innovative technologies of vertical farming for a covering of the needs for food of residents of large city settlements are considered. Keywords: Activity of the person; body height of population in the cities; innovative technologies of cultivation of food, cultivation of food immediately in the large cities, vertical farms. References
1. Kaldiyarov D.A., Nurtayeva A.K. Innova-tsionny
activity in providing the horse tram -rentosposobnost of the enterprises// agromarket Problems. 2015. - No. 4. - Page 5-10.
2. Butorin S. Innovation oriyentiro-a bathing
management system agrarian before - priyatiya/ /agrarian and industrial complex: Economy, management, - 2016 - No. 7. - Page 40 -47.
О
3
Ю i
г
es
2 e
8
