منظور از '''زراعت عمودی''' یا '''کشاورزی عمودی''' {{به انگلیسی|Vertical farming}} کشت گیاهان در بنابره‌هایطبقه‌های عمودی روی هم است.<ref name=":110">{{Cite web|url=https://attra.ncat.org/attra-pub/download.php?id=512|title=Vertical Farming|last=Birkby|first=Jeff|date=January 2016|website=ATTRA Sustainable Agriculture Program|access-date=October 28, 2019}}</ref> این گونه کشت بیشتر شامل [[کشاورزی در محیط کنترل‌شده]] است که هدف آن بهینه‌سازی رشد گیاهان و فنون کشاورزی بدون خاک، مانند [[آب‌کشت|هیدروپونیک]]، [[آکواپونیک]] و [[هواکشت|ایروپونیک]] است.<ref name=":110"/> برخی از گزینه‌های معمول سازه‌ها برای استقرار سامانه‌های کشاورزی عمودی شامل ساختمان‌ها، [[کانتینر|کانتینرهای ترابری]]، تونل‌ها و چاه‌های معدن رها شده‌است. در سال ۲۰۲۰، معادل حدود ۳۰ هکتار زمین کشاورزی عمودی عملیاتی در جهان وجود دارد.<ref name="Terazono">{{cite news|last=Terazono|first=Emiko|date=31 October 2020|title=Vertical farming: hope or hype?|url=https://www.ft.com/content/0e3aafca-2170-4552-9ade-68177784446e|work=Financial Times|access-date=7 November 2020}}</ref> مفهوم مدرن کشاورزی عمودی در سال ۱۹۹۹ توسط [[دیکسون دسپومیر]]، استاد بهداشت عمومی و محیط زیست در دانشگاه کلمبیا ارائه شد.<ref name=":82">{{Cite web|url=https://www.mailman.columbia.edu/people/our-faculty/ddd1|title=Dickson Despommier {{!}} Columbia University Mailman School of Public Health|website=www.mailman.columbia.edu|access-date=2019-11-04}}</ref> دسپومیر و شاگردانش طرحی از یک مزرعه آسمان خراش را ارائه دادند که می‌تواند ۵۰ هزار نفر را تغذیه کند.<ref name=":62">{{Cite web|url=https://psmag.com/environment/farming-in-high-rises-raises-hopes-3705|title=Going Up? Vertical Farming in High-Rises Raises Hopes|last=Cooper|first=Arnie|website=Pacific Standard|language=en|access-date=2019-11-04}}</ref> اگرچه این طرح هنوز ساخته نشده‌است، اما ایده کشاورزی عمودی را با موفقیت رواج داد.<ref name=":62"/>
فناوری‌های کشاورزی عمودی در مقایسه با مزارع سنتی با چالش‌های اقتصادی و هزینه‌های آغاز بسیار مواجه هستند. در [[ویکتوریا (استرالیا)|ویکتوریا، استرالیا]]، هزینه «یک مزرعه عمودی ۱۰ بنابرهطبقه فرضی» ۸۵۰ برابر بیشتر از یک مزرعه سنتی در روستای ویکتوریا به ازای هر متر مربع زمین قابل کشت هزینه دارد.<ref name=":105">{{Cite journal|last=Benke|first=Kurt|last2=Tomkins|first2=Bruce|date=2017-01-01|title=Future food-production systems: vertical farming and controlled-environment agriculture|journal=Sustainability: Science, Practice and Policy|volume=13|issue=1|pages=13–26|doi=10.1080/15487733.2017.1394054|doi-access=free}}</ref> مزارع عمودی نیز به دلیل به‌کارگیری نور مکمل مانند [[لامپ ال‌ئی‌دی|LED]] با تقاضای انرژی بسیاری روبرو هستند. به علاوه، اگر از [[منابع تجدیدناپذیر|انرژی تجدیدناپذیر]] برای تأمین این نیازهای انرژی استفاده شود، مزارع عمودی می‌توانند آلودگی بیشتری نسبت به مزارع سنتی یا [[گلخانه]]ها ایجاد کنند.
== مزایا ==
خط ۲۵:
مخالفان کشاورزی عمودی بیشتر سودآوری بالقوه کشاورزی عمودی را زیر سؤال می‌برند. برای اینکه مزارع عمودی از نظر اقتصادی موفق باشند، باید محصولات با ارزش بالا کشت شود زیرا مزارع سنتی محصولات کم ارزش مانند گندم را با هزینه‌های کمتری نسبت به یک مزرعه عمودی تهیه می‌کنند.<ref name=":105"/> لوئیس آلبرایت، استاد مهندسی زیست و محیط زیست در کُرنل اظهار داشت که یک قرص نان که از گندم کشت شده در یک مزرعه عمودی تهیه شود، ۲۷ دلار آمریکا هزینه خواهد داشت.<ref name=":242">{{Cite web|url=https://news.cornell.edu/stories/2014/02/indoor-urban-farms-called-wasteful-pie-sky|title=Indoor urban farms called wasteful, 'pie in the sky'|website=Cornell Chronicle|language=en|access-date=2019-11-08}}</ref> با این حال، بنابر گزارش دفتر آمار کار ایالات متحده، متوسط قیمت قرص نان در سپتامبر ۲۰۱۹ برابر ۱٫۲۹۶ دلار آمریکا هزینه داشته‌است، که به وضوح نشان می‌دهد چگونه محصولات رشدیافته در مزارع عمودی در مقایسه با محصولاتی که در مزارع سنتی در فضای باز رشد می‌کنند، غیررقابتی خواهند بود.<ref>{{Cite web|url=https://data.bls.gov/cgi-bin/dbdown?REQUEST_ERROR_MESSAGE|title=Notice: Data not available: U.S. Bureau of Labor Statistics|website=data.bls.gov|access-date=2019-11-08}}</ref> برای اینکه مزرعه‌های عمودی سودآور باشند باید هزینه‌های بهره‌برداری از این مزارع کاهش یابد. توسعه دهندگان سامانه TerraFarm تولید شده از کانتینرهای حمل و نقل ۴۰ فوتی دست دوم، ادعا کردند که سامانه آن‌ها «با کشاورزی سنتی و فضای باز به برابری هزینه دست یافته‌است».''<ref name=":232">{{Cite web|last=Gitig|first=Diana|date=2017-12-16|title=Local Roots: Farm-in-a-box coming to a distribution center near you|url=https://arstechnica.com/science/2017/12/local-roots-farm-in-a-box-coming-to-a-distribution-center-near-you/|access-date=2019-11-01|website=Ars Technica|language=en-us}}</ref>''
یک مزرعه فرضی ۱۰ بنابرهطبقه گندم عمودی می‌تواند تا ۱۹۴۰ تن گندم در هر هکتار در مقایسه با میانگین جهانی ۳٫۲ تن گندم در هکتار تولید کند (راندمان ۶۰۰ برابر). روش‌های کنونی به مصرف انرژی بسیار برای روشنایی، [[دما]]، کنترل [[رطوبت]]، ورودی [[دی‌اکسید کربن]] و [[کود]] نیاز دارند و در نتیجه نویسندگان نتیجه گرفتند «بعید است از نظر اقتصادی با قیمت‌های کنونی بازار قابل رقابت باشد».<ref>{{cite journal|last1=Asseng|first1=Senthold|last2=Guarin|first2=Jose R.|last3=Raman|first3=Mahadev|last4=Monje|first4=Oscar|last5=Kiss|first5=Gregory|last6=Despommier|first6=Dickson D.|last7=Meggers|first7=Forrest M.|last8=Gauthier|first8=Paul P. G.|date=11 August 2020|title=Wheat yield potential in controlled-environment vertical farms|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=117|issue=32|pages=19131–19135|doi=10.1073/pnas.2002655117|doi-access=free}}</ref>
بنابر گزارشی از ''[[فایننشال تایمز]]'' در سال ۲۰۲۰، بیشتر شرکت‌های کشاورزی عمودی به جز شماری از شرکت‌های ژاپنی، سودآور نبوده‌اند.<ref name="Terazono"/>
=== مصرف انرژی ===
{{multiple image|width=250|direction=horizontal|image1=Посещение городской вертикальной фермы «РусЭко» (С. Собянин; ноябрь 2019) · 7.jpg|caption1=|image2=Посещение городской вертикальной фермы «РусЭко» (С. Собянин; ноябрь 2019) · 8.jpg|caption2=|footer=مزرعه عمودی در [[مسکو]].<ref>{{cite web |title=Сергей Собянин: В Москве появился уникальный агрокомплекс |url=https://www.mos.ru/mayor/themes/7299/6082050/ |website= Mos.ru |access-date=31 May 2020 |language=ru |date=14 November 2019}}</ref>|align=|total_width=|alt1=}}در طول فصل رشد، خورشید در یک سطح عمودی با یک زاویه شدید می‌درخشد به طوری که نسبت به زمانی که گیاهان در زمین صاف کاشته می‌شوند، نور کمتری در دسترس گیاهان است؛ بنابراین، نور مکمل مورد نیاز است. ''بروس باگبی'' ادعا کرد که تقاضای برق در کشاورزی عمودی با مزرعه‌های سنتی که در آن فقط از نور طبیعی استفاده می‌کنند، غیرقابل رقابت است.<ref name="Nelson">{{cite web|url=http://www.nbcnews.com/id/21154137|title=Could vertical farming be the future? Nelson, B. (2008).|last=Nelson|first=Bryn|date=2007-12-12|publisher=NBC News|access-date=2010-11-10}}</ref><ref>{{cite news|url=http://news.nationalgeographic.com/news/2009/06/090630-farm-towers-locally-grown.html|title=High-Rise Farms: The Future of Food?|last=Roach|first=J.|date=June 30, 2009|publisher=National Geographic News}}</ref> ''جورج مونبیوت'' نویسنده محیط زیست محاسبه کرد که هزینه تأمین نور مکمل کافی برای رشد غلات برای یک قرص نان در حدود ۱۵ دلار خواهد بود.<ref>{{Cite web|url=https://www.monbiot.com/2010/08/16/towering-lunacy/|title=Towering Lunacy|website=George Monbiot|language=en-US|access-date=2019-11-08}}</ref> مقاله ای در ''[[اکونومیست]]'' استدلال کرد که «حتی اگر محصولاتی که در یک آسمان خراش شیشه ای رشد می‌کنند، در طول روز نور آفتاب بگیرند، کافی نخواهد بود» و «هزینه تأمین انرژی چراغ‌های مصنوعی، کشاورزی داخلی را گران می‌کند».<ref>{{Cite news|url=https://www.economist.com/technology-quarterly/2010/12/11/does-it-really-stack-up|title=Does it really stack up?|date=2010-12-11|work=The Economist|access-date=2019-11-08|issn=0013-0613}}</ref> علاوه بر این، محققان تشخیص دادند که اگر فقط از [[پانل خورشیدی|صفحات خورشیدی]] برای تأمین انرژی مصرفی یک مزرعه عمودی استفاده شود، "مساحت صفحات خورشیدی مورد نیاز باید بیست برابر بیشتر از سطح قابل کشت در یک بنابرهطبقه داخلی مزرعه چند بنابرهطبقه باشد”، که انجام آن با مزارع عمودی بزرگتر سخت خواهد بود.<ref name=":105"/> یک مزرعه هیدروپونیک برای تولید کاهو در آریزونا به ۱۵۰۰۰ کیلوژول انرژی به ازای هر کیلو [[کاهو|کاهوی]] تولیدی احتیاج دارد.<ref name=":25">{{Cite journal|last=Stoessel|first=Franziska|last2=Juraske|first2=Ronnie|last3=Pfister|first3=Stephan|last4=Hellweg|first4=Stefanie|date=2012-03-20|title=Life Cycle Inventory and Carbon and Water FoodPrint of Fruits and Vegetables: Application to a Swiss Retailer|journal=Environmental Science & Technology|volume=46|issue=6|pages=3253–3262|bibcode=2012EnST...46.3253S|doi=10.1021/es2030577|issn=0013-936X|pmc=3394405|pmid=22309056}}</ref> برای مقایسه، یک مزرعه کاهو در فضای باز در آریزونا فقط به ۱۱۰۰ کیلوژول انرژی در هر کیلو کاهو پرورش یافته احتیاج دارد.
همان‌طور که کتاب «مزرعه عمودی» دکتر دیکسون دسپومیر یک محیط کنترل شده را پیشنهاد می‌کند، هزینه‌های گرمایش و سرمایش شبیه هر ساختمان چند بنابرهطبقه دیگر است.<ref>{{Cite book|title=The vertical farm: feeding the world in the 21st century|last=Despommier, Dickson D.|date=2011|publisher=Picador|isbn=978-0-312-61069-2|oclc=827058703}}</ref> سامانه‌های لوله‌کشی و آسانسور برای توزیع مواد مغذی و آب ضروری هستند. در شمال قاره ایالات متحده، هزینه گرمایش سوخت‌های فسیلی می‌تواند بیش از ۲۰۰۰۰۰ دلار در هر هکتار باشد. یک تحقیق انجام شده در سال ۲۰۱۵، پرورش کاهو در [[آریزونا]] با به‌کارگیری روش‌های مرسوم کشاورزی و یک مزرعه [[آب‌کشت|هیدروپونیک]] را مقایسه کرده‌است. آن‌ها تشخیص دادند که گرمایش و سرمایش، بیش از ۸۰٪ انرژی مصرفی در مزرعه هیدروپونیک را تشکیل می‌دهد، و به ازای هر کیلو کاهوی تولیدی، گرمایش و سرمایش به ۷۴۰۰ کیلوژول انرژی نیاز دارد.<ref name=":25"/> بنابر همین مطالعه، کل انرژی مصرفی مزرعه هیدروپونیک ۹۰۰۰۰ کیلوژول برای هر کیلو کاهو است. اگر به مصرف انرژی توجه نشود، مزارع عمودی ممکن است جایگزین ناپایداری برای کشاورزی سنتی باشند.<ref name=":25"/>
