Что такое вертикальная ферма: особенности, виды и применение в домашних условиях

Искусственный интеллект прочно входит во многие сферы. Не стало исключением и растениеводство. Здесь появились вертикальные фермы – высокотехнологичные установки, которые производят большой урожай свежих фруктов, зелени, ягод и овощей круглый год, и занимают минимальные площади. В последние годы их активное строительство ведется по всему миру.

Вертикальные фермы впервые привлекли мое внимание несколько лет назад. Тогда мне понадобилось найти способ организовать выращивание как можно большего объема плодов на небольшой площади, и инновационный подход превосходно справился с этой задачей.

Наряду с экономией площадей вертикальное культивирование растений с применением таких прогрессивных растениеводческих подходов как гидропоника и аэропоника обеспечивает повышение урожайности культур. Стоит ли говорить о возможности радовать себя свежими овощами и фруктами круглый год?

В своей статье я хочу поделиться знаниями о вертикальных фермах. Также расскажу о том, как организовать многоуровневое культивирование дома.

Что такое вертикальные фермы и как они устроены

Вертикальная ферма в промышленных масштабах

Вертикальные фермы по сути достаточно близки с многоуровневыми теплицами.В их основу положено размещение друг над другом нескольких стеллажей или иных поверхностей, которые предназначены для закрепления растений.

За счет такого подхода становится возможным повышение эффективности используемых площадей. Компактные ifarm, занимающие не так много места, можно устанавливать не только в теплицах или оранжереях, но и балконах квартир.

Способ позволяет повысить урожай выращиваемых овощей, фруктов и ягод, сводя к минимуму задействованные в процессе площади. Кроме этого снижается доля человеческого труда за счет того, что работа ifarm практически полностью автоматизирована.

Значение в эффективности вертикальной фермы имеет грамотно организованное освещение (светильники, лампы, светодиодные ленты), которое обеспечит попадание света в нужном объеме для всех представителей флоры, расположенных на каждом уровне конструкции.

В этом случае наиболее подходящей системой считается гидропоника, в которой почва заменяется

Выращивание культур на вертикальной ферме

субстратом, а питание обеспечивается благодаря питательному раствору. Полив, а также контроль температуры и влажности воздуха осуществляется автоматически. Еще одно преимущество гидропонного подхода в вертикальных фермах – отсутствие сорняков и вредителей, ввиду чего больше не придется тратить время, силы и средства на борьбу с ними.

Запрос на вертикальные фермы

Последние несколько десятилетий оказались достаточно сложными.В их ходе люди находились практически в постоянном поиске решений, которые позволили бы адаптироваться к новым реалиям.

Именно одним из таких решений стала вертикальная ферма. Ее разработка была спровоцирована:

Стремительным увеличением численности жителей планеты, постоянно растущие потребности которых отрицательно влияли на экологическую ситуацию. На фоне этого увеличились и объемы продуктов, удовлетворяющих пищевые запросы непрерывно растущего количества людей. Как следствие растет нагрузка, оказываемая на сельскохозяйственный сектор.
Ростом средней продолжительности жизни, диктующим особые требования в области питания человека.

Также не стоит списывать со счетов ряд аспектов, которые непосредственно влияют на формирование потребительских трендов:

Функциональность. Характеризующиеся полезными свойствами продукты прочно входят в ежедневный рацион по причине того, что способны восполнить недостаток нужных организму человека веществ.
Локально произведенная продукция, которая, как правило, не проходит обработку химикатами ввиду того, что не перевозится на большие расстояния.

Коммуникативная прозрачность. Многие люди хотят иметь свободный доступ к информации о том, каким образом был произведен тот или иной продукт, а также сведениям о том, как он влияет на общество и окружающую среду. Цифровые коммуникации предоставляют такой доступ.
Эко-лейблы. Иногда предприниматели и фермеры, культивирующие фрукты, овощи и ягоды в промышленных масштабах с коммерческой целью, злоупотребляют удобрениями и химическими препаратами. Это приводит к тому, что значимость эко-лейблов увеличивается в разы.

Перечисленные выше факторы влияют на отрасль сельского хозяйства. Результатом этого влияния и стало появление вертикальных ферм, отличающихся принципиально новым подходом в растениеводстве.

Что такое вертикальная гидропоника

Под этим определением понимается гидропонная ферма или башня, предназначенная для культивирования растений на вертикально расположенных ярусах.К каждому из них организована подача воды и питательного раствора.

За нее отвечает система трубопроводов, которая обеспечивает равномерное распределение жидкости по всем уровням, ввиду чего растения развиваются одинаково независимо от места их расположения в ifarm.

Гидропоника в данном случае имеет преимущества над традиционным способом выращивания культур в почве. Ввиду того отсутствия последней вертикальная башня становится значительно легче, и в результате снижается нагрузка, оказываемая на основание конструкции. Стоит также отметить увеличение темпов развития растений в среднем на 25%. Поэтому заявление о том, что вертикальные башни увеличивают урожайность в несколько раз даже в условиях ограниченного пространства, вполне обоснованно.

Вертикальная аэропоника

Этот подход предусматривает, что растения культивируются без почвы или субстрата.Их корни просто висят в воздухе, получая необходимые для жизни и развития элементы специальной среды.

Такая среда представлена туманом, обволакивающим корневую систему. Исходя из этого можно сразу выделить основное отличие аэропоники, которое заключается в замене субстрата на мельчайшие капли питательной жидкости, парящие в воздухе в условиях закрытого пространства.

Евгений Акулов

Среди важных факторов нормального развития любого представителя флоры – постоянное его насыщение кислородом. Аэропоника предполагает, что корни получают его в максимальном объеме за счет того, что культура размещается в подвешенных контейнерах, и корни остаются свободно висеть. Они способны с высокой скоростью перерабатывать поглощаемый СО2 в органические кислоты, углеводы и сахар.

— Евгений Акулов

Не допустить пересыхания корневой системы и последующей гибели представителя флоры позволяет постоянная их подкормка питательным раствором. Она производится автоматически через равные промежутки времени. При этом стволовая часть растения и ее листья изолированы от той зоны, в которой происходит опрыскивание.

Здоровье выращиваемых на вертикальной аэропонике растений обеспечивается за счет отсутствия болезней и контакта с вредителями, которые обитают в почве. Поэтому они растут быстрее, и при этом снижается необходимость участия человека в уходе за ними.

Принцип функционирования

Нормальное развитие культуры достигается при соблюдении ряда условий.Они сводятся к регулярному поступлению питательных элементов прямо в корневую систему, обеспечению освещения в должном объеме и созданию оптимального мироклимата.

Информация о принципах работы гидропоники и аэропоники в вертикальных фермах, а также их недостатках, приведена в таблице.

	Гидропоника	Аэропоника
Принцип работы	Направлена на насыщение корневой системы растения питательной жидкостью	Предусматривает периодическую подачу питательной жидкости к корням путем ее подачи в виде мелких капель тумана под высоким давлением
Недостаток	Возможное кислородное голодание корней и растения в целом, что чревато его гибелью	Необходимость почти непрерывного техобслуживания оборудования и ее отдельных элементов, иначе риск выхода их из строя увеличивается

Оба подхода имеют свои недостатки. Поэтому в вертикальных башнях применяют их сочетание, чтобы добиться максимальной эффективности при культивировании растений. Комбинация подходов в данном случае увеличивает производительность установки не менее чем на 20%.

Важную роль играет и организация освещения. Используемые в теплицах натриевые газоразрядные лампы не пригодны для вертикальных ферм. Это связано с их высоким энергопотреблением и повышенным тепловыделением. Более рациональное решение – светодиодные лампы или светильники, которые разработаны по специальной технологии.

Говоря о вентиляции в ifarm, хочу упомянуть следующие способы ее организации:

Контуры повышения или понижения температуры воздуха.

Выведение теплых или холодных воздушных потоков через вентиляционные каналы.

Плюсы и минусы

Несмотря на то, что вертикальные башни относятся к инновационным растениеводческим методам, их пока нельзя назвать совершенным подходом.Кроме достоинств они имеют также и минусы.

Культивирование большого количества сельскохозяйственных культур и цветочно-декоративных растений на малых площадях.
Высокая скорость роста овощей, фруктов, ягод и зелени, а также увеличение их урожайности при условии правильно подобранного (или приготовленного) питательного раствора.
Отсутствие грязи ввиду исключения грунта. Кроме этого в беспочвенном методе невозможно появление сорняков или патогенных микроорганизмов, несущих угрозу здоровью растения.
Получение экологически чистой и одновременно внешне привлекательной продукции.
Циркуляция жидкости в конструкции снижает расход воды и раствора, что делает подход выгодным с точки зрения экономии ресурсов.
Рентабельность, достигаемая путем снижения энергозатрат и рисков потери урожая.
Компактность оборудования, упрощающая его обслуживание.
Автоматизация процесса выращивания культур снижает долю управления им человеком.

Значительные вложения на начальных этапах организации вертикальной фермы. Они обусловлены введением в эксплуатацию более мощного оборудования (насосов, освещения, вентиляции и т.д.).
Сложности с организацией постоянного сбыта урожая, исключающего этап хранения.
Трудоемкость процесса обеспечения равномерной подачи жидкости на все уровни системы.

Опыт использования вертикальных ферм в разных странах

Первые вертикальные фермы появились в США.Американцы были вынуждены прибегнуть к ним из-за высоких потребностей жителей крупных городов в свежих фруктах, овощах и зелени.

На начальном этапе развития ifarm представляли собой мобильные транспортные контейнеры, которые были оборудованы высокотехнологичным оснащением. Они располагали:

Вентиляционными системами.
Несколькими ярусами лотков, подлежавших регулированию.

Светодиодными осветительными приборами.
Обогревом.
Автоматизированным поливом.

Пара вертикальных ферм из Америки (“Newark” и “FreshBox Farms”) стала известной во всем мире благодаря огромным объемам реализуемых в год плодов, который в денежном выражении составлял примерно 2 млн. фунтов. Такого успеха не удавалось добиться ни одной из традиционных ферм.

Еще одна компания из США решила сделать вертикальные фермы бюджетными. С этой целью была разработана установка Nanofarm, купить которую можно было менее чем за четыре сотни долларов. Оборудование отличалось простотой экплуатации – внутрь помещались саженцы, которые входили в комплект ifarm, и человеку оставалось лишь залить воду и установить нужный режим. Загоравшаяся на аппарате лампочка указывала на то, что урожай был готов к сбору.

Успешный опыт применения вертикальных ферм есть и у Финляндии. Специалисты местной компании оборудовали их в грузовых контейнерах высотой в 13 метров. Для работы требовалось лишь подключение к трубопроводу и электрической сети. Выращивавшиеся на нескольких ярусах такой конструкции растения плодоносили круглый год.

Однако финляндские мини-фермы отличались от американских аналогов более высокой ценой. Она достигала примерно 100 тыс. евро за один контейнер. Для того чтобы сделать свою разработку более доступной, компания предоставляла ее в аренду.

Вертикальные фермы в России

Салат, выращиваемый на вертикальной ферме

У России тоже есть опыт разработки и эксплуатации гидропонных ферм.Первая из них была запущена около четырех лет назад в Новосибирске для выращивания листовой зелени.

Успешный опыт зарубежных проектов привел к появлению новых вертикальных ферм в России. В 2021 году они появились сразу в нескольких городах нашей страны. Они были предназначены для культивирования салата и клубники.

В минувшем году на территории российского государства заработали еще два масштабных производства. Площадь каждого из них достигала практически четырех тысяч квадратных метров.

Сейчас в стране также идет разработка новых проектов в этой области. Новые объекты строят в разных точках РФ. Это позволяет рассчитывать на наращивание темпов культивирования свежих овощей и фруктов в России.

Будущее вертикальных ферм

Внедрение вертикальных ферм ведет к неизбежному изменению образа больших городов.Их жители, которые хотят достичь гармонии с окружающей средой и пропагандируют экологическое сознание, стремятся к принципиально новой городской среде.

Сформировать ее способны именно вертикальные фермы, а это значит, что перед этим растениеводческим подходом открываются весьма широкие перспективы.

Текущие тренды дают все основания предполагать, что уже в ближайшем будущем большинство жителей Москвы и других мегаполисов не только будет отдавать предпочтение здоровым и экологически чистым продуктам, но и принимать непосредственное участие в их культивировании. В условиях города это возможно только с применением сити-ферм.

Ifarm – отличная бизнес-идея, которая подойдет не только для масштабного растениеводства с целью продажи выращиваемой продукции на рынках или в магазинах. Проект применим в кафе, ресторанах и прочих заведениях общепита, ведь с его помощью можно круглый год выращивать свежую продукцию. На начальном этапе требуются значительные инвестиции. Однако вложения будут оправданы всего через несколько лет.

Установки для промышленного использования

Существует несколько типов установок для промышленных вертикальных ферм.Они различаются способом подачи жидкости к культивируемым растениями.

На основании этого критерия выделяют следующие виды гидропонных башен промышленного назначения:

Фитильные

Оснащены примитивным оборудованием и лишены автоматизации. Подача воды и питательного раствора к корневой системе растений производится через фитиль, который проведен в емкость, содержащую жидкость. Такой способ подходит для небольших парников и теплиц, в которых выращивают миниатюрные растения или саженцы, не нуждающиеся в обильном поливе. Это бюджетные и простые в использовании конструкции, но выращиваемые с их помощью культуры могут испытывать кислородное голодание.

DWC

Система предназначена для крупных культур и растений, которые требуют интенсивного орошения. В ее основе находится объемный резервуар, наполняемый жидкостью, которая подается к корням растений при помощи мощного насоса.

Капельный полив

В рамках этого подхода жидкость, совершая цикл по системе, поступает к корням и поглощается ими, а ее излишки стекают обратно в емкость и используются повторно. Подход экономит воду и питательный раствор, но требует постоянного контроля из-за угрозы появления плесени.

Периодическое затопление

Метод заключается в чередовании осушения корней с их автоматизированным поливом. За работу системы отвечает таймер, что экономит такой важный ресурс как человеческий труд. Недостаток подхода заключается в зависимости от работы электросети, сбои в которой могут спровоцировать гибель культур.

Аэропонный подход

Предполагает использование автоматизированной установки, не связанной с питательной жидкостью. Ответственность за подачу последней лежит на специальном насосе, распыляющем капли в воздухе, в результате чего корни насыщаются не только питательными элементами, но и кислородом. Применение густых смесей приводит к тому, что части конструкции забиваются.

Бессубстратный подход

Растения закрепляются под незначительным наклоном, для того чтобы после полива их корней раствором его излишки стекали в поддон и в последующем вновь использовались для орошения.

Также известны следующие типы промышленных сити-башен:

Оборудованные на основе аквапоники, работа которых является безотходной.

Обеспечивающие кормами сельскохозяйственный скот.

Поставляющие свежие овощи, фрукты, ягоды и зелень в торговые точки мегаполисов.

Вертикальные гидропонные установки для домашнего использования

Предназначенные для домашнего фермерства гидропонные ifarm позволяют получать свежие овощи и ягоды.При этом можно быть полностью уверенным в высоком качестве полученных плодов.

Однако в них не получится вырастить плодовые культуры, а также крупные корнеплоды.
Для дома предназначены такие варианты конструкций как:

Цилиндрические, в центре которых размещены осветительные приборы. Вокруг них по периметру цилиндра устанавливаются горшки с растениями. Культуры в таких конструкциях растут быстрыми темпами. К тому же они экономно потребляют электроэнергию.
Пирамидальные, оснащенные капельным поливом. Подходят для миниатюрных саженцев.

Подвесные. В основе находится каркас, который удерживает наполненную субстратом емкость. Питание растений обеспечивается при помощи капельного полива.
V-образные, основанные на технике питательного слоя.
Фитостены, на которых можно культивировать небольшие растения с компактной кроной.

Любая домашняя конструкция отличается от промышленной меньшими размерами. Все они просты в использовании, а значит подходят даже для начинающих растениеводов.

Вертикальная ферма своими руками

Есть много модификаций гидропонных башен.Некоторые из них отличаются простотой и бюджетностью, в то время как другие достаточно сложно организованы и стоят больше.

Для того чтобы поближе познакомиться с этим инновационным подходом в домашних условиях, можно своими руками собрать простейшую башню дождевого типа. Ее можно описать как трубу, расположенную вертикально, в которой будут высверлены предназначенные для горшков с растениями отверстия.

Перед тем как перейти к работе по ее сборке, устанавливаются культуры и объемы их выращивания. Именно эти факторы определяют размеры горшков для субстрата, длину и диаметр труб, а также мощность насоса и объем резервуара.

Элементы, из которых состоит самодельная мини-ферма, включают:

Погружную помпу и предназначенный для нее шланг из винила диаметром в пол дюйма.
1,5-метровую трубу из ПВХ, наружный диаметр которой не должен быть меньше75 миллиметров.
Торцевую заглушку для трубы.

Глубокий резервуар с крышкой. В его качестве можно использовать ведро минимальным объемом в 20 литров. Резервуар должен быть непрозрачным, чтобы не пропускать свет.

Сетчатые горшочки или ведерки, предназначенные для гидропонных установок.
Эпоксидную смолу.
Фитосветильники, включая люминесцентные и led варианты.
Набор инструментов (карандаш, лист бумаги, рулетка, тонкозубая и торцовочная пила, строительный уровень).

Схема сборки домашней гроу-башни выглядит так:

Сначала нужно карандашом отметить на трубе места, где будут закреплены горшки. Важно учесть, что они должны размещаться под углом в 45 градусов, что обеспечит равномерное увлажнение корней и субстрата раствором, стекающим по внутренним стенкам конструкции.
Теперь вырезаются отверстия, в которые впоследствии установаются горшки с высаженными культурами.

Отверстие также нужно вырезать и в крышке резервуара. Его диаметр должен совпадать с диаметром трубы, один конец которой опустится через это отверстие в контейнер с жидкостью.
Второй конец трубы нужно закрыть, используя заглушку.
Остается только установить насос и шланг, которые обеспечат подачу жидкости из резервуара в верхнюю часть башни.

Что не подходит для выращивания на вертикальной башне?

Пирамидальная конструкция для вертикальной фермы

Несмотря на универсальность и высокую производительность гидропонной сити-фермы выращивать в ней можно далеко не все культуры.Ниже приведен перечень тех из них, что не подходят для вертикальной башни.

Чрезмерно требовательные культуры, определенный этап развития которых требует корректировки температуры воздуха.
Однолетки (бархатцы, календула и другие цветы).

Растения, соцветия которых сильно осыпаются, что создает угрозу засорения системы.
Культуры, корневища которых развиваются достаточно активно.
Свекла, морковь картофель и другие крупные корнеплоды.

Что можно выращивать на вертикальной ферме?

Лучшими растениями для гидропонных башен, которые обычно растут в них высокими темпами, считаются пряные травы и быстрорастущие культуры.Их перечень представлен ниже.

Зелень	Овощи, фрукты, ягоды	Цветы
Шпинат	Помидоры	Тюльпаны
Горчица	Перец	Герберы
Петрушка	Редис	Камелии
Базилик	Огурцы	Нарциссы
Лук	Капуста
Салат	Баклажаны
Мята	Миниатюрные сорта бананов
Угроп	Клубника
Латук	Земляника
Сельдерей	Жимолость
Руккола

Этапы выращивания зелени на вертикальной ферме в домашних условиях

Культивирование зелени в вертикальной башне

Вариантом культур, которые прекрасно растут на гидропонной мини-ферме, выступает различная зелень.По этой причине я хочу уделить внимание описанию этапов ее культивирования на гидропонной башне.

Как только купленная или самодельная установка будет готова к использованию, следует:

Подготовить саженцы к посадке, хорошо вымыв их корни после извлечения из земли.
Поместить рассаду в горшки для гидропонной фермы.
Добавить небольшое количество воды.
Задать нужные параметры на датчиках оборудования и впоследствии контролировать их работу.
Следить за бесприпятственным доступом кислорода к корням.

Спустя примерно семь дней можно добавить в резервуар питательный раствор. Опытные фермеры знают, как самостоятельно его приготовить, принимая за основу потребности конкретной культуры. Новичкам же лучше использовать покупные варианты.

Евгений Акулов

Замена раствора должна производиться на регулярной основе, для того чтобы растения получали свежее питание. Кроме этого нужно регулировать температуру, влажность и уровень освещенности. Их оптимальные значения различны для разных этапов жизни растения.

— Евгений Акулов

Выводы

Вертикальные фермы – один из самых современных и весьма перспективных методов выращивания растений, который выступает прекрасной альтернативой традиционному подходу их культивирования в земле.Подход подойдет для организации растениеводства в условиях города за счет того, что гроверу не нужно использовать грунт и отводить большие площади под грядки.

При желании разместить гидропонную мини-ферму можно парнике или тепличной установке, либо даже в квартире (например, на балконе).

Организация производственных вертикальных ферм, направленных на выращивание фруктов, овощей, зелени и ягод с целью их последующей реализации, требует продуманного подхода. Важно не только наладить работу оборудования, но и заняться вопросами логистики, чтобы наладить доставку продукции в регионы. Поиск инвесторов и потенциальных клиентов – тоже важный аспект, заслуживающий внимания.

Среди прочих преимуществ гроу-башен – увеличение урожайности выращиваемых культур, а также экономия средств за счет меньшего потребления воды и питательного раствора. Некоторые домашние конструкции также отличаются экономным потреблением электричества. Однако достижение отличных результатов возможно только при условии правильной организации процесса культивирования растений на вертикальной ферме с учетом всех аспектов.

Интересное видео по теме

Вопрос-ответ

Можно ли рассчитывать на минимальные затраты при организации небольшой вертикальной фермы в жилом помещении?

Да, если самостоятельно собрать установку из доступных частей, то можно уложиться в очень даже небольшую сумму.

Какой субстрат подойдет для сити-фермы?

Выбор субстрата всегда зависит от того, какая культура будет в нем выращиваться. Я рекомендую выбирать в качестве субстрата минеральную вату, вермикулит, перлит и т.д.

Как снизить риск поломки оборудования?

С этой целью следует дополнительно установить фильтры, которые помогут минимизировать угрозу засорения некоторых элементов системы и избежать ненужных проблем.

Как купить готовое оборудование для гроу-башни?

Сделать это можно в специализированном магазине, либо зайдя на сайт одного из популярных производителей. В последнем случае можно оформить доставку на дом.

Можно ли выращивать деревья на вертикальной мини-ферме?

Нет, деревья не подходят для ifarm.

Являются ли выращенные на вертикальной ферме культуры качественными?

Культивируемые в сити-фермах овощи, фрукты, ягоды и зелень вырастают очень сочными и ароматными, обладающими естественным вкусом, если гровер не обрабатывает их большим количеством химикатов.