科学家概述了AI控制的无土农业的潜力这可以看到沙漠中种植的农作物

一项新的研究概述了无土壤，计算机控制的农场的潜力，因为气候变化和土壤侵蚀限制了我们的农作物生长能力。这项研究发表在《新植物学家》上，并由布里斯托大学，约翰·英因斯中心和LettUs Grow的科学家领导，描述了垂直耕作方法日益增长的环境和经济状况，可以看到作物在以前不宜耕种的环境(如迪拜沙漠)中生长前往日光时间较短的/地区，例如冰岛。

垂直耕作是一种室内农业，其中，农作物以堆叠的方式种植，其中水，照明和养分源由人工智能精心控制和支持，在人工智能中，机器可以管理日常的园艺任务。

一个快速成长的行业的一部分，垂直农场设置根据最近的预测，到2025年21%的速度增长1。具有许多环境效益，包括可以更好地利用空间，因为可以在城市地区建立垂直农场，例如废弃的隧道或不合适的棕地市区，更少的食物里程，与病原体隔离，减少土壤退化以及减少养分和水的养分和回收。垂直农场还有助于产品一致性，价格稳定以及在与某些农作物(例如沙漠或北极)不兼容的纬度上进行耕种。

跨学科研究结合了生物学和工程学，确定了未来使用精密农业提高垂直农业可持续发展所需的研究领域，包括采用营养丰富的气溶胶代替直接施于土壤的土壤的气耕法。据信这种方法解决了使用水培系统出现的许多生理限制，例如改善了根部周围的通气，这意味着可以提高多达70%的产量。但是，这些系统需要广泛的农场基础设施和控制技术。

布里斯托尔大学研究根与环境相互作用的研究者，该研究的主要作者Bethany Eldridge解释说：“鉴于全球80%的农业用地受到中度或严重侵蚀，因此能够在土壤中种植农作物不含肥料和农药的无烟系统是有利的，因为它提供了机会在面临土壤侵蚀或其他环境问题(例如可能由传统的土壤农业驱动的当地水体中的藻华)的地区种植农作物。

“我们知道，在航空垂直种植环境中种植的植物可以获得更高的产量，但是，我们对植物如何生长以及如何在航空种植过程中对无土生长的环境做出反应的了解仍然很少。

“例如，类似于肠道菌群在消化食物和帮助您吸收重要营养素和矿物质方面起着重要作用，植物还在其根部周围形成了一个微生物群落，有助于促进植物生长。但是，这些微生物在根部周围的形成对植物生长的环境非常敏感，而且我们对这些生物群落在航空垂直耕作中如何形成的了解很少。这些知识对于微调生长环境以鼓励这些有益微生物的生长或开发类似于益生菌酸奶的益生菌混合物(可以添加为有助于提高植物生长性能的益生菌混合物)非常重要。”

该报告认为，垂直农场技术创新的驱动力是使运营成本最小化，同时使生产率最大化，而对基础生物学研究的投资具有重要作用。因此，研究人员试图了解：

为什么航空培植比水培或土壤培植更有生产力。

航空培植与植物24小时昼夜节律的关系。

在航空条件下一系列作物的根系发育。

气溶胶液滴尺寸与沉积和植物性能之间的关系。

我们如何建立框架以比较多种作物的垂直农业技术。

航空方法如何影响微生物与植物根的相互作用。

密闭航空系统营养液中的根系分泌物(植物根系分泌的化合物)的循环利用性质。

在当前全球大流行的邓迪垂直农场中，小规模展示了这种类型的农业如何在短缺中成为可靠的食品供应链的重要组成部分，但是知识差距仍然存在，该研究着重指出了了解植物的方式需要进行的未来研究在气培过程中生长并做出反应。

约翰·因内斯中心的研究小组负责人，该研究的资深作者之一安东尼 ·多德博士补充说：“在这项研究中，我们为垂直农业的未来制定了战略路线图，以提高生产力和可持续性。通过将基本的生物学见解引入植物如何最好地应对航空种植中，我们可以帮助垂直农业提高效率，更快，同时生产对环境影响较小的健康食品。”

研究的资深作者之一，前布里斯托尔大学学生创办的LettUs Grow公司首席科学官Jack Farmer 补充说：“这种多学科的合作将指导垂直农业的可持续和经济效益集约化地理位置，农作物和经济状况之间可能存在很大差异。

气候变化只会增加对该技术的需求。预计在不久的将来，地区天气模式和可用水量的变化可能会影响农业生产力。垂直农业提供了终年以耐气候的方式种植高价值营养作物的能力，为种植者提供了可靠的收入来源。”

LettUs Grow研究和开发负责人Lilly Manzoni以及该研究的作者补充说：“这篇论文之所以独特，是因为它比典型的植物研究论文要广，它结合了工程师，气溶胶科学家，植物生物学家和园艺师。可控环境农业和航空电子学的奇妙之处在于它确实是跨学科的。”

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