Sachin G. Chavan (1,2,*) , Zhong-Hua Chen (1,3), Oula Ghannoum (1) , Christopher I. Cazzonelli (1) dan David T. Jaringan 1,2)
1. Pusat Tanam Sayuran yang Dilindungi Nasional, Institut Lingkungan Hawkesbury, Sydney Barat
Universitas, Tas Terkunci 1797, Penrith, NSW 2751, Australia; z.chen@westernsydney.edu.au (Z.-HC); o.ghannoum@westernsydney.edu.au (OG); c.cazzonelli@westernsydney.edu.au (CIC); d.tissue@westernsydney.edu.au (DTT)
2. Pusat Global untuk Inovasi Berbasis Lahan, Kampus Hawkesbury, Western Sydney University,
Richmond, NSW 2753, Australia
3. Sekolah Sains, Universitas Sydney Barat, Penrith, NSW 2751, Australia
* Korespondensi: s.chavan@westernsydney.edu.au; Telp: +61-2-4570-1913
Abstrak: Penanaman yang dilindungi menawarkan cara untuk meningkatkan produksi pangan dalam menghadapi perubahan iklim
dan memberikan makanan sehat secara berkelanjutan dengan sumber daya yang lebih sedikit. Namun, untuk membuat cara bercocok tanam ini
layak secara ekonomi, kita perlu mempertimbangkan status pertanaman yang dilindungi dalam konteks tersedia
teknologi dan tanaman hortikultura target yang sesuai. Tinjauan ini menguraikan peluang yang ada
dan tantangan yang harus diatasi dengan penelitian dan inovasi yang berkelanjutan di namun menarik ini
bidang kompleks di Australia. Fasilitas pertanian dalam ruangan secara luas dikategorikan ke dalam tiga berikut
tingkat kemajuan teknologi: teknologi rendah, sedang, dan tinggi dengan tantangan yang sesuai
yang membutuhkan solusi inovatif. Selanjutnya, pembatasan pertumbuhan tanaman indoor dan dilindungi
sistem tanam (misalnya, biaya energi tinggi) telah membatasi penggunaan pertanian dalam ruangan secara relatif
sedikit tanaman bernilai tinggi. Oleh karena itu, kita perlu mengembangkan kultivar tanaman baru yang cocok untuk pertanian dalam ruangan
yang mungkin berbeda dari yang dibutuhkan untuk produksi lapangan terbuka. Selain itu, penanaman dilindungi
membutuhkan biaya awal yang tinggi, tenaga kerja terampil yang mahal, konsumsi energi yang tinggi, dan hama yang signifikan
dan manajemen penyakit dan kontrol kualitas. Secara keseluruhan, penanaman terlindungi menawarkan solusi yang menjanjikan
untuk ketahanan pangan, sekaligus mengurangi jejak karbon produksi pangan. Namun, untuk dalam ruangan
produksi tanaman memiliki dampak positif yang substansial pada ketahanan pangan dan nutrisi global
keamanan, produksi ekonomis dari beragam tanaman akan menjadi penting.
Kata kunci: tanam terlindungi; pertanian vertikal; budaya tanpa tanah; kinerja tanaman; pertanian dalam ruangan;
ketahanan pangan; keberlanjutan sumber daya
1. Pengantar
Populasi global diperkirakan akan mencapai hampir 10 miliar pada tahun 2050, dengan sebagian besar pertumbuhan diperkirakan terjadi di pusat kota besar di seluruh dunia [1,2]. Seiring bertambahnya populasi, produksi pangan harus meningkat dan memenuhi kebutuhan nutrisi dan kesehatan sekaligus mencapai Tujuan Pembangunan Berkelanjutan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UN SDGs) [3,4]. Menurunnya lahan subur dan dampak buruk perubahan iklim terhadap pertanian menimbulkan tantangan tambahan yang memaksa inovasi dalam sistem produksi pangan di masa depan untuk memenuhi permintaan yang meningkat dalam beberapa dekade mendatang. Misalnya, pertanian Australia sering terpapar variabilitas iklim dan rentan terhadap dampak perubahan iklim jangka panjang. Kekeringan baru-baru ini di seluruh Australia bagian timur pada tahun 2018–19 dan 2019–20 berdampak buruk pada bisnis pertanian, sehingga menambah efek perubahan iklim yang muncul pada pertanian Australia [5].
Tanam terlindungi, juga dikenal sebagai pertanian dalam ruangan [6]—mulai dari polytunnels berteknologi rendah hingga rumah kaca berteknologi menengah, yang sebagian dikendalikan oleh lingkungan, hingga rumah kaca 'pintar' berteknologi tinggi dan pertanian dalam ruangan—dapat membantu meningkatkan ketahanan pangan global pada abad ke-21 abad. Namun, meskipun visi kota metropolis yang mandiri menarik sebagai cara untuk mengatasi tantangan kontemporer, penerapan pertanian dalam ruangan belum sesuai dengan
kegembiraan dan optimisme pendukungnya. Tanam terlindungi dan pertanian dalam ruangan melibatkan penggunaan teknologi dan otomatisasi yang lebih besar untuk mengoptimalkan penggunaan lahan, sehingga menawarkan solusi menarik untuk meningkatkan produksi pangan di masa depan [7]. Di seluruh dunia, perkembangan pertanian perkotaan [8,9] sering terjadi setelah krisis kronis dan/atau akut, seperti keterbatasan cahaya dan ruang di Belanda; runtuhnya industri motor di Detroit; jatuhnya pasar realestate di Pantai Timur AS; dan blokade krisis misil Kuba. Lainnya
dorongan datang dalam bentuk pasar yang tersedia, yaitu, tanaman yang dilindungi berkembang biak di Spanyol [10] karena akses mudah negara itu ke pasar Eropa Utara. Bersama dengan tantangan yang ada, pandemi COVID-19 yang sedang berlangsung dapat memberikan dorongan yang diperlukan untuk mengubah pertanian perkotaan [11].
Jika pertanian perkotaan ingin memainkan peran penting dalam meningkatkan ketahanan pangan dan gizi manusia, maka perlu ditingkatkan secara global sehingga memiliki kapasitas untuk menumbuhkan rangkaian produk yang lebih luas dengan cara yang lebih hemat energi, sumber daya, dan biaya daripada saat ini mungkin. Ada peluang besar untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas tanaman dengan memadukan kemajuan dalam pengendalian lingkungan, pengelolaan hama, fenomik, dan otomatisasi
dengan upaya pemuliaan yang menargetkan sifat-sifat yang meningkatkan arsitektur tanaman, kualitas tanaman (rasa dan nutrisi) dan hasil. Keanekaragaman yang lebih besar dari tanaman saat ini dan yang muncul relatif terhadap jenis tanaman tradisional, serta tanaman obat, dapat ditanam di pertanian yang dikontrol lingkungan [12,13].
Kebutuhan mendesak untuk meningkatkan ketahanan pangan perkotaan dan mengurangi jejak karbon makanan dapat diatasi dengan inovasi di sektor pertanian pangan, seperti penanaman terlindungi dan pertanian dalam ruangan vertikal. Ini berkisar dari poli-terowongan berteknologi rendah dengan kontrol lingkungan minimal, rumah kaca berteknologi menengah, yang sebagian dikendalikan oleh lingkungan hingga rumah kaca berteknologi tinggi dan fasilitas pertanian vertikal dengan teknologi canggih. Tanam terlindungi adalah sektor penghasil makanan yang tumbuh paling cepat di Australia, dalam hal skala produksi dan dampak ekonomi [12]. Industri tanaman lindung Australia terdiri dari fasilitas berteknologi tinggi (17%), rumah kaca (20%) dan sistem produksi tanaman berbasis hidroponik/substrat (52%), yang menunjukkan kebutuhan dan peluang untuk mengembangkan sektor pertanian pangan. Dalam ulasan ini, kami membahas status penanaman yang dilindungi dalam konteks teknologi yang tersedia dan tanaman hortikultura target yang sesuai, menguraikan peluang dan tantangan yang perlu ditangani oleh penelitian yang sedang berlangsung di Australia.
2. Teknik dan Teknologi Terkini dalam Penanaman Lindung
Pada tahun 2019, total luas lahan yang dikhususkan untuk penanaman yang dilindungi—yang, secara luas, melibatkan
menanam tanaman di bawah semua jenis penutup—diperkirakan mencapai 5,630,000 hektar (ha) secara global [14]. Luas total sayuran dan herbal yang ditanam di rumah kaca (struktur permanen) diperkirakan sekitar 500,000 ha secara global, dengan 10% dari tanaman ini ditanam di rumah kaca dan 90% di rumah kaca plastik [15,16]. Area rumah kaca Australia diperkirakan sekitar 1300 ha, dengan rumah kaca berteknologi tinggi (sekitar 14 bisnis individu, masing-masing menempati kurang dari 5 ha) terhitung 17% dari luas ini, dan rumah kaca berteknologi rendah/berteknologi menengah menyumbang 83% [17 ]. Secara global, rumah kaca plastik dan rumah kaca masing-masing menyumbang sekitar 80% dan 20% dari total rumah kaca yang diproduksi [16].
Tanam terlindungi adalah sektor penghasil pangan dengan pertumbuhan tercepat di Australia, bernilai sekitar $1.5 miliar per tahun di gerbang pertanian pada tahun 2017. Diperkirakan sekitar 30% dari semua petani Australia bercocok tanam dalam beberapa bentuk sistem tanam terlindungi, dan bahwa tanaman yang ditanam di bawah penutup terdiri dari sekitar 20% dari total nilai produksi sayuran dan bunga [18]. Di Australia, perkiraan area produksi sayuran rumah kaca tertinggi adalah Australia Selatan (580 ha), diikuti oleh New South Wales (500 ha) dan Victoria (200 ha), sementara Queensland, Australia Barat, dan Tasmania masing-masing <50 ha [17 ].
Berdasarkan Buku Pegangan Statistik Hortikultura Australia (2014–2015) dan diskusi dengan industri, nilai produksi kotor (GVP) buah-buahan, sayuran, dan bunga diperkirakan untuk tahun 2017. Di antara sistem penanaman yang digunakan, tanaman yang ditanam di hidroponik/substrat- berbasis sistem produksi (52%) dinilai paling tinggi, diikuti oleh yang ditanam dengan sistem fertigasi tanah (35%), dengan kombinasi fertigasi tanah dan sistem berbasis hidroponik/substrat (11%), dan menggunakan sistem hidroponik/nutrisi. teknik film (NFT) (2%) (Gambar 1A). Demikian pula, di antara jenis-jenis perlindungan, tanaman yang ditanam di bawah penutup poli/kaca (63%) memiliki GVP tertinggi, diikuti oleh tanaman yang ditanam di bawah penutup poli (23%), penutup hujan es/naungan (8%) dan gabungan poli/hujan es/teduh penutup (6%) (Gambar 1B) [17]. Di Australia, statistik untuk GVP produk hortikultura rumah kaca tertentu tidak tersedia [15].
Gambar 1. Total produksi nilai bruto (GVP) tanaman di bawah pertanaman terlindungi (2017) dengan sistem tanam (A) dan proteksi (B). Produksi berbasis hidroponik/substrat melibatkan pertumbuhan tanaman tanpa tanah menggunakan media lembam seperti rockwool. Produksi berbasis tanah/fertigat melibatkan pertumbuhan tanaman menggunakan tanah dengan fertigasi (kombinasi aplikasi pupuk dan air). Teknik film hidroponik/nutrisi (NFT) mensyaratkan sirkulasi aliran air dangkal yang mengandung nutrisi terlarut yang melewati akar tanaman dalam saluran kedap air. 'Poli' mengacu pada polikarbonat.
Penutup hujan es / naungan, biasanya dari jaring atau kain, melindungi tanaman dari hujan es dan menghalangi sebagian cahaya yang berlebihan. $ mengacu pada AUD.
Di antara fasilitas lingkungan terkontrol di Amerika Serikat, rumah kaca kaca atau polikarbonat (poli) (47%) lebih umum daripada pertanian vertikal dalam ruangan (30%), rumah lingkaran plastik berteknologi rendah (12%), pertanian kontainer (7% ) dan sistem budidaya air dalam ruangan (4%). Di antara sistem budidaya, hidroponik (49%) lebih umum daripada sistem berbasis tanah (24%), aquaponik (15%), aeroponik (6%) dan hibrida (aeroponik, hidroponik, tanah) (6%) [19,20].
Australia memiliki sangat sedikit pertanian vertikal maju yang mapan, sebagian besar karena fakta bahwa ia hanya memiliki sedikit kota berpenduduk padat. Namun, Australia memiliki sekitar 1000 ha area rumah kaca [16,17] dan ekspor sayuran segar dan buah-buahan meningkat secara substansial dari tahun 2006 hingga 2016 untuk Australia [16] dengan peningkatan penanaman di bawah naungan. Meskipun Australia telah memulai dengan baik dalam pertanian dalam ruangan dan sektor ini memiliki potensi pertumbuhan yang besar, dibutuhkan waktu untuk matang dan pengembangan lebih lanjut untuk menjadi pemain kunci dalam skala global. Saat ini, fasilitas pertanian dalam ruangan yang berorientasi komersial dapat dikategorikan ke dalam tiga tingkat kemajuan teknologi berikut: teknologi rendah, sedang, dan tinggi. Masing-masing dibahas secara lebih rinci di bagian berikut.
2.1. Teknologi Baru untuk Poly-Tunnel Berteknologi Rendah
Fasilitas rumah kaca berteknologi rendah yang berkontribusi paling besar terhadap penanaman yang dilindungi memiliki beberapa keterbatasan yang memerlukan solusi teknologi untuk membantu peralihannya menjadi fasilitas berteknologi menengah atau tinggi yang menguntungkan yang menghasilkan tanaman berkualitas tinggi dengan sumber daya minimal. Poli-terowongan berteknologi rendah menyumbang 80–90% dari produksi tanaman rumah kaca secara global [20] dan di Australia [17]. Mempertimbangkan proporsi besar polytunnels berteknologi rendah dalam penanaman yang dilindungi dan rendahnya tingkat iklim, pemupukan dan pengendalian hama, penting untuk mengatasi tantangan terkait untuk meningkatkan produksi dan keuntungan ekonomi bagi petani.
Tingkat teknologi rendah mencakup berbagai jenis terowongan poli yang dapat berkisar dari struktur logam darurat dengan penutup plastik hingga struktur yang dibangun khusus secara permanen. Umumnya, mereka tidak dikendalikan di luar kemampuan untuk mengangkat penutup plastik saat menjadi terlalu panas atau berawan di luar. Penutup plastik ini melindungi tanaman dari hujan es, hujan, dan cuaca dingin serta memperpanjang musim tanam sampai batas tertentu. Struktur murah ini menawarkan a
pengembalian yang layak untuk investasi dalam tanaman sayuran seperti selada, kacang-kacangan, tomat, mentimun, kubis dan zucchini. Bertani di terowongan poli ini dilakukan di dalam tanah, sementara operasi yang lebih maju dapat menggunakan pot besar dan irigasi tetes untuk tomat, blueberry, terong, atau paprika. Namun, meskipun penanaman terlindungi dengan teknologi rendah masuk akal bagi petani kecil, teknik seperti itu memiliki beberapa kekurangan. Kurangnya kontrol lingkungan mempengaruhi konsistensi ukuran dan kualitas produk dan karenanya berkurang
akses pasar produk-produk ini untuk menuntut pelanggan seperti supermarket dan restoran. Mengingat bahwa tanaman umumnya ditanam di tanah, para petani ini juga dihadapkan pada berbagai hama dan penyakit yang terbawa tanah (misalnya, serangan nematoda yang terus-menerus). Mitra industri dan penelitian membutuhkan inovasi dalam memberikan solusi di seluruh desain fasilitas dan sistem pengelolaan tanaman serta sistem perdagangan cerdas untuk produk ekspor
dan memelihara rantai pasokan yang konstan. Insentif dan dukungan dari badan pendanaan dan inovasi teknologi (misalnya, pengendalian biologis, otomatisasi parsial dalam irigasi dan pengendalian suhu) dari universitas dan perusahaan dapat membantu peralihan petani ke sistem tanam berteknologi lebih maju.
2.2. Meningkatkan Rumah Kaca Berteknologi Menengah dengan Inovasi dan Teknologi Baru
Pemangkasan terlindung teknologi menengah adalah kategori luas yang mencakup rumah kaca dan rumah kaca dengan lingkungan terkontrol. Bagian dari sektor tanaman yang dilindungi ini membutuhkan peningkatan teknologi yang signifikan jika ingin bersaing dengan produksi pangan skala besar di pertanian yang menggunakan terowongan poli berteknologi rendah dan produk berkualitas tinggi dari rumah kaca berteknologi tinggi. Pengendalian lingkungan di rumah kaca berteknologi menengah biasanya sebagian atau intensif dan suhu beberapa rumah kaca dapat dikontrol dengan membuka atap secara manual, sementara
fasilitas yang lebih maju memiliki unit pendingin dan pemanas. Penggunaan panel surya dan film pintar sedang diselidiki untuk mengurangi biaya energi dan jejak karbon di rumah kaca berteknologi menengah [21-23].
Sementara banyak rumah kaca masih terbuat dari PVC atau lapisan kaca, film pintar dapat diterapkan pada struktur ini atau dapat dimasukkan ke dalam desain rumah kaca untuk meningkatkan efisiensi energi. Umumnya, rumah kaca kelas atas menggunakan media tanam seperti blok Rockwool dengan kuitansi pupuk cair yang dikalibrasi dengan hati-hati pada berbagai tahap pertumbuhan untuk memaksimalkan hasil panen. Pemupukan CO2 terkadang digunakan di rumah kaca berteknologi menengah untuk meningkatkan hasil dan kualitas. Sektor penanaman terlindung teknologi menengah akan mendapat manfaat dari kemitraan industri-universitas untuk menghasilkan solusi ilmiah dan teknologi canggih, termasuk genotipe tanaman baru dengan hasil dan kualitas tinggi, pengelolaan hama terpadu, pemupukan otomatis sepenuhnya dan kontrol iklim rumah kaca, dan bantuan robotik dalam pengelolaan tanaman dan panen.
2.3. Inovasi Sains dan Teknologi untuk Rumah Kaca Berteknologi Tinggi
Rumah kaca berteknologi tinggi dapat menggabungkan kemajuan teknologi terbaru dalam fisiologi tanaman, pemupukan, daur ulang, dan pencahayaan. Di rumah kaca komersial berskala besar, misalnya, teknologi 'kaca pintar', sistem fotovoltaik surya (PV) dan pencahayaan tambahan, seperti panel LED, dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas dan hasil tanaman. Produsen juga semakin mengotomatiskan area kritis dan/atau padat karya seperti pemantauan tanaman, penyerbukan, dan pemanenan.
Pengembangan kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin (MI) telah membuka dimensi baru untuk rumah kaca berteknologi tinggi [24-28]. AI adalah seperangkat aturan yang disandikan komputer dan model statistik yang dilatih untuk membedakan pola dalam data besar dan melakukan tugas yang umumnya terkait dengan kecerdasan manusia. AI yang digunakan dalam pengenalan gambar digunakan untuk memantau kesehatan tanaman dan mengenali tanda-tanda penyakit, memungkinkan pengambilan keputusan yang lebih cepat dan terinformasi lebih baik untuk pengelolaan dan pemanenan tanaman—yang, saat ini, dapat dicapai
oleh lengan robot daripada tenaga manusia. Internet-of-Things (IoT) menawarkan solusi otomatisasi yang dapat disesuaikan secara khusus untuk aplikasi rumah kaca [29]. Dengan demikian, AI dan IoT dapat berkontribusi secara signifikan di bidang pertanian modern dengan mengendalikan dan mengotomatiskan aktivitas pertanian [30].
Penelitian dan pengembangan di bidang robot pertanian telah berkembang secara signifikan dalam dekade terakhir [31–33]. Sistem pemanenan tanaman capsicum yang otonom yang mendekati kelayakan komersial ditunjukkan dengan tingkat keberhasilan panen 76.5% [31] di Australia. Prototipe robot untuk menghilangkan daun tanaman tomat, memanen capsicum (paprika), dan menyerbuki tanaman tomat [34,35] telah dikembangkan di Eropa dan Israel, dan dapat dikomersialkan dalam waktu dekat.
Selain itu, sistem perangkat lunak manajemen tenaga kerja untuk rumah kaca berteknologi tinggi berskala besar akan mengoptimalkan efisiensi pekerja secara signifikan, meningkatkan prospek ekonomi bisnis ini. Revolusi TI dan teknik akan terus memberdayakan penanaman yang dilindungi dan pertanian dalam ruangan, memungkinkan petani memantau dan mengelola tanaman mereka dari komputer dan perangkat seluler, yang bahkan dapat digunakan untuk membuat pertanian kritis dan
keputusan pasar. Rumah kaca berteknologi tinggi memiliki potensi tertinggi untuk memberi manfaat bagi sektor penanaman yang dilindungi Australia, oleh karena itu penelitian dan inovasi berkelanjutan dalam fasilitas ini kemungkinan besar akan menghasilkan waktu dan uang yang diinvestasikan dengan baik.
2.4. Mengembangkan Pertanian Vertikal untuk Kebutuhan Mendatang
Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat dalam 'pertanian vertikal' dalam ruangan di seluruh dunia telah disaksikan, terutama di negara-negara dengan populasi besar dan lahan yang tidak mencukupi [36,37]. Pertanian vertikal mewakili nilai USD 6 miliar tetapi tetap merupakan sebagian kecil dari pasar pertanian global bernilai triliunan dolar [38]. Ada berbagai iterasi pertanian vertikal tetapi semuanya menggunakan rak tanam tanpa tanah atau hidroponik yang ditumpuk secara vertikal dalam lingkungan yang tertutup dan terkontrol sepenuhnya, yang memungkinkan otomatisasi, kontrol, dan konsistensi tingkat tinggi [39]. Namun, pertanian vertikal tetap terbatas pada tanaman bernilai tinggi dan berumur pendek karena biaya energi yang tinggi meskipun menawarkan produktivitas per meter persegi yang tak tertandingi dan tingkat efisiensi air dan nutrisi yang tinggi.
Dimensi teknologi pertanian vertikal—dan khususnya, munculnya rumah kaca 'pintar'—kemungkinan akan menarik para penanam yang ingin bekerja dengan teknologi komputer dan data besar yang sedang berkembang seperti AI dan Internet of Things (IoT) [40]. Saat ini, semua bentuk pertanian dalam ruangan padat energi dan padat karya, meskipun ada ruang untuk kemajuan besar dalam teknologi otomasi dan efisiensi energi. Sudah, bentuk paling maju dari pertanian dalam ruangan memasok energi mereka sendiri di lokasi dan tidak tergantung pada jaringan utilitas umum. Taman atap dapat berkisar dari desain sederhana di atas bangunan kota hingga perusahaan atap perusahaan di gedung kota di New York dan Paris. Pertanian vertikal dalam ruangan memiliki masa depan yang cerah, terutama setelah pandemi COVID-19 dan memiliki posisi yang baik untuk meningkatkan pangsa pasar pangan global, karena
sistem produksi yang sangat efisien, pengurangan rantai pasokan dan biaya logistik, potensi otomatisasi (meminimalkan penanganan) dan akses mudah ke tenaga kerja dan konsumen.
3. Tanaman Sasaran dalam Penanaman Lindung
Saat ini, tanaman yang cocok untuk pertanian dalam ruangan jumlahnya terbatas karena keterbatasan tanaman untuk pertumbuhan dalam ruangan serta batasan penanaman yang dilindungi seperti biaya energi yang tinggi (untuk penerangan, pemanasan, pendinginan dan menjalankan berbagai sistem otomatis) yang memungkinkan tanaman bernilai tinggi tertentu [ 41–43]. Namun, produksi ekonomis dari beragam tanaman yang dapat dimakan sangat penting jika penanaman yang dilindungi ingin memberikan dampak yang signifikan
keamanan pangan global [12,13,44]. Kultivar tanaman untuk budidaya sayuran yang dilindungi berbeda secara signifikan dari produksi lahan terbuka yang dibiakkan untuk toleransi terhadap berbagai kondisi lingkungan, yang tidak selalu diperlukan dalam penanaman yang dilindungi. Pengembangan kultivar yang sesuai akan membutuhkan optimalisasi beberapa sifat (seperti penyerbukan sendiri, pertumbuhan tak tentu, akar yang kuat) yang berbeda dari sifat-sifat yang dipandang sebagai
diinginkan pada tanaman di luar ruangan (Gambar 2) (Diadopsi dari [13]).
Gambar 2. Sifat-sifat yang diinginkan untuk tanaman berbuah yang ditanam di dalam ruangan di bawah kondisi lingkungan terkendali dibandingkan dengan tanaman yang ditanam di luar ruangan di bawah kondisi lapangan.
Saat ini, buah-buahan dan sayuran yang paling cocok untuk pertanian dalam ruangan meliputi:
• Yang tumbuh di tanaman merambat atau semak-semak (tomat, strawberry, raspberry, blueberry, mentimun, capsicum, anggur, buah kiwi);
• Tanaman spesialis bernilai tinggi (hop, vanilla, saffron, kopi);
• Tanaman obat dan kosmetik (rumput laut, Echinacea);
• Pohon kecil (ceri, coklat, mangga, almond) adalah pilihan lain yang layak [13].
Pada bagian berikut, kami membahas tanaman yang ada saat ini dan pengembangan kultivar baru untuk pertanian dalam ruangan secara lebih rinci.
3.1. Tanaman yang Ada Ditanam di Fasilitas Teknologi Rendah, Menengah dan Tinggi
Sistem tanam terlindung teknologi rendah dan menengah menghasilkan terutama tomat, mentimun, zucchini, capsicum, terong, selada, sayuran Asia dan rempah-rempah. Dari segi luas, jumlah buah yang dihasilkan dan jumlah usaha, tomat merupakan tanaman sayuran hortikultura terpenting yang diproduksi di rumah kaca, diikuti oleh capsicum dan selada [15,45].
Di Australia, pengembangan fasilitas lingkungan terkontrol berskala besar telah dibatasi terutama pada yang dibangun untuk menanam tomat [15]. Estimasi GVP buah-buahan, sayur-sayuran dan bunga untuk tahun 2017, di lapangan dan di fasilitas penanaman yang dilindungi, menunjukkan dominasi tomat di sektor penanaman yang dilindungi Australia.
Estimasi GVP keseluruhan untuk tahun 2017 terkait dengan produksi lapangan dan tanaman hortikultura tertutup tertinggi untuk tomat (24%), diikuti oleh stroberi (17%), buah musim panas (13%), bunga (9%), blueberry (7%), ketimun (7%) dan capsicum (6%), dengan sayuran Asia, herba, terong, ceri, dan beri masing-masing berjumlah kurang dari 6% (Gambar 3A).
Gambar 3. Estimasi nilai produksi bruto (GVP) untuk keseluruhan lahan gabungan dan produksi sayuran tanaman yang dilindungi (A) dan GVP yang diperhitungkan dari tanaman yang dibudidayakan di bawah tanaman yang dilindungi pada tahun 2017 (B) untuk Australia.
Di antaranya, GVP tanaman yang ditanam dalam sistem tanam terlindung tertinggi untuk tomat (40%), yang dipimpin oleh margin yang signifikan relatif terhadap tanaman lain termasuk bunga (11%), stroberi (10%), buah-buahan musim panas (8% ) dan berry (8%), dengan masing-masing tanaman yang tersisa berjumlah kurang dari 5% (Gambar 3B). Namun, pasar domestik Australia telah dipenuhi oleh tomat rumah kaca, yang meninggalkan industri penanaman yang dilindungi
dengan dua opsi berikut: meningkatkan penjualan tanaman ini di pasar internasional; dan/atau untuk mendorong beberapa penanam rumah kaca yang ada di negara tersebut untuk beralih ke produksi tanaman bernilai tinggi lainnya. Proporsi tanaman individu yang dibudidayakan di bawah perlindungan paling tinggi untuk beri (85%) dan tomat (80%), diikuti oleh bunga (60%), ketimun (50%), ceri dan sayuran Asia (masing-masing 40%), stroberi dan musim panas.
buah-buahan (masing-masing 30%), blueberry dan rempah-rempah (masing-masing 25%), dan terakhir, capsicum dan terong, masing-masing 20% [17]. Saat ini, pertanian dalam ruangan padat energi dan tenaga kerja terbatas pada tanaman bernilai tinggi yang dapat diproduksi dalam jangka pendek dengan masukan energi yang rendah [46,47]
Di 'pabrik' tanaman, tanaman utama yang ditanam saat ini adalah tanaman berdaun hijau dan tumbuhan, karena periode pertumbuhan tanaman ini pendek (karena buah dan biji tidak diperlukan) dan bernilai tinggi [7], fakta bahwa tanaman tersebut membutuhkan cahaya yang relatif lebih sedikit. untuk fotosintesis [48] dan karena sebagian besar biomassa tanaman yang dihasilkan dapat dipanen [46,49]. Ada potensi besar untuk meningkatkan hasil dan kualitas tanaman yang ditanam di pertanian perkotaan [12].
3.2. Survei Industri: Di Mana Kepentingan Peserta?
Identifikasi topik penelitian utama sangat penting untuk meningkatkan efisiensi penelitian yang didanai publik dan swasta untuk masa depan penanaman yang dilindungi. Misalnya, Pusat Penelitian Koperasi Sistem Pangan Masa Depan (FFSCRC), yang diprakarsai oleh Asosiasi Petani New South Wales (Petani NSW), Universitas New South Wales (UNSW) dan Inovasi Pangan Australia Ltd. (FIAL), terdiri dari sebuah konsorsium lebih dari 60 pendiri
industri, pemerintah dan peserta penelitian. Program penelitian dan kemampuannya bertujuan untuk mendukung peserta dalam mengoptimalkan produktivitas sistem pangan regional dan pinggiran kota, mengambil produk baru dari prototipe ke pasar dan menerapkan rantai pasokan yang cepat dan terlindungi dari pertanian ke konsumen. Untuk itu, FFSRC menyediakan lingkungan penelitian kolaboratif yang bertujuan untuk meningkatkan penanaman yang dilindungi guna meningkatkan kapasitas kami untuk mengekspor produk hortikultura berkualitas tinggi dan membantu Australia menjadi pemimpin dalam sains dan teknologi untuk sektor penanaman yang dilindungi.
Para peserta disurvei untuk mengidentifikasi tanaman target untuk pertanian dalam ruangan. Di antara peserta yang mengidentifikasi tanaman target, minat terbesar pada sayuran segar (29%), diikuti oleh minat pada tanaman buah (22%); ganja obat, tanaman obat lain dan tanaman khusus (13%); spesies asli/asli (10%); jamur/jamur (10%); dan sayuran hijau (3%) (Gambar 4).
Gambar 4. Klasifikasi tanaman yang saat ini diproduksi oleh peserta FFSCRC di fasilitas penanaman yang dilindungi dan karenanya, kemungkinan minat peserta untuk menemukan solusi untuk menanam tanaman ini secara lebih produktif di bawah penutup.
Survei didasarkan pada informasi tentang peserta yang tersedia secara online; memperoleh informasi yang lebih rinci akan sangat penting untuk memahami dan memenuhi kebutuhan khusus para peserta.
3.3. Membiakkan Kultivar Baru untuk Fasilitas Lingkungan Terkendali
Teknologi pemuliaan yang tersedia untuk peningkatan tanaman sayuran dan tanaman lainnya berkembang pesat [50]. Dalam penanaman yang dilindungi, sektor ekonomi yang dinamis dengan perubahan tren pasar dan preferensi konsumen yang cepat, memilih kultivar yang tepat sangatlah penting [44,51]. Ada banyak penelitian yang menilai mengadaptasi tanaman bernilai tinggi seperti tomat dan terong untuk produksi rumah kaca [52,53]. Teknologi pemuliaan baru [50] telah memfasilitasi pengembangan kultivar baru dengan sifat yang diinginkan, dan beberapa perusahaan telah mulai merancang tanaman untuk tumbuh di lingkungan yang terkendali di bawah lampu LED [20]. Namun, kultivar telah dibiakkan sebagian besar untuk memaksimalkan hasil di bawah kondisi lapangan yang sangat bervariasi [46]. Ciri-ciri tanaman seperti toleransi terhadap kekeringan, panas, dan embun beku—yang diinginkan pada tanaman yang ditanam di lapangan tetapi biasanya menyebabkan penurunan hasil—umumnya tidak diperlukan di
pertanian dalam ruangan.
Ciri-ciri utama yang dapat ditargetkan untuk mengadaptasi tanaman bernilai lebih tinggi ke pertanian dalam ruangan meliputi siklus hidup pendek, pembungaan berkelanjutan, rasio akar-ke-tunas yang rendah, kinerja yang lebih baik di bawah masukan energi fotosintesis yang rendah, dan ciri-ciri konsumen yang diinginkan termasuk rasa, warna, tekstur dan kandungan gizi tertentu [12,13]. Selain itu, pemuliaan khusus untuk kualitas yang lebih tinggi akan menghasilkan produk yang sangat diminati dengan nilai pasar yang tinggi. Spektrum cahaya, suhu, kelembaban dan pasokan nutrisi dapat dikelola sehingga mengubah akumulasi senyawa target pada daun dan buah [54,55] dan meningkatkan nilai gizi tanaman, termasuk protein (kuantitas dan kualitas), vitamin A, C dan E, karotenoid, flavonoid, mineral, glikosida dan antosianin [12]. Misalnya, mutasi yang terjadi secara alami (pada selentingan) dan penyuntingan gen (pada buah kiwi) telah digunakan untuk memodifikasi arsitektur tanaman, yang akan berguna untuk pertumbuhan di dalam ruangan di ruang terbatas. Dalam studi baru-baru ini, tanaman tomat dan ceri direkayasa menggunakan CRISPR-Cas9 untuk menggabungkan tiga sifat yang diinginkan berikut: fenotip kerdil, kebiasaan pertumbuhan yang kompak, dan pembungaan sebelum waktunya. Kesesuaian varietas tomat 'edit' yang dihasilkan untuk digunakan dalam sistem pertanian dalam ruangan telah divalidasi menggunakan uji coba pertanian vertikal lapangan dan komersial [56].
Tinjauan pemuliaan molekuler untuk menciptakan tanaman yang dioptimalkan membahas nilai tambah produk pertanian dengan mengembangkan tanaman pertanian yang bermanfaat bagi kesehatan dan sebagai obat yang dapat dimakan [46]. Pendekatan utama untuk mengembangkan tanaman pertanian dengan manfaat kesehatan diidentifikasi sebagai akumulasi sejumlah besar nutrisi intrinsik yang diinginkan atau pengurangan senyawa yang tidak diinginkan, dan akumulasi senyawa berharga yang
biasanya tidak diproduksi dalam tanaman.
4. Tantangan dan Peluang dalam Tanam Lindung dan Pertanian Dalam Ruangan
Fasilitas penanaman terlindung dan pertanian dalam ruangan yang canggih memiliki dampak lingkungan yang relatif kecil. Sementara menanam tanaman di bawah penutup lebih intensif energi daripada banyak metode pertanian lainnya, kemampuan untuk mengurangi dampak cuaca, memastikan ketertelusuran, dan menumbuhkan makanan berkualitas lebih baik mendorong pengiriman produk berkualitas yang konsisten, menarik pengembalian yang jauh lebih besar daripada biaya produksi tambahan. [18]. Tantangan utama dalam penanaman yang dilindungi meliputi:
• Biaya modal yang tinggi, karena harga tanah yang tinggi di daerah perkotaan dan pinggiran kota;
• Konsumsi energi yang tinggi;
• Permintaan tenaga kerja terampil;
• Manajemen penyakit tanpa kontrol kimia; Dan
• Pengembangan indeks kualitas nutrisi—untuk mendefinisikan dan mengesahkan aspek kualitas produk—untuk tanaman yang ditanam di dalam ruangan.
Pada bagian berikut, kami membahas beberapa tantangan dan peluang terkait dengan penanaman yang dilindungi.
4.1. Kondisi Optimal untuk Produktivitas Tinggi dan Penggunaan Sumber Daya yang Efisien
Pemahaman yang lebih baik tentang kebutuhan tanaman pada tahap pertumbuhan yang berbeda dan dalam berbagai kondisi cahaya sangat penting jika petani ingin mempertahankan produksi tanaman yang hemat biaya di lingkungan yang terkendali. Pengelolaan lingkungan rumah kaca yang efisien, termasuk elemen iklim dan nutrisinya, serta kondisi struktural dan mekanis, dapat meningkatkan kualitas dan hasil buah secara signifikan [57]. Faktor lingkungan tumbuh dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman, laju evapotranspirasi dan siklus fisiologis. Di antara faktor iklim, radiasi matahari adalah yang paling penting karena fotosintesis membutuhkan cahaya, dan hasil panen berbanding lurus dengan tingkat sinar matahari hingga titik saturasi cahaya untuk fotosintesis. Seringkali, pengendalian lingkungan yang tepat memerlukan pengeluaran energi yang tinggi, mengurangi profitabilitas pertanian lingkungan yang terkendali. Energi yang dibutuhkan untuk pemanasan dan pendinginan rumah kaca tetap menjadi perhatian utama dan target bagi mereka yang ingin mengurangi biaya energi [6]. Bahan kaca dan teknologi kaca inovatif seperti Smart Glass [58] menawarkan peluang yang menjanjikan untuk mengurangi biaya yang terkait dengan pemeliharaan suhu rumah kaca dan pengendalian variabel lingkungan. Saat ini, teknologi kaca yang inovatif dan sistem pendinginan yang efektif dimasukkan ke dalam penanaman terlindung di fasilitas rumah kaca. Bahan kaca memiliki potensi untuk mengurangi
konsumsi listrik, dengan menyerap kelebihan radiasi matahari dan mengalihkan energi cahaya untuk menghasilkan listrik menggunakan sel fotovoltaik [59,60].
Namun, bahan penutup mempengaruhi iklim mikro rumah kaca [61,62] termasuk cahaya [63] dan oleh karena itu penting untuk menilai dampak bahan kaca baru pada pertumbuhan dan fisiologi tanaman, penggunaan sumber daya, hasil panen dan kualitas di lingkungan di mana faktor seperti CO2, suhu, nutrisi dan irigasi dikontrol dengan ketat. Misalnya, Fotovoltaik Organik (OPV) semi-transparan berdasarkan campuran poli(3-hexylthiophene) (P3HT) regioregular, dan metil ester asam fenil-C61-butirat (PCBM) diuji untuk membudidayakan tanaman lada (Capsicum annuum). Di bawah naungan OPV, tanaman lada menghasilkan massa buah 20.2% lebih banyak dan tanaman yang dinaungi 21.8% lebih tinggi pada akhir musim tanam [64]. Dalam penelitian lain, penurunan PAR yang disebabkan oleh panel fotovoltaik fleksibel di atap tidak mempengaruhi hasil, morfologi tanaman, jumlah bunga per cabang, warna buah, kekerasan dan pH [65].
Film 'kaca pintar' ultra-reflektif, Solar Gard™ ULR-80 [58], saat ini sedang diuji dalam produksi rumah kaca. Tujuannya adalah untuk mewujudkan potensi bahan kaca dengan transmisi cahaya yang dapat disesuaikan dan mengurangi biaya energi tinggi yang terkait dengan operasi di fasilitas hortikultura rumah kaca berteknologi tinggi. Film kaca pintar (SG) sedang diterapkan pada kaca standar teluk rumah kaca individu di fasilitas yang menanam tanaman sayuran menggunakan budidaya vertikal komersial dan praktik manajemen [66,67]. Uji coba terong di bawah SG menunjukkan efisiensi energi dan fertigasi yang lebih tinggi [42], tetapi juga mengurangi hasil terong, karena tingginya tingkat aborsi bunga dan/atau buah sebagai konsekuensi dari fotosintesis yang terbatas cahaya [58]. Film SG yang digunakan mungkin memerlukan modifikasi untuk menghasilkan kondisi cahaya optimal dan meminimalkan batasan cahaya untuk buah penyerap karbon tinggi seperti terong.
Penggunaan bahan kaca hemat energi baru seperti kaca pintar memberikan peluang bagus untuk mengurangi biaya energi operasi rumah kaca dan mengoptimalkan kondisi cahaya untuk budidaya tanaman target. Film penutup pintar seperti film pertanian pemancar cahaya luminescent (LLEAF) memiliki potensi untuk meningkatkan serta mengontrol pertumbuhan vegetatif dan perkembangan reproduksi dalam penanaman terlindung teknologi menengah. LLEAF
panel dapat diuji pada berbagai tanaman berbunga dan tidak berbunga untuk menentukan apakah mereka membantu meningkatkan pertumbuhan vegetatif dan reproduksi (dengan mengubah proses fisiologis yang mendukung pertumbuhan tanaman dan produktivitas serta kualitas tanaman).
4.2. Pengendalian Hama dan Penyakit
Meskipun fasilitas penanaman terlindung yang terkendali dapat meminimalkan hama dan penyakit, begitu diperkenalkan, mereka sangat sulit dan mahal untuk dikendalikan tanpa menggunakan bahan kimia sintetik yang beracun. Pertanian dalam ruangan vertikal memungkinkan pemantauan tanaman secara dekat untuk tanda-tanda hama atau penyakit, secara manual dan/atau otomatis (menggunakan teknologi penginderaan) dan mengadopsi teknologi robot yang muncul dan/atau prosedur penginderaan jarak jauh akan memfasilitasi
deteksi dini wabah dan pemusnahan tanaman sakit dan/atau terinfestasi [7].
Metode manajemen hama terpadu (PHT) baru [68] akan diperlukan untuk pengelolaan hama yang efektif di rumah kaca. Strategi manajemen yang tepat (budaya, fisik, mekanik, biologi dan kimia), bersama dengan praktik budidaya yang baik, teknik pemantauan lanjutan dan identifikasi yang tepat dapat meningkatkan produksi sayuran sambil meminimalkan ketergantungan pada aplikasi pestisida. Pendekatan terpadu untuk pengelolaan penyakit melibatkan penggunaan kultivar tahan, sanitasi, praktik budaya yang baik dan penggunaan pestisida yang tepat [44]. Pengembangan strategi PHT baru dapat meminimalkan biaya tenaga kerja dan kebutuhan untuk menerapkan pestisida kimia. Ambil contoh, penggunaan serangga baru yang dipelihara secara komersial dan menguntungkan secara alami (mis. aphid midge, green lacewing, dll.) untuk mengelola hama tanaman dan mengurangi ketergantungan pada pengendalian kimiawi. Menguji berbagai IPM baru
strategi, dalam isolasi dan kombinasi, akan membantu dalam mengembangkan rekomendasi khusus tanaman dan fasilitas untuk petani.
4.3. Kualitas Tanaman dan Nilai Gizi
Pemangkasan yang dilindungi memberi petani dan mitra industri hasil tinggi dan produk berkualitas tinggi sepanjang tahun [69]. Budidaya buah-buahan dan sayuran premium, bagaimanapun, membutuhkan pengujian parameter nutrisi dan kualitas yang tinggi [70]. Parameter dasar kualitas buah meliputi kadar air, pH, total padatan terlarut, abu, warna buah, asam askorbat dan keasaman yang dapat dititrasi, dan parameter nutrisi lanjut termasuk gula, lemak, protein, vitamin dan antioksidan; pengukuran kekerasan dan kehilangan air juga penting untuk menentukan indeks kualitas [66]. Selain itu, pengujian kualitas hasil panen yang tinggi dapat digabungkan ke dalam sistem operasi rumah kaca otomatis. Penyaringan genotipe tanaman yang tersedia untuk parameter kualitas akan menghasilkan varietas buah dan sayuran baru yang bernilai tinggi dan kaya nutrisi bagi petani dan konsumen. Strategi agronomi termasuk lingkungan pertumbuhan dan praktik pengelolaan tanaman perlu dioptimalkan untuk meningkatkan produksi dan kerapatan nutrisi tanaman dari tanaman bernilai tinggi ini.
4.4. Lapangan Kerja dan Ketersediaan Tenaga Kerja Terampil
Persyaratan tenaga kerja untuk industri tanaman yang dilindungi berkembang (>5% per tahun) dan diperkirakan lebih dari 10,000 orang di seluruh Australia saat ini dipekerjakan langsung oleh industri tersebut. Meskipun tingkat otomatisasinya tinggi, penanaman terlindungi dalam skala besar membutuhkan tenaga kerja yang signifikan, terutama untuk penanaman tanaman, pemeliharaan tanaman, penyerbukan mekanis, dan pemanenan hasil panen. Dengan meningkatnya permintaan
untuk penanam yang sangat terampil, pasokan pekerja terampil yang sesuai tetap rendah [18,71]. Tenaga kerja yang terampil juga akan dibutuhkan untuk pengembangan pertanian vertikal perkotaan, yang akan menghasilkan karir baru bagi para teknolog, manajer proyek, pekerja pemeliharaan dan staf pemasaran dan ritel [7]. Mendirikan fasilitas canggih skala komersial multiguna akan memberikan kesempatan untuk menjawab pertanyaan penelitian, sehingga memajukan tujuan untuk memaksimalkan produktivitas dalam keragaman tanaman sambil memberikan pendidikan dan pelatihan keterampilan yang kemungkinan akan banyak diminati di sektor tanaman yang dilindungi di masa depan.
5. Kesimpulan
Di rumah kaca berteknologi tinggi dengan teknologi pintar, ada potensi besar untuk meningkatkan profitabilitas dengan mengotomatiskan area kritis dan/atau padat karya seperti pemantauan tanaman, penyerbukan, dan pemanenan. Pengembangan AI, robotika, dan ML membuka dimensi baru untuk pemangkasan yang dilindungi. Pertanian vertikal merupakan sebagian kecil dari pasar pertanian global dan, meskipun sangat intensif energi, pertanian vertikal menawarkan produktivitas yang tak tertandingi dengan tingkat efisiensi air dan nutrisi yang tinggi. Produksi ekonomis dari beragam tanaman sangat penting jika produksi tanaman yang dilindungi ingin memberikan dampak positif yang signifikan pada ketahanan pangan global. Sistem tanam terlindung teknologi rendah dan menengah terutama menghasilkan tanaman tomat, ketimun, zucchini, capsicum, terong dan selada, bersama dengan tanaman hijau dan rempah-rempah Asia.
Pengembangan fasilitas lingkungan terkontrol berskala besar di Australia terbatas terutama pada penanaman tomat. Mengembangkan kultivar yang sesuai akan memerlukan pengoptimalan beberapa sifat kunci yang berbeda dari yang dianggap diinginkan pada tanaman di luar ruangan. Ciri-ciri utama yang dapat ditargetkan untuk pertanian dalam ruangan termasuk siklus hidup tanaman yang berkurang, berbunga terus menerus, rasio akar-ke-pucuk yang rendah, peningkatan kinerja di bawah fotosintesis rendah
input energi, dan sifat konsumen yang diinginkan, seperti rasa, warna, tekstur dan kandungan gizi tertentu.
Selain itu, pemuliaan khusus untuk tanaman yang berkualitas lebih tinggi dan padat nutrisi akan menghasilkan produk hortikultura (dan berpotensi obat) yang diinginkan dengan nilai pasar yang sangat baik. Profitabilitas dan keberlanjutan penanaman yang dilindungi bergantung pada pengembangan solusi untuk tantangan utama termasuk biaya awal, konsumsi energi, tenaga kerja terampil, pengelolaan hama dan pengembangan indeks kualitas.
Bahan kaca baru dan kemajuan teknologi yang saat ini sedang diteliti atau diuji coba menawarkan solusi untuk mengatasi salah satu tantangan penanaman terlindungi yang paling mendesak. Kemajuan ini berpotensi memberikan dorongan yang diperlukan untuk membantu transisi sektor tanaman yang dilindungi ke tingkat efisiensi energi yang berkelanjutan dan hemat biaya serta memenuhi permintaan yang terus meningkat untuk ketahanan pangan, dengan tetap menjaga kualitas dan nutrisi tanaman.
konten, dan meminimalkan dampak lingkungan yang berbahaya.
Kontribusi Penulis: SGC menulis tinjauan dengan masukan dan revisi yang diberikan oleh DTT, Z.-HC, OG dan CIC Semua penulis telah membaca dan menyetujui versi naskah yang diterbitkan.
Pendanaan: Tinjauan ini didasarkan pada laporan yang ditugaskan dan didanai oleh Pusat Penelitian Koperasi Sistem Pangan Masa Depan, yang mendukung kolaborasi yang dipimpin industri antara industri, peneliti, dan masyarakat. Kami juga menerima dukungan keuangan dari proyek Inovasi Hortikultura Australia (Nomor hibah VG16070 ke DTT, Z.-HC, OG, CIC; Nomor hibah VG17003 ke DTT, Z.-HC; Nomor hibah LP18000 ke Z.-HC) dan proyek CRC P2 -013 (DTT, Z.-HC, OG, CIC).
Pernyataan Dewan Peninjau Kelembagaan: Tak dapat diterapkan.
Pernyataan Persetujuan yang Diinformasikan: Tak dapat diterapkan.
Pernyataan Ketersediaan Data: Tak dapat diterapkan.
Konflik Kepentingan: Penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.
Referensi
1. Departemen Urusan Ekonomi dan Sosial PBB. Tersedia online: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html (diakses pada 13 April 2022).
2. Departemen Urusan Ekonomi dan Sosial PBB. Tersedia online: https://www.un.org/development/desa/ publications/world-population-prospects-2019-highlights.html (diakses pada 13 April 2022).
3. Binn, CW; Lee, MK; Maycock, B.; Torheim, LE; Nanishi, K.; Duong, DTT Perubahan iklim, suplai makanan, dan pedoman pola makan. Tahun. Pendeta Kesehatan Masyarakat 2021, 42, 233–255. [Referensi Silang] [PubMed] 4. Valin, H.; Pasir, RD; Van Der Mensbrugghe, D.; Nelson, GC; Ahmad, H.; Blanc, E.; Bodirsky, B.; Fujimori, S.; Hasegawa, T.; Havlik, P.; et al. Masa depan permintaan pangan: Memahami perbedaan dalam model ekonomi global. Pertanian. Ekon. 2014, 45, 51–67. [Ref Silang] 5. Hughes, N.; Lu, M.; Ying Soh, W.; Lawson, K. Mensimulasikan efek perubahan iklim terhadap profitabilitas pertanian Australia. Dalam Kertas Kerja ABARES; Pemerintah Australia: Canberra, Australia, 2021. [CrossRef] 6. Rabi, B.; Chen, Z.-H.; Sethuvenkatraman, S. Tanam terlindungi di iklim hangat: Tinjauan kontrol kelembaban dan METODE pendinginan. Energies 2019, 12, 2737. [Ref Silang] 7. Benke, K.; Tomkins, B. Sistem Produksi Pangan Masa Depan: Pertanian Vertikal dan Pertanian Lingkungan Terkendali. Mempertahankan. Sains. Praktek. Kebijakan 2017, 13, 13–26. [CrossRef] 8. Mougeot, LJA Growing Better Cities: Urban Agriculture for Sustainable Development; IDRC: Ottawa, ON, Kanada, 2006; ISBN 978-1-55250-226-6.
9. Pearson, LJ; Pearson, L.; Pearson, CJ Pertanian perkotaan berkelanjutan: Inventarisasi dan peluang. Int. J.Agri. Mempertahankan. 2010, 8, 7–19. [CrossRef] 10. Tout, D. Industri hortikultura provinsi Almería, Spanyol. Geogr. J. 1990, 156, 304–312. [CrossRef] 11. Henry, R. Inovasi di bidang pertanian dan penyediaan pangan dalam menghadapi pandemi COVID-19. Mol. Tanam 2020, 13, 1095–1097. [Ref Silang] 12. O'Sullivan, C.; Bonnett, G.; McIntyre, C.; Hochman, Z.; Wasson, A. Strategi untuk meningkatkan produktivitas, keragaman produk dan profitabilitas pertanian perkotaan. Pertanian. Sistem. 2019, 174, 133–144. [Ref Silang] 13. O'Sullivan, CA; McIntyre, CL; Kering, IB; Hani, SM; Hochman, Z.; Bonnett, GD Perkebunan vertikal berbuah. Nat. Bioteknologi. 2020, 38, 160–162. [Ref Silang] 14. Rilis Cuesta Roble. Statistik Rumah Kaca Global. 2019. Tersedia online: https://www.producegrower.com/article/cuestaroble-2019-global-greenhouse-statistics/ (diakses pada 13 April 2022).
15. Hadley, D. Potensi Industri Hortikultura Lingkungan Terkendali di NSW; Universitas New England: Armidale, Australia, 2017; P. 25.
16. Peta Sayuran Dunia. 2018. Tersedia online: https://research.rabobank.com/far/en/sectors/regional-food-agri/world_ vegetable_map_2018.html (diakses pada 13 April 2022).
17. Graeme Smith Consulting—Informasi Industri Umum. Tersedia online: https://www.graemesmithconsulting.com/index. php/information/general-industry-information (diakses pada 13 April 2022).
18. Davis, J. Growing Protected Cropping in Australia to 2030; Penanaman yang Dilindungi Australia: Perth, Australia, 2020; P. 15.
19. Agrilis. Keadaan Pertanian Dalam Ruangan; Agrilyst: Brooklyn, NY, AS, 2017.
20. Pertanian Tak Dinodai Dalam Ruangan: Fase I: Meneliti Industri dan Dampak Lingkungan Terkendali Pertanian|Publikasi|WWF.
Tersedia online: https://www.worldwildlife.org/publications/indoor-soilless-farming-phase-i-examining-the-industry-andimpacts-of-controlled-environment-agriculture (diakses pada 13 April 2022). Tanaman 2022, 2 184
21. Emmott, CJM; Rohr, JA; Campoy-Quiles, M.; Kirchartz, T.; Urbina, A.; Ekins-Daukes, NJ; Nelson, J. Fotovoltaik organik
rumah kaca: Aplikasi unik untuk PV semi-transparan? Lingkungan Energi. Sains. 2015, 8, 1317–1328. [Ref Silang] 22. Marucci, A.; Zambon, I.; Colantoni, A.; Monarca, D. Kombinasi tujuan pertanian dan energi: Evaluasi prototipe terowongan rumah kaca fotovoltaik. Memperbarui. Mempertahankan. Energy Rev. 2018, 82, 1178–1186. [Ref Silang] 23. Torrellas, M.; Anton, A.; López, JC; Baeza, EJ; Parra, JP; Munoz, P.; Montero, JI LCA dari tanaman tomat di rumah kaca multi-terowongan di Almeria. Int. J. Penilaian Siklus Hidup. 2012, 17, 863–875. [Ref Silang] 24. Caponetto, R.; Fortuna, L.; Nunnari, G.; Ochipinti, L.; Xibilia, MG Soft computing untuk pengendalian iklim rumah kaca. Trans IEEE. Sistem Fuzzy. 2000, 8, 753–760. [Ref Silang] 25. Guo, D.; Juan, J.; Chang, L.; Zhang, J.; Huang, D. Diskriminasi status air zona akar tanaman dalam produksi rumah kaca berdasarkan teknik fenotipe dan pembelajaran mesin. Sains. Rep. 2017, 7, 8303. [CrossRef] 26. Hassabis, D. Kecerdasan buatan: Pertandingan catur abad ini. Alam 2017, 544, 413–414. [Ref Silang] 27. Hemming, S.; de Zwart, F.; Elings, A.; Righini, I.; Petropoulou, A. Kontrol jarak jauh produksi sayuran rumah kaca dengan kecerdasan buatan—Iklim rumah kaca, irigasi, dan produksi tanaman. Sensor 2019, 19, 1807. [CrossRef] [PubMed] 28. Taki, M.; Abdanan Mehdizadeh, S.; Rohani, A.; Rahnama, M.; Rahmati-Joneidabad, M. Pembelajaran mesin terapan dalam simulasi rumah kaca; aplikasi dan analisis baru. Inf. Pengolahan Agri. 2018, 5, 253–268. [Ref Silang] 29. Shamshiri, RR; Hamid, IA; Thorp, KR; Balasundram, SK; Syafian, S.; Fatimah, M.; Sultan, M.; Mahns, B.; Samiei, S. Otomasi Rumah Kaca Menggunakan Sensor Nirkabel dan Instrumen IoT yang Terintegrasi dengan Kecerdasan Buatan; IntechOpen: Rijeka, Kroasia, 2021; ISBN 978-1-83968-076-2.
30. Subeesh, A.; Mehta, CR Otomasi dan digitalisasi pertanian menggunakan kecerdasan buatan dan internet of things. Artifisial Intell. Pertanian. 2021, 5, 278–291. [Ref Silang] 31. Lehnert, C.; McCool, C.; Sa, saya.; Perez, T. Robot pemanen paprika untuk lingkungan tanam yang dilindungi. arXiv 2018, arXiv:1810.11920.
32. Lehnert, C.; McCool, C.; Corke, P.; Sa, saya.; Stachniss, C.; Henten, EJV; Nieto, J. Edisi khusus tentang robotika pertanian. J. Robot Lapangan. 2020, 37, 5–6. [Ref Silang] 33. Shamshiri, R.; Weltzien, C.; Hamid, IA; Yule, IJ; Grift, TE; Balasundram, SK; Pitonakova, L.; Ahmad, D.; Chowdhary, G. Penelitian dan pengembangan dalam robotika pertanian: Perspektif pertanian digital. Int. J.Agri. Biol. Eng. 2018, 11, 1–14. [CrossRef] 34. Balendonck, robot J. Sweeper mengambil paprika pertama. Hijauh. Int. Mag. Hijauh. Tumbuh. 2017, 6, 37.
35. Yuan, T.; Zhang, S.; Sheng, X.; Wang, D.; Gong, Y.; Li, W. Robot penyerbukan otonom untuk perawatan hormon bunga tomat di rumah kaca. Dalam Prosiding 2016 3rd International Conference on Systems and Informatics (ICSAI), Shanghai, China, 19–21 November 2016; hlm. 108–113.
36. Meharg, AA Perspektif: Pertanian kota membutuhkan pemantauan. Alam 2016, 531, S60. [CrossRef] [PubMed] 37. Thomaier, S.; Specht, K.; Henckel, D.; Dierich, A.; Siebert, R.; Freisinger, UB; Sawicka, M. Bertani di dalam dan di gedung-gedung perkotaan: Praktik saat ini dan hal-hal baru khusus dari pertanian tanpa lahan (ZFarming). Memperbarui. Pertanian. Sistem Makanan. 2015, 30, 43–54. [Ref Silang] 38. Ghannoum, O. Tunas Pemulihan Hijau. Forum Terbuka. 2020. Tersedia online: https://www.openforum.com.au/the-greenshoots-of-recovery/ (diakses pada 13 April 2022).
39. Despommier, D. Bertani di kota: Munculnya pertanian vertikal perkotaan. Tren Bioteknol. 2013, 31, 388–389. [Ref Silang] 40. Yang, J.; Liu, M.; Lu, J.; Miao, Y.; Hossain, MA; Alhamid, MF Botanical internet of things: Menuju smart indoor farming by
menghubungkan orang, pabrik, data, dan cloud. Massa. Jaringan Aplikasi 2018, 23, 188–202. [Ref Silang] 41. Samaranayake, P.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Jaringan, D.; Lan, Y.-C. Penanaman terlindungi yang berkelanjutan: Studi kasus dampak musiman pada konsumsi energi rumah kaca selama produksi capsicum. Energi 2020, 13, 4468. [Ref Silang] 42. Lin, T.; Layak Emas, M.; Chavan, S.; Liang, W.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Cazzonelli, CI; Jaringan, DT; Lan, Y.-C.;
Sethuvenkatraman, S.; et al. Bahan sampul baru meningkatkan energi pendinginan dan efisiensi fertigasi untuk produksi terong rumah kaca. Energi 2022, 251, 123871. [Ref Silang] 43. Samaranayake, P.; Maier, C.; Chavan, S.; Liang, W.; Chen, Z.-H.; Jaringan, DT; Lan, Y.-C. Minimisasi energi di fasilitas tanam terlindung menggunakan titik akuisisi multi-suhu dan kontrol pengaturan ventilasi. Energi 2021, 14, 6014. [Ref Silang] 44. FAO. Praktik Pertanian yang Baik untuk Tanaman Sayuran Rumah Kaca: Prinsip untuk Kawasan Iklim Mediterania; Makalah Produksi dan Perlindungan Tanaman FAO; FAO: Roma, Italia, 2013; ISBN 978-92-5-107649-1.
45. Hort Innovation Protected Cropping—Review of Research and Identification of R&D Gaps for Levied Vegetables (VG16083). Tersedia online: https://www.horticulture.com.au/growers/help-your-business-grow/research-reports-publications-factsheets-and-more/project-reports/vg16083-1/vg16083/ (diakses di 13 April 2022).
46. Hiwasa-Tanase, K.; Ezura, H. Pemuliaan molekuler untuk membuat tanaman yang dioptimalkan: Dari manipulasi genetik hingga aplikasi potensial di pabrik tanaman. Depan. Tanaman Sci. 2016, 7, 539. [CrossRef] 47. Kozai, T. Mengapa pencahayaan LED untuk pertanian perkotaan? Dalam Pencahayaan LED untuk Pertanian Perkotaan; Kozai, T., Fujiwara, K., Runkle, ES, Eds.; Springer: Singapura, 2016; hlm. 3–18. ISBN 978-981-10-1848-0.
48. Kwon, S.; Lim, J. Peningkatan efisiensi energi pada pabrik tanaman melalui pengukuran potensi biolistrik tanaman. Dalam Informatika dalam Kontrol, Otomasi dan Robotika; Tan, H., Ed.; Peloncat: Berlin/Heidelberg, Jerman, 2011; hlm. 641–648.
49. Cocetta, G.; Casciani, D.; Bulgaria, R.; Musante, F.; Kolton, A.; Rossi, M.; Ferrante, A. Efisiensi penggunaan ringan untuk produksi sayuran
di lingkungan terlindung dan dalam ruangan. eur. Fisika. J. Plus 2017, 132, 43. [Ref Silang] Pangkas 2022, 2 185
50. Jones, M. Teknologi Pemuliaan Baru dan Peluang untuk Industri Sayuran Australia; Inovasi Hortikultura Australia Limited: Sydney, Australia, 2016.
51. Tuzel, Y.; Leonardi, C. Budidaya yang dilindungi di kawasan Mediterania: Kecenderungan dan kebutuhan. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derg. 2009, 46, 215–223.
52. Bergougnoux, V. Sejarah tomat: Dari domestikasi hingga biofarmasi. Bioteknologi. Adv. 2014, 32, 170-189. [Referensi Silang] [PubMed] 53. Taher, D.; Solberg, S.Ø.; Prohens, J.; Chou, Y.; Rakha, M.; Wu, T. Pengumpulan terong sentra sayuran dunia: Asal, komposisi, penyebaran benih dan pemanfaatan dalam pemuliaan. Depan. Ilmu Tanaman. 2017, 8, 1484. [Referensi Silang] [PubMed] 54. Hasan, MM; Bashir, T.; Ghosh, R.; Lee, SK; Bae, H. Tinjauan efek LED pada produksi senyawa bioaktif dan kualitas tanaman. Molekul 2017, 22, 1420. [Ref Silang] 55. Piovene, C.; Orsini, F.; Bosi, S.; Sanoubar, R.; Bregola, V.; Dinelli, G.; Gianquinto, G. Rasio merah:biru yang optimal dalam pencahayaan led untuk hortikultura dalam ruangan nutraceutical. Sci. Hortik. 2015, 193, 202-208. [Ref Silang] 56. Kwon, C.-T.; Heo, J.; Lemmon, ZH; Capua, Y.; Hutton, SF; Van Eck, J.; Taman, SJ; Lippman, ZB Kustomisasi cepat tanaman buah solanaceae untuk pertanian perkotaan. Nat. Bioteknologi. 2020, 38, 182-188. [Ref Silang] 57. Shamshiri, RR; Jones, JW; Thorp, KR; Ahmad, D.; Pria, HC; Taheri, S. Tinjauan suhu optimal, kelembaban, dan defisit tekanan uap untuk evaluasi iklim mikro dan kontrol dalam budidaya rumah kaca tomat: Tinjauan. Int. Agrofis. 2018, 32, 287-302. [Ref Silang] 58. Chavan, SG; Maier, C.; Alagoz, Y.; Filipe, JC; Warren, CR; Lin, H.; Jia, B.; Lihat, AKU; Cazzonelli, CI; Chen, ZH; et al. Fotosintesis terbatas cahaya di bawah film hemat energi menurunkan hasil terong. Keamanan Energi Pangan. 2020, 9, e245. [Ref Silang] 59. Timmermans, GH; Douma, RF; Lin, J.; Debije, MG Jendela 'pintar' bercahaya termal/listrik-responsif ganda. aplikasi Sci. 2020, 10, 1421. [Ref Silang] 60. Yin, R.; Xu, P.; Shen, P. Studi kasus: Penghematan energi dari kaca film surya di dua bangunan komersial di Shanghai. Membangun Energi. 2012, 45, 132-140. [Ref Silang] 61. Kim, H.-K.; Lee, S.-Y.; Kwon, J.-K.; Kim, Y.-H. Mengevaluasi efek bahan penutup pada iklim mikro rumah kaca dan kinerja termal. Agronomi 2022, 12, 143. [Ref Silang] 62. Dia, X.; Maier, C.; Chavan, SG; Zhao, C.-C.; Alagoz, Y.; Cazzonelli, C.; Ghannoum, O.; Jaringan, DT; Chen, Z.-H. Bahan penutup yang mengubah cahaya dan produksi sayuran rumah kaca yang berkelanjutan: Tinjauan. Peraturan Tumbuh Tanaman. 2021, 95, 1-17. [Ref Silang] 63. Timmermans, GH; Hemming, S.; Baeza, E.; Toor, EAJV; Schenning, APHJ; Debije, MG Bahan optik canggih untuk kontrol sinar matahari di rumah kaca. Adv. Memilih. ibu. 2020, 8, 2000738. [Ref Silang] 64. Zisis, C.; Pechlivani, EM; Tsimikli, S.; Mekeridis, E.; Laskarakis, A.; Logothetidis, S. Fotovoltaik organik di atap rumah kaca: Efek pada pertumbuhan tanaman. ibu. Hari ini Prok. 2019, 19, 65-72. [Ref Silang] 65. Aroca-Delgado, R.; Pérez-Alonso, J.; Callejón-Ferre, Á.-J.; Diaz-Pérez, M. Morfologi, hasil dan kualitas penanaman tomat rumah kaca dengan panel atap fotovoltaik yang fleksibel (Almería-Spanyol). Sci. Hortik. 2019, 257, 108768. [Ref Silang] 66. Dia, X.; Chavan, SG; Hamoui, Z.; Maier, C.; Ghannoum, O.; Chen, Z.-H.; Jaringan, DT; Cazzonelli, CI Film kaca pintar mengurangi asam askorbat dalam kultivar buah capsicum merah dan oranye tanpa memengaruhi umur simpan. Tanaman 2022, 11, 985. [Ref Silang] 67. Zhao, C.; Chavan, S.; Dia, X.; Zhou, M.; Cazzonelli, CI; Chen, Z.-H.; Jaringan, DT; Gannoum, O. Kaca pintar memengaruhi sensitivitas stomata capsicum rumah kaca melalui perubahan cahaya. J. Exp. Bot. 2021, 72, 3235-3248. [Ref Silang] 68. Pilkington, LJ; Messelink, G.; van Lenteren, JC; Le Mottee, K. “Kontrol biologis terlindungi”—Pengelolaan hama biologis dalam industri rumah kaca. Biol. Kontrol 2010, 52, 216–220. [Ref Silang] 69. Sonneveld, C.; Voogt, W. Nutrisi tanaman dalam produksi rumah kaca di masa depan. Dalam Nutrisi Tanaman Tanaman Rumah Kaca; Sonneveld, C., Voogt, W., Eds.; Springer: Dordrecht, Belanda, 2009; hal. 393-403.
70. Treftz, C.; Omaye, ST Analisis unsur hara tanah dan stroberi dan raspberi tak dinodai yang ditanam di rumah kaca. Makanan Nutr. Sains. 2015, 6, 805–815. [Referensi Silang] 71. Menawarkan Peluang Pendidikan Lanjutan kepada Anggota Industri Veg. AUSVEG. 2020. Tersedia online: https://ausveg.com.au/
artikel/penawaran-peluang-pendidikan-lanjutan-ke-anggota-industri-vegetarian/ (diakses pada 13 April 2022).