szerző:
hvg.hu
Tetszett a cikk?

A Föld lakossága egyre gyarapszik, miközben csökken a mezőgazdasági célokra felhasznált területek mennyisége. Az éhezés már ma is az egyik legkomolyabb probléma, amivel szembe kell néznie az emberiségnek, a helyzet pedig csak súlyosabb lesz, ahogy egyre többen leszünk, s a klímaváltozás alaposan átalakítja a bolygó élővilágát. Szerencsére a technológia segítségével megsokszorozható a termények hozama, s akár a kopár vidékek is buja termőföldekké változtathatóak.

Napjainkban már a különböző országokban termesztett zöldségek, gyümölcsök a bolygó bármely területeire eljuthatnak. A mexikói paradicsomot Európába, az öreg kontinensen termelt gabonát Afrikába szállítják. A Popular Science magazin előrejelzései szerint a feladat nem kisebb, mint a jelenleg elérhető élelmiszermennyiség dupláját előállítani 2050-ig, ugyanis eddigre a Föld lakossága elérheti a kilencmilliárdot. A helyzetet nehezíti, hogy a termőföld mennyisége folyamatosan csökken. A kutatók és tudósok a tudomány eszközeivel valóságos forradalom előidézésére készülnek a mezőgazdaságban.

Farmok a sivatagban

Charlie Paton világításra szakosodott brit építészszakértő, aki gyakran utazik Marokkóba üzleti útjai során, a Popular Science-nek nyilatkozva elmondta: megdöbbentette a tenger és a hatalmas sivatagos területek találkozásának ellentéte. Ez adta az ötletet egy speciális üvegházrendszer kidolgozásához, amely napkollektorként funkcionál, ihatóvá varázsolja a tengervizet, ráadásul a növénytermesztéshez is ideális környezetet biztosít.

A többfunkciós üvegházak számítógépes modellje - energiát termel és vizet tisztít
© AP

A Seawater Greenhouse ötlete abból a szempontból lehet kulcsfontosságú, hogy a világon felhasznált édesvíz 70 százalékát mezőgazdasági célokra fordítjuk. A tengervizet eddig nagyrészt csak meglehetősen drága sótalanító telepek építésével lehetett felhasználhatóvá tenni, Paton találmánya azonban költséghatékonyan teszi lehetővé ugyanezt, ráadásul egyszerre használható napkollektorként és termőterületként is. A napelemekkel működtetett épületben párolgó sós víz ideális környezetet teremt a növények növekedéséhez a kíméletlen sivatagi régiókban is. A pára végül egy kondenzációs kamrába kerül, ahonnan édesvíz formájában vezetik el egy föld alatti tartályba, ezzel pedig megoldhatóvá válik a termények öntözése is. A rendszer ráadásul igen gazdaságos, négyzetméterenként mintegy 50 dollárba kerül a kiépítése. A Kanári-szigeteken, az Egyesült Arab Emirátusokban és Ománban már tesztelik az önellátó üvegházakat.

Precíziós gazdálkodás

Egy amerikai felmérés szerint az átlagos farmerek hektáronként megközelítőleg 150-250 kilogramm műtrágyát használnak fel, kilónként csaknem egy dolláros áron, ám a gazdálkodók nem tudják pontosan megállapítani, milyen állapotban van a termőföld. Erre kínál megoldást az Iowa State University egyik oktatójának, a mezőgazdasági biorendszerekkel foglalkozó Stuart Birrellnek és kollégájának, Ratnesh Kumarnak a találmánya: olyan, talajba ültethető, hálózatba kapcsolható szenzorok, amelyek folyamatosan figyelik a termőföld állapotát és akár évekig is a földben maradhatnak.

A Kumar-féle szenzorok prototípusa
© AP

Az érzékelők folyamatosan mérik a talaj nedvesség- és tápanyagtartalmát, valamint hőmérsékletét, s az adatokat vezeték nélküli kapcsolaton egy központi számítógéphez továbbítják.

„Léteznek már hasonló, vezeték nélküli rendszerek, de a legtöbbnek antennára van szüksége, amit könnyen megsérthetnek a különböző munkagépek” – magyarázta Birrell. Az egy láb mélyre (kb. 30 cm) ültetett érzékelők alacsony frekvenciájú rádiójeleket használnak, így a talajrétegen keresztül is képesek kommunikálni a központi géppel. A hőmérséklet és a nedvességtartalom arányaiból a farmerek felmérhetik a talja minőségét és állapotát. Egy hektáron 8-10 szenzorra van szükség, ez körülbelül 40-50 dollárba kerül, s összesen mintegy 150 dollárnyi megtakarítást tesz lehetővé, ami a víz- és műtrágyahasználatot, valamint az egyéb erőforrásokat illeti.

Szuperrizs, természetes talajjavítás, nyílt forráskódú agrárprojekt (Oldaltörés)

Támad a szuperrizs

A Popular Science adatai szerint a világ lakosságának fele függ a rizstermesztéstől. A hozamot azonban komolyan befolyásolhatják az időjárási tényezők és a talaj minősége. Ennek kiküszöbölésére a manilai Nemzetközi Rizskutató Intézet tudósai olyan fejlesztésbe fogtak, amely a rizs fotoszintézisét úgy módosítja, hogy szinte bármilyen körülmények között stabil hozamot garantáljon. A génmódosításnak köszönhetően a szuperrizs hatékonyabban hasznosítja a napfényt, így gyorsabban nő. Ezt úgy érik el, hogy a növény levelein a pórusok nagyobbra nyílnak, több szén-dioxidot tudnak felszívni, s ez a fotoszintézis során, vízzel egyesülve glükózra és oxigénre bomlik szét. A kutatások egyelőre még kezdeti fázisban vannak, azonban a tudósok reményei szerint egy évtizeden belül „bevetésre” kész lehet a megnövelt hozamú termény.

Felejtsük el a műtrágyát!

A klímaváltozást okozó gázok emissziójának 1,2 százalékát teszik ki a műtrágyagyártás során kibocsátott káros anyagok. Ennek kivédésére C.A. Reddy, a Michigan State University mikrobiológiával és molekuláris genetikával foglalkozó professzora olyan megoldást talált ki, melynek lényege, hogy a termőföldeket olyan mikroorganizmusokkal népesítik be, amelyek a levegőből vonják ki a nitrogént. Ez azt eredményezné, hogy javul a talaj minősége, s így nagyobb terményhozam érhető el.

Vegyszerek helyett a természet adta lehetőségeket használhatnánk
© sxc.hu

A kutató 300, a természetben előforduló talajbaktériumot vizsgált meg, s olyan elegyet hozott létre, amely csökkenti a foszfor- és nitrogéntartalmú műtrágyák iránti igényt, emellett védi a növényeket a különböző méreganyagoktól és gyakorlatilag mindenfajta termény hozamát megnöveli. A kísérletek során a megfelelően kezelt paradicsomföldeken csaknem 90 százalékkal több termett a zöldségből, ráadásul az így létrejövő termények nagyobbak voltak, mint a hagyományos műtrágyával kezelt területen termő társaik. Reddy számtalan növényfélén tesztelte a módszert a padlizsántól a kölesig. A Bio-Soil Enhancer nevet viselő folyékony adalék baktériumai mindemellett önfenntartóak, így nincs szükség arra, hogy évente újra beszórják a földeket. A professzor jelenleg az ipari léptékű felhasználási lehetőségeket teszteli.

Nyílt forráskóddal a termelésért

Afrikában a Szaharától délre eső, úgynevezett szubszaharai területeken az elmúlt négy évtizedben nem nőtt kimutathatóan az egy főre eső terményhozam. A Bill és Melinda Gates alapítvány ennek megoldására 4,7 millió dollárt adományozott egy HarvestChoice nevű projektnek, melynek célja, hogy átfogó adatbázist állítson össze a fekete kontinens mezőgazdasági rendszereiről. A nyílt forráskódú rendszerbe ömlő adatokat térkép-adatbázisokká dolgozzák össze, amelyek segítségével könnyebb lesz meghatározni, hogy mely területeken melyik módszerek lehetnek a leghatékonyabbak.

„A HarvestChoice segít a mezőgazdasági szakembereknek és a befektetőknek egyaránt” – hangsúlyozta Stan Wood, a szervezet egyik vezetője. „Nem érdemes például tejgazdaságba beruházni olyan területen, ahol hatórányi autóútra van a legközelebbi piac.”

Ezzel párhuzamosan az amerikai Mezőgazdasági Minisztérium (USDA) és a NASA közös program keretében térképezik fel a bolygó talajának nedvességtartalmát az Aqua műhold segítségével. Ez nagyban hozzájárulhat a várható terményhozamok meghatározásához. A programhoz 2013-ban csatlakozik a hasonló funkciójú Soil Moisture Active and Passive műhold, amely az Aquánál jóval részletesebb adatokat szolgáltat majd.

Robotfarmerek, szupertermények, éltető faszén (Oldaltörés)

Jöhetnek a robotok!

Bizonyos termények – alma, szőlő, körte és hasonló gyümölcsök – esetében szükség van az emberi munkaerőre a szüretkor. A mezőgazdaságnak ez a szelete évi 55 milliárd dolláros forgalmat bonyolít le világszerte. A megfelelő robotok segítségével pedig lehetségessé válik az olcsó, mégis minőségi gyümölcsök és zöldségek termesztése.

A gazdasági válság következtében beomló bankokat és autóipari szereplőket a világ minden táján igyekeznek kisegíteni a kormányok, míg a mezőgazdasági vállalkozóknak sok esetben saját erőből kell kigazdálkodniuk a túlélésükhöz szükséges erőforrásokat. Ha egy gazda nem tudja megfizetni az idénymunkásokat, komoly érték maradhat a fákon.

A Carnegie Mellon egyetem kutatói nemrég 28 milliós támogatást kaptak az USDA-tól, automatizált mezőgazdasági rendszerek kifejlesztésére. A koncepció szerint négykerekű robotok járják folyamatosan a gyümölcsöskerteket, figyelik a fákon a gombásodás nyomait, illetve a termények állapotát. További szenzorok segítségével a talaj és a levegő nedvességtartalmát is szemmel tartják.

„A nagy kiterjedésű gazdaságokban az emberek egyszerűen nem tudják mindezt folyamatosan ellenőrizni” – fejtette ki Singh. A jövő mezőgazdászai viszont egy központi számítógép segítségével akár egyesével is gondozhatják növényeiket, s speciális robotok segítségével védhetik ki a kártevő rovarok, illetve a talajban felgyűlt anyagok okozta problémákat. A gépesítés miatt a képzett munkaerő hiánya sem lehet gond, az eredmény pedig stabil, jó minőségű termést hozó gyümölcsösök formájában jelentkezik.

A szüretelőrobot fantáziarajza - alaposabban dolgozik, mint az ember
© Vision Robotics

A Vision Robotics nevű cég által kifejlesztett rendszerben az úgynevezett „fürkészrobotok” sztereokamerával végignézik a termést, hogy megtalálják a megfelelő minőségű gyümölcsöket az ágakon. Ezután jelentenek a szüretelőrobotoknak, amelyek hosszú, több irányba mozgatható karjaikkal lánctalpas polipokra emlékeztetnek. A beérkező információ alapján felkeresik a már szüretre kész fákat, és a karokkal finoman betakarítják a gyümölcsöket. A fejlesztéseknek mostantól arra kell koncentrálnia, hogy az így csatasorba álló robotflotta kellően hatékony és megfizethető legyen.

Bár az első rendszerek akár már jövőre üzembe állhatnak, amíg a megfizethető árú gépezetek meg nem érkeznek, olyan robotokat vetnének be, amelyek az idénymunkások feladatait teszik könnyebbé: például targoncára emlékeztető emelőszerkezetek, amelyekkel könnyebben el lehet érni a magasabb ágakat, illetve a ládákat szállító és megfelelően elrendező szerkezeteket, amelyeket egy központi hálózaton keresztül lehet vezérelni.

Feltámad a termőföld

Az Amazonas környékén élő törzseknél figyelték meg először azt a módszert, amelynek segítségével tápanyagban gazdag, fekete termőföldhöz jutottak azáltal, hogy a felégetett bozótos után megmaradó faszenet bedolgozták a talajba. A Popular Science adatai szerint mára a bolygó termőterületeinek legalább negyede vált használhatatlanná az emberi működés miatt, az őslakosok módszerével azonban ezen könnyen és olcsón lehetne változtatni.

A coloradói székhelyű Biochar Engineering által kifejlesztett speciális faszénelegy ugyanis kiváló táptalajt biztosít az olyan baktériumoknak, amelyek hozzásegítik a növényeket a földből kinyerhető tápanyagokhoz. A faszén emellett több nedvességet képes megkötni, ráadásul a szén-dioxidot is hatékonyan magába zárja. A bio-faszén gyártásának lényege, hogy a növényi hulladékot magas hőmérsékleten, alacsony oxigéntartalom mellett felhevítik; a különböző típusú nyersanyagokból különböző adottságú faszén nyerhető ki.

A speciális faszenet ilyen égetőkamrákban hozzák létre
© Biochar Engineering

A Biochar Engineering olyan gépeket is kifejlesztett, amelyek mérete megegyezik a szabványos teherszállító konténerekével, így azok egyszerűen elszállíthatóak azokra a területekre, ahol szükség van rájuk. Speciális modulok segítségével a faszén mellett ráadásul akár folyékony bioüzemanyagot, metanolt is elő lehet velük állítani.

Jöhetnek a szupertermények!

Afrikában minden harmadik ember éhezik, s az alultápláltság nem csak a fekete kontinens sajátja. A St. Louisban működő Donald Danforth Növénytudományi Központ kutatói ennek a problémának a megoldására olyan kísérletekbe kezdtek, melyek célja, hogy a meglehetősen igénytelen, szinte bármilyen környezetben megélő maniókából valóságos szuperterményt hozzanak létre. A 12 millió dolláros háttérrel zajló BioCassava Plus nevű projekt várhatóan 2015-ben fejeződik be, s ha minden jól megy, olyan növény jelenhet meg a termőföldeken, amelynek tízszer akkora a tápanyagtartalma, mint a keményítőben gazdag maniókának. A kutatók célkitűzése egy olyan termény, amelyből egyetlen falat képes lehet fedezni egy felnőtt napi szükségleteit.

A probléma csupán annyi, hogy a manióka meglehetősen keveset tartalmaz vasból, cinkből, A- és E-vitaminból. Ráadásul a gyökereinél ciántartalmú vegyületek rakódnak le. A kísérletek eredményeként eddig olyan terményt sikerült létrehozni, amely négyszer annyi fehérjét, nyolcszor annyi cinket és tízszer annyi E-vitamint tartalmaz, mint a „hagyományos” manióka. A következő lépés, hogy az így megalkotott génkoktél felhasználásával elkészítsék azt a változatot, amelyet a nigériai és kenyai farmerek könnyen termeszthetnek. A program keretében nemsokára elkezdődhetnek az első helyi próbák Afrikában.

A kietlen területek termővé tételére egyébként dél-koreai tervezők is bedobták a maguk ötletét: a Seedbomb koncepció szerint biológiailag lebomló műanyag kapszulákba csomagolt vetőmagokat szórnának le bombázórepülőkről a sivatagos területek felett, így lehelve életet a kietlen régiókba.

VELETEK VAGYUNK – OLVASÓKKAL, ÚJSÁGÍRÓKKAL!

A hatalomtól független szerkesztőségek száma folyamatosan csökken, a még létezők pedig napról napra erősödő ellenszélben próbálnak talpon maradni. A HVG-ben kitartunk, nem engedünk a nyomásnak, és minden nap elhozzuk a hazai és nemzetközi híreket.

Ezért kérünk titeket, olvasóinkat, hogy tartsatok ki mellettünk, támogassatok bennünket, csatlakozzatok pártolói tagságunkhoz, illetve újítsátok meg azt!

Mi pedig azt ígérjük, hogy továbbra is minden körülmények között a tőlünk telhető legtöbbet nyújtjuk a számotokra!