انقلاب کشاورزی عمودی در دل شهرهای بتنی

رشد سریع شهرنشینی، تغییرات اقلیمی و بحران‌های جهانی همچون همه‌گیری‌ها و جنگ‌ها در قرن بیست‌ویکم، مفهوم «امنیت غذایی» را به یکی از دغدغه‌های اصلی سیاست‌گذاران شهری تبدیل کرده است. امنیت غذایی به معنای دسترسی پایدار، ایمن و مقرون‌به‌صرفه به غذای سالم برای همه شهروندان است. در شهرهایی که وابستگی شدید به زنجیره‌های تأمین بیرونی دارند، کوچک‌ترین اختلال می‌تواند به کمبود مواد غذایی، افزایش قیمت‌ها و نابرابری در دسترسی منجر شود.

بیشتر شهرهای بزرگ جهان برای تأمین غذای روزانه خود به منابع خارج از محدوده شهری وابسته هستند. این وابستگی، آن‌ها را در برابر بحران‌هایی همچون اختلال در حمل‌ونقل، خشکسالی، یا نوسانات بازار جهانی آسیب‌پذیر می‌کند. در بحران کووید -۱۹، بسیاری از شهرها با کمبود مواد غذایی، بسته شدن بازارها و افزایش قیمت‌ها روبه‌رو شدند که نشان‌دهنده شکنندگی سیستم‌های تأمین غذا در محیط‌های شهری بود.

از سوی دیگر، رشد جمعیت شهری موجب افزایش تقاضا برای غذا شده است، در حالی که زمین‌های کشاورزی درون‌شهری به‌طور فزاینده‌ای به کاربری‌های دیگر همچون مسکن و صنعت اختصاص پیدا می‌کنند. این روند، ظرفیت تولید داخلی را کاهش داده و وابستگی به واردات را تشدید کرده است. در چنین شرایطی، حفظ امنیت غذایی نیازمند بازنگری در سیاست‌های شهری و بهره‌گیری از فناوری‌های نوین است.

یکی از چالش‌های اساسی در حفظ امنیت غذایی شهری، کمبود زمین مناسب برای کشاورزی است. در بسیاری از شهرها، زمین‌های قابل استفاده یا به‌طور کامل توسعه پیدا کرده‌اند و در رقابت با پروژه‌های عمرانی و تجاری قرار دارند. این موضوع، امکان تولید غذا درون‌شهری را محدود و فشار بیشتری بر زنجیره‌های تأمین بیرونی وارد می‌کند. چالش دیگر، ضایعات غذایی و ناکارآمدی در توزیع است. در بعضی شهرها، حجم زیادی از مواد غذایی به دلیل نبود زیرساخت مناسب برای ذخیره‌سازی، حمل‌ونقل یا توزیع، از بین می‌رود. این در حالی است که در همان شهر، گروه‌هایی از مردم با کمبود غذا روبه‌رو هستند. نابرابری در دسترسی به غذای سالم نیز یکی از مسائل مهم است که در محله‌های کم‌درآمد بیشتر به چشم می‌خورد. بسیاری از شهرها به راهکارهای نوآورانه همچون کشاورزی عمودی، استفاده از فضاهای بدون استفاده و تلفیق تولید غذا با زیرساخت‌های شهری روی آورده‌اند که هر یک به‌نحوی به حل این چالش‌ها کمک کرده‌اند و می‌توانند الگویی برای توسعه پایدار امنیت غذایی شهری باشند.

کشاورزی شهری؛ مزرعه‌ای در دل آسمان‌خراش‌های نیویورک

کشاورزی شهری به معنای تولید مواد غذایی در محدوده‌های شهری از باغ‌های محله‌ای گرفته تا مزارع روی پشت‌بام و گلخانه‌های کوچک در حیاط خانه‌ها است. این راهکار نه‌تنها به تأمین بخشی از نیاز غذایی شهروندان کمک می‌کند، بلکه نقش مهمی در کاهش ردپای کربن شهرها، بهبود کیفیت هوا و ارتقای سلامت روان شهروندان ایفا می‌کند. کشاورزی شهری می‌تواند با استفاده از روش‌هایی همچون کشت هیدروپونیک، آکواپونیک و سیستم‌های آبیاری قطره‌ای، در فضاهای محدود شهری بهره‌وری بالایی داشته باشد.
پروژه‌هایی همچون «مزرعه پشت‌بام بروکلین گرنج» در شهر نیویورک، با تبدیل پشت‌بام‌های ساختمان‌های صنعتی به مزارع سبزیجات، توانسته‌اند بخشی از نیاز غذایی محلی را به‌صورت پایدار تأمین کنند. این مزرعه که در مناطق کوئینز و بروکلین واقع شده است، یکی از بزرگ‌ترین نمونه‌های کشاورزی شهری در جهان به‌شمار می‌رود و سالانه بیش از ۴۵ هزار کیلوگرم سبزیجات ارگانیک تولید می‌کند. این مزرعه با استفاده از فضای بدون استفاده شهری، تولید غذا را به محیط‌های متراکم شهری وارد کرده است.

مزرعه بروکلین گرنج از سیستم آبیاری قطره‌ای با کنترل دیجیتال بهره می‌برد که با سنسورهای رطوبت خاک و دمای محیط، میزان آب‌رسانی را به‌صورت هوشمند تنظیم و از هدررفت منابع جلوگیری می‌کند. خاک مورد استفاده ترکیبی از کمپوست غنی‌شده و مواد سبک‌وزن همچون پرلیت و ورمیکولیت است که علاوه‌بر تأمین مواد مغذی برای گیاهان، وزن سازه را به حداقل می‌رساند تا به ساختار ساختمان فشار وارد نشود. این مزرعه همچنین به‌عنوان یک مرکز آموزشی و اجتماعی عمل می‌کند و با برگزاری کارگاه‌های کشاورزی شهری، برنامه‌های داوطلبانه و بازارهای محلی، نقش مهمی در ارتقای فرهنگ غذایی پایدار و مشارکت شهروندان ایفا کرده است. این برنامه‌ها به آموزش شهروندان، ایجاد اشتغال و ارتقای تعامل اجتماعی کمک می‌کنند.

کشاورزی شهری در کنار تولید غذا، نقش مهمی در کاهش اثرات گرمایش شهری دارد. پوشش گیاهی پشت‌بام‌ها دمای محیط را کاهش می‌دهد و به بهبود کیفیت هوا کمک می‌کند، همچنین مشارکت داوطلبانه شهروندان در نگهداری این مزارع، حس تعلق و مسئولیت‌پذیری اجتماعی را تقویت می‌کند. مدیریت شهری نیویورک با ارائه مشوق‌های مالی و تسهیل مجوزهای ساخت، زمینه رشد این نوع کشاورزی را فراهم کرده است. این تجربه نشان می‌دهد که حتی در شهرهای پرتراکم، با برنامه‌ریزی مناسب می‌توان کشاورزی را به بخشی از زیرساخت شهری تبدیل کرد.

اگری‌ولتاییک؛ هم‌زیستی انرژی و غذا در نارا

اگری‌ولتاییک یا کشاورزی‌خورشیدی به فناوری‌ای اطلاق می‌شود که در آن پنل‌های خورشیدی در زمین‌های کشاورزی نصب می‌شوند تا هم‌زمان انرژی و غذا تولید شود. این روش با استفاده بهینه از زمین، امکان بهره‌برداری دوگانه و کاربردی‌تر را فراهم می‌کند. پنل‌ها در ارتفاعی نصب می‌شوند که نور کافی به گیاهان برسد و در عین حال سایه‌ای ایجاد کنند که از تبخیر آب و تنش گرمایی بکاهد و در نتیجه نیاز به آبیاری را کاهش دهد.

مطالعات نشان داده‌اند که بعضی محصولات همچون سبزیجات برگ‌دار، برنج و قارچ‌ها در شرایط اگری‌ولتاییک عملکرد مناسبی دارند. این ویژگی‌ها، اگری‌ولتاییک را به گزینه‌ای پایدار برای مناطق شهری و نیمه‌شهری تبدیل کرده‌اند. از سوی دیگر، کشاورزی‌خورشیدی می‌تواند به پایداری اقتصادی کشاورزان کمک کند، زیرا درآمد حاصل از فروش برق تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی، مکمل درآمد کشاورزی خواهد بود.

دولت ژاپن با ارائه یارانه برای نصب پنل‌های خورشیدی و حمایت از کشاورزان در آموزش‌های فنی، زمینه توسعه این فناوری را فراهم کرده است. در شهر نارا، پروژه‌های اگری‌ولتاییک با هدف بهره‌برداری هم‌زمان از زمین برای تولید انرژی خورشیدی و کشاورزی، با طراحی مهندسی دقیق اجرا شده‌اند. پنل‌های خورشیدی در این مزارع در ارتفاع دو تا سه متر از سطح زمین نصب شده‌اند تا فضای کافی برای عبور ماشین‌آلات کشاورزی و رشد گیاهان فراهم باشد. فاصله بین پایه‌های پنل‌ها به‌گونه‌ای تنظیم شده است که تراکم سایه در طول روز به حداقل برسد و نور خورشید به‌صورت متوازن به سطح زیرین بتابد. زاویه نصب پنل‌ها نیز با توجه به عرض جغرافیایی نارا و نوع محصول کشت‌شده (برنج، کاهو و اسفناج) به‌صورت اختصاصی محاسبه شده است تا ضمن حفظ بازدهی نوری کافی برای گیاهان، تولید برق بهینه باشد.

در این پروژه‌ها از پنل‌های خورشیدی با توان ۷۲۰ وات ساخت شرکت ترینا سولار استفاده شده است که بر پایه فناوری ویفرهای ۲۱۰ میلی‌متری هستند. این پنل‌ها راندمان بالای دارند و در برای شرایط اقلیمی ژاپن مقاوم هستند. سیستم‌های مانیتورینگ پیشرفته در این مزارع شامل سنسورهای سنجش شدت تابش، دمای خاک، رطوبت نسبی و شاخص فتوسنتز است که داده‌ها را به‌صورت لحظه‌ای به واحد کنترل مرکزی ارسال می‌کنند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین در این واحد با تحلیل داده‌ها، زمان‌بندی آبیاری، کوددهی و برداشت را بهینه‌سازی می‌کنند. این سیستم‌ها همچنین به کشاورزان امکان می‌دهند تا از طریق اپلیکیشن موبایل، وضعیت مزرعه را کنترل کنند و تنظیمات را به‌صورت لحظه‌ای تغییر دهند.

مطالعات میدانی در نارا نشان داده‌اند که محصولات کشت‌شده زیر پنل‌های خورشیدی نه‌تنها دچار کاهش عملکرد نشده‌اند، بلکه در بعضی موارد همچون سبزیجات برگ‌دار، کیفیت و حجم محصول بهبود یافته است. سایه نسبی ایجادشده توسط پنل‌ها در فصل تابستان موجب کاهش تبخیر آب و حفظ رطوبت خاک شده و نیاز به آبیاری را تا ۳۰ درصد کاهش داده است، همچنین دمای خاک در روزهای گرم کمتر بالا رفته و به کاهش استرس گرمایی گیاهان کمک کرده است. این پروژه‌ها با حمایت مالی دولت ژاپن به‌عنوان الگویی موفق از تلفیق انرژی تجدیدپذیر با کشاورزی پایدار شناخته می‌شود.

گلخانه‌های عمودی؛ پاسخ سنگاپور به کمبود زمین

گلخانه‌های عمودی نوعی از کشاورزی نوین هستند که در آن تولید محصولات کشاورزی به‌جای زمین افقی، در سازه‌هایی چندطبقه یا ماژولار انجام می‌شود. این گلخانه‌ها از سیستم‌های کشت بدون خاک همچون هیدروپونیک یا آکواپونیک بهره می‌برند و در محیط‌های کنترل‌شده از نظر دما، رطوبت، نور و مواد مغذی فعالیت می‌کنند. نور مصنوعی با طیف خاص فتوسنتز از طریق لامپ‌های ال‌ای‌دی تأمین می‌شود و حسگرهای دقیق، شرایط رشد گیاه را لحظه‌به‌لحظه پایش می‌کنند. این ساختارها به‌ویژه در مناطق شهری یا کشورهایی با محدودیت شدید زمین کشاورزی، امکان تولید پایدار، فشرده و قابل پیش‌بینی را فراهم می‌سازند.

سنگاپور یکی از پیشگامان استفاده از گلخانه‌های عمودی در مقیاس ملی است. با توجه به اینکه تنها حدود یک درصد از خاک این کشور برای کشاورزی قابل استفاده است، دولت و بخش خصوصی به‌طور گسترده به توسعه واحدهای کشاورزی عمودی روی آورده‌اند. در گلخانه‌های عمودی سنگاپور، کشاورزی در محیط‌های کنترل‌شده انجام می‌شود که مجهز به حسگرهای پیشرفته برای پایش لحظه‌ای دما، رطوبت، دی‌اکسید کربن، شدت نور و سطح مواد مغذی هستند. داده‌ها از طریق اینترنت اشیا به سامانه مرکزی منتقل می‌شود و با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، تنظیمات به‌صورت خودکار بهینه‌سازی می‌شود.

شرکت‌هایی همچون اسکای گرین از سازه‌های چرخان آلومینیومی با ارتفاع ۹ متر استفاده می‌کنند که در آن سینی‌های کشت به‌صورت عمودی حرکت می‌کنند تا نور و تهویه به‌طور یکنواخت به همه گیاهان برسد. بعضی واحدها از فناوری بازچرخانی آب استفاده می‌کنند که تا ۹۰ درصد مصرف آب را کاهش می‌دهد. با استفاده از ماژول‌های قابل‌افزایش، ظرفیت تولید در این گلخانه‌ها بدون نیاز به افزایش مساحت افقی به‌راحتی قابل توسعه است.

سنگاپور با اجرای برنامه «۳۰ تا ۳۰» قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ میزان ۳۰ درصد از نیاز غذایی خود را به‌صورت داخلی تولید کند. این هدف شامل تولید سبزیجات برگ‌دار، قارچ، ماهی‌های پرورشی و تخم‌مرغ است که در واحدهای شهری و گلخانه‌های عمودی تولید می‌شوند. با وجود چالش‌هایی همچون هزینه بالای انرژی، سرمایه‌گذاری اولیه و نیاز به نیروی متخصص، دولت سنگاپور با ارائه یارانه، تسهیلات مالیاتی و حمایت از استارت‌آپ‌های کشاورزی، مسیر توسعه این فناوری را هموار کرده است.

بازارهای محلی و زنجیره‌های کوتاه تأمین

یکی از راهکارهای مؤثر در حفظ امنیت غذایی شهری، کاهش فاصله بین تولیدکننده و مصرف‌کننده است؛ به‌ویژه در شهرهایی که وابستگی شدید به زنجیره‌های تأمین بیرونی دارند. فاصله بین تولیدکننده و مصرف‌کننده نه‌تنها زمان دسترسی به مواد غذایی را افزایش می‌دهد، بلکه کیفیت محصول را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد. با کوتاه شدن این فاصله، محصولات کشاورزی بدون نیاز به انبارداری بلندمدت، حمل‌ونقل طولانی و فرآوری‌های صنعتی، به‌طور مستقیم از مزرعه به سفره می‌رسند. این امر به حفظ ارزش غذایی، کاهش ضایعات و افزایش اعتماد مصرف‌کننده به منبع تولید کمک می‌کند.

زنجیره‌های تأمین کوتاه موجب می‌شوند که مواد غذایی تازه‌تر، با قیمت مناسب‌تر و با ردپای کربن کمتر به دست مصرف‌کننده برسد. حذف واسطه‌ها در فرایند توزیع، هزینه‌های حمل‌ونقل، بسته‌بندی و انبارداری را کاهش می‌دهد و در نتیجه قیمت نهایی برای مصرف‌کننده پایین‌تر خواهد بود. از سوی دیگر، کاهش مسافت حمل‌ونقل به معنای کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای است که در شرایط بحران اقلیمی، اهمیت حیاتی دارد.

بازارهای محلی با فراهم کردن بستری برای فروش مستقیم محصولات کشاورزی، به تقویت اقتصاد منطقه‌ای کمک می‌کنند. این بازارها به‌صورت هفتگی یا روزانه در نقاط مختلف شهر برگزار می‌شوند و تولیدکنندگان خرد و متوسط می‌توانند بدون نیاز به واسطه، محصولات خود را عرضه کنند. این مدل توزیع، نه‌تنها درآمد پایدار برای کشاورزان فراهم می‌کند، بلکه مصرف‌کنندگان را با تنوع محصولات فصلی و بومی آشنا می‌سازد. وابستگی کمتر به سیستم‌های حمل‌ونقل پیچیده، شهر را در برابر بحران‌های جهانی همچون اختلال در زنجیره تأمین، تحریم‌های تجاری یا بلایای طبیعی مقاوم‌تر می‌سازد و تاب‌آوری غذایی را افزایش می‌دهد.

بازار باستیل پاریس یکی از شناخته‌شده‌ترین بازارهای محلی در فرانسه است که محصولات کشاورزی از مزارع پیرامون شهر را به‌صورت مستقیم عرضه می‌کند. این بازار دو بار در هفته برگزار می‌شود و شامل غرفه‌هایی برای فروش سبزیجات، میوه‌ها، لبنیات، گوشت و نان‌های سنتی است. کشاورزان منطقه با استفاده از وسایل حمل‌ونقل برقی، محصولات خود را به بازار می‌آورند و در همان روز به فروش می‌رسانند.

شهرداری پاریس با ارائه مجوزهای ویژه، تخفیف‌های مالیاتی و تبلیغات عمومی، این بازارها را به بخشی از فرهنگ شهری تبدیل کرده است، همچنین در روزهای ویژه، جشنواره‌های غذایی برگزار می‌شود که شهروندان را با فرایند تولید غذا آشنا می‌کند و مصرف آگاهانه را ترویج می‌دهد. این بازارها با حذف واسطه‌ها، قیمت‌ها را کنترل و کیفیت محصولات را حفظ می‌کنند. افزون بر این، ارتباط مستقیم بین تولیدکننده و مصرف‌کننده، اعتماد و شفافیت را افزایش می‌دهد. این مدل، علاوه‌بر تأمین غذا، به حفظ مشاغل محلی، کاهش ردپای کربن و تقویت اقتصاد منطقه‌ای کمک کرده است.