Dikey tarım

Dikey tarım ürünleri dikey yığılı katmanlarda ürün yetiştirme uygulamasıdır. Hidroponik, aquaponik ve aeroponik gibi topraksız tarım tekniklerini ve bitki yetiştirmeyi en uygun yapmayı hedefleyen kontrollu-ortam tarımını birleştirir. Dikey tarım sistemlerini barındıran bazı yaygın kullanılan yapı seçenekleri arasında binalar, nakliye konteynerleri, tüneller ve terk edilmiş maden galerileri sayılabilir.
Modern dikey tarım kavramı 1999 yılında Kolombiya Üniversitesi Halk ve Çevre Sağlığı profesörü Dickson Despommier tarafından önerildi. Despommier ve öğrencileri 50.000 insanı besleyebilecek bir gökdelen çiftlik tasarladı. Tasarım henüz inşa edilmemiş olsa da dikey tarım fikrini başarıyla popülerleştirdi. Özel LED ışıkları gibi diğer son teknoloji ile birleştirilen dikey çiftçiliğin mevcut uygulamaları geleneksel tarım yöntemleriyle elde edilebilecek ürün veriminin 10 katından daha fazla sonuç verdi. Paignton, İsrail, Singapur, Şikago, Münih, Londra, Japonya, ve Lincolnshire gibi topluluklara dikey tarım sistemi uygulamanın birkaç farklı yolu vardır.
Dikey tarım teknolojilerini kullanmanın asıl yararı daha az birim arazi ihtiyacı ile birlikte gelen daha çok mahsul verimidir. Aynı anda daha çok ürün çeşidi yetiştirme kabiliyeti artar çünkü ürünler aynı araziyi paylaşırken aynı zamanda tarlaları paylaşmazlar. Ayrıca, mahsuller iç mekanda olduklarından aşırı veya beklenmedik hava olaylarında daha az mahsul kaybedilir. Son olarak sınırlı arazi kullanıldığından dikey tarım, yerel bitki ve hayvanlara daha az zarar verir ve yerel flora ve faunanın daha fazla korunmasına yol açar.
Dikey tarım teknolojileri geleneksel çiftliklere kıyasla büyük başlangıç maliyetleri ile ekonomik zorluklarla karşı karşıyadır. Avustralya, Viktorya'daki varsayımsal 10 seviyeli dikey bir çiftlik ekilebilir arazi başına metrekare alan maliyeti Viktorya kırsalındaki geleneksel bir çiftliğinkinden 850 kat daha fazlaya mal olur. Dikey çiftlikler LED'ler gibi ek ışık kullanımı nedeniyle büyük enerji talepleriyle de karşı karşıyadır. Ayrıca bu enerji taleplerini karşılamak için yenilenemeyen enerji kullanılırsa dikey çiftlikler geleneksel çiftliklerden veya seralardan daha fazla kirlilik üretebilir.
Dikey Tarım Teknikleri
Suda bitki yetiştirme
Hİdroponik topraksız bitki yetiştirme tekniğidir. Hidroponik sistemlerde bitkilerin kökleri azot, fosfor, kükürt, potasyum, kalsiyum ve mağnezyum gibi makrobesinlerin yanında demir, klor, mangan, bor, çinko, bakır ve molibden içeren trace elemanlarını içeren sıvı solüsyonlara daldırılır. Ayrıca kökleri desteklemek için toprak ikameleri olarak çakıl, kum ve testere talaşı asal (kimyasal olarak pasif) ortamlar kullanılır.
Hidroponiğin yararları alan başına ürün veriminin artması ve su kullanımının azalmasıdır. Bir çalışmada geleneksel tarıma kıyasla hidroponik tarımın alan başına marul verimini yaklaşık 11 kat artırabildiğini ve 13 kat daha az su kullanıldığını gösterdi. Bu avantajları nedeniyle hidroponik dikey tarımda kullanılan baskın yetiştirme sistemidir.
Akuaponik
Akuaponik terimi iki kelimeyi birleştirerek ortaya çıkar: balık yetiştiriciliğini ifade eden su ürünleri yetiştiriciliği ve topraksız bitki yetiştirme tekniği. Aquaponik karasal bitkilerin üretimini doğanın kendisini taklit eden kapalı döngü bir sistemde sucul organizmaların üretimiyle birleştirerek hidroponiği bir adım daha ileri götürür. Balık tanklarındaki besin açısından zengin atık su katı uzaklaştırma ünitesi ile filtrelenir ve daha sonra bir biyolojik filtreden geçer burada toksik amonyak besleyici nitrata dönüştürülür. Bitkiler besinleri emerken arındırılan atık su balık tankına geri dönüştürülerek geri verilir. Ayrıca bitkiler balıklar tarafından üretilen karbondioksiti tüketir, balık tanklarındaki su ısıyı alır ve enerji tasarrufu için geceleri seranın sıcaklığını korumasına yardım eder. Ticari çoğu dikey tarım sistemi hızlı büyüyen birkaç sebzeyi üretmeye odaklandığından su ürünleri bileşenini de içeren aquaponik şu anda geleneksel hidroponik kadar yaygın değildir.
Aeroponik
Aeroponiğin icadı NASA'nın (Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi) inisiyatifiyle 1990'larda uzayda bitki yetiştirmek amacıyla bulundu. Geleneksel hidroponik ve aquaponiğin aksine aeroponik bitki yetiştirmek için herhangi bir sıvı veya katı ortam gerekmez. Bunun yerine bitkilerin asıldığı hava odalarında besin maddelerine sahip sıvı bir çözelti sislenir. Açık arayla aeroponik en sürdürülebilir topraksız yetiştirme tekniğidir, en verimli geleneksel hidroponik sistemlerden % 90'a kadar daha az su kullandığından ve yetiştirme ortamının değiştirilmesini gerektirmemektedir. Ayrıca büyütme ortamının olmaması aeroponik sistemlerin yerçekimi otomatik olarak fazla sıvıyı boşaltırken enerji tasarrufu sağlayan dikey tasarım benimsemesine izin verirken geleneksel yatay hidroponik sistemler genellikle fazla çözeltiyi kontrol etmek için su pompalarına gerek duyar. Halen aeroponik sistemler dikey çiftçiliğe yaygın olarak uygulanmamıştır ancak önemli ölçüde dikkat çekmeye başladı.
Kontrollü çevrede tarım
Kontrollü çevre tarımı (CEA) ürün verimini artırmak veya yetiştirme mevsimini uzatmak için doğal çevrenin değiştirilmesidir. CEA sistemleri hava, sıcaklık, ışık, su, nem, karbondioksit ve bitki beslenmesi gibi çevresel faktörler üzerinde kontrol uygulanabilen seralar veya binalar gibi kapalı yapılarda barındırılır. Dikey tarım sistemlerinde CEA genellikle topraksız tarım, su ürünleri ve aeroponik gibi topraksız tarım teknikleriyle birlikte kullanılır.
Dikey Tarım Türleri
Bina Esaslı Dikey Çiftlikler
Eski bir mezbahadan dönüştürülen The Plant adlı Şikago'daki çiftlik gibi terk edilmiş binalar genellikle dikey tarım için yeniden kullanılır. Ancak bazen dikey tarım sistemlerini barındırmak için yeni yapılar da inşa edilir. Örneğin "Vertical Harvest" adlı bir şirket Jackson, Wyoming'deki park yerinin yanında üç katlı hidroponik sera inşa etti ve yılda 45,359 kg (100.000 pound) ürün yetiştirmeyi hedefliyor.
Nakliye Konteynerinden Dikey Çiftlikler
Geri dönüştürülen nakliye konteynerleri dikey tarım sistemlerini barındırmak için giderek daha popüler olan bir seçenektir. Nakliye konteynerleri çeşitli bitkilerin yetiştirilmesi için standartlaştırılmış modüler odalar olarak işlev görür ve genellikle LED aydınlatma, dikey olarak istifli hidroponik, akıllı iklim kontrolleri ve izleme sistemleri ile donatılmıştır. Ayrıca, nakliye konteynerlerini istifleyerek çiftlikler yerden daha da çok tasarruf sağlayabilir ve metrekareye daha çok verim alabilir. Şu anda piyasada Freight Farms 'ndan Greenery (Yeşillik) ve Local Roots'dan TerraFarm gibi birçok ticari nakliye konteynerı dikey tarım birimi vardır.
Derin Çiftlikler
Derin çiftlik yenilenmiş yeraltı tünellerinden veya terk edilmiş maden kuyularından inşa edilen dikey çiftliktir. Yeraltındaki sıcaklık ve nem genellikle ılıman ve sabit olduğundan derin çiftlikler ısıtma için daha az enerji gerektirir. Derin çiftlikler ayrıca su temin maliyetini azaltmak için yakındaki yeraltı sularını kullanabilir. Nottingham Üniversitesi'ndeki Sürdürülebilir Enerji kürsüsünden Saffa Riffat'a göre az maliyetine rağmen derin çiftlik aynı arazi alanındaki yerden geleneksel çiftliğe göre 7- 9 kat daha çok gıda üretebilir. Otomatik hasat sistemleri ile birleştiğinde bu yeraltı çiftlikleri tamamen kendi kendine yeterli olabilir.
Growing Underground (Büyüyen Yeraltı) adlı bir şirket dünyanın ilk yeraltı çiftliğini inşa ettiğini iddia etmekte ve Londra Clapham'ın 33 metre altındaki yenilenmiş İkinci Dünya Savaşı bomba sığınağında yeşillikler yetiştirmektedir. Ürünleri Whole Foods, Planet Organic ve M&S gibi yerel süpermarketlerde vardır.
Tarih
Dikey Tarım Önerisi
Kolombiya Üniversitesi Halk ve Çevre Sağlığı profesörü olan Dickson Despommier dikey tarım kavramının temelini attı. 1999 yılında New York'un çatılarında ne kadar yiyecek yetiştirebileceklerini hesaplamak için lisansüstü öğrencileri sınıfına ödev verdi. Öğrenci sadece 1000 kişiyi doyurabileceği sonucuna vardı. Sonuçlardan memnun olmayan Despommier bitkileri iç mekanda dikey olarak çoklu katmanlarda yetiştirmeyi önerdi. Despommier ve öğrencileri daha sonra yapay aydınlatma, gelişmiş hidroponik ve 50.000 kişi için yeterli yiyecek üretebilecek aeroponik ile donatılmış 30 katlı dikey bir çiftlik tasarladılar. Ayrıca üst katlarda yaklaşık 100 çeşit meyve ve sebzenin büyüyeceğini, alt katlarda ise bitki atıklarıyla beslenen tavuk ve balık barındırılacağını belirtiler. Despommier'in gökdelen çiftliği henüz inşa edilmemiş olsa da dikey tarım fikrini popülerleştirdi ve daha sonraki birçok tasarıma ilham verdi.
Vancouver'daki TED2016 konferansında Google X'in başkanı Astro Teller gizli aya yolculuk laboratuvarının bir zamanlar otomatik dikey tarım sistemi oluşturmaya çalıştığını açıkladı. X, otomatik hasat ve verimli aydınlatma teknolojisinde ilerleme kaydetti ve bazı yeşillikler yetiştirmeyi başardı. Ancak Google laboratuvarı bu tekniği kullanarak tahıl ve pirinç gibi temel mahsulleri yetiştiremedi. Sonuç olarak X projeyi iptal etti.
Dikey Tarım Uygulamaları
Birden fazla şehirdeki geliştiriciler ve yerel yönetimler dikey çiftlik kurmakla ilgilendiklerini ifade ettiler: Incheon (Güney Kore), Abu Dabi (Birleşik Arap Emirlikleri), Dongtan (Çin), New York Şehri, Portland, Los Angeles, Las Vegas, Seattle, Surrey, Toronto, Paris, Bangalore, Dubai, Şangay ve Pekin.
2009 yılında dünyanın ilk pilot üretim sistemi Birleşik Krallık'taki Paignton Hayvanat Bahçesinin Çevre Parkına kuruldu. Proje dikey tarımı sergiledi ve sürdürülebilir kentsel gıda üretimini araştırmak için sağlam bir temel sağladı. Ürün, hayvanat bahçesinin hayvanlarını beslemek için kullanılırken proje, sistemlerin değerlendirilmesini mümkün kılıyor ve küresel biyoçeşitlilik ve ekosistem hizmetlerini etkileyen sürdürülemez arazi kullanım uygulamalarındaki değişimi savunmak için eğitim kaynağı sağlamaktadır.
2010 yılında 36. Dünya Siyonist Kongresinde Yeşil Siyonist İttifakı Keren Kayemet L'Yisrael'e (Dikey çiftlikleri geliştirmesi için (İsrail 'deki Yahudi Ulusal Fonu) çağrıda bulunarak bir önerge sundu. Dahası "Podponics" adlı bir şirket, 2010 yılında Atlanta'da 100'ün üzerinde yığılı "yetiştirme modülü" nden oluşan dikey bir çiftlik inşa etti ancak sonradan bildirildiğine göre Mayıs 2016'da iflas etti.
2012 yılında dünyanın ilk ticari dikey çiftliği Sky Greens Farms tarafından geliştirilen ve üç kat yüksekliğinde Singapur'da açıldı. Şu anda 100'den fazla dokuz metrelik kuleleri var.
2012 yılında The Plant adlı bir şirket, Şikago, Illinois'de terk edilmiş bir et paketleme binasındaki yeni geliştirdiği dikey tarım sistemini piyasaya sürdü. Dikey çiftlikleri barındırmak için terk edilmiş binaların kullanılması ve diğer sürdürülebilir çiftçilik yöntemleri, modern toplulukların hızlı kentleşmesinin bir gerçeğidir.
2013 yılında Dikey Tarım Derneği (AVF) Almanya, Münih'te kuruldu. Mayıs 2015 itibarıyla AVF tüm Avrupa, Asya, ABD, Kanada ve Birleşik Krallık'ta bölgesel olarak büyüdü. Bu organizasyon gıda güvenliğini ve sürdürülebilir kalkınmayı iyileştirmek için yetiştiricileri ve mucitleri birleştirmektedir. AVF uluslararası bilgi günleri, atölye çalışmaları ve zirvelere ev sahipliği yaparak dikey tarım teknolojilerini, tasarımlarını ve işlerini geliştirmeye odaklanır.
2015 yılında Londralı Growing Underground şirketi terk edilmiş yeraltı II. Dünya Savaşı tünellerinde yapraklı yeşil ürünlerin yeraltında üretimine başladı.
2016 yılında Local Roots adlı bir girişim bitkileri izlemek için yapay bir sinir ağıyla birleştirilmiş bilgisayar vizyonu içeren 40 fitlik bir nakliye konteynerinde barındırılan bir dikey tarım sistemi olan "TerraFarm"ı başlattı ve uzaktan Kaliforniya'dan izlenmektedir. TerraFarm sisteminin "geleneksel dış mekan çiftçiliği ile maliyet eşitliği elde ettiği" , her biriminin "üç ila beş dönümlük tarım arazisi" eşdeğeri kadar ürün ürettiği, klima yoluyla buharlaşan suyu yeniden yakalayıp kullanılarak %97 daha az su kullandığı iddia edilmektedir. ABD'de bir marketdeki ilk dikey çiftlik 2016'da Dallas, Teksas'ta açıldı ancak sonra da kapandı.
2017 yılında bir Japon şirketi olan Mirai çok seviyeli dikey tarım sistemini pazarlamaya başladı. Şirket geleneksel tarım yöntemleriyle üretilebilecek miktarın 100 katı olan günde 10.000 baş marul üretebildiğini, çünkü özel amaçlı LED ışıklarının büyüme sürelerini 2,5 kat azaltabileceğini belirtmektedir. Ayrıca bu yöntem geleneksel tarım yöntemlerine göre % 40 daha az enerji, % 80 daha az gıda israfı ve % 99 daha az su kullanımını sağlayabilir. Bu teknolojinin diğer birkaç Asya ülkesinde uygulanması için başka taleplerde oldu.
2019'da Kroger Alman girişim şirketi Infarm ile Seattle'daki iki markete modüler dikey çiftlikler kurmak için ortaklık kurdu.
Avantajları
Tarımsal Verimlilik
Gelecek nesillere sürdürülebilir olarak kalması için geleneksel tarımın ekilebilir arazi ihtiyacı çok fazladır. Her zamankinden daha çok nüfus artış hızıyla 2050'de kişi başına ekilebilir arazinin 1970'e kıyasla yaklaşık % 66 azalması beklenmektedir. Dikey tarım bazı durumlarda dönüm başına mahsul veriminin geleneksel yöntemlere göre on katından daha fazlasına imlan verir. Tropik olmayan alanlarda geleneksel tarımın aksine kapalı tarım yıl boyunca mahsul üretebilir. Tüm mevsimlik çiftçilik yetiştirilen yüzeyin verimliliğini mahsule bağlı olarak 4 ila 6 faktörle çarpar. Çilek gibi mahsullerde faktör 30 kadar çıkabilir.
Dikey tarımın yalıtılmış ürün sektörlerini kullandığından çok çeşitli hasat edilebilir ürünlerin üretimine de olanak sağlar. Sezon başına bir tür mahsulün hasat edildiği geleneksel bir çiftliğin aksine dikey çiftlikler bireysel arazileri nedeniyle çok sayıda farklı mahsulün aynı anda yetiştirilmesine ve hasat edilmesine izin verir.
USDA'ya göre dikey çiftlik ürünleri geleneksel çiftçilik yöntemiyle üretilen ürünlere kıyasla mağazalara ulaşmak için yalnızca kısa bir mesafe kat eder.
Amerika Birleşik Devletleri Tarım Bakanlığı(USDA) dünya nüfusunun 2050 yılına kadar 9 milyarı aşacağını tahmin ediyor ve bunların çoğu da şehirlerde yaşıyor olacaktır. Dikey çiftçilik USDA'nın nüfus arttıkça muhtemel gıda kıtlığına vereceği öngörülen yanıttır. Bu çiftçilik yöntemi emisyonu düşürerek ve ihtiyaç duyulan suyu azaltarak çevreye karşı sorumludur. Bu tür kentsel çiftçilik, neredeyse anında çiftlikten satışa giden dağıtımı da azaltacaktır.
USDA ve Enerji bakanlığınca dikey çiftlik üzerine düzenlenen bir çalıştayda dikey çiftçilik uzmanları bitki ıslahını, haşare yönetimi ve mühendisliğini tartıştılar. Zararlıların kontrolü (böcekler, kuşlar ve kemirgenler gibi) is dikey çiftliklerde kolaylıkla idare edilir çünkü alan çok iyi kontrol altındadır. Kimyasal ilaçlara gerek duyulmadan organik ürünleri yetiştirme yeteneği geleneksel çiftçilikten daha kolaydır.
Hava Koşullarına Direnç
Geleneksel açık hava tarımında yetiştirilen ürünler hava koşullarına bağlıdır ve istenmeyen sıcaklıklarda yağmur, muson, dolu fırtınası, kasırga, sel, orman yangınları ve kuraklıktan muzdariptir. "Son zamanlarda meydana gelen üç sel (1993, 2007 ve 2008'de) ABD'nin mahsul kayıplarında milyarlarca dolara mal oldu ve üst toprakta daha da yıkıcı kayıplar yaşandı. Yağmur düzenindeki ve sıcaklıktaki değişiklikler Hindistan'ın tarımsal üretimini yüzyılın sonunda yüzde 30 azaltabilir."
Olumsuz hava koşulları konusu özellikle geleneksel çiftçiliğin büyük ölçüde imkansız olduğu Alaska ve kuzey Kanada gibi kutupsal ve kutup altı bölgeler için geçerlidir. Gıda güvensizliği taze ürünlerin uzak mesafelere nakledilmesi gereken yüksek maliyetler ve yetersiz beslenmeye yol açan uzak kuzey topluluklarında uzun süredir devam eden bir sorundur. Konteynerli çiftlikler Churchill, Manitoba ve Unalaska, Alaska gibi yerlerde faaliyet gösteren bir dizi çiftlik ile daha güneydeki konumlardan gelen tedariklere göre daha düşük bir maliyetle yıl boyunca taze ürünler sağlayabilir. Mahsul yetiştirmenin kesintiye uğramasında olduğu gibi yerel konteynerli çiftlikler de geleneksel olarak yetiştirilen ürünleri uzak topluluklara ulaştırmak için gerekli olan uzun tedarik zincirlerine göre kesintiye daha az duyarlıdır. Churchill'deki gıda fiyatları Mayıs ve Haziran 2017'deki sel felaketlerinden sonra önemli ölçüde yükseldi ve Churchill ile Kanada'nın geri kalanı arasındaki tek kalıcı kara bağlantısını oluşturan demiryolu hattının kapanmasına neden oldu.
Çevresel koruma
Dikey tarımın artan üretkenliği nedeniyle birim dikey tarım birimi başına 20 adede kadar dış mekan tarım arazisi doğal durumuna geri dönebilir. Dikey tarım tarım arazisine ihtiyacı azaltacak ve böylece birçok doğal kaynak korunacaktır.
Doğal biyomlar üzerindeki tarımsal müdahalenin neden olduğu ormansızlaşma ve çölleşme önlenebilir. İç mekanda gıda üretimi geleneksel çiftçiliği, ekimi ve çiftlik makineleriyle hasadı azaltır veya ortadan kaldırır, toprağı korur ve emisyonları azaltır.
Geleneksel çiftçilik genellikle doğal flora ve faunaya istilacıdır çünkü geniş ekilebilir bir alan gerektirir. Bir çalışma odun fare nufüsunun hasattan sonra hektar başına 25'ten hektar başına 5'e düştüğünü ve geleneksel çiftçilikle her yıl hektar başına 10 hayvanın öldürüldüğünü tahmin ettiğini gösterdi. Buna karşılık dikey tarım sınırlı alan kullanımı nedeniyle yaban hayatına daha az zarar verir.
Problemler
Ekonomi
Dikey çiftlikler büyük başlangıç maliyetinin mali zorluğunu yenmelidir. 60 hektarlık dikey çiftliğin ilk bina maliyeti 100 milyon doları aşar. Tokyo, Moskova, Mumbai, Dubai, Milano, Zürih ve Sao Paulo gibi şehirlerde ofis alanı ile büyük şehirlerde 880$- 1,850$ ile arasındaki alan birim metrekare fiyatlarıyla ofis doluluk maliyetleri yüksektir. Dikey çiftliklerin büyük şehirlerin merkezlerinde yer alması amaçlandığından dikey çiftlik sahipleri aynı bölgedeki diğer ofislerin ödemesi gereken doluluk maliyetlerini ödemek zorunda kalacaktır. Viktorya, Avustralya'da varsayımsal bir 10 seviyeli dikey çiftliğin tarıma elverişli arazi metrekare başına maliyeti 349 ABD doları Viktorya'nın kırsal kesimindeki geleneksel bir çiftliğin tarıma elverişli arazi metrekare başına 0.40 ABD doları kadar maliyeti olacaktır. Sonunda dikey çiftlikler daha verimli hale geldikçe başlangıç maliyeti azalacak ancak hektar başına verimi geleneksel bir çiftliğin veriminden 50 kat daha fazla olan dikey bir çiftliğin bile başabaş maliyetini geçmesi 6-7 yılı alacaktır.
Rakipler dikey tarımın olası karlılığını sorguluyor. Dikey çiftliklerin mali açıdan başarılı olabilmesi için geleneksel çiftlikler buğday gibi düşük değerli mahsulleri dikey bir çiftliğe göre daha ucuza sunduğundan yüksek değerli mahsuller yetiştirilmelidir. Cornell'de biyolojik ve çevre mühendisliği profesörü olan Louis Albright dikey çiftlikte yetiştirilen buğdaydan yapılan bir somun ekmeğin 27 dolara mal olacağını belirtti. Bununla birlikte ABD Çalışma İstatistikleri Bürosuna göre ortalama bir somun ekmek Eylül 2019'da 1.296 dolara mal oldu ve bu dikey çiftliklerde yetiştirilen mahsullerin geleneksel açık hava çiftliklerinde yetiştirilen mahsullere kıyasla nasıl rekabetçi olmayacağını açıkça gösteriyor. Dikey çiftliklerin karlı olabilmesi için bu çiftlikleri işletme maliyetlerinin düşmesi gerekir. İkinci el 40 fitlik nakliye konteynerlerinden üretilen TerraFarm sisteminin geliştiricileri sistemlerinin "geleneksel açık hava tarımıyla maliyet eşitliği sağladığını" iddia ettiler.
Bununla birlikte kentsel veya ada arazisi de yüksek değerlidir PNAS tarafından yayınlanan bir çalışmada 10 katlı dikey buğday çiftliği belirli bir hektar arazide yaklaşık 1.940 metrik ton buğday üretebilirken iyi geçen yıllarda hektar başına ortalama 3.2 ton buğday üretebilir (600 kat ürün) ve teorik olarak bu katlar hala diğer binaların üstünde veya altında olabilir. Kalabalık adalardaki arazi ıslahı maliyetleri ile karşılaştırıldığında şu anki yöntemler gübre maliyetleri karbondioksit girdisinin yanı sıra aydınlatma, sıcaklık ve nem kontrolü için hala çok büyük enerji tüketimi gerektirse de kg tahıl başına dikey düşük değer için bile uygun pazarlar olabilir gibi görünmektedir.
Enerji kullanımı
Büyüme mevsimi boyunca güneş ekinlere düz araziye ekildiklerinden çok daha az ışık sağlanacak şekilde dikey bir yüzeyde aşırı açıyla parlar. Bu nedenle ek ışık gerekli olacaktır. Bruce Bugbee dikey çiftçiliğin güç taleplerinin yalnızca doğal ışık kullanan geleneksel çiftliklerle rekabet edemeyeceğini iddia etti. Çevre yazarı George Monbiot tek bir somun için tahıl yetiştirmeye yetecek kadar ek ışık sağlamanın maliyetinin yaklaşık 15 dolar olacağını hesapladı. Economist'teki bir makale "cam bir gökdelende yetişen mahsuller gün boyunca biraz doğal güneş ışığı alacak olsa bile yeterli olmayacak" ve "yapay ışıklara güç vermenin maliyeti kapalı alanda çiftçiliği çok pahalı hale getirecek" diyordu. Dahası araştırmacılar dikey bir çiftliğin enerji tüketimini karşılamak için yalnızca güneş panelleri kullanılacaksa gerekli olan güneş paneli alanının çok katlı bir iç mekandaki ekilebilir alandan yirmi kat daha büyük olması gerekeceğini belirlediler ki iç mekanda çiftliğinin büyük dikey çiftliklerle başarılması zor olacaktır. Arizona'da marul yetiştiren bir hidroponik çiftlik üretilen bir kilogram marul için 15.000 kJ enerji gerektirecektir. Bu miktardaki enerjiyi bir perspektife oturtmak için Arizona'daki geleneksel bir açık hava marul çiftliği yetiştirilen bir kilogram marul için yalnızca 1100 kJ enerji gerektirir.
Dr. Dickson Despommier'in "The Vertical Farm" adlı kitabının kontrollü ortam önerdiği gibi ısıtma ve soğutma maliyetleri diğer herhangi çok katlı binaya benzeyecektir. Besinleri ve suyu dağıtmak için sıhhi tesisat ve asansör sistemleri gereklidir. Kuzey Amerika Birleşik Devletleri'nde fosil yakıtla ısıtma maliyeti hektar başına 200.000 doların üzerinde olabilir. 2015 yılında yapılan araştırma geleneksel tarım yöntemleri ve hidroponik çiftlik kullanılarak Arizona'daki marul büyümesini karşılaştırdı. Hidroponik çiftlikte ısıtma ve soğutmanın enerji tüketiminin % 80'inden fazlasını oluşturduğunu ısıtma ve soğutmanın üretilen marul başına 7400 kJ'ye ihtiyaç duyduğunu belirlediler. Aynı çalışmaya göre hidroponik çiftliğin toplam enerji tüketimi bir kilogram marul başına 90.000 kJ'dir. Enerji tüketimi ele alınmazsa dikey çiftlikler geleneksel tarıma sürdürülemez bir alternatif olabilir.
Kirlilik
Bazı çarelerle birbiriyle ilişkili bir dizi zorluk vardır: (not edilmelidir ki yeni ortaya çıkan endüstri genellikle maliyet karmaşıklığı veya yasal gerekçeler nedeniyle 2020 itibarıyla bu tür bütüncül çareleri takip etme yüzeyini çizmemiştir.)
Güç ihtiyaçları: Güç ihtiyaçları fosil yakıtlarla karşılanırsa çevresel etki net bir kayıp olabilir; Çiftliklere enerji sağlamak için düşük karbonlu kapasite inşa etmek bile daha az kömür yakarken geleneksel çiftlikleri yerinde bırakmak kadar mantıklı olmayabilir. Louis Albright, "elektrikle üretilen fotosentetik ışığa dayalı kapalı sistem kentsel tarımda" bir kilo marulun bir elektrik santralinde 8 pound karbondioksit üretilmesine neden olacağını ve üretilen 4,000 pound marulun bir aile arabasının yıllık emisyonlarına eşdeğer olacağını savundu. Benzer bir sistemde yetiştirilen domatesin karbon ayak izinin marulun karbon ayak izinin iki katı kadar büyük olacağını da ifade etti. Bununla birlikte güneş ışığının mahsullere ulaşmasına izin veren bir serada üretilen marulun marul başı başına karbondioksit emisyonlarında yüzde 300 azalma gördü. Dikey çiftlik sistemi güneş ışığından yararlanmada daha verimli hale geldikçe daha az kirlilik üretecektir.
Karbon emisyonu: Bu dikey çiftliğin büyük olasılıkla yanmadan CO2 oluşturan bir kaynağı gerektirdiği ancak elektrikli tesisleriyle aynı yerde olursa bunlardan CO2 emeceği anlamına gelir; Aksi durumda atık çıkar. Seralar genellikle atmosferik oranın 3-4 katına kadar karbondioksit seviyelerini destekler. CO2deki bu artış fotosentez değişken oranlarını arttırır ki ortalaması % 50'dir bu sadece daha yüksek verim sağlamakla kalmaz aynı zamanda bazı bitkiler daha hızlı olgunlaşır, gözeneklerini küçültür ve su stresine (hem çok fazla hem de az) daha dirençli hale gelir. Dikey çiftliklerin tek başına bulunmasına gerek yoktur, daha olgun bitkiler geleneksel seraya transfer edilebilir, alan ve maliyet esnekliği sağlanır.
Mahsul hasarı: Bazı seralarda saf CO2 kaynakları için kükürt dioksit ve etilen gibi bitkilere ciddi olarak zarar veren kirletici maddeleri ihtiva eden fosil yakıtları yakarlar, gaz süzme yüksek üretim sistemlerinin bir bileşenidir.
Havalandırma: "Gerekli" havalandırma CO2 atmosfere sızmasına izin verebilir ama neme toleranslı ve neme karşı toleranssız ekin polikültürü döngüsüne sınırlı olmayan (monokültürün aksine) geri dönüşüm sistemleri yapılabilir.
Işık Kirliliği: Sera yetiştiricileri, bitkilerin vejetatif veya üreme evresinde olup olmadığını kontrol etmek için genellikle bitkilerdeki fotoperiyodizmi kullanırlar. Bu kontrolün bir parçası olarak ışıklar geçmiş gün batımında ve güneş doğmadan önce veya gece boyunca periyodik olarak açık kalır. Tek katlı seralar normal kentsel dikey çiftlikler de olsa ışık kirliliği üzerine eleştiriler çekmiştir.
Su Kirliliği: Hidroponik seralar suyu düzenli olarak değiştirerek bertaraf edilmesi gereken gübre ve böcek ilaçları olan su çıkarır. Atık suyu komşu tarım arazileri veya sulak alanlara yaymanın en yaygın yöntemi kentsel dikey çiftlik için daha zor olacaktır, su arıtma ilaçları (doğal veya başka türlü) bir çözüm olabilir.