Publication in Science of The Total Environment

See full article/ Veure l’article complet: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148689

English:

The rise of population in urban areas makes it ever more important to promote urban agriculture (UA) that is efficient in terms of water and nutrients. How to meet the irrigation demand of UA is of particular concern in urban areas where water sources are often limited. With the aim of determining how to reduce water use for irrigation while maintaining productivity and reducing environmental impacts in UA, this study explores the agronomic performance and environmental life cycle impacts and benefits of three different fertigation management practices used in a rooftop greenhouse for tomato crop in Barcelona: 1) open management (OP); 2) recirculation (RC), in which 30% of the drained, unused water is used to irrigate the crop; and 3) the same recirculated management of RC with a further reduction in fresh water input of 15%(RR). Despite the recirculation and reduction of water and nutrients, all three irrigation management practices resulted in similar yields: 16.2, 17.9, and 16.8·kg·m⁻² for OP, RC, and RR, respectively. In terms of water-use efficiency, RR management was the most efficient, requiring 48.7·liters·kg⁻¹ of tomato, followed by RC (52.4·L·kg⁻¹) and OP (75.2·L·kg⁻¹). RR presented an improvement of 7% in water-use efficiency. In terms of environmental performance, RC had the best performance in almost all impact categories during the operational phase, especially in regard to marine and freshwater eutrophication, with 44% and 93% fewer impacts than OP due to the recirculation of nutrients and reduced nutrient loss through leachates. In terms of infrastructure, even though recirculation management requires additional equipment, the materials present better performance in the range from 0.2 to 14% depending on the impact category. This study can support evaluation of agricultural projects in the city, through yields and water consumption presented, incentivizing good practices aligned with the sustainability of UA.

Català:

L’augment de població a les zones urbanes fa que cada vegada sigui més important promoure l’agricultura urbana (UA) eficient en termes d’aigua i nutrients. És especialment preocupant com satisfer la demanda de reg de la UA en zones urbanes on sovint les fonts d’aigua són limitades. Amb l’objectiu de determinar com reduir l’ús de l’aigua per al reg mantenint la productivitat i reduint els impactes ambientals en la UA, aquest estudi explora els impactes agronòmics del rendiment, el cicle de vida ambiental i els beneficis de tres pràctiques diferents de gestió de fertirrigació utilitzades en un hivernacle al terrat per al cultiu de tomàquet a Barcelona: 1) gestió oberta (OP); 2) recirculació (RC), en la qual s’utilitza el 30% de l’aigua drenada i no utilitzada per regar el cultiu; i 3) la mateixa gestió recirculada de RC amb una nova reducció de l’aportació d’aigua dolça del 15%(RR). Malgrat la recirculació i reducció d’aigua i nutrients, les tres pràctiques de gestió del reg van donar lloc a rendiments similars: 16.2, 17.9 i 16.8·kg·m⁻²  per OP, RC i RR, respectivament. Pel que fa a l’eficiència en l’ús de l’aigua, la gestió de RR va ser la més eficient, amb 48,7·litres·kg⁻¹   de tomàquet, seguida de RC (52,4· L·kg⁻¹) i OP (75,2· L·kg⁻¹). RR va presentar una millora del 7% en l’eficiència de l’ús de l’aigua. Pel que fa al rendiment ambiental, la RC va tenir el millor rendiment en gairebé totes les categories d’impacte durant la fase operativa, especialment pel que fa a l’eutrofització marina i d’aigua dolça, amb un 44% i un 93% menys d’impactes que l’OP a causa de la recirculació de nutrients i la reducció de la pèrdua de nutrients a través de lixiviats. Pel que fa a les infraestructures, tot i que la gestió de recirculació requereix equips addicionals, els materials presenten un millor rendiment en el rang del 0.2 al 14% en funció de la categoria d’impacte. Aquest estudi pot donar suport a l’avaluació de projectes agrícoles a la ciutat, a través de rendiments i consum d’aigua presentats, incentivant les bones pràctiques alineades amb la sostenibilitat de la UA.

Figure: Graphical abstract. Integrated Rooftop greenhouse