Implementation of dutch farming for the cultivation of tomatoes in South India

The increasing issues of climate change, water scarcity, and limited arable land have highlighted the need for sustainable agricultural solutions, especially in tropical areas like South India. This thesis has outlined the design, development, and effectiveness of a passive hydroponic system integrated into a protected cultivation structure for the high demand growing of tomatoes, lettuce, spinach and basil all year round. The study builds upon research conducted in developing countries using available materials, inexpensive growing media, and low-tech manual nutrient management solutions, to maintain sustainability that is accessible and scalable for small and medium sized growers. The research comprised site selection, designing a passive climate-adaptive greenhouse system, crop selection, choosing hydroponic techniques, managing crop performance in passive climate environments. Key parameters including plant height, yield, nutrient uptake, water-use efficiency, and pest counts were measured and reported. The findings show significant evidence that passive hydroponic systems can produce high-quality vegetables with much lower water use and fewer chemical inputs, to be able to grow food in comparison to traditional soil-based cropping systems. The integration of pest management practices, climate management practices, and plant spacing also improved crop health and yield. Passive hydroponics under protected conditions is a climate-smart, economically viable, and environmentally friendly alternative to traditional farming in tropical and semi-arid regions. It offers viable technical options, plus an opportunity for urban agriculture, vertical farming, and year-round production, alongside creating a direct contribution to the UN Sustainable Development Goals (SDGs); more specifically the goals applicable to Zero Hunger, Responsible Consumption, and Climate Action. It is therefore recommended that the systems be scaled, including automated components, renewable source energy, waste nutrient recycling, and greater policy tools to support farming in rural compared to urban areas.

L’aumento delle problematiche legate al cambiamento climatico, alla scarsità d’acqua e alla limitata disponibilità di terreni coltivabili ha evidenziato la necessità di soluzioni agricole sostenibili, in particolare nelle aree tropicali come il Sud dell’India. Questa tesi ha illustrato la progettazione, lo sviluppo e l’efficacia di un sistema idroponico passivo integrato in una struttura di coltivazione protetta, finalizzato alla produzione continua, durante tutto l’anno, di pomodori, lattuga, spinaci e basilico. Lo studio si basa su ricerche condotte nei paesi in via di sviluppo, utilizzando materiali disponibili, substrati di coltivazione economici e soluzioni di gestione manuale dei nutrienti a bassa tecnologia, per garantire una sostenibilità accessibile e scalabile ai piccoli e medi produttori. La ricerca ha compreso la selezione del sito, la progettazione di una serra passiva adattiva al clima, la scelta delle colture, la definizione delle tecniche idroponiche e la gestione delle prestazioni colturali in ambienti climatici passivi. Sono stati misurati e analizzati parametri chiave quali altezza delle piante, resa, assorbimento dei nutrienti, efficienza nell’uso dell’acqua e incidenza dei parassiti. I risultati mostrano evidenze significative del fatto che i sistemi idroponici passivi possano produrre ortaggi di alta qualità con un consumo idrico molto inferiore e un impiego ridotto di input chimici, rispetto ai tradizionali sistemi di coltivazione in suolo. L’integrazione di pratiche di gestione dei parassiti, di gestione del clima e di spaziatura delle piante ha inoltre contribuito a migliorare la salute e la resa delle colture. L’idroponica passiva in condizioni protette si configura come un’alternativa intelligente per il clima, economicamente sostenibile ed ecologicamente valida rispetto all’agricoltura tradizionale nelle regioni tropicali e semi-aride. Essa offre soluzioni tecniche concrete, nonché opportunità per l’agricoltura urbana, il vertical farming e la produzione annuale, contribuendo direttamente agli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs), in particolare agli obiettivi Fame Zero, Consumo Responsabile e Azione per il Clima. Si raccomanda pertanto la scalabilità di tali sistemi, includendo componenti automatizzate, fonti di energia rinnovabile, riciclo dei nutrienti di scarto e maggiori strumenti politici a sostegno dell’agricoltura nelle aree rurali rispetto a quelle urbane.