徐偉忠 陳銀華 曹鵬飛
摘要? ? 氣霧栽培是當前無土栽培技術中倍受人們關注與生產青睞的新技術,因具有對植物強大的生長促進性和生產上的工廠化可復制性,成為新時代新農業(yè)之新寵。各大科研院所及企業(yè)都紛紛開始投入研究與應用,以實現(xiàn)產業(yè)升級與科研轉型。對產業(yè)來說,氣霧栽培的高效化與工廠化是實現(xiàn)可控化與量化生產的重要技術手段;對科研者來說,氣霧栽培是研究植物生理、生化、表觀遺傳、形態(tài)構建、生態(tài)適應性及礦質營養(yǎng)等最佳的精準化平臺。本文詳細介紹了科研及觀光模式的氣霧栽培、低成本模式的氣霧栽培、高效化產業(yè)模式的氣霧栽培、山地模式的氣霧栽培和適合都市環(huán)境的氣霧栽培等,以期為推進氣霧栽培在不同領域的應用提供參考。
關鍵詞? ? 氣霧栽培;梯架式;立柱式;溝槽式;桶式;鋼構樹式;仿雕樹式;拱式;管道式
中圖分類號? ? S317? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739(2019)09-0129-05
氣霧栽培的實用化研究已有十多年的歷史,在我國表現(xiàn)出巨大的社會效應與商業(yè)效應,將成為當前蔬果及種植業(yè)轉型升級與創(chuàng)新驅動;較常規(guī)與經典無土栽培更具實用性和高效性,更具普及推廣性。栽培模式的應用研究雖然不是該技術的關鍵,但對產業(yè)的促進與推動作用較大,人們可以應用不同模式構建符合自身生產與科研需求的硬件設施,能為生產帶來高效性及便利性。任何技術模式都是在生產實踐與科研探索中發(fā)展,氣霧栽培也不例外。從最早的蔬果霧培到現(xiàn)在涵蓋幾乎所有植物的霧培實踐,從最初的溫室設施霧培到現(xiàn)在的露天及都市環(huán)境的應用,從平原到山地,從沃土到貧瘠的荒地鹽堿地,從氣候宜人地區(qū)到環(huán)境惡劣的孤島及沙漠,從生產性到觀光科普綜合功能的融入,這些環(huán)境氣候、生產目的及投資成本等元素的改變演變出多類型與模式的創(chuàng)新適應。適合的模式可以降低成本,更利于植物生長、工作效率的提高及產業(yè)化、商業(yè)化的推廣應用。因此,對應用模式的探索研究及靈活應用對于科研和生產意義重大。
1? ? 氣霧栽培
氣霧栽培發(fā)明于20世紀40年代,由美國航天航空局為了解決和平號空間站上作物栽培而發(fā)明。用超聲波霧技術可以在失重情況下為植物根系提供水肥,通過超聲波高頻(1.7~2.4 MHz)震蕩,使水變成1~5 μm的超細顆粒,使肥水呈云霧狀繚繞,令根系處于霧氣中而獲取水肥。這種方式有效解決了失重狀態(tài)下植物的肥水供給問題,而且這種原理形成了氣霧栽培的芻形[1]。該模式沒有營養(yǎng)液循環(huán)的管道系統(tǒng),霧的發(fā)生與回收在同一根域環(huán)境空間內完成,構建簡單,只需于塑料箱內安裝一超聲波霧化頭即可,箱底盛營養(yǎng)液,通過高頻震動直接產生霧氣供給根系,目前也用于容器式的室內栽培。該模式因霧氣為超細霧,而溫室設施內蒸發(fā)量大,超聲波霧常出現(xiàn)供水不足的現(xiàn)象,故適合在蒸發(fā)量少的室內種植。
2? ? 氣霧栽培的科研及觀光模式
2.1? ? 玻璃箱槽式氣霧栽培
在科研上經常會遇到根系根構、根系形態(tài)及生理、根瘤菌、地下塊莖、地下根莖等與根系相關的研究,為了方便觀察記錄及對比,構建一種以玻璃為材料的玻璃箱槽式氣霧培,可以在不挪動植株的情況下非常方便地進行根系的觀察記錄與拍攝,完成相關科研工作,獲取更真實準確的觀察結果[2]。根據(jù)所研究植物的根系發(fā)達程度構建與之相適應的玻璃槽或箱,再于箱或槽外安裝方便拉動的窗簾式避光黑布,可以為根系營造黑暗的生長環(huán)境,也方便科研操作,具體見圖1(a)。
2.2? ? 分根式氣霧栽培
在果樹的需肥特性研究上,傳統(tǒng)土壤栽培的果樹很難進行精準化的研究分析,可以采用分根法氣霧栽培,實現(xiàn)果樹固定根與吸收根的分開管理。原生于土壤中的根系起到固定作用,從土壤中拔離分出部分根系,引入預埋的氣霧桶中,通過一段時間的根系彌霧,誘導催生出大量氣生根,形成的氣生根根系將作為果樹主要的肥水吸收渠道,通過對供液成分的精準化研究與分析,確定果樹不同階段的需肥特性及缺素癥機制,為肥水的科學管理提供依據(jù)。采用該方式可以對果樹所需礦質元素的種類、比例、濃度進行精準化分析研究,解決了土壤中研究干擾因子多、無法獲取準確數(shù)據(jù)的問題。
分根霧培的構建方式一般采用埋桶法,即在原果樹樹冠的下方,用打洞機開設1個能埋設塑料桶或鐵桶等容器的孔洞,再于桶內安裝彌霧,或在單樹研究時可以用超聲波霧化頭震動供霧。操作時,先撥開貼近桶的土層,理出部分根系,并對理出的根系進行適當?shù)亩探靥幚恚侔迅狄腱F化的桶中,以催發(fā)形成大量氣生根。當發(fā)達的氣生根形成時,就完成了分根霧培研究系統(tǒng)的構建,具體見圖1(b)。
分根霧培法除了用于果樹等經濟樹種需肥特性的研究外,還可以用于實際生產,其在生產上的應用意義更大。對于山地果樹缺乏灌溉的缺水地區(qū),采用分根霧培可以實現(xiàn)省水灌溉,不會造成果園噴灌與漫灌導致的大量水資源浪費;對于果樹或其他經濟植物階段性發(fā)育的不同需肥特性,可以通過精準的營養(yǎng)液配方調整得以實現(xiàn);一些土層薄而貧瘠的荒坡或者鹽堿地、荒島、沙漠地區(qū),可以通過分根霧培法解決肥水供應問題,克服不適環(huán)境導致的生長障礙。采用此種方式在任何土壤環(huán)境下都可以進行果樹或經濟植物的栽培;同時,通過分根霧培法的改造,原植株的土壤根系發(fā)揮固定根的功能,所有肥水都通過埋桶中的根系霧培吸收,省去了中耕除草、施肥灌溉等許多管理工作,是實現(xiàn)果園省力化管理的重要技術措施。
2.3? ? 鋼構樹氣霧栽培
田園綜合體提出了休閑農業(yè)、循環(huán)農業(yè)、創(chuàng)意農業(yè)三大理念,為現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)建設提出了總要求,農業(yè)不僅具有生產功能,還具有科普觀光與休閑功能。為了充分發(fā)揮上述功能,一種新型的果樹栽培模式應運而生,即鋼構樹氣霧栽培[3]。該模式具有以下幾方面特點:采用鋼結構作為果樹生長的模型與支撐,可以達到果樹冠層籬壁化的整形效果,有利于果樹品質的改善提升;所有果樹枝或蔓采用綁縛的方式固定于鋼構樹曲面上,可以起到強大的抗風雨效果,特別是南方多雨及強臺風地區(qū),常因風雨侵襲果園而導致樹搖枝傷葉破、病害暴發(fā),利用鋼構樹綁縛栽培,可提高抗風性、減少病害;果樹冠層的曲面化、平面化生長,可改善通風與光照條件,沒有傳統(tǒng)栽培樹冠的上層果與內膛果之分,果實生長發(fā)育均勻且糖度高,有利實現(xiàn)高糖、高品質栽培;大型的鋼結構樹起到了“占天不占地”的效果,地面空間可以發(fā)揮其他功能,讓園地得以更充分的利用。
鋼構樹氣霧栽培構建及栽培時,鋼構樹一般選形狀為世博軸式的巨傘形,如朝天的大喇叭;采用鋼管進行三角結構的曲面構建,充分發(fā)揮整體張拉力學特性;在生產上常用的冠徑為6~8 m,高度為4.5 m,鋼構樹基座直徑一般為1.2~2.4 m,基座采用水泥噴漿法構建根系生長的霧化空間;單株樹覆綠面積為28~50 m2,鋼構樹栽植密度為180~300座/hm2,占地面積減少,地面空間可全部用于其他用途或耕作,不與果樹間產生肥水競爭,可實現(xiàn)土地的高效利用,見圖1(c)。常規(guī)的果樹采用鋼構樹栽培,需較長的時間覆蓋整個鋼構樹曲面空間,采用氣霧栽培后可以結合多樹叢植的方式來實現(xiàn)樹冠的快速覆綠與豐產,因氣霧栽培叢植與土壤叢植不同,植株間不會產生肥水競爭,叢植的植株可以達到相同的生長效果。該模式可以用于當前觀光園建設,也可以用于高品質果園建設,是生產與觀光上兼可應用的新模式;可以減少果園管理用工,提升果園觀光采摘的商業(yè)價值,是一道亮麗的田園景觀。對于熱帶水果的種植,鋼構樹冬季還可以套覆塑料膜保溫,是一種多用途的果樹栽培創(chuàng)新模式。
2.4? ? 轉盤移動式氣霧栽培
氣霧栽培是一種新型栽培模式,極具科普與觀光價值,為了直觀表現(xiàn)霧培技術的相關特性,一些觀光科普園則采用轉盤移動式氣霧栽培模式,見圖1(d)。它由環(huán)形的種植槽、轉盤的轉動裝置和搖臂組成,栽培的植株固定懸吊于轉動的臂上。環(huán)形的種植槽為非閉環(huán)設計,一部分全祼露,轉動時方便觀光者觀察到發(fā)達的氣生根及植株整體,起到直觀全面了解的觀光、科普效果。
2.5? ? 雕塑樹式氣霧栽培
無需基質與水流動的氣霧栽培,可以在任何條件與環(huán)境下耕作,是空間化農業(yè)的重要技術手段;應用于園林綠化美化及都市造景上,更能彰顯其魅力。雕塑樹式氣霧栽培,是仿真雕塑樹技術與氣霧栽培有機結合的創(chuàng)新模式,見圖1(e)。雕塑技術可以獲得逼真的中空樹干效果,可以在內空的雕塑樹干內安裝彌霧系統(tǒng),讓植株定植于樹干與樹枝上,實現(xiàn)快速覆綠的巨樹效果;與傳統(tǒng)的大樹移栽相比,成本大大降低,而且達到同樣的凈化空氣與城市綠蔭效果。雕塑樹可以靈活實現(xiàn)百年、千年老樹的效果,而且結合氣霧培技術后可以創(chuàng)造出真實的枝葉覆綠效果,是未來巨樹綠化的重要替代技術。
2.6? ? 廂房式氣霧栽培
氣霧栽培發(fā)達根系的展示除了上述幾種模式外,還有體驗性更強的模式,即觀光者可以進入根系的空間環(huán)境中觀光。這種模式的構建必須建設一個類似廂房的大空間以供根系生長,人們可以進入霧室體驗與觀光。而優(yōu)化的根霧室還可以安裝調控設備,如空調,為根系創(chuàng)造最佳的溫度環(huán)境,發(fā)揮植物巨大的潛能。筆者采用該技術栽培出單株擔掛百余果的甜瓜,見圖1(f)。
2.7? ? 克隆植物式氣霧栽培
自然界生態(tài)群落中最為常見而高大的克隆植物要數(shù)南方毛竹,可以通過地下莖鞭無限克隆生長。毛竹通過地下莖實現(xiàn)單體毛竹間的整體生理協(xié)調,發(fā)揮生理整合的優(yōu)勢,當?shù)叵虑o鞭遇到不適的土壤環(huán)境時,可以由地下莖鞭輸送營養(yǎng)及水分,甚至在石頭縫隙中都可以長出毛竹,這就是克隆植物種群在生理整合后對于環(huán)境適應的體現(xiàn)。從理論上來說,克隆植物的壽命可達千年甚至更長。而普通樹木類或瓜果的生長與克隆植物不同,其位置是固定、不可遷移的,不會如毛竹根鞭一樣不斷延伸拓展;另外非克隆植物對環(huán)境的適應性會因局部資源的耗盡而淘汰(如連作障礙),不會如克隆植物可以跨越不適區(qū)塊,實現(xiàn)種群擴張,面對自然選擇時被淘汰幾率增大。目前的水果與瓜果生產都是以獨立的單株存在,每一植株的根系相對獨立,沒有形成生理整合,個體長勢差異較大。
非克隆植物從起源來說也是由克隆植物進化而來,故從基因角度來說,每種非克隆植物都具有克隆繁殖與生長的本能,只要環(huán)境滿足都可以重新被誘導。但從栽培角度來說,為了快速實現(xiàn)非克隆植物的克隆栽培,非克隆植物一旦采用不斷高空壓條誘根及霧噴供液后,其生長根量會不斷擴大,而且枝端與根系的距離不會因樹體擴大而增加,可以構建高效的肥水供應機制,而且每克隆單元之間整體性貫通,與自然克隆植物具有同樣的生長機制與代謝模式,見圖1(g)。筆者10年前曾在氣霧栽培南瓜上進行了嘗試,采用掛桶壓蔓催根方式栽培,隨著藤蔓生長不斷掛桶催根供液,栽培出單株覆蓋面積60 m2、單株產量250 kg的南瓜樹[4],目前該技術已在巨型番茄樹、紅薯樹以及果樹上開始生產及科研應用。
3? ? 氣霧栽培的低成本模式
3.1? ? 桶式氣霧栽培
桶式霧培采用塑料桶或者自制的鐵絲網圍桶作為根系的根霧室[5]。桶式氣霧栽培具較大的根系發(fā)育空間,適合一些株型較大的瓜果或者果樹類的氣霧栽培,如番茄樹、黃瓜樹、西瓜樹等無限生長型瓜果的樹式栽培。桶式氣霧栽培具有建造簡單及實用的優(yōu)點,可以在生產或者都市陽臺上應用,見圖2(a)。自制霧培桶成本低且實用,用鐵絲網圍成圓桶式,內鋪防水布外包覆黑白膜,再加圓形頂蓋即成;如果選擇塑料桶作氣霧培,通常采用塑料化工桶改裝而成,于桶底開設回流孔、桶蓋開設定植孔即可,見圖2(b)。
3.2? ? 拱形氣霧栽培
該模式受水稻育秧的小拱棚啟發(fā),利用竹片或者PVC電工套管制作成拱形架,并于小拱架上覆蓋能阻擋光線的黑白膜,植物就栽培在拱形的兩側,見圖2(c)。拱形模式能創(chuàng)造較大的根系氣霧空間,適合較大株型的瓜果番茄吊蔓栽培。拱形氣霧栽培因具較大的根霧空間,拱內霧化效果好,而且使用的噴頭數(shù)量也相對較少,具有建造成本低的優(yōu)點。
3.3? ? 溝槽式氣霧栽培
溝槽式氣霧栽培分為溝式與槽式2種。溝式就是在田中開溝,按照所栽培植物的株型與根量大小確定溝的尺寸,一般寬為0.6 m、深為0.4 m,開溝后于溝內鋪設防水布,再安裝霧化系統(tǒng)并扣置定植板即成。開溝模式為地下式或半地下式,有利于根系生長環(huán)境溫度的相對穩(wěn)定,溝式氣霧培適合果樹、瓜果及茄果類等經濟植物的氣霧種植,見圖2(d)。槽式則為地上式,可以建磚砌的水泥槽,較具永久性,內置安裝彌霧即可;也可以用角鋼建成槽框,并用擠塑板扣合而成,大多數(shù)用于瓜果與番茄類栽培,具有建造速度快成本低的優(yōu)點,見圖2(e)。
3.4? ? 箱床氣霧栽培
箱床式氣霧栽培分為箱與床2種模式。箱式可以用塑料箱、泡沫箱、木箱或者采用角鋼與栽培板材料建成的大型箱體,于箱體表面開設定植孔種植各類植物,見圖2(f)。床式即建成就地苗床式或者高位苗床式,就地苗床式一般用于氣霧培育苗;高位床式則采用鋼構焊接成一定尺寸的高位種植床框架(通常寬1.2 m、長2.4 m),并用板材、塑料板、擠塑板等材料扣建而成,見圖2(g),可以用于陽臺菜園建設,也可以用于單株番茄樹種植。雖然床內采用噴霧方式供霧,但大多數(shù)根系或者根墊浸泡于流動水中,為水氣培模式,因而即使偶遇停電也不會對植株造成傷害,適合陽臺及生產上應用。
4? ? 氣霧栽培的高效化產業(yè)模式
4.1? ? 塔式氣霧栽培
塔式氣霧栽培是早期氣霧栽培生產上應用較為廣泛的模式,采用鋼架制作成支撐架,再于鋼架外扣合擠塑板而成,見圖3(a)。一般生產上常用的塔架底寬為1.0~1.2 m,斜面為1.5~1.8 m,利用率提高了3倍,通常用于葉菜、藥草類等小株型植物的氣霧栽培,也可以進行瓜果、葉菜套種栽培。該模式的缺點是塔尖處常會出現(xiàn)彌霧死角。
4.2? ? 梯架式氣霧栽培
梯架式是塔架式氣霧培的改良與發(fā)展,是當前蔬果氣霧培工廠建設的主導模式,同樣采用管材制作梯形支撐架,架底寬1 m,斜面1.5 m,上梯面寬0.4 m,梯架上方可以用于瓜果套種。梯架霧培解決了三角塔架頂處易出現(xiàn)彌霧死角的問題,同時梯架的上梯面更便于瓜果類大株型作物的套種,是當前應用最廣泛的模式,見圖3(b)。
4.3? ? 立柱式氣霧栽培
立柱式氣霧栽培具有占地面積小、空間利用率大的優(yōu)點,適合觀光園或狹小的陽臺空間使用。立柱霧培因建造材料的不同,又分為PVC管立柱培、波紋排水管立柱培、泡沫柱霧培、立柱鋼架結合擠塑板扣合的六面柱體霧培。立柱式氣霧培的霧培柱高低與直徑可以根據(jù)用途場地及栽培的植物靈活運用,見圖3(c)(d)(e)(f)。
4.4? ? 塔錐式氣霧栽培
塔錐式氣霧培采用三角多面體組成錐形,該模式光照充足,根系環(huán)境霧化充分無死角,適合草莓等喜陽小株型植物的栽培,其光照優(yōu)于柱式、塔式、梯架式氣霧培,見圖3(g)。
4.5? ? 日光溫室北墻的垂面式氣霧栽培
北方日光溫室的北墻光照充足,可改造成垂面霧培以提高空間利用率,改造的方式有斜面墻與垂面墻2種。斜面墻建設即于后墻垂面的基礎上扣建一直角塔架,直角邊鋼架緊貼后墻垂面,斜面用于扣板種植。簡單來說,垂面墻式氣霧培就是于垂面處創(chuàng)造一霧化的夾層空間,內置彌霧即成,見圖3(h)。
4.6? ? “X”架式“V”槽式氣霧栽培
“X”架“V”槽霧培是一種新型空間利用模式,通過“X”鋼架構建雙層的耕作空間,上層“V”架底處用扣板扣建成“V”形霧培槽,見圖3(i),支起的下方空間建成平床式苗床,用于平床栽培或者基質床育苗。在生產上,一般上層“V”槽用于果樹或瓜果霧培,下層平床用于無土育苗;也可以于上層“V”架處架設管道,進行管道化霧培利用,見圖3(j)。
4.7? ? 適合果樹的“V”槽籬壁式氣霧栽培
該模式是瓜果與果樹“V”形籬壁架栽培與“V”形槽霧培的結合,“V”形架用于瓜果及果樹枝蔓的綁縛,構建成壁式樹體管理模式。這種樹體整形管理模式通風良好、光照充足,有利于高品質栽培,再結合“V”形基部的霧培槽,形成種植與整形一體化的霧培架式,見圖3(k)。如果在“V”架上再組合避雨棚建設,則形成避雨霧培籬架一體化的設施新模式,是未來果業(yè)發(fā)展的重要方向。
5? ? 氣霧栽培的山地模式
5.1? ? 避雨防蟲立柱霧培
該模式是立柱霧培的發(fā)展與變種,與設施溫室內的立柱不同之處就是于立柱上增加傘式避雨罩及防蟲網圍網,每個立柱相當于一個相對獨立的閉鎖小環(huán)境,同樣可以達到防雨淋及防止蟲入侵的效果,見圖4(a)。該模式適合無法建設溫室的山地使用,其優(yōu)點是適應性強,特別適用于荒坡地的開發(fā)利用,具投資省、實用的特點,見圖4(b)。
5.2? ? 洞桶式氣霧栽培
該模式主要用于山地果園的開發(fā)利用,以解決山地果園管理(除草、施肥、灌溉)用工量大的問題,達到省肥、省水、省工的管理效果。洞桶式氣霧培即于需種植處用打洞機開洞埋桶,見圖 4(c),并構建營養(yǎng)循環(huán)系統(tǒng)。采用該模式不受土壤因子局限,在任何荒坡及鹽堿地上都可以建設果樹生產基地,實現(xiàn)營養(yǎng)液配方的精準化管理,有利于果品品質的提高及樹體長勢的平衡調控。此外,采用該模式后可以實現(xiàn)生草栽培,果樹與草之間形成相生相克的生態(tài)協(xié)同作用,可以減少病蟲危害。
5.3? ? 伸縮管式氣霧栽培
柔性的伸縮管對坡地地形變化具較好的適應性,而且方便施工與構建營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng),可以利用原生態(tài)的荒地與林地進行耕作系統(tǒng)構建,只需按照山坡走勢縱向鋪設伸縮管,見圖4(d),內置彌霧裝置并于山腳建設營養(yǎng)液池構建循環(huán)系統(tǒng)。鋪設安裝伸縮管后,為了減少外界氣溫對根系環(huán)境的影響,可以采用培土或覆草的方式埋設伸縮管。該模式可以在不破壞原生態(tài)的條件下植入新的管道耕作系統(tǒng),是一種山地霧培的創(chuàng)新模式,可用于林下藥用植物栽培及坡地瓜果作物生產基地的建設。
5.4? ? 樹杈懸吊式氣霧栽培
該模式是一種林地生態(tài)空間的新型利用方式,無需耕地,只需空間、陽光及水分,在任何林地生態(tài)環(huán)境條件下都可以構建耕作系統(tǒng)。一些退化的山坡林地采用樹杈掛桶霧培方式,重新構建林地生態(tài)多樣性,在起到生態(tài)優(yōu)化與修復作用的同時,利用林冠頂層充足的陽光,實現(xiàn)藤蔓類經濟植物的攀冠生長,如獼猴桃、三葉木通、山葡萄、五味子等特色水果。特別是南方早年發(fā)展的大面積松林,由于未進行針闊混種,導致生態(tài)多樣性破壞與松毛線蟲暴發(fā),出現(xiàn)大面積死株。通過樹杈掛桶霧培這種非破壞構建技術引入闊葉類植物,可以起到良好的生態(tài)修復及多樣性構建作用,創(chuàng)建出一片片架設于林冠的空中果園,實現(xiàn)農林復合耕作協(xié)同共生。
6? ? 適合都市環(huán)境的氣霧栽培
6.1? ? 倒掛式氣霧栽培
對于狹小的陽臺空間,可以利用倒掛霧培方式,即采用掛桶式或者管道高架式,或者建成類似可升降的晾衣系統(tǒng),以充分利用陽臺空間,見圖5(a)。
6.2? ? 屋頂果園的PVC管氣霧栽培
屋頂果園的傳統(tǒng)構建都是采用盆栽法或者搬土耕作,存在搬土工作量大、屋面承重增加等問題,由于夏日屋頂蒸發(fā)量大、土層淺且無毛細管保墑效應,導致澆水管理用工大,消耗大量城市自來水資源,故當前國內屋頂森林或屋頂果園的建設較少。大多數(shù)屋頂用于種植耗水量少、土層需求薄的蔬菜與耐旱綠植。采用PVC管霧培系統(tǒng),可以輕松構建屋頂果園,因為PVC管不存在承重問題,任何屋面都可利用;而且是封閉的養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng),用水量只需傳統(tǒng)屋頂果園的5%~10%[6],當然也可以用于瓜果、茄果等經濟植物的栽培,見圖5(b)。
6.3? ? 層架式LED補光的植物工廠式氣霧栽培
對于都市地下車庫或者廢棄廠房,可以采用室內人工LED補光技術,構建層架式氣霧栽培系統(tǒng);系統(tǒng)由超市貨架、氣霧種植床、彌霧系統(tǒng)、補光系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成。該模式與傳統(tǒng)水培式植物工廠相比,適合栽培的品種更多,極大地豐富了都市室內農業(yè)的可耕作品種。室內系統(tǒng)的優(yōu)點是沒有任何病蟲害,甚至生產出免清洗蔬菜,可以充分利用都市一些閑置的空間,生產出蔬、果、藥、花等產品,以滿足人們高品質與安全的需求,見圖5(c)。
6.4? ? 室內綠植的墻面霧培
采用霧培系統(tǒng)可以將建筑物的內外墻作為耕作場所,采用垂面霧培方式進行都市建筑表面的綠化美化或者農業(yè)耕作;甚至在建筑設計時將計劃種植的墻體構建成內夾層空間,作為根霧空間與建筑設計融為一體,這也將是未來第四代生態(tài)建筑研究的重點與方向,見圖5(d)。
7? ? 不同模式的綜合應用為未來泛耕作提供技術支撐
所謂泛耕作就是指無處不在的耕作,這是氣霧培最大的技術優(yōu)勢,未來不管是沙漠、荒島、鹽堿地、荒坡地、山地、平原、湖面、都市陽臺、屋頂、庭院、廣場、建筑物表面、室內墻面等任何場所及空間都可以構建霧培耕作系統(tǒng)。
通過多種霧培模式的綜合利用,可有效解決城市發(fā)展與耕地減少之間的矛盾,達到失地不失耕的效果;利用霧耕承重輕的特點,構建水上漂浮農場,可使我國大量水域面積成為水上耕地;在生態(tài)環(huán)境惡劣、無法耕作的地域,也可利用霧耕技術解決極地、海島、高山、沙漠、鹽堿等非耕地環(huán)境下的生產生態(tài)問題;還可以使農耕技術進入室內,在居室內利用霧培技術進行墻面的覆綠裝修或者構建層架式補光型霧培蔬菜工廠,足不出戶就能收獲安全、綠色、免農藥的蔬果產品。人們在工作之余可以將其作為園藝體驗,讓霧培耕作成為人們生活中的休閑體驗元素。霧培技術不需要高強度體力勞動,各年齡段的人都可以參予管理,是所有人群都可以介入的生產、生活、生態(tài)元素。此外,霧培技術更是解決當前農業(yè)生產環(huán)境污染、生態(tài)危機及可持續(xù)發(fā)展問題的重要利器與替代技術,具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。
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基金項目? ?浙江省科技計劃項目(2017C02023)。
作者簡介? ?徐偉忠(1971-),男,浙江麗水人,碩士,高級農藝師。研究方向:設施農業(yè)。
收稿日期? ?2019-01-25