□题记
科技创新,是推动农业现代化的核心引擎,是催化农业新质生产力的关键要素。
从一粒种,到一株苗,再到一个果,如何保证蔬菜生产过程中光照、温度、湿度均适宜生长?寿光菜博会给出的答案是:科技。
从“靠经验”到“靠数据”,从“人力作业”到“自动化生产”,26年来,寿光菜博会所展示的农业生产模式,年年在创新、年年在变革,汇聚了世界最前沿的科技模式。第二十六寿光菜博会集中展示了2600多个蔬菜品种、80余项先进种植模式、100余项新技术,许多技术达到国际先进水平。在智能温室里,环境监测系统实时采集温度、湿度、光照等数据,通过大数据分析和人工智能算法,精准调控水肥灌溉和通风设备,让每一株蔬菜都能在最适宜的环境中生长。这种“会思考”的农业,彻底改变了靠天吃饭的传统模式,让农作物产量和品质实现了双提升。白俄罗斯驻华大使切尔维亚科夫·亚历山大·维克多洛维奇感叹:从工业化叶菜生产、垂直农场到太空失重环境蔬菜栽培,到无土温室中的人工智能应用,无不彰显科技魅力。
走进寿光菜博会展馆,仿佛踏入一个充满科技感的农业“未来世界”。菜博会用实践证明:只有坚持科技创新,推动产业升级,才能让农业更强、农村更美、农民更富。
□策划人:记者侯庆强□撰稿人:记者姜文丽、果志华
“寿光菜博会开幕了,咱一块去看看今年菜博会上的种植技术有什么新花样!”山东省聊城市张师傅带着好奇心,与伙伴一起赶到第二十六届中国(寿光)国际蔬菜科技博览会(以下简称“寿光菜博会”)上瞧新鲜。今年寿光菜博会汇集展示了“AM自然循环微生物土壤修复技术”“智能水肥一体化”“量子富硒技术”等前沿新技术100余项,鱼菜共生、垂直立体自动换位栽培模式等创新种植模式80余项。
为让大家对寿光菜博会展示的众多前沿种植新技术有所了解,《北方蔬菜报》记者特别选取了部分有代表性的技术,采取“技术解析+新闻解读”形式进行解读报道。
气雾栽培:让作物在空气中生长
气雾栽培,是目前应用最广泛的无土栽培模式,利用喷雾装置将营养液雾化,直接喷洒到蔬菜根系上,给蔬菜生长提供所需水分和养分的水耕栽培模式。此种模式替代了土壤环境,有效解决了传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分供需的矛盾,使蔬菜根系处于最适宜的环境条件,从而激发出蔬菜的生长潜力。
气雾栽培由栽培系统、营养液供给与调控系统、计算机自动控制、管理系统三部分组成。栽培系统中的苗床有金字塔式、柱式等不同模式,适合种植不同作物。营养供给系统由动力系统、管道、喷头构成,管道包括供液管与养液收集回流管,动力系统多为水泵或压力罐,计算机控制系统由主机、分控器、传感器组成,通过传感器、分控器传递信息,主机发出指令,经电磁阀和水泵为植物供给营养液。
该模式的技术优势:一是节水。水以喷雾方式供给根系,雾化集流的水分回流循环利用,植物种植空间相对密封,无水分蒸发损耗,水分利用率接近100%。二是节肥。气雾栽培中植物根系悬于空中,氧气充足,对矿质离子肥料吸收效率极高,如土壤栽培中的肥水渗漏、土壤固定、微生物分解利用或氨蒸发损耗等情况不会发生,肥料循环吸收利用率高。三是农药用量小。可使杀虫灭菌的农药用量最小化甚至免农药,气雾栽培系统远离土壤,无机且洁净,无有机物,病菌、细菌、昆虫难以滋生和藏匿,病虫发生几率大大减小。四是提质增产。气雾环境中根系多为吸收肥水效率高的不定根和气生根,氧气充足使吸收速度最大化发挥,数倍于土壤栽培或水培,还能缩短生长期。五是种植场所不受限,有电、水、光照就能进行工作,可最大化实施立体种植。
在山东省潍坊市寿光市孙家集街道三元朱村1号棚内,集中使用的气雾栽培模式,种出来的蔬菜根系洁净发达,作物长势健壮产量高。根部采用的是折射式喷头,有效解决了喷头堵孔问题。棚内使用的水经过三级过滤,水中没有杂质,非常洁净。营养液根据不同作物、不同生长阶段科学配制的,确保营养供应充足且均衡。此外,为了防止植株根部温度发生剧烈变化,安装了高密度保温板,保障了根部的恒温环境,保温板可使用15年之久。
鱼菜共生:养鱼不换水,种菜不施肥
菜等无公害产品,口感更佳,营养价值高,尤其是不受天气影响,市场发展前景广阔。
鱼菜共生技术以水为媒,将鱼池中的水经过滤、硝化、臭氧杀菌后提供给蔬菜,作为蔬菜生长的“营养液”,“营养液”被蔬菜吸收“脱肥”后,又回流鱼池供鱼生活,实现了鱼菜和谐共生的良性循环模式。
在鱼菜共生系统中,动物、植物、微生物协同、互利共生,处于稳定的生态平衡状态,实现“养鱼不换水、种菜不施肥”的循环养种结合模式,让动物蛋白和植物的集约化生产同时进行,降低种植、养殖独立系统的操作成本,减少污水排放、节约用水量,是低碳模式和绿色经济的重要组成部分。
近年来,鱼菜共生技术在不少大型园区陆续被借鉴采用。这种“养鱼不换水、种菜不施肥”的智慧大棚正成为不少地方发展特色农业的新名片。据了解,大棚内的鱼菜共生循环种养系统,主要养殖淡水鱼,种植生菜、芹菜等蔬菜。通过高密度养殖,将鱼的排泄物和残饵经过微生物进行转化后,变成植物能够吸收的养分。蔬菜根系吸收养分的同时,将水过滤净化,然后回流到鱼池。鱼帮菜、菜帮鱼,真正实现了零污染、零排放。
鱼菜共生不是简单的水产+种植,而是通过科技实现资源的互化利用,在这种生态环境下生长出的鱼类和蔬
岩棉栽培:让蔬菜无毒无菌生长
岩棉栽培,是将植物栽植于预先制作好的岩棉块中的栽培模式,配合水肥一体化等现代化技术,可大幅度提高蔬菜的生长速度、产量和品质,降低生产成本。岩棉栽培模式在荷兰设施农业中广泛应用,目前在我国许多农业园区正得到大面积推广。
如番茄采用岩棉栽培技术种植,在智能温室中一年生长一茬,但这一茬的持续期长达一年。通过这种方式,番茄能生长到3米-4米的高度,大大提高了产量。相比传统种植,这种栽培方式使番茄产量每平米达到70斤,主要得益于其高度的生长优势。
槽式栽培:休闲农业种植的首选
槽式栽培,主要采用PVC材质,由铁质支架固定在地面上,槽内填充基质并配以滴灌带,实现水肥一体化灌溉。该设施安装使用方便,整体性强,基质用量少,成本低,栽培风险小,可实现营养液循环利用,不污染地下水,适合生产推广。
目前,槽式栽培应用较多的是草莓高架生产中,也因其独特优势多被应用于农业观光园和采摘园。在高架槽式栽培中,草莓植株生长在同一水平面上,呈现出一片整齐有序的景象,这不仅简化了管理流程,也方便了果实采收。此外,这种栽培模式的产量稳定,无论是单体大棚、连栋大棚还是玻璃温室,草莓高架槽式栽培都能良好地适应,目前已成为休闲观光
农业首选的种植模式。
悬挂栽培:让果蔬在空中自由生长
悬挂栽培,主要是用于智能温室中的悬挂式自主升降栽培,从育苗到种植再到果实成熟,全过程都在悬挂的种植槽内生长。该模式栽培槽可自主升降,不仅方便了工人整枝、授粉、采收等操作,而且改善了植株底部通风透光条件,有利于减少病虫害,提高产量和品质,适用于草莓、甜瓜、番茄等作物的种植生产。
该模式的主要优势在于:一是空间利用率高。如甜瓜吊蔓种植可节省土地,主蔓固定后避免坠秧,侧蔓结果提升单株产量。二是环境可控性。结合激光植物补光灯和物联网技术,精准调控温湿度与营养供给。如草莓种植,通过旋转悬挂系统实现“空中草莓”种植,且采摘不用弯腰,提升了游客体验感。
椰糠栽培:低成本的新型栽培模式
椰糠栽培,是以椰糠为基质的无土种植模式。
该模式优势突出:一是材料环保可循环利用。椰糠成本较低,一次性投入小,适合大面积推广使用,经专业处理后可持续循环使用,是理想的有机栽培基质。二是物理性状优良。椰糠孔隙度高,既能保水(持水能力是自身的8倍-9倍),又能提供良好通气性,避免根系缺氧。椰糠结构稳定、不易板结,长期使用仍能保持疏松,利于根系生长。干燥椰糠可压缩成块,体积小,轻便易运输。三是化学性质稳定。椰糠的pH接近中性(5.5-6.5),适合大多数植物生长,不用频繁调节酸碱度。四是方便水肥一体化。椰糠栽培通过精准调控水肥
配比,实现资源利用效率提升30%以上,可有效规避土传病害风险,改善农耕作业环境,同时减少化学药剂依赖,符合现代农业绿色可持续发展需求,已成为设施农业转型升级的重要栽培方式。
椰糠栽培可用于温室大棚、水培或滴灌系统。如寿光市北部盐碱地棚区,近年来很多种植户采用椰糠栽培方式,将椰糠与珍珠岩按一定比例混合后作为基质,均匀放在底部铺有薄膜的种植行上,然后使用装有营养液的滴灌设备为植株提供生长所需养分。一年种植两茬,经济效益不错。
另外,因椰糠透气有保水的特性,适合幼苗根系发育,很多育苗基地采用椰糠栽培方式进行穴盘育苗,提高了幼苗移栽成活率。
苗床栽培:实现蔬菜周年连续生产
苗床栽培,是一种深液流水培栽培模式,种植槽按一定行间距平铺式排列固定在苗床上,苗床下方配备供回水系统,营养液在栽培槽内循环流动,水培果菜根部接触营养液吸水肥,又有充足的氧气供应。
从种植槽、营养液来看,种植槽一般长10厘米-20厘米、宽60厘米-60厘米、深度为12厘米-15厘米。营养液液层深度7厘米-10厘米,将植物根系置于其中,供给植株生长营养。整个种植系统中的营养液总量较多,营养液的组成、浓度、酸碱度、水分和温度等不易产生变化,根系生长环境相对较稳定。
循环流动的营养液优点:一是增加营养液中溶解氧的浓度;二是消除营养液静置时根表与根外营养液之间的“养分亏竭区”,保证营养及时供应到根表;三是降低根系分泌并累积于根表的有害代谢产物;四是使因沉
淀而失效的某些营养物质重新溶解,供应作物生长需要。
此外,苗床栽培还具有造价低、设施轻便、水环境稳定等优点,目前在山东、广东等蔬菜主产区被大面积应用,如种植番茄、黄瓜、辣椒、丝瓜、西瓜、甜瓜、小白菜、生菜等。以苗床栽培生产叶菜类蔬菜为例,该模式栽培面积利用率高,种植槽一端播种另一端可采收,实现周年连续生产,如有的农场或种植园区采用苗床栽培种植黄瓜,黄瓜周年生产,亩产突破6万斤。
立体半圆管栽培:为叶菜生长找到“新家”
立体半圆管栽培,是由若干半圆管式PVC管道和支架组合成一个可供营养液循环的多层立体栽培系统,PVC管道上方覆盖泡沫板并设置定植孔,用于定植作物,植物根系进入营养液吸收养分,使整个系统满足植物对水、肥、气的需求。主要适用于生菜、芹菜、油麦菜等叶菜种植。
该栽培模式的优点:管道式栽培替代了土地,克服了管道式水培换茬过程中不利于管道清洗、消毒的问题。管槽卡托的灵活性,使管槽间距实现了随时可以调整,方便了管槽式水培的生产作业,更能高效利用温室空间的光热资源。另外,这种栽培模式可根据菜苗大小调节栽培间距,实现“小苗密布,大苗均植”的目的,采收、定植、管道清洗、杀菌消毒等均可以进行单管道作业,可增加产量3倍-4倍,空间利用率提高20%-30%。如有的农业示范园采用“三层A字形半圆管架+水培”模式种植生菜、油麦菜,每层管道倾斜45度,间距50厘米,管道底部设置集成回流槽,营养液循环利用,肥料消耗能减少60%,生产的蔬菜因品相整齐、无农药残留,售价较普通蔬菜高20%以上。
浅液流栽培:帮助人们种植名优果蔬品种
浅液流栽培,是指营养液以浅层流动的形式,在种植槽中从较高一端流向较低一端的一种水培方式,主要由营养液槽、栽培床、加液系统、排液系统和循环系统五部分构成,栽培的核心在于循环供液的液流形态,这种液流以膜状呈现,仅在栽培槽底部以数毫米的浅层流过。
在作物生长过程中,水分和氧气是一对“欢喜冤家”。水分过少,植物就不能正常吸收营养,氧气含量过低,则植物根系发育受阻,停止生长甚至腐烂。浅液流栽培采用倾斜种植槽,通过控制一定的坡度来引导营养液的流动,因其循环供液的液流呈膜状,仅以数毫米厚的浅液流流经栽培槽底部,恰好覆盖作物根系的一部分,可以接触浅液流吸水吸肥,同时另一部分根系则露在种植槽内的湿气中吸氧,这样的设计巧妙平衡了根系吸水、吸氧的需求,确保了作物健康生长。
与传统栽培方式相比,浅液流栽培模式不仅减少了水资源消耗,省工省力,无环境污染,而且具有设施造价低、根系通气性好、设施轻便等优点,种植出来的蔬菜瓜果品质优、耐储存、经济效益好。
目前,浅液流栽培在许多作物种植上广泛应用。从应用情况看,不少蔬菜园区更注重利用浅液流栽培技术种植菊苣等名优稀特品种。
复合式无土栽培:为农业增收添活力
复合式无土栽培,是将固体基质栽培与浅液流栽培相结合的栽培模式,利用固体的陶粒、岩棉等作为固定介质,将作物固定在栽培容器中,按一定株行距栽培在浅液流栽培槽中。
该栽培模式的优势在于:一是资源高效利用。复合式无土栽培水循环系统可减少90%以上的水资源浪费,精准施肥降低肥料损耗。垂直分层、立体种植的方式节约了土地资源,单位面积产量比传统平面种植提升2倍-3倍。二是环境适应性强。栽培不受土壤质量限制,可在盐碱地、沙漠、屋顶等非传统农业区域应用,通过人工调控光照、温湿度,能适应极端气候或反季节种植,生长周期短,如叶菜类蔬菜生长周期可缩短20%-30%。三是提高产量和品质。结合水培、基质栽培两种栽培模式的优点,有效解决了蔬菜生产中的水、气、肥的供需矛盾,不仅提高了蔬菜产量,而且减少了病虫害和农药使用。如有的玻璃温室采用“水培(叶菜类)+基质栽培(瓜果类)+立体架式”的复合式无土栽培种植,上层管道水培生菜、菠菜,下层基质栽培草莓、番茄,一笔账算下来:人工成本降低40%,经济效益提升30%。