西藏新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施的建造與使用效果

王忠紅 關(guān)志華 敬志豪 劉志林 張衛(wèi)江

（1西藏農(nóng)牧學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，西藏林芝 860000；2西藏農(nóng)牧學(xué)院水力土木工程學(xué)院，西藏林芝 860000；3西藏農(nóng)牧學(xué)院電氣工程學(xué)院，西藏林芝 860000）

新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施將不同層栽培床按梯形組裝，每層栽培床分塊布置，能夠?qū)崿F(xiàn)高秧類(lèi)、矮秧類(lèi)、喜陽(yáng)類(lèi)、耐陰類(lèi)、耐熱類(lèi)等蔬菜同時(shí)種植，且便于輪作，有效提高了設(shè)施空間利用率；利用雙層覆蓋、庭院建筑擋風(fēng)確保設(shè)施內(nèi)溫度，可在西藏海拔近4 500 m的地方實(shí)現(xiàn)葉菜類(lèi)蔬菜安全越冬生產(chǎn)。

蔬菜對(duì)人體健康具有不可替代的重要作用，為有效解決西藏農(nóng)牧民的蔬菜消費(fèi)需求問(wèn)題，西藏在20世紀(jì)80年代開(kāi)始引進(jìn)塑料大棚進(jìn)行設(shè)施蔬菜生產(chǎn)（林珠班旦，2001），使西藏蔬菜總產(chǎn)量和人均占有量由1990年的8.45萬(wàn)t、38.08 kg增長(zhǎng)到2012年的65.59萬(wàn)t、212.96 kg（張愛(ài)琴，2015）。目前西藏各地大力發(fā)展設(shè)施蔬菜生產(chǎn)，如昌都市2016年蔬菜種植面積達(dá)4 000 hm2，其中設(shè)施面積700 hm2（牛繼平，2017）；日喀則市白朗縣作為西藏主要蔬菜產(chǎn)區(qū)，設(shè)施蔬菜種植面積逐年增大；阿里地區(qū)蔬菜種植面積和總產(chǎn)量由2006年的35.3 hm2、473 t增長(zhǎng)到2012年的114.0 hm2、2 122 t（白瑪格桑 等，2013）；在海拔4 500 m左右的那曲市等地建造了各種類(lèi)型溫室，且在人工加溫條件下實(shí)現(xiàn)了西葫蘆等蔬菜作物的越冬栽培，這對(duì)解決該地區(qū)農(nóng)牧民的蔬菜消費(fèi)需求起到了積極的促進(jìn)作用。但高寒牧區(qū)的農(nóng)牧民尚未達(dá)到“想吃什么蔬菜就吃什么蔬菜”的水平，農(nóng)牧民對(duì)蔬菜的消費(fèi)需求依然非常迫切，西藏地區(qū)蔬菜供給的結(jié)構(gòu)性矛盾、區(qū)域性不足的問(wèn)題依然突出。為此，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，基于高寒牧區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境條件研發(fā)出了一種新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施，并總結(jié)出相應(yīng)的栽培模式，以期為有效解決西藏高寒牧區(qū)農(nóng)牧民的吃菜問(wèn)題提供參考。

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件和牧民的需求，采用如下設(shè)計(jì)思路：借助農(nóng)牧民庭院房屋等建筑物遮擋大風(fēng)，利用多層栽培形式提高設(shè)施利用率，采用兩層覆蓋增強(qiáng)保溫效果，使用無(wú)土栽培+傳統(tǒng)土壤栽培方式實(shí)現(xiàn)高效栽培，設(shè)施進(jìn)行模塊化處理，形成裝配式產(chǎn)品特征，以便于移動(dòng)和重復(fù)使用?；诖嗽O(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐最終形成三層立體栽培設(shè)施（圖1）。設(shè)施規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=6 m×4 m×5 m，采用熱鍍鋅國(guó)標(biāo)管材焊接制作而成（圖2）。

2 新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施的特點(diǎn)

2.1 綜合利用率有效提高 設(shè)施占地面積24 m2，栽培面積35.7 m2，凈栽培面積增加了48.75%，有效提高了空間利用率、光能利用率及設(shè)施內(nèi)熱能利用率。實(shí)際安裝過(guò)程中，一棟大棚中放置兩組栽培床（各分為上、中、下3層），栽培床呈梯形對(duì)稱(chēng)分布，為提高下層栽培床的采光率，在下層栽培床靠外側(cè)50 cm寬度處采用全鏤空設(shè)計(jì)，其上無(wú)栽培床，在上層栽培床支撐桿件處設(shè)置2道鐵絲，懸掛拉秧繩以便于高秧類(lèi)蔬菜栽培；根據(jù)栽培床的梯形分布特點(diǎn)，將上、中層栽培床各分為4個(gè)小區(qū)，下層栽培床則分為8個(gè)小區(qū)。利用分小區(qū)栽培可最多實(shí)現(xiàn)高秧類(lèi)、矮秧類(lèi)、喜陽(yáng)類(lèi)、耐陰類(lèi)、耐熱類(lèi)等32個(gè)蔬菜種類(lèi)/品種同時(shí)種植，即實(shí)現(xiàn)種植蔬菜種類(lèi)的最大化。

圖1 新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施設(shè)計(jì)圖

圖2 新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施結(jié)構(gòu)

2.2 環(huán)境調(diào)控易行 因兩組栽培床呈梯形對(duì)稱(chēng)分布，加之上、中層栽培床分為4個(gè)小區(qū)，每小區(qū)之間留有30 cm寬的操作區(qū)域，鋪設(shè)美格網(wǎng)，可以有效漏光，保證了下一層蔬菜作物光合作用對(duì)光照的需求；分小區(qū)栽培便于輪作，能夠從栽培制度上減輕病蟲(chóng)害的發(fā)生，同時(shí)采用無(wú)土栽培方式，對(duì)栽培基質(zhì)進(jìn)行高溫消毒可進(jìn)一步減輕病蟲(chóng)害的發(fā)生；上、中層栽培床的基質(zhì)厚度在20 cm以上，最厚達(dá)25 cm，有效保證了蔬菜作物的根系生長(zhǎng)空間；采用有機(jī)基質(zhì)栽培，在栽培過(guò)程中根據(jù)肥力情況及時(shí)施用發(fā)酵腐熟的家畜糞便，真正實(shí)現(xiàn)綠色高效栽培；通過(guò)兩層覆蓋、借助庭院擋風(fēng)，同時(shí)在棚內(nèi)放置一定數(shù)量的水（3個(gè)大容量水箱）調(diào)節(jié)熱量，使室內(nèi)溫度在低溫季節(jié)得以有效提高；在設(shè)施外側(cè)設(shè)置卷膜桿，夏季溫度過(guò)高時(shí)通過(guò)卷起兩側(cè)塑料膜達(dá)到通風(fēng)降溫的效果。

2.3 生產(chǎn)操作便捷舒適 中層栽培床與下層栽培床之間、上層栽培床與中層栽培床之間凈高均達(dá)到1.3 m，上層栽培床與設(shè)施覆蓋面之間高度在1.6～1.8 m，有效保證了操作的舒適性和便捷性；在走廊一端安裝有固定步梯，便于中、上層栽培床的操作；在兩個(gè)上層栽培床之間（走廊頂上）安裝“人”字形護(hù)欄，確保了上層栽培床生產(chǎn)操作的安全性；在上層栽培床靠近護(hù)欄一側(cè)及中層栽培床的兩側(cè)均設(shè)置步行道，方便來(lái)回行走，提高了操作的便利性；將上層、中層栽培床劃分為4個(gè)小區(qū)，每小區(qū)之間留有30 cm寬的操作區(qū)域，且與床底面持平，提高了操作的高度空間和舒適性；在上層栽培床的護(hù)欄兩端安裝有容量100 L的蓄水箱，在步行梯下端安裝有150 L的大容量蓄水箱，既便于保溫，更利于水分管理。

2.4 結(jié)構(gòu)牢固性高 中層栽培床每隔1.5 m用雙支架（在立柱兩側(cè)布置）支撐，走廊處分開(kāi)，上層栽培床亦用雙支架支撐，走廊處不分開(kāi)，使整個(gè)栽培設(shè)施成為一個(gè)整體，提高了抗風(fēng)雪性能。在上層栽培床的上面，利用分塊柵欄（分栽培小區(qū)用）的桿件，將兩個(gè)栽培床的頂面連為一起，進(jìn)一步提高了設(shè)施的整體性和穩(wěn)定性。為提高設(shè)施的堅(jiān)固性能，在設(shè)施的四面設(shè)置有4個(gè)斜撐；為提高設(shè)施的穩(wěn)固性，在長(zhǎng)度方向設(shè)置有5道立柱、在寬度方向設(shè)置有4道立柱，立柱下用混凝土預(yù)埋件加固，且在四周布置有8個(gè)大型預(yù)埋件，內(nèi)部設(shè)有穿透的大直徑套管，可以起到預(yù)防雷電的作用。

2.5 方便拆卸安裝 該設(shè)施中層栽培床和上層栽培床為單獨(dú)整體組件，各結(jié)構(gòu)均為可拆卸式，整個(gè)栽培設(shè)施為組裝式，便于拆卸移動(dòng)。

3 種植效果

2018年10月中旬在海拔3 400 m的林芝市巴宜區(qū)魯朗鎮(zhèn)扎西崗村首次播種（圖3），12月采收；2019年2月中下旬完成第2茬葉菜類(lèi)蔬菜和首次果菜類(lèi)蔬菜種植。2018年12月初在海拔近4 500 m的拉薩市墨竹工卡縣日多鄉(xiāng)念村首次播種（圖4），翌年2月中旬首次采收。對(duì)種植戶(hù)進(jìn)行調(diào)研得知，產(chǎn)出的蔬菜除滿(mǎn)足自己消費(fèi)需求外，還可為鄰居免費(fèi)提供蔬菜，基本每個(gè)栽培設(shè)施能夠滿(mǎn)足5戶(hù)左右農(nóng)牧民對(duì)蔬菜的消費(fèi)需求，超過(guò)設(shè)計(jì)初期目標(biāo)—滿(mǎn)足一家5口人的吃菜需求，當(dāng)然農(nóng)牧民對(duì)吃菜的質(zhì)量沒(méi)有更多要求。

圖3 林芝市巴宜區(qū)魯朗鎮(zhèn)扎西崗村（海拔3 400 m）越冬蔬菜種植情況

圖4 拉薩市墨竹工卡縣日多鄉(xiāng)念村（海拔4 500 m）越冬蔬菜種植情況

在海拔近4 500 m的念村進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)時(shí)沒(méi)有施加外保溫措施，僅借助庭院房屋等擋風(fēng)和2層膜覆蓋保溫，即能實(shí)現(xiàn)葉菜類(lèi)蔬菜冬季生產(chǎn)，說(shuō)明新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施適合高寒牧區(qū)庭院蔬菜高效栽培。如果春、夏、秋季能夠順利實(shí)現(xiàn)果菜類(lèi)蔬菜種植，且在管理到位的情況下實(shí)現(xiàn)32個(gè)蔬菜種類(lèi)/品種同時(shí)種植，則會(huì)進(jìn)一步體現(xiàn)該設(shè)施的優(yōu)越性，為高寒牧區(qū)農(nóng)牧民的吃菜問(wèn)題找到新的解決途徑。

4 高效生產(chǎn)模式建立

按照蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性分類(lèi)，結(jié)合新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可采用如下種植模式。

上層栽培床種植喜陽(yáng)、耐熱、矮秧類(lèi)蔬菜，如茄子、辣椒、甜椒、西葫蘆、有限生長(zhǎng)型番茄、花椰菜等。中層栽培床種植耐陰、喜涼、矮秧類(lèi)蔬菜，主要是葉菜類(lèi)、莖菜類(lèi)蔬菜，如萵筍、甘藍(lán)、大白菜、普通白菜（小白菜）、油麥菜、菠菜、芹菜、葉用萵苣（生菜）、韭菜等。下層栽培床分為兩部分：一是中層栽培床正下方，種植耐陰、喜涼、矮秧類(lèi)蔬菜，主要是葉菜類(lèi)、莖菜類(lèi)、根菜類(lèi)蔬菜，如芹菜、蘿卜、胡蘿卜、普通白菜（小白菜）、芫荽（香菜）、菠菜、大蔥等；二是栽培床的兩外側(cè)，種植喜陽(yáng)、喜溫、高秧類(lèi)蔬菜，如西瓜、黃瓜、番茄、豇豆、菜豆、絲瓜、瓠瓜、冬瓜等，利用上層栽培床支撐桿件處設(shè)置的2道鐵絲進(jìn)行拉秧栽培。

每茬種植時(shí)做好標(biāo)記，采收后及時(shí)清除小區(qū)內(nèi)的枯枝爛葉，同時(shí)根據(jù)上茬蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育情況補(bǔ)充發(fā)酵腐熟的牛糞、羊糞等；在多次栽培、基質(zhì)明顯表現(xiàn)出肥力不足時(shí)，可適量追加有機(jī)復(fù)合肥。按照蔬菜作物不同科間進(jìn)行輪作，可以有效預(yù)防病蟲(chóng)害的發(fā)生。在出現(xiàn)嚴(yán)重病害時(shí)，可對(duì)栽培基質(zhì)進(jìn)行高溫消毒，如在夏季采用高溫悶棚法，可將中層栽培床的基質(zhì)全部搬到上層栽培床，效果更佳；根據(jù)蚜蟲(chóng)等的發(fā)生情況，采用懸掛粘蟲(chóng)板的方式進(jìn)行防治。水分管理、溫度管理、光照管理等同常規(guī)設(shè)施栽培。

5 小結(jié)

西藏高寒牧區(qū)面積廣闊，實(shí)踐證明發(fā)展設(shè)施蔬菜生產(chǎn)是解決高寒牧區(qū)農(nóng)牧民吃菜問(wèn)題的最佳途徑，但基于高寒牧區(qū)的生產(chǎn)實(shí)際，發(fā)展設(shè)施蔬菜生產(chǎn)只能小規(guī)?；?。新型庭院蔬菜立體復(fù)合栽培設(shè)施占地24 m2，通過(guò)三層立體栽培，在管理到位的情況下可以滿(mǎn)足一家甚至幾家農(nóng)牧民的蔬菜消費(fèi)需求，表明利用該設(shè)施進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)能夠有效解決農(nóng)牧民的吃菜需求問(wèn)題。在海拔近4 500 m、無(wú)外保溫措施的情況下可以實(shí)現(xiàn)葉菜類(lèi)蔬菜冬季生產(chǎn)，說(shuō)明該設(shè)施借助庭院建筑物擋風(fēng)、在兩層塑料膜覆蓋下能夠?qū)崿F(xiàn)良好的保溫效果；在海拔近3 000 m的林芝市巴宜區(qū)，該設(shè)施在4月下旬的晴天和多云天氣條件下室內(nèi)最低溫度均在10 ℃以上，基質(zhì)溫度15 ℃左右，陰天則稍低。

該設(shè)施的材料成本每個(gè)約為2萬(wàn)元，如果批量化加工每個(gè)成品設(shè)施的成本3.5萬(wàn)元左右；設(shè)施結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，三層栽培的操作舒適性得到了保障。

總體來(lái)看，該設(shè)施的性?xún)r(jià)比較高，適宜在高寒牧區(qū)推廣應(yīng)用。對(duì)高寒牧區(qū)的農(nóng)牧民而言，利用該設(shè)施既可以實(shí)現(xiàn)蔬菜的有效生產(chǎn)而滿(mǎn)足對(duì)蔬菜的消費(fèi)需求，也可以作為出汗排毒的良好場(chǎng)所，還可以種植一些喜溫花卉美化庭院，能夠?qū)崿F(xiàn)一種設(shè)施多種用途的功效。

當(dāng)然，作為一種新型設(shè)施類(lèi)型，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)還存在一定的不足和問(wèn)題，主要包括：①上層栽培床在夏季溫度偏高，蒸發(fā)量大，在管理不到位的情況下易缺水和燒苗。解決這一問(wèn)題可以在頂部采光處懸掛遮陽(yáng)網(wǎng)，在栽培床上鋪設(shè)塑料膜，但是懸掛遮陽(yáng)網(wǎng)會(huì)影響室內(nèi)熱量吸收，對(duì)中層和下層栽培空間溫度造成一定影響；另一種措施是安放環(huán)流風(fēng)機(jī)，在電力供應(yīng)充足的情況下可以使用，該方法是最佳的解決措施，通過(guò)環(huán)流風(fēng)機(jī)能夠使上層熱量補(bǔ)充下層熱量的不足。②栽培管理需要身體素質(zhì)好的人員，患有恐高癥、高血壓等疾病的人員不宜在中、上層栽培床進(jìn)行操作。③因不同種類(lèi)蔬菜同時(shí)種植，受各類(lèi)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性不同的影響，可能會(huì)在栽培管理過(guò)程中顧此失彼，使部分蔬菜在品質(zhì)方面達(dá)不到滿(mǎn)意的要求。鑒于本栽培設(shè)施主要是解決蔬菜需求問(wèn)題，故只能犧牲部分品質(zhì)以確保蔬菜供給的種類(lèi)和數(shù)量，在科學(xué)合理的管理下這一矛盾會(huì)得到一定程度的緩解。其他的不足和改進(jìn)將在后期使用管理過(guò)程中逐漸發(fā)現(xiàn)和解決。