淺析氣霧栽培技術(shù)在農(nóng)業(yè)嘉年華中的應(yīng)用

郭顯亮，傅長(zhǎng)智，盧曉斌

（北京中農(nóng)富通園藝有限公司，北京海淀 100083）

農(nóng)業(yè)嘉年華是我國(guó)都市農(nóng)業(yè)的一種新業(yè)態(tài)，它集科技、觀光、科研等于一體，向人展示出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的魅力。氣霧栽培技術(shù)是農(nóng)業(yè)嘉年華中的亮點(diǎn)科技，相較于傳統(tǒng)土培及普通的水培，它最大的特點(diǎn)是可以讓植物根系徹底擺脫介質(zhì)的束縛，直接暴露在空氣中生長(zhǎng)，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液霧化的形式提供植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，克服植物生長(zhǎng)過(guò)程中供氧、供肥的矛盾[1]，易于塑造各種栽培景觀，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。

1 氣霧栽培與農(nóng)業(yè)嘉年華的定義

1.1 氣霧栽培

氣霧栽培是無(wú)土栽培的一種新型栽培方式，它根據(jù)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的水肥需求，利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)將霧化的營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)分間歇性供應(yīng)于植物根系，保證植物正常生長(zhǎng)[2]。

1.2 農(nóng)業(yè)嘉年華定義

農(nóng)業(yè)嘉年華是都市農(nóng)業(yè)演變而來(lái)的一種新模式，它以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)，融入高新農(nóng)業(yè)科技、當(dāng)?shù)孛袼孜幕约盎?dòng)體驗(yàn)等多種元素，打造的集農(nóng)業(yè)、科技、觀光、培訓(xùn)、推廣、生產(chǎn)等多功能的農(nóng)業(yè)綜合體。

2 氣霧栽培系統(tǒng)簡(jiǎn)介

氣霧栽培設(shè)施由栽培系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。

2.1 栽培系統(tǒng)

栽培系統(tǒng)一般由：定植板、定植杯、支撐骨架三部分組成，根據(jù)種植品種、氣候環(huán)境或者設(shè)施功能定位的不同，選擇適合的材質(zhì)進(jìn)行栽培主體的外形設(shè)計(jì)[3]。常用氣霧栽培模式有梯形、A 字形、圓柱形、六邊形、懸掛式氣霧培等幾種。

A 字形及圓柱形（如圖1 所示），是氣霧栽培模式中種植葉菜類(lèi)常見(jiàn)的栽培模式，兼具產(chǎn)量與觀賞性，可用于工廠化生產(chǎn)。一般以聚苯板（或鐵網(wǎng)外覆黑白膜）為定植板，鋼結(jié)構(gòu)為骨架，焊接成A 字（或圓形）的龍骨。將植物根據(jù)適合的株行距定植在聚苯板外側(cè)，常種植葉菜類(lèi)如紫油菜、烏塌菜、紫生菜等，株距一般為10～15cm，行距15～20cm。根系裸露在設(shè)施內(nèi)部，通過(guò)預(yù)設(shè)營(yíng)養(yǎng)液霧化供給系統(tǒng)進(jìn)行水肥供應(yīng)。

梯形（如圖2 所示）、六邊形為A 字形氣霧培的進(jìn)化版，該類(lèi)種植方式的設(shè)施頂部設(shè)計(jì)成一個(gè)平面，種植植物時(shí)除了可以在兩側(cè)種植葉菜之外，還可以在頂部種植番茄、黃瓜、土豆等植株較高的植物種類(lèi)。

懸掛式氣霧培（如圖3 所示）主要以觀賞為主，造型奇特觀賞性強(qiáng)，空間利用率高。該種栽培方式骨架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般為圓形，根據(jù)空間大小可調(diào)整高度及層數(shù)，溫室內(nèi)一般為3 層、高4.5m。定植部分也與一般的氣霧栽培設(shè)施不同，它由多個(gè)定植單體組合而成，每個(gè)定植單體由吊掛鎖鏈、PVC 定植管、亞克力管箍構(gòu)成，種上各色植物宛如一根根懸掛在半空中的彩色植物風(fēng)鈴管。

2.2 營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)

營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)主要包括水泵、過(guò)濾器、給回水管道、儲(chǔ)液池、霧化噴頭和自動(dòng)控制器。營(yíng)養(yǎng)液存儲(chǔ)于儲(chǔ)液池中，水泵啟動(dòng)后，營(yíng)養(yǎng)液經(jīng)過(guò)濾器濾除雜質(zhì)，通過(guò)霧化噴頭形成水霧供給植物根系，剩余的營(yíng)養(yǎng)液則通過(guò)回液管道回流到儲(chǔ)液池中，實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)使用。水泵的啟停、水位控制及供液間隔時(shí)間通過(guò)控制器及液位控制器進(jìn)行全程自動(dòng)化控制，杜絕了因人員疏忽未注意儲(chǔ)液池水位過(guò)低、沒(méi)及時(shí)斷電導(dǎo)致水泵空轉(zhuǎn)電機(jī)燒毀的問(wèn)題，自動(dòng)化程度高，且降低勞動(dòng)力成本。

3 氣霧栽培在農(nóng)業(yè)嘉年華中的應(yīng)用

3.1 生產(chǎn)展示、技術(shù)推廣

3.1.1 節(jié)水、提高肥料利用率、縮短植物生長(zhǎng)周期[3]。節(jié)水灌溉一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重點(diǎn)工作，滴管、微噴、膜下灌溉等技術(shù)也逐步替代了大水漫灌，大大提高了水資源的利用率。但無(wú)論是哪種灌溉方式，只要是土壤栽培，都必不可少地會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。水流過(guò)土壤，除了被植物吸收，還會(huì)因蒸騰作用向空中蒸發(fā)，被植物吸收的部分十分有限，而氣霧栽培水分通過(guò)霧化噴頭直供植物根系，未被吸收的水分匯集到設(shè)施底部，通過(guò)回液管道回流到儲(chǔ)液池中，設(shè)施內(nèi)部及儲(chǔ)液池全部作防水處理，整個(gè)給水系統(tǒng)幾乎處于完全密閉的環(huán)境之中，最大程度地減少水分的無(wú)效蒸發(fā)及滲透，只有被植物吸收的水分通過(guò)植物生理代謝及葉片的蒸騰作用才能返回到大自然之中。

植物對(duì)肥料的吸收是以離子交換的方式進(jìn)行的，因此植物吸收養(yǎng)分的效率與根系周邊離子濃度、含氧量等很多因素有直接關(guān)系。常規(guī)土壤栽培肥料不僅會(huì)隨水分流失，而且肥料濃度也會(huì)因土壤含水量的不穩(wěn)定而導(dǎo)致無(wú)法保證根域環(huán)境的最佳離子濃度。水培雖然可以保證根域的離子濃度，但水中含氧量有限，對(duì)植物的呼吸作用有較大影響，從而在一定程度上影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收效率。氣霧栽培通過(guò)霧化噴頭把營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)水霧方式直供植物根系，既可保持最佳離子濃度，也可提供植物生長(zhǎng)需要的氧氣環(huán)境，極大地提高了肥料利用率，進(jìn)而縮短了植物的生長(zhǎng)周期。

3.1.2 立體栽培，空間利用率高景觀效果好。氣霧栽培可以開(kāi)發(fā)豎向空間，極大提高單位產(chǎn)量，而且充分利用光能，便于自動(dòng)化管理，能減少人工成本。氣霧栽培在增產(chǎn)的同時(shí)，且不受水肥供應(yīng)約束的特點(diǎn)，易于景觀造型，可充分發(fā)揮設(shè)計(jì)師的藝術(shù)創(chuàng)造能力，創(chuàng)作出形態(tài)各異的作品，展現(xiàn)植物的美。

3.1.3 避免植物連作障礙，減輕因使用化肥農(nóng)藥造成的環(huán)境污染[4]。氣霧栽培的水肥供應(yīng)系統(tǒng)具有可循環(huán)重復(fù)利用的特點(diǎn)，整個(gè)水肥供應(yīng)-回收-再利用是一條閉合的線路。因此，只需定期在水肥供應(yīng)系統(tǒng)中的儲(chǔ)液池進(jìn)行臭氧或紫外線消毒，即可保證植物根系的病蟲(chóng)害防治，完全不會(huì)出現(xiàn)土壤中常見(jiàn)的連作障礙及各種土傳病蟲(chóng)害。所以氣霧栽培可以預(yù)防根系病蟲(chóng)害，降低農(nóng)藥用量，有效解決農(nóng)藥殘留等安全問(wèn)題。

3.1.4 可解決植物根系因缺氧問(wèn)題引發(fā)的各類(lèi)病癥，提高喜氧植物的成活率及增加產(chǎn)量。氣霧栽培種植的植物根系裸露在空氣中，氧氣供應(yīng)充足，對(duì)一些需氧量比較高的植物種植有很大優(yōu)勢(shì)，利于該類(lèi)植物品種生長(zhǎng)。

3.2 科研以及研學(xué)教育

氣霧栽培最大的特點(diǎn)是可以使植物的根系直接暴露在空氣中生長(zhǎng)，便于科研工作者觀察植株地上與地下部分的生長(zhǎng)關(guān)系，收集根系分泌物，推動(dòng)植物根系科學(xué)研究的發(fā)展。在校學(xué)生可直觀地觀察課堂所學(xué)根系部分的知識(shí)，同時(shí)開(kāi)展實(shí)踐課程，提高學(xué)生們的實(shí)際操作能力，對(duì)幫助學(xué)生科普現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)有很大的益處。

3.3 藝術(shù)造景，提升植物觀賞價(jià)值

農(nóng)業(yè)嘉年華是集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、觀光、研學(xué)等為一體的綜合型園區(qū)，而眾多的農(nóng)業(yè)科技之中最能展現(xiàn)植物美感的技術(shù)便是氣霧栽培。因其水肥供應(yīng)的特點(diǎn)，可以讓景觀設(shè)計(jì)師最大程度地展示藝術(shù)造詣，創(chuàng)造出各種形狀的植物景觀。同時(shí)氣霧栽培的土豆等根莖類(lèi)品種[5]打開(kāi)了人們對(duì)植物生長(zhǎng)認(rèn)知的新天地，感嘆植物世界的奇妙。

4 氣霧栽培技術(shù)存在的問(wèn)題

4.1 一次性投入高，維護(hù)成本較大[6]

氣霧栽培生產(chǎn)設(shè)施雖然并不復(fù)雜，但構(gòu)成系統(tǒng)的原材料價(jià)格較高，設(shè)施安裝費(fèi)貴，相較于傳統(tǒng)土培的近乎“零”投入來(lái)說(shuō)，種植設(shè)施投入太高，且氣霧栽培需要比較穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境。因此一般在設(shè)施內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)或展示，除栽培設(shè)施投入之外，還要負(fù)擔(dān)農(nóng)業(yè)設(shè)施的投入，綜合成本高。

投入生產(chǎn)后，為保證植物的健康成長(zhǎng)，需要不停地進(jìn)行調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度、光照、水肥等環(huán)境。所以，無(wú)論是農(nóng)業(yè)設(shè)施還是栽培系統(tǒng)，都需要定期維護(hù)修理甚至替換，運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較高。

4.2 對(duì)管理技術(shù)要求較高，具有生產(chǎn)技術(shù)能力的人員少

氣霧栽培技術(shù)是比較專業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，需要從業(yè)者具備相應(yīng)的理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，方可參與管理種植。雖然我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但對(duì)氣霧栽培的研究尚淺，市場(chǎng)未普及、從業(yè)人員少，只有少數(shù)涉農(nóng)高新企業(yè)及政府科研單位對(duì)此有深入研究，加之許多人對(duì)農(nóng)業(yè)有很強(qiáng)的排斥心理，導(dǎo)致專業(yè)技術(shù)人員極度匱乏。

4.3 系統(tǒng)對(duì)電力依賴嚴(yán)重，規(guī)?；a(chǎn)需配備備用電源增加成本投入。

無(wú)論是環(huán)境控制系統(tǒng)還是水肥供應(yīng)系統(tǒng)，都需要通過(guò)電力發(fā)動(dòng)，一旦出現(xiàn)電力供應(yīng)不足，通風(fēng)系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)、遮陽(yáng)系統(tǒng)、水肥供應(yīng)系統(tǒng)等將全部癱瘓，光、肥、水、氣等哪一項(xiàng)調(diào)節(jié)不到位，都會(huì)造成輕則減產(chǎn)、重則死亡的后果，更不用說(shuō)所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)全部失靈。因此，采用氣霧栽培進(jìn)行蔬菜規(guī)?；a(chǎn)時(shí)，通常都需要配備發(fā)電機(jī)，以備不時(shí)之需。

4.4 市場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)欠缺，適合生產(chǎn)品種數(shù)量少還需摸索

目前市場(chǎng)通過(guò)氣霧栽培技術(shù)供應(yīng)的品種以生菜、油菜等速生型葉菜為主，天葵、馬蘭頭、養(yǎng)心菜等少養(yǎng)生菜為輔，何首烏、太子參、桔梗等中藥材仍處于實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)階段，尚未大面積普及。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平尚處于高速發(fā)展階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家相去甚遠(yuǎn)，故應(yīng)大力進(jìn)行先進(jìn)科技示范推廣。氣霧栽培雖然在生產(chǎn)上未能大面積應(yīng)用，但在觀光、科技、休閑等各類(lèi)農(nóng)業(yè)園區(qū)中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，并得到了人們的高度認(rèn)可。相信隨著人口老齡化的加劇，農(nóng)業(yè)科技的不斷提升，產(chǎn)量高、品質(zhì)好、空間利用大、自動(dòng)化程度水平高的氣霧栽培會(huì)有一個(gè)美好的未來(lái)。