連棟溫室果蔬菜氣霧栽培的可行性分析報告(可編輯).doc

連棟溫室果蔬菜氣霧栽培的可行性分析報告 連棟溫室果蔬菜氣霧栽培 的可行性分析報告 主持與實施單位： 技術協(xié)作單位： 2011-12-5 項目目錄書 項目概況.1 項目背景.15 開發(fā)目標和實施內容 .19 項目的技術方案.34 項目實施地點和基礎條件.41 項目適時組織和進度安排.41 項目考核指標.42 項目經(jīng)費預算.43 經(jīng)濟、社會、生態(tài)評價.44 一、項目概況 蔬菜工業(yè)化生產的探索已有半個多世紀的歷史，嘗試的模式與方法也較多，但總體來說是沿襲了以下的發(fā)展過程，從露天到保護地，從保護地到人工環(huán)境，從土壤到無土基質栽培，從無土基質栽培再發(fā)展到水培，其間包括管道化的蔬菜工業(yè)，再就是到這里提出的氣霧工業(yè)。所謂氣霧工業(yè)它是農業(yè)生產與栽培模式轉型發(fā)展過程中，迄今為止最為先進與實用的技術，也是能使蔬菜工廠實現(xiàn)生長與生產最大化的新方法。氣霧技術不僅僅是使蔬菜植物的生長環(huán)境從水與土壤中解放出來，更重要的是它可以讓平面耕作輕松地發(fā)展成為空間立體耕作的模式，是對溫光水氣營養(yǎng)設施等資源的最大化的運用，更是工廠化集約化生產環(huán)境創(chuàng)造的最佳模式。所以氣霧蔬菜工業(yè)是最為先進的蔬菜工業(yè)化生產技術，以下將系統(tǒng)化地進行介紹與闡述，讓大家對氣霧蔬菜工業(yè)有更為詳盡的了解，讓大家能迅速掌握并用于生產。 （一）氣霧栽培的發(fā)展歷史及國內外概況 植物長在氣霧當中，并不是人類的發(fā)明，其實是自然造化給人類的啟示，在大自然中，有許許多多的植物就不需基質與土壤而直接生長附生于巖石及樹皮上，其至根系直接懸長于空中而形成壯觀的氣根世界，這些根最后成熟膨大與盤根錯節(jié)，成為現(xiàn)代雨林氣候原始森林的生態(tài)景觀，特別是生長于高濕雨林條件下的榕樹，氣根是它抗拒自然與適應自然所形成的生態(tài)適應性特征與形態(tài)的演變。從植物的起源來說，最早的植物是由原生態(tài)植物藻登陸后成為蕨類植物，許多蕨類植物就是以假根的方式附生于巖石上，從某種角度來說，它也是一種特異的氣生根。還有現(xiàn)在還大量存在的攀崖類植的，它也常常具備遇高濕環(huán)境易于節(jié)部長出氣生根的特性，還有從多的蘭科植物，是一種附生于巖石或樹皮上的氣生蘭，根系在空中起到吸收水份與營養(yǎng)元素的作用。其實生長于土壤中或沙漠中的植物它都有較大的空氣間隙以滿足根系對空氣的需求，土壤顆粒也只是起到保持濕度與營養(yǎng)的作用，如果土壤間隙被水完全浸漬，根系會因缺乏空氣而窒息而死，說明根系對空氣的依賴性是進化過程中自然形成的，而且對空氣中氧氣的需求是不可或缺的，否則會導致生長不良而死亡，就如恐龍的滅絕曾經(jīng)有種猜想，因為恐龍時期地球空氣層中氧氣的含量原來是30%以上，后來由于氣候地質及環(huán)境的變化使氧氣含量成為21%左右時，它因窒息而死的滅絕過程是一樣的道理。所以植物生長的根域環(huán)境中，空氣中氧的需求還是關鍵，從進化角度來說，植物登陸進化到現(xiàn)在千萬種植物的分化，都是在空氣含量充足的過程中完成的。所以當空氣中濕度適合于根系或根原基發(fā)育時，這些氣生根就會本能性地自然形成，這現(xiàn)象在熱帶雨林氣候中就特別的多見。由此可見，空氣栽培是植物進化過程中以及現(xiàn)存的特殊生境下，都會自然發(fā)生與形成的一種生態(tài)適應性表現(xiàn)。而它在生產上的運用也就是人工生境的創(chuàng)造，為根系形成發(fā)育創(chuàng)造最適的氧氣水份營養(yǎng)環(huán)境的一種技術。 在人工氣生生境的創(chuàng)造利用進行氣霧栽培源于上個世紀四十年代，美國為了在和平號空間站上建立生命支撐系統(tǒng)，而首次構思運用的氣霧技術進行蔬菜植物的種植，是空間技術研究的一個重要課題。在失重的空間用常規(guī)種植方式進行植物的栽培，不僅僅是操作不便利用率低，而且水肥的資源浪費及回收循環(huán)利用也較難，為了在窄小的空間內建立生命支撐系統(tǒng)以完成空間站內生態(tài)的平衡及人類新鮮蔬菜植物的需求，必須構建以植物代謝生產為中心的生命與食物支撐系統(tǒng)，利用植物的生物代謝轉換氧氣與吸收廢氣，保持良好的空氣質量，人體活動放出的二氧化碳成為植物光合轉化與釋放氧氣的主要原料，也成為微環(huán)境氣候創(chuàng)造的生命支撐體。美國科學家率先大膽地設計了氣霧種植系統(tǒng)，解決了植物在失重情況下對肥及水的獲取問題與人們的管理栽培問題，同時也使運載的材料空間大大縮小，人可采用輕巧的氣囊設計構建種植模型，可以折疊式的輕巧化的載入空間站，再行充氣種植。目前，這種氣霧栽培已成為空間站研究植物生長發(fā)育的主要模式，而且在霧化技術上也有了很大的發(fā)展與改進，氣動霧化或超聲霧化得以了有機結合，使霧栽培在空間站的發(fā)揮達到了盡致。從上世紀的八十年代啟，一些商業(yè)運作者開始思考與運用霧化技術構思生產性的發(fā)展計劃，在植物的克隆上開始償試與運用，特別是對于一些較難生根的植物，產生了極好的生根效果，于是一種所謂“克隆機”的產品開始在生產上運用，為種苗的培育開發(fā)了一條新的路徑，那就是氣霧無性繁殖法。在生產蔬菜與藥草上的運用，最早是以家庭生產的迷你型系統(tǒng)為主，到現(xiàn)在以設施大棚為基礎的大型氣霧生產基地漸漸形成，而且產業(yè)化的趨勢越來越明顯。美國利用氣霧技術建立的番茄工廠，就是氣霧栽培的一種產業(yè)化運用，以色列近年開發(fā)與運用的商業(yè)化基地也越來越多，這種方式更適合少水干旱地區(qū)的生產，它的節(jié)水性更強，而且可以做到正常的零排放，日本叫噴霧耕技術，也正在快速地發(fā)展著，特別是利用它進行番茄的高糖度栽培，已在生產上得到普遍的認可與形成規(guī)范化的生產規(guī)程。新加坡則是以立足城市市區(qū)農業(yè)為主，發(fā)展家庭或庭院型的小型氣霧培生產綠化裝置為主，為城市綠化美化及市區(qū)農產品的生產提供了最為高效與便捷的技術支撐，可以在樓頂陽臺公共場所任何地方建立霧培系統(tǒng)，進行立體化的高效生產，為減緩新加坡農產品的供給作出極大的貢獻。 氣霧栽培從束之高閣到普及運用，到少有人知而成為農村農民的一種實用型新技術，其間的發(fā)展也經(jīng)歷了以下幾個階段，從利用它作為研究植物根系分泌物及根構形態(tài)到成為教育及實驗室科研工具，到用于商業(yè)化的植物克隆，再到大面積地運用于種苗工程與生產性產業(yè)化發(fā)展，前后經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展歷史。我國最早把氣霧栽培主要用于馬鈴薯脫毒種薯培育，而且是簡易的設施與簡單的定時控制條件下進行，但也沒有達到產業(yè)化發(fā)展的程度，只限于少部份科研院校的研究所需，根本沒有商業(yè)化標準化的配套設施與設備。隨著根系科學這門學科的興起，利用它便于觀察根系生長與提取根系分泌物的優(yōu)點，進行了實驗型設計的霧培研究，也沒有讓其成為一項重要的生產性的技術。一直到種苗工程上取得很好的無性生根效果后，才開始商業(yè)化霧培殖種苗技術的研究，在美國開發(fā)了各種各樣稱之為克隆機的種苗生產系統(tǒng)，但也沒有進行大型基地或設施設備的專業(yè)化開發(fā)，只作為生產的一項輔助技術在運用，其間大家利用該系統(tǒng)進行了數(shù)百種植物無性快繁的應用研究，取得了極好的效果，對于它的產業(yè)化推動起到了較大的促進作用。各種各樣商業(yè)化克隆機可以在市場上見到，或者利用小型的克隆機進行家庭式蔬菜的生產，這方面在美國較為普及而且運用走在了前列。以色列對于氣霧培的研究運用也是從克隆植物，特別是在研究桃的無性生根過程中，獲得了極好的效果，才引起了眾多研究及生產者的重視，現(xiàn)在以色列開發(fā)的一種集裝箱式的高度集約化的移動式植物工廠，其實也是利用了氣霧培技術，在一個不大的集裝箱內，可以生產出令人驚嘆的產量，這就是立體化多層次的閉鎖型氣霧生產系統(tǒng)，也可以叫做未來城市生活機，能利用不大的空間生產出數(shù)十上百倍的平面面積產量。新加坡是從天臺農業(yè)發(fā)展過程中，需要充分利用空間而開始重視氣霧培的研究運用，但它在新加坡的發(fā)展較快，已成為城市農業(yè)發(fā)展的一種重要模式。在非洲一些少雨且高溫的地區(qū)，也開始利用避雨棚或防蟲網(wǎng)保護設施進行蔬菜的氣霧栽培，這也是基于氣霧培省水且耐高溫的特性而引起人們研究與生產的興趣。在日本發(fā)達的水耕業(yè)基礎上，最近掀起了噴霧耕栽培，許多原本水耕的農場也開始改造成氣霧耕農場，它可以比水耕投入更少的能源，產出更高的效益，所以也漸漸成為該國無土栽培發(fā)展的一個方向。在我國，這領域的起步較晚，這與農業(yè)基礎薄弱工業(yè)落后有關，因為氣霧栽培是一種新型的無土栽培技術，它所涉的設施與技術都得依托于高科技的工業(yè)支撐。但氣霧的高效性與便捷性也成為許多行業(yè)老板的關注，所以它在我國的發(fā)展速度將會更快，而且將為成為世界上氣霧培面積最大的國家。氣霧培在生產上具有廣闊的運用，據(jù)近年的生產研究表明，氣霧培技術幾乎適合于所有的植物生長，甚至是水生植物，它的廣譜性是其它任何一種先進技術所不能相比的。所以氣霧技術將成為農業(yè)革命史上的又一次偉大跨越，把它定名為第四代農業(yè)一點也不過份，它的的確確能使以往的技術發(fā)生一次質的跨越與改變，是革命性與普遍性的技術創(chuàng)新。 （二）氣霧栽培項目的理論基礎（植物的氣霧生理學） 氣霧栽培技術以及利用它所構建的蔬菜工業(yè)，為什么如此的誘人與令生產科研者為之興奮，為之投入，關鍵在于它具有能使植物生長潛能最大化發(fā)揮的優(yōu)勢，能使單位面積產量數(shù)倍提高的發(fā)展空間。以下就其為什么生長快速的角度進行綜合的剖析，將從生理、原理上得以證明。 環(huán)境是基因表達的先決條件，是農業(yè)技術的關鍵 農業(yè)生產技術從某種角度來說就是環(huán)境技術，包括氣候環(huán)境及水份營養(yǎng)氧氣環(huán)境，其中氣候環(huán)境的不同，形成了適于各種氣候生境的植物，它們在形態(tài)特征，生理生化上也表現(xiàn)出相適于這種氣候與環(huán)境的生態(tài)表現(xiàn)型，所以地球上形成了千千萬萬種不同種類與類型的植物，其中環(huán)境是影響進化與物種形成的決定性因素。那么同一物種在不同的環(huán)境下是不是也會有不同的表現(xiàn)與特征，甚至是生理之變化呢？這方面在研究植物的生態(tài)適應性上已得到了充分的證明。植物器官的形成以及某些代謝的進行都會因環(huán)境而變化，這也是植物具有高度自協(xié)調自適應自組織行為的表現(xiàn)。人們遵循著它的適應性變化，以及環(huán)境對植物生長的影響，創(chuàng)造出各種各樣的農耕方法與技術，讓植物生長往最有利于人類需求或生產要求的方向發(fā)展，這就是農業(yè)技術的作用。如農業(yè)生產上最簡單的中耕與除草，就是為了給作物創(chuàng)造疏松的土壤環(huán)境，讓根系處于氧氣充分的土壤中生長，同時除去雜草可以減少草對作物的水肥的競爭，讓植物獲到更多的水份與營養(yǎng)。增施有機肥的作用除了給植物提供生長所需的營養(yǎng)外，還可以培殖土壤微生物生態(tài)群落，讓土壤在微生物及有機腐殖質的作用下形成良好的團粒結構，從而優(yōu)化了根系的生物環(huán)境、化學環(huán)境、物理環(huán)境，讓根系處于肥水氣都較為充足的環(huán)境下，從而促進了作物的生長。適時的施肥灌水制度是為了及時為栽培作物提供階段發(fā)育所需的各種營養(yǎng)與水份。設施大棚等保護地模式種植，主要是為了給作物創(chuàng)造最適合的溫光氣熱環(huán)境，也是一種人工環(huán)境技術。所以從某種角度來說農業(yè)生產技術就是通過綜合環(huán)境因子的改良，達到促進作物生長與發(fā)育的目的，為人類提供更多更優(yōu)質的農產品。不管是哪種技術的革新，它都是圍繞環(huán)境優(yōu)化而展開，如無土的營養(yǎng)液栽培技術，主要是優(yōu)化植物根域的肥水氣環(huán)境，讓蔬菜植物生長于透氣性更好的基質中或者水份及肥的獲到更直接的營養(yǎng)液中，通過這些改進而使其有更高于土壤栽培的生長速度與生物量。那么氣霧栽培也是一樣，它也是通過對根域環(huán)境因子的綜合控制而達到促進生長提高產量的目持。所以說環(huán)境是基因型表現(xiàn)與表達的前提，只有優(yōu)化環(huán)境方可以讓優(yōu)良品種的種性得以充分表現(xiàn)，而且一些在平常土壤環(huán)境未能表現(xiàn)的基因，在人工優(yōu)化的環(huán)境下也可以得以體現(xiàn)。環(huán)境是基因表達的動力，不管是外環(huán)境的溫光氣熱，還是根域環(huán)境的氧氣水份與營養(yǎng)都成為影響植物生長的主要因子，而且