鄭文鐘 洪一前

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“設(shè)施增地”需要關(guān)注的幾個(gè)問題

鄭文鐘1洪一前2

隨著“四換三名”工程（“四換”即騰籠換鳥、機(jī)器換人、空間換地、電商換市,“三名”即名企、名品、名家）在浙江省的提出與推進(jìn)，在浙江省農(nóng)機(jī)系統(tǒng)衍生出農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“機(jī)器換人”和“設(shè)施增地”兩個(gè)詞匯。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“設(shè)施增地”的實(shí)質(zhì)就是發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其基本內(nèi)涵是利用塑料薄膜等覆蓋材料，結(jié)合其他農(nóng)業(yè)技術(shù)改變自然光溫條件，創(chuàng)造優(yōu)化農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境因子，減少或擺脫自然環(huán)境影響，與露地生產(chǎn)方式比較，在相同耕地面積上大幅提高復(fù)種指數(shù)，實(shí)現(xiàn)單位耕地面積農(nóng)產(chǎn)品總產(chǎn)量增加。由此可見，采用設(shè)施生產(chǎn)方式能產(chǎn)生“增加耕地”效果。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“設(shè)施增地”效果受多種因素制約。鑒此，本文從作物品種、環(huán)境調(diào)控、土壤生態(tài)、機(jī)械作業(yè)和土地利用等方面分析影響設(shè)施園藝生產(chǎn)的相關(guān)問題，以期為加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“設(shè)施增地”步伐提供參考。

1 設(shè)施栽培專用品種選育

品種是農(nóng)作物產(chǎn)量高低與產(chǎn)品品質(zhì)好壞的首要決定性因素。設(shè)施栽培與傳統(tǒng)露地栽培是兩種完全不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。在露地栽培方式中表現(xiàn)良好的作物品種，不一定適合高溫、高濕、弱光照、二氧化碳濃度不足的設(shè)施環(huán)境。目前國內(nèi)設(shè)施栽培專用品種較少，現(xiàn)有的溫室大棚種植品種大多是從常規(guī)品種中篩選出來的，專用型、系列化的溫室栽培品種十分缺乏，且已有的設(shè)施栽培專用品種主要局限于蔬菜、西（甜）瓜和水果、花卉等。由于許多地方的設(shè)施栽培品種多為露地品種搬到棚室中，不僅限制了農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，而且還帶來了病蟲害頻發(fā)、輪作倒茬、鹽分積累等一系列難以解決的問題。雖然國內(nèi)各省市不少地方引進(jìn)歐美發(fā)達(dá)國家的設(shè)施栽培專用品種，但成本高且品種適應(yīng)性方面還存在一定問題。與此形成鮮明對(duì)比的是，歐美、日本等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家的設(shè)施栽培品種不僅種類多，而且還具有高檔化特點(diǎn)。如日本，完全實(shí)用化的品種有蘿卜苗、鴨兒芹、蘑菇、豆芽菜等；進(jìn)入實(shí)用化普及的品種有沙拉菜、生菜、小蔥、紫菜、番茄；少量普及的有茼蒿、小松菜、洋蘭、香豌等。因此，應(yīng)采取以下兩方面措施，滿足發(fā)展設(shè)施園藝和推進(jìn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 “設(shè)施增地”對(duì)農(nóng)作物設(shè)施栽培專用品種的需求：一是因地制宜做好國內(nèi)外設(shè)施園藝專用優(yōu)良品種的引進(jìn)篩選；二是根據(jù)各地地理環(huán)境、設(shè)施栽培條件，積極選育耐寡光、耐低溫、耐濕、耐病、耐熱、單性結(jié)實(shí)良好的長(zhǎng)季節(jié)設(shè)施栽培的農(nóng)作物專用品種。

2 設(shè)施園藝環(huán)境因素調(diào)控

環(huán)境是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，決定其產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。與傳統(tǒng)露地生產(chǎn)方式不同的是，設(shè)施園藝生產(chǎn)中，經(jīng)營者需要對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的溫度、空氣相對(duì)濕度、光照、二氧化碳濃度、土壤或栽培基質(zhì)的溫度，以及農(nóng)作物生理生長(zhǎng)參數(shù)的變化進(jìn)行測(cè)試分析、調(diào)節(jié)和控制，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造適宜的環(huán)境。園藝植物優(yōu)良品種的優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)潛力是否充分實(shí)現(xiàn)，很大程度上取決于生長(zhǎng)環(huán)境的各種因素是否調(diào)控在合理的水平。農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境因素的調(diào)控主要包括溫室內(nèi)部小氣候環(huán)境和作物水肥藥一體化灌溉兩方面的調(diào)控。影響溫室環(huán)境調(diào)控效果的關(guān)鍵因素是溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)控制方式可分為手動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，其中手動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用較為廣泛。雖然自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)厥噎h(huán)境的各種因素進(jìn)行綜合控制，并將其調(diào)控在較為合理的水平，但目前調(diào)控系統(tǒng)側(cè)重于對(duì)溫室和土壤的環(huán)境因素測(cè)試分析，而對(duì)作物生理生長(zhǎng)參數(shù)變化的測(cè)試分析不夠重視，導(dǎo)致控制系統(tǒng)存在如下不足：一是控制算法中不含反映不同生長(zhǎng)階段的作物生長(zhǎng)實(shí)際需求的最佳環(huán)境因子模型，以及作物與環(huán)境相互作用的關(guān)系模型，對(duì)不同作物品種不同生長(zhǎng)周期的眾多環(huán)境因子控制參數(shù)的確定，只能憑經(jīng)驗(yàn)根據(jù)需要靠人工修改設(shè)定，而不能靠模型自動(dòng)確定；二是控制算法中缺少有效的多因子協(xié)調(diào)模型，當(dāng)溫室內(nèi)多個(gè)環(huán)境因子發(fā)生變化時(shí)，無法進(jìn)行綜合有效控制。隨著溫室種植的高附加值經(jīng)濟(jì)作物對(duì)環(huán)境因子調(diào)控性能的要求越來越高，加強(qiáng)作物生理生長(zhǎng)參數(shù)變化的測(cè)試分析，并研制以“智能控制算法”為核心技術(shù)的溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)替代目前的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制參數(shù)完全由算法中的模型自動(dòng)確定，減少或擺脫使用者經(jīng)驗(yàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)調(diào)控的影響，既是設(shè)施園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)環(huán)境因素調(diào)控的客觀需要，也是進(jìn)一步提高設(shè)施園藝產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段。

3 設(shè)施園藝生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械化

設(shè)施園藝生產(chǎn)具有作業(yè)環(huán)節(jié)多、作業(yè)量大，設(shè)施內(nèi)溫度高、濕度大，作業(yè)環(huán)境條件差等特點(diǎn)，加之農(nóng)作物的種植、收獲等關(guān)鍵環(huán)節(jié)基本上采用人工作業(yè)，因而勞動(dòng)力成本高已成為設(shè)施園藝生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益提高的重要制約因素。發(fā)達(dá)國家設(shè)施園藝的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，采用機(jī)械化作業(yè)是降低勞動(dòng)力成本的有效途徑。設(shè)施園藝機(jī)械從廣義上來說也是農(nóng)業(yè)機(jī)械的重要組成部分，但由于設(shè)施園藝作物有其特殊性，其生產(chǎn)過程和露地栽培的大田作物如水稻、油菜等糧油作物有很大區(qū)別；因而設(shè)施園藝機(jī)械與露地栽培作物生產(chǎn)機(jī)械有許多不同特點(diǎn)，設(shè)施園藝機(jī)械的基本要求是機(jī)型矮小、重心低，突出機(jī)身外的零部件盡可能少，轉(zhuǎn)彎半徑小，通過性能好，操作靈活，便于在設(shè)施內(nèi)進(jìn)行各種作業(yè)，且能有效保證設(shè)施內(nèi)邊角均可作業(yè)到，以最大限度地滿足設(shè)施內(nèi)作業(yè)的需要。另一方面，設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)的特殊性決定了設(shè)施園藝機(jī)械化生產(chǎn)方式與露地有著極大的不同。如在設(shè)施生產(chǎn)的播種作業(yè)中，由于蔬菜種子的粒徑小、質(zhì)量小、形狀復(fù)雜、表面光潔度差異大，有些種子（如胡蘿卜、番茄）表面粗糙且?guī)в薪q毛，因此要精確地分成單粒比較困難；有些種子的特性要求在比較理想的條件下發(fā)芽后再播種，即播芽種。同時(shí)設(shè)施園藝的復(fù)種指數(shù)高，播種作業(yè)頻繁，加之播種時(shí)期不同，因而對(duì)環(huán)境條件的要求也不盡相同，甚至有些種子還有特定的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求等。以上各種不同要求決定了設(shè)施栽培作物大都采用專用播種機(jī)械。設(shè)施園藝作物的收獲機(jī)械亦有類似要求。上述各類設(shè)施園藝機(jī)械的特殊要求、特殊種類和不同特點(diǎn)說明，實(shí)現(xiàn)設(shè)施園藝機(jī)械化難度要比露地生產(chǎn)機(jī)械化大許多，這也是導(dǎo)致目前設(shè)施園藝機(jī)械化作業(yè)水平不高的主要原因，也在一定程度上制約了設(shè)施園藝發(fā)展。因此，加快適應(yīng)浙江省設(shè)施園藝作物種類和作業(yè)環(huán)境的機(jī)械裝備研發(fā)，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)施園藝生產(chǎn)過程中的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，既是當(dāng)今設(shè)施園藝發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，也是加快農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“機(jī)器換人”步伐的必然選擇。

4 設(shè)施環(huán)境內(nèi)土壤生態(tài)改善

設(shè)施栽培經(jīng)過多年發(fā)展，在增加農(nóng)產(chǎn)品供給和農(nóng)民收入的同時(shí)，也破壞了土壤生態(tài)環(huán)境，不僅帶來了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題，而且影響了設(shè)施栽培可持續(xù)發(fā)展。目前設(shè)施栽培存在的主要生態(tài)問題及導(dǎo)致原因如下：一是土壤耕作層次生鹽漬化。施肥是設(shè)施作物生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié)，即使采用常規(guī)施肥量，所施肥料也不能被一茬作物完全吸收，導(dǎo)致肥料殘留在土壤中。而設(shè)施園藝經(jīng)營者為追求高產(chǎn)高效，在作物生長(zhǎng)過程中的施肥量較露地栽培多，土壤中殘留肥料連年積累，使土壤鹽分逐年增加，加之設(shè)施內(nèi)土壤長(zhǎng)年或季節(jié)性被玻璃或塑料農(nóng)膜遮蓋，無法像露地土壤得到雨水淋溶，引發(fā)土壤內(nèi)的鹽分隨水分蒸發(fā)向上運(yùn)動(dòng)而積累在土壤耕作層，不僅加劇了土壤次生鹽漬化，而且還造成設(shè)施作物的生理機(jī)能和產(chǎn)量下降。二是土壤呈現(xiàn)酸化趨勢(shì)。由于缺乏科學(xué)施肥的指導(dǎo)，通常施肥過程中氮磷肥用量多，而鉀肥用量太少，過量而不合理的施肥導(dǎo)致土壤營養(yǎng)元素失衡，由此產(chǎn)生了植物抗逆性差、病蟲害嚴(yán)重，以及土壤酸化等問題。其中，土壤酸化問題不僅會(huì)造成土壤中有機(jī)物的礦化和分解速率減緩，而且還降低了土壤中養(yǎng)分的有效性，進(jìn)而影響作物對(duì)土壤營養(yǎng)的吸收、作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育和作物產(chǎn)量。三是設(shè)施內(nèi)連作障礙。在設(shè)施內(nèi)的同一土壤上連續(xù)種植同種或近緣作物，帶來了嚴(yán)重的連作障礙，導(dǎo)致土傳病蟲害的頻發(fā)蔓延、土壤理化性狀劣化和自毒作用發(fā)生等問題，其中土傳病蟲害尤為嚴(yán)重。此外，過量施肥和肥料結(jié)構(gòu)不合理，致使設(shè)施環(huán)境條件下土壤中的硝酸鹽含量較露地栽培土壤中高出許多，進(jìn)而導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)品中硝酸鹽含量超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)。為此，根據(jù)各地設(shè)施栽培實(shí)踐和成功經(jīng)驗(yàn)與做法，可采取不同作物輪作或水旱輪作、選用抗重茬品種和應(yīng)用嫁接栽培技術(shù)、科學(xué)合理平衡施肥、應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)、高溫燜棚與灌水洗鹽結(jié)合，以及運(yùn)用環(huán)境調(diào)控、物理防治、精確化學(xué)防治等相結(jié)合的病蟲害綜合防治技術(shù)等措施，以解決當(dāng)今設(shè)施栽培中普遍存在的各種土壤生態(tài)環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)施栽培的可持續(xù)發(fā)展。

5 設(shè)施園藝土地科學(xué)利用

土地資源是設(shè)施園藝發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來，浙江省乃至全國發(fā)展設(shè)施園藝主要利用常用耕地資源，不僅消耗了大量?jī)?yōu)質(zhì)農(nóng)田，而且?guī)砹斯说冉?jīng)濟(jì)作物與糧食作物間爭(zhēng)地的矛盾。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速，耕地減少趨勢(shì)已不可逆轉(zhuǎn)，加之保障糧食安全的需要，因而利用常用耕地資源發(fā)展設(shè)施園藝的方式來推進(jìn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“設(shè)施增地”將變得更加困難。耕地尤其是常用耕地缺乏的國家及國內(nèi)一些地區(qū)發(fā)展設(shè)施園藝的經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)展非耕地設(shè)施園藝是解決耕地資源不足的有效且可行的措施。非耕地是指沙漠、戈壁灘、鹽堿地、旱砂地、荒山坡地、沿海灘涂等不適于耕作的土地。利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)、節(jié)水技術(shù)及材料技術(shù)等最新技術(shù)成果，發(fā)展非耕地設(shè)施園藝農(nóng)業(yè)，國內(nèi)外均有成功的例子。例如，以色列是一個(gè)氣候干旱，耕地、淡水資源都十分匱乏的國家，多年來由于大力發(fā)展非耕地、節(jié)水型高效設(shè)施農(nóng)業(yè)，使其在蔬菜、花卉等園藝產(chǎn)品的出口方面居于世界前列；日本鳥取縣在沙漠地帶利用塑料大棚種植蔬菜，也取得了良好的效果。國內(nèi)西北地區(qū)的甘肅、新疆等利用戈壁灘、沙漠及不適于糧食作物生產(chǎn)的荒坡地等發(fā)展設(shè)施園藝，并成功建立起“多采光、少用水、高效益”的非耕地設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，如甘肅省酒泉市肅州區(qū)、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)五師等地利用沙漠、戈壁灘和鹽堿地等推廣應(yīng)用“非耕地設(shè)施蔬菜無土栽培技術(shù)”“非耕地葡萄高效種植技術(shù)”等非耕地高效設(shè)施農(nóng)業(yè)，取得畝收入均超萬元的成效。非耕地設(shè)施園藝栽培技術(shù)主要從土壤、水源、光照等資源入手，利用各種農(nóng)作物秸稈經(jīng)過轉(zhuǎn)化生成有機(jī)基質(zhì)和有機(jī)固態(tài)肥，并用清水直接灌溉作物。國內(nèi)有關(guān)地區(qū)成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，非耕地設(shè)施蔬菜的有機(jī)基質(zhì)栽培可比土壤栽培節(jié)水70%、節(jié)肥50%以上，可見發(fā)展非耕地設(shè)施園藝不僅能有效利用各種農(nóng)作物秸稈，還可提高水資源利用率。因此，在提升依托常用耕地的設(shè)施園藝產(chǎn)出水平的同時(shí)，還應(yīng)充分利用未利用地、荒山緩坡、閑置土地和劣質(zhì)農(nóng)用地等發(fā)展非耕地設(shè)施園藝，不僅能解決果菜等經(jīng)濟(jì)作物與糧食作物爭(zhēng)地矛盾及農(nóng)作物秸稈處理問題，而且還能滿足社會(huì)對(duì)各種優(yōu)質(zhì)蔬菜、果品的需求，同時(shí)保障糧食安全。

作者信息：1副教授，浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，310058，杭州；2金華市農(nóng)業(yè)機(jī)械管理站，321017，浙江