雨蔬農(nóng)業(yè)
廣州雨蔬農(nóng)業(yè)科技有限公司由華南農(nóng)業(yè)大學研究生、本科生聯(lián)合創(chuàng)辦，致力于服務(wù)中國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，企業(yè)宗旨：用技術(shù)武裝現(xiàn)代農(nóng)民。
單位：1. 濟南出入境檢驗檢疫局,山東濟南250014;
2. 山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,山東泰安271018
1 有機基質(zhì)型無土栽培
隨著我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)面積逐漸擴大,尤其是20世紀90年代以來發(fā)展迅速,已成為我國北方地區(qū)最重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一,為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收和改善人民生活水平發(fā)揮了巨大的作用。
但目前保護地設(shè)施由于投資成本較大,不能像露地一樣實行輪作,栽培蔬菜種類比較單一,單純追求產(chǎn)量而過量使用速效化肥等因素,使得設(shè)施土壤極易產(chǎn)生次生鹽漬化和連作障礙,通常連續(xù)使用3年以上就導致蔬菜長勢不良,抗性下降,病害嚴重,產(chǎn)量下降,品質(zhì)變劣,在克服土壤連作障礙的許多措施中,無土栽培是最徹底、實用、有效的[ 1 - 2 ] 。
1. 1 無土栽培的概念
無土栽培是指不用天然土壤,可使用或不使用基質(zhì),用營養(yǎng)液灌溉植物根系或用其他方式來種植作物的方法。利用無土栽培可以提高作物產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。節(jié)省肥、水、農(nóng)藥和勞動力,產(chǎn)品清潔衛(wèi)生,栽培地點選擇余地大,一般不受土壤條件的限制,有利于實現(xiàn)蔬菜栽培的自動化和現(xiàn)代化管理[ 3 - 4 ] 。自從無土栽培技術(shù)作為農(nóng)業(yè)一項新技術(shù)在生產(chǎn)上應(yīng)用以來,受到世界各國廣泛關(guān)注,并得到了迅速發(fā)展,現(xiàn)在已成為當今世界上實現(xiàn)農(nóng)業(yè)工廠化、高效化、現(xiàn)代化的重要新技術(shù)[ 5 ] 。
1. 2 無土栽培的分類
無土栽培的種類很多,按是否使用基質(zhì)可分為水培和基質(zhì)栽培兩大類:
1.2.1 水培—營養(yǎng)液系統(tǒng)
主要有營養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT) 、深液流技術(shù)(DFT）和浮板筆管水培( FCH) 。前2種方式栽培管理難度相對較大,設(shè)備成本高。比較而言,浮板筆管水培成本較低,也易管理。該法應(yīng)用分根法使部分根系伸向液面的一條鋪有濕氈的泡沫浮板上,生長于濕氣中的根系吸收氧氣,另一部分根則伸入深水培養(yǎng)液中吸收水肥。
此法不怕停水停電,液溫穩(wěn)定,適合南方熱帶、亞熱帶水溫高、溶氧量少的地區(qū)應(yīng)用。水培被公認為無土栽培的高級形式,其根際環(huán)境可通過人為調(diào)節(jié)來滿足不同植物不同時期的生長需求,植物處在水分、空氣、養(yǎng)分供應(yīng)的均衡環(huán)境之中,故能發(fā)揮植物的增產(chǎn)潛力。其缺點是水培設(shè)施多為循環(huán)系統(tǒng),容易發(fā)生、傳染根系病害。
1. 2. 2 基質(zhì)—營養(yǎng)液系統(tǒng)
使用固體基質(zhì)的營養(yǎng)液栽培具有性能穩(wěn)定、設(shè)備簡單、投資少、管理容易、不易傳染根系病害等優(yōu)點。目前世界上90%的無土栽培為基質(zhì)栽培?；|(zhì)要求具有一定的透水、保水性,不含有毒物質(zhì),要有穩(wěn)定的化學性,價廉易得,如草炭、蛭石、珍珠巖、爐渣、炭化稻殼、沙子、礫石、巖棉及發(fā)酵后的鋸末或麥秸均可作為栽培基質(zhì)。
各種基質(zhì)既可單獨使用,亦可混合使用,但就栽培效果而言,混合基質(zhì)優(yōu)于單一基質(zhì),有機與無機混合的基質(zhì)優(yōu)于純有機混合或純無機混合的基質(zhì)?；|(zhì)栽培技術(shù)與傳統(tǒng)的土壤栽培技術(shù)相似,易于掌握,我國大多采用此法?；|(zhì)栽培的主要缺點是基質(zhì)取材、消毒處理較麻煩。
1. 3 無土栽培的缺點
但這2類無土栽培形式都采用無機化肥配制的營養(yǎng)液來灌溉蔬菜作物,營養(yǎng)液的配制和管理技術(shù)要求嚴格[ 5 ] ,而且成本高,難以在生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用,加之使用的營養(yǎng)液是各種化學肥料配制而成,致使蔬菜產(chǎn)品中硝酸鹽含量較高[ 6 ] ,達不到綠色食品標準[ 7 - 8 ] 。
1. 4 無土栽培技術(shù)的改進
針對傳統(tǒng)無土栽培存在的問題,從1989年開始,中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所開始了“有機基質(zhì)型無土栽培技術(shù)研究”[ 9 ] 。
該研究采用有機固態(tài)肥取代化學營養(yǎng)液,在作物整個生長過程中只澆灌清水,突破了無土栽培必須使用化學營養(yǎng)液的傳統(tǒng)觀念,采用價廉易得并可就地取材的有機物如農(nóng)作物秸稈、菇渣等農(nóng)業(yè)廢棄物,畜禽糞便等經(jīng)發(fā)酵或高溫處理,使有機廢棄物成為較好的有機基質(zhì)原料,與河砂、煤渣、蛭石等無機物按一定比例組成有機栽培基質(zhì),形成一個穩(wěn)定并具有緩沖作用的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),具有一般無土栽培的特點,同時追施固態(tài)有機肥,滴灌清水進行開放式栽培,大大簡化了操作管理過程,降低了設(shè)施系統(tǒng)的投資,節(jié)省生產(chǎn)費用,產(chǎn)品潔凈衛(wèi)生,可達綠色食品標準而且對環(huán)境無污染[ 10 ] 。
而有機肥料作為完全肥料,不僅可以提供充足的養(yǎng)分,保證產(chǎn)量,還可改善作物產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)。Zdenka Premnzic等認為有機肥可提高蔬菜產(chǎn)品中Ca、Vc含量,降低重金屬離子含量[ 11 ] 。因此蔬菜有機基質(zhì)型無土栽培技術(shù)在我國具有廣闊的應(yīng)用前景,全國各地在推廣過程中,已成功進行了番茄、黃瓜、西葫蘆、微型西瓜、網(wǎng)紋甜瓜、辣椒、金絲瓜等蔬菜的栽培試種[ 12 - 17 ] ,取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
但是完全用有機肥進行有機基質(zhì)栽培也存在難以獲得高產(chǎn)的致命缺點。有機肥與化肥配合施用,可充分發(fā)揮有機肥養(yǎng)分齊全、肥效持久、無機化肥養(yǎng)分集中、肥效快的特點,兩者能相互補充,取長補短,提高肥效[ 18 - 19 ] ,有機營養(yǎng)和無機營養(yǎng)的復(fù)配可提高蔬菜的產(chǎn)量[ 20 - 21 ] ,同時通過改善植物營養(yǎng)和生長條件對其產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生良好影響。
Roe等認為,蔬菜果實產(chǎn)量在堆肥結(jié)合50%NPK處理時達到最高[ 22 ] 。
沈中泉等研究表明,有機肥配施化肥可顯著提高番茄和西瓜中可溶性糖、Vc、可溶性固形物的含量[ 23 ] 。
林春華等報道雞糞加少量復(fù)合肥基質(zhì)栽培,櫻桃番茄增產(chǎn)增收[ 24 ] ,可見只有有機肥與無機肥的合理施用,才能達到蔬菜生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的,因此有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)在推廣過程中,許多地方采取了以有機肥為主要肥料來源,同時追施無機化肥的有機- 無機復(fù)合型無土栽培方式,均不同程度促進了蔬菜作物的生長,提高了產(chǎn)量,改善了產(chǎn)品品質(zhì),降低了生產(chǎn)成本等[ 25 - 26 ] ,具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
2. 1 綠色食品的概念
綠色食品是指遵循可持續(xù)發(fā)展的原則,按原先特定的生產(chǎn)方式生產(chǎn),經(jīng)專門機構(gòu)認定,許可使用綠色食品標志商標的無污染的安全、優(yōu)質(zhì)、營養(yǎng)類食品,由于與環(huán)境保護有關(guān)的事物通常都冠之以“綠色”,為了更加突出這類食品來自良好的生態(tài)環(huán)境,因此定名為綠色食品。
2. 2 綠色食品的分類
我國規(guī)定綠色食品分為AA級和A級2類。AA級是指在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量符合規(guī)定標準的產(chǎn)地、生產(chǎn)過程中不使用任何有害化學合成物質(zhì),按照特定的生產(chǎn)操作規(guī)程生產(chǎn)、加工,產(chǎn)品質(zhì)量及包裝經(jīng)檢測、檢查符合特定標準,經(jīng)中國綠色食品發(fā)展中心認定并允許使用綠色食品標志的產(chǎn)品。A級是指在生產(chǎn)過程中允許限量使用限定的化學合成物質(zhì),其余與AA級相同。AA級綠色食品完全與國際接軌,各項標準均達到或嚴于國際同類食品[ 27 ] 。
2. 3 綠色食品生產(chǎn)的基本條件
①環(huán)境質(zhì)量標準
生產(chǎn)基地的大氣必須清潔,農(nóng)田灌溉用水的質(zhì)量標準為pH值5. 5～8. 5,每升水的重金屬和有害化合物不得超過以下標準: Hg< 0.="" 001="" mg/l,="" cd="">< 0.="" 005="" mg/l,="" as="">< 0.="" 05="" mg/l,="" pb="">< 0.="" 1mg/l,="" cr="">< 0.="" 1="">< 2.="" 0="">< 0.="" 5="">
②農(nóng)作物種植必須符合農(nóng)業(yè)部指定的生產(chǎn)操作規(guī)程。
③產(chǎn)品必須符合農(nóng)業(yè)部制定的綠色食品質(zhì)量和衛(wèi)生標準。
④產(chǎn)品外包裝必須符合國家食品標簽通用標準,符合綠色食品特定的包裝、裝璜和標簽規(guī)定[ 27 ] 。
2. 4 生產(chǎn)綠色食品蔬菜的意義
生產(chǎn)綠色食品蔬菜,在給人們提供豐富營養(yǎng)的同時,杜絕了環(huán)境中有害物質(zhì)通過蔬菜進入人體內(nèi),保護了人體健康,而且通過阻止有害物質(zhì)進入蔬菜生態(tài)系統(tǒng),為持續(xù)、穩(wěn)定、高效地從事蔬菜生產(chǎn)創(chuàng)造良好環(huán)境。這不僅可提高蔬菜生產(chǎn)者經(jīng)濟效益,而且還能帶動與蔬菜相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3 有機基質(zhì)型無土栽培與綠色食品蔬菜生產(chǎn)的關(guān)系
根據(jù)中國綠色食品發(fā)展中心1995年8月發(fā)表的“綠色食品標準”中規(guī)定,A級綠色食品的肥料使用準則,除各種有機肥、生物菌肥外,化肥限量使用,而且必須與有機肥配合使用。
化肥限量使用是指可以用一部分礦物鉀肥和硫酸鉀、礦物磷肥,石灰石限在酸性土上使用,禁止使用硝態(tài)氮肥[ 7 ] 。我國目前使用的營養(yǎng)液中的氮肥, 90%為硝態(tài)氮,因此目前用營養(yǎng)液灌溉的無土栽培系統(tǒng)不能生產(chǎn)合格的綠色食品。
有機基質(zhì)型無土栽培在基質(zhì)中全部采用精制有機肥,灌溉時只灌清水,植物可以直接吸收有機肥,產(chǎn)品質(zhì)量好。在環(huán)境質(zhì)量、操作規(guī)程、產(chǎn)品衛(wèi)生和包裝標準都合格的情況下,有機基質(zhì)型無土栽培系統(tǒng)能生產(chǎn)AA級綠色食品。
有機- 無機復(fù)合型無土栽培系統(tǒng),按A級綠色食品肥料使用原則配合使用部分化肥,在保證食品產(chǎn)量的前提下,可以生產(chǎn)A級綠色食品。在我國現(xiàn)有條件下,大量開發(fā)AA級綠色食品尚有一定的難度,而A級綠色食品作為向AA級綠色食品過渡的產(chǎn)品,不僅在國內(nèi)市場上有很強的競爭力,在國外普通食品市場上也有很強的競爭力。
隨著有機- 無機復(fù)合型無土栽培系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化和標準化,將會產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益和良好的生態(tài)效應(yīng)。
4 存在的問題及發(fā)展趨勢
4. 1 存在的問題
當前我國發(fā)展有機基質(zhì)型無土栽培生產(chǎn)中存在相當多的問題:
①有機基質(zhì)型無土栽培技術(shù)生產(chǎn)的一些關(guān)鍵技術(shù)跟不上發(fā)展的要求,主要包括病蟲害綜合防治技術(shù)、環(huán)境污染控制技術(shù)、廢棄物的資源化利用技術(shù)等。
②有機基質(zhì)型無土栽培是在限根條件進行蔬菜生產(chǎn),限根對蔬菜生長發(fā)育的影響,限根條件下養(yǎng)分吸收模式的建立,養(yǎng)分吸收和利用規(guī)律的研究等有待于進一步豐富和加強。
③有機基質(zhì)型無土栽培基質(zhì)消毒技術(shù)、基質(zhì)的重復(fù)利用等研究的欠缺,使有機基質(zhì)型無土栽培的成本居高不下,而難以普遍推廣。
④有機基質(zhì)型無土栽培基質(zhì)選材廣泛,有機肥的選用可以就地取材,這是其優(yōu)勢,但也使其難于標準化和產(chǎn)業(yè)化,影響其規(guī)?；N植。
4. 2 發(fā)展趨勢
目前,全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式大體分為3種類型:
①常規(guī)農(nóng)業(yè),追求的主要是經(jīng)濟目標;
②拒絕使用化學合成物的有機農(nóng)業(yè),主要追求的是生態(tài)目標;
③有限度地使用化學合成物的可持續(xù)農(nóng)業(yè),這一模式追求的是經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的雙重目標。
有機基質(zhì)型無土栽培兼顧了有機農(nóng)業(yè)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)的特點,而且結(jié)合了我國的國情,從資源狀況和技術(shù)條件等因素分析,有機基質(zhì)型無土栽培具有現(xiàn)實的發(fā)展空間和成長性。
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