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连栋温室果蔬菜气雾栽培的可行性分析报告主持与实施单位：技术协作单位：2011-12-5项目目录书一．项目概况…………………………………………………………………………………….1二．项目背景…………………………………………………………………………………….15三．开发目标和实施内容……………………………………………………………………….19四．项目的技术方案…………………………………………………………………………….34五．项目实施地点和基础条件………………………………………………………………….41六．项目适时组织和进度安排………………………………………………………………….41七．项目考核指标……………………………………………………………………………….42八．项目经费预算……………………………………………………………………………….43九．经济、社会、生态评价…………………………………………………………………….44一、项目概况蔬菜工业化生产的探索已有半个多世纪的历史，尝试的模式与方法也较多，但总体来说是沿袭了以下的发展过程，从露天到保护地，从保护地到人工环境，从土壤到无土基质栽培，从无土基质栽培再发展到水培，其间包括管道化的蔬菜工业，再就是到这里提出的气雾工业。所谓气雾工业它是农业生产与栽培模式转型发展过程中，迄今为止最为先进与实用的技术，也是能使蔬菜工厂实现生长与生产最大化的新方法。气雾技术不仅仅是使蔬菜植物的生长环境从水与土壤中解放出来，更重要的是它可以让平面耕作轻松地发展成为空间立体耕作的模式，是对温光水气营养设施等资源的最大化的运用，更是工厂化集约化生产环境创造的最佳模式。所以气雾蔬菜工业是最为先进的蔬菜工业化生产技术，以下将系统化地进行介绍与阐述，让大家对气雾蔬菜工业有更为详尽的了解，让大家能迅速掌握并用于生产。（一）气雾栽培的发展历史及国内外概况植物长在气雾当中，并不是人类的发明，其实是自然造化给人类的启示，在大自然中，有许许多多的植物就不需基质与土壤而直接生长附生于岩石及树皮上，其至根系直接悬长于空中而形成壮观的气根世界，这些根最后成熟膨大与盘根错节，成为现代雨林气候原始森林的生态景观，特别是生长于高湿雨林条件下的榕树，气根是它抗拒自然与适应自然所形成的生态适应性特征与形态的演变。从植物的起源来说，最早的植物是由原生态植物藻登陆后成为蕨类植物，许多蕨类植物就是以假根的方式附生于岩石上，从某种角度来说，它也是一种特异的气生根。还有现在还大量存在的攀崖类植的，它也常常具备遇高湿环境易于节部长出气生根的特性，还有从多的兰科植物，是一种附生于岩石或树皮上的气生兰，根系在空中起到吸收水份与营养元素的作用。其实生长于土壤中或沙漠中的植物它都有较大的空气间隙以满足根系对空气的需求，土壤颗粒也只是起到保持湿度与营养的作用，如果土壤间隙被水完全浸渍，根系会因缺乏空气而窒息而死，说明根系对空气的依赖性是进化过程中自然形成的，而且对空气中氧气的需求是不可或缺的，否则会导致生长不良而死亡，就如恐龙的灭绝曾经有种猜想，因为恐龙时期地球空气层中氧气的含量原来是30%以上，后来由于气候地质及环境的变化使氧气含量成为21%左右时，它因窒息而死的灭绝过程是一样的道理。所以植物生长的根域环境中，空气中氧的需求还是关键，从进化角度来说，植物登陆进化到现在千万种植物的分化，都是在空气含量充足的过程中完成的。所以当空气中湿度适合于根系或根原基发育时，这些气生根就会本能性地自然形成，这现象在热带雨林气候中就特别的多见。由此可见，空气栽培是植物进化过程中以及现存的特殊生境下，都会自然发生与形成的一种生态适应性表现。而它在生产上的运用也就是人工生境的创造，为根系形成发育创造最适的氧气水份营养环境的一种技术。在人工气生生境的创造利用进行气雾栽培源于上个世纪四十年代，美国为了在和平号空间站上建立生命支撑系统，而首次构思运用的气雾技术进行蔬菜植物的种植，是空间技术研究的一个重要课题。在失重的空间用常规种植方式进行植物的栽培，不仅仅是操作不便利用率低，而且水肥的资源浪费及回收循环利用也较难，为了在窄小的空间内建立生命支撑系统以完成空间站内生态的平衡及人类新鲜蔬菜植物的需求，必须构建以植物代谢生产为中心的生命与食物支撑系统，利用植物的生物代谢转换氧气与吸收废气，保持良好的空气质量，人体活动放出的二氧化碳成为植物光合转化与释放氧气的主要原料，也成为微环境气候创造的生命支撑体。美国科学家率先大胆地设计了气雾种植系统，解决了植物在失重情况下对肥及水的获取问题与人们的管理栽培问题，同时也使运载的材料空间大大缩小，人可采用轻巧的气囊设计构建种植模型，可以折叠式的轻巧化的载入空间站，再行充气种植。目前，这种气雾栽培已成为空间站研究植物生长发育的主要模式，而且在雾化技术上也有了很大的发展与改进，气动雾化或超声雾化得以了有机结合，使雾栽培在空间站的发挥达到了尽致。从上世纪的八十年代启，一些商业运作者开始思考与运用雾化技术构思生产性的发展计划，在植物的克隆上开始偿试与运用，特别是对于一些较难生根的植物，产生了极好的生根效果，于是一种所谓“克隆机”的产品开始在生产上运用，为种苗的培育开发了一条新的路径，那就是气雾无性繁殖法。在生产蔬菜与药草上的运用，最早是以家庭生产的迷你型系统为主，到现在以设施大棚为基础的大型气雾生产基地渐渐形成，而且产业化的趋势越来越明显。美国利用气雾技术建立的番茄工厂，就是气雾栽培的一种产业化运用，以色列近年开发与运用的商业化基地也越来越多，这种方式更适合少水干旱地区的生产，它的节水性更强，而且可以做到正常的零排放，日本叫喷雾耕技术，也正在快速地发展着，特别是利用它进行番茄的高糖度栽培，已在生产上得到普遍的认可与形成规范化的生产规程。新加坡则是以立足城市市区农业为主，发展家庭或庭院型的小型气雾培生产绿化装置为主，为城市绿化美化及市区农产品的生产提供了最为高效与便捷的技术支撑，可以在楼顶阳台公共场所任何地方建立雾培系统，进行立体化的高效生产，为减缓新加坡农产品的供给作出极大的贡献。气雾栽培从束之高阁到普及运用，到少有人知而成为农村农民的一种实用型新技术，其间的发展也经历了以下几个阶段，从利用它作为研究植物根系分泌物及根构形态到成为教育及实验室科研工具，到用于商业化的植物克隆，再到大面积地运用于种苗工程与生产性产业化发展，前后经历了数十年的发展历史。我国最早把气雾栽培主要用于马铃薯脱毒种薯培育，而且是简易的设施与简单的定时控制条件下进行，但也没有达到产业化发展的程度，只限于少部份科研院校的研究所需，根本没有商业化标准化的配套设施与设备。随着根系科学这门学科的兴起，利用它便于观察根系生长与提取根系分泌物的优点，进行了实验型设计的雾培研究，也没有让其成为一项重要的生产性的技术。一直到种苗工程上取得很好的无性生根效果后，才开始商业化雾培殖种苗技术的研究，在美国开发了各种各样称之为克隆机的种苗生产系统，但也没有进行大型基地或设施设备的专业化开发，只作为生产的一项辅助技术在运用，其间大家利用该系统进行了数百种植物无性快繁的应用研究，取得了极好的效果，对于它的产业化推动起到了较大的促进作用。各种各样商业化克隆机可以在市场上见到，或者利用小型的克隆机进行家庭式蔬菜的生产，这方面在美国较为普及而且运用走在了前列。以色列对于气雾培的研究运用也是从克隆植物，特别是在研究桃的无性生根过程中，获得了极好的效果，才引起了众多研究及生产者的重视，现在以色列开发的一种集装箱式的高度集约化的移动式植物工厂，其实也是利用了气雾培技术，在一个不大的集装箱内，可以生产出令人惊叹的产量，这就是立体化多层次的闭锁型气雾生产系统，也可以叫做未来城市生活机，能利用不大的空间生产出数十上百倍的平面面积产量。新加坡是从天台农业发展过程中，需要充分利用空间而开始重视气雾培的研究运用，但它在新加坡的发展较快，已成为城市农业发展的一种重要模式。在非洲一些少雨且高温的地区，也开始利用避雨棚或防虫网保护设施进行蔬菜的气雾栽培，这也是基于气雾培省水且耐高温的特性而引起人们研究与生产的兴趣。在日本发达的水耕业基础上，最近掀起了喷雾耕栽培，许多原本水耕的农场也开始改造成气雾耕农场，它可以比水耕投入更少的能源，产出更高的效益，所以也渐渐成为该国无土栽培发展的一个方向。在我国，这领域的起步较晚，这与农业基础薄弱工业落后有关，因为气雾栽培是一种新型的无土栽培技术，它所涉的设施与技术都得依托于高科技的工业支撑。但气雾的高效性与便捷性也成为许多行业老板的关注，所以它在我国的发展速度将会更快，而且将为成为世界上气雾培面积最大的国家。气雾培在生产上具有广阔的运用，据近年的生产研究表明，气雾培技术几乎适合于所有的植物生长，甚至是水生植物，它的广谱性是其它任何一种先进技术所不能相比的。所以气雾技术将成为农业革命史上的又一次伟大跨越，把它定名为第四代农业一点也不过份，它的的确确能使以往的技术发生一次质的跨越与改变，是革命性与普遍性的技术创新。（二）气雾栽培项目的理论基础（植物的气雾生理学）气雾栽培技术以及利用它所构建的蔬菜工业，为什么如此的诱人与令生产科研者为之兴奋，为之投入，关键在于它具有能使植物生长潜能最大化发挥的优势，能使单位面积产量数倍提高的发展空间。以下就其为什么生长快速的角度进行综合的剖析，将从生理、原理上得以证明。环境是基因表达的先决条件，是农业技术的关键农业生产技术从某种角度来说就是环境技术，包括气候环境及水份营养氧气环境，其中气候环境的不同，形成了适于各种气候生境的植物，它们在形态特征，生理生化上也表现出相适于这种气候与环境的生态表现型，所以地球上形成了千千万万种不同种类与类型的植物，其中环境是影响进化与物种形成的决定性因素。那么同一物种在不同的环境下是不是也会有不同的表现与特征，甚至是生理之变化呢？这方面在研究植物的生态适应性上已得到了充分的证明。植物器官的形成以及某些代谢的进行都会因环境而变化，这也是植物具有高度自协调自适应自组织行为的表现。人们遵循着它的适应性变化，以及环境对植物生长的影响，创造出各种各样的农耕方法与技术，让植物生长往最有利于人类需求或生产要求的方向发展，这就是农业技术的作用。如农业生产上最简单的中耕与除草，就是为了给作物创造疏松的土壤环境，让根系处于氧气充分的土壤中生长，同时除去杂草可以减少草对作物的水肥的竞争，让植物获到更多的水份与营养。增施有机肥的作用除了给植物提供生长所需的营养外，还可以培殖土壤微生物生态群落，让土壤在微生物及有机腐殖质的作用下形成良好的团粒结构，从而优化了根系的生物环境、化学环境、物理环境，让根系处于肥水气都较为充足的环境下，从而促进了作物的生长。适时的施肥灌水制度是为了及时为栽培作物提供阶段发育所需的各种营养与水份。设施大棚等保护地模式种植，主要是为了给作物创造最适合的温光气热环境，也是一种人工环境技术。所以从某种角度来说农业生产技术就是通过综合环境因子的改良，达到促进作物生长与发育的目的，为人类提供更多更优质的农产品。不管是哪种技术的革新，它都是围绕环境优化而展开，如无土的营养液栽培技术，主要是优化植物根域的肥水气环境，让蔬菜植物生长于透气性更好的基质中或者水份及肥的获到更直接的营养液中，通过这些改进而使其有更高于土壤栽培的生长速度与生物量。那么气雾栽培也是一样，它也是通过对根域环境因子的综合控制而达到促进生长提高产量的目持。所以说环境是基因型表现与表达的前提，只有优化环境方可以让优良品种的种性得以充分表现，而且一些在平常土壤环境未能表现的基因，在人工优化的环境下也可以得以体现。环境是基因表达的动力，不管是外环境的温光气热，还是根域环境的氧气水份与营养都成为影响植物生长的主要因子，而且它的变化都会直接影响到表现型。比如水环境可以让适合于水生的基因启动，让它来适应淹水或者高湿的水环境，如是生长于干旱的情况下，又可以使叶片变厚，蜡质更多，根系更深更发达，形成了适于干旱条件的形态特征与发育表现，还会影响到各种生理生化与代谢。如淹水环境促成了乙烯物质形成，干旱使体内脱落酸