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一种适合湖南都市家庭使用的阳台农业系统研究

侯成刚/2018-11-07/ 分类:家庭无土栽培/阅读:
本文分析了国内外阳台农业的现状,综合湖南都市地理、人文和农业发展特性,提出了适合湖南都市应用的阳台农业系统。同时将传统种植与现代化栽培管理联合,实现家庭版微型现代农业园。 ...
阳台农业顾名思义是在阳台上进行的农业活动,与直接在土地上耕作大致相同,是将所有生产要素转移到居室、办公场所、城市楼顶平台等阳台或闲置空间上进行生产管理。阳台农业对自然环境的依赖性没有传统农业强,但是技术管理和设备要求更高。

1 国内外阳台农业的发展现状
1.1 国外
阳台农业目前在国外已经有了深厚的发展基础、广泛的应用基础和广阔的发展前景。美国、欧洲部分国家、日本等是最早发展阳台农业的国家,经过一段时间的发展,其技术在日趋完善的同时也不断发生着创新与改革。部分发达国家城市居民食用蔬菜有20% ~ 30% 依靠自家阳台农业获得,其中美国的阳台农业产业最蓬勃、阳台作物应用也最广泛。美国关于阳台农业的研究和具体应用都排在世界前列,关于阳台农业的政策立法、质量检测体系和标准也比较完善,其他国家如英国、德国和巴西等政府重视并号召,举办一系列活动让民众了解并参与阳台农业,使阳台农业得到了快速发展,达到了推广农业生产经验的作用。日本东京规定,市内建筑的屋顶绿化覆盖率要达到20%,这也间接促进了日本阳台农业的发展。
1.2 国内
和发达国家相比,我国阳台农业产业起步晚、设施科技相对落后,但是可发展空间巨大。随着我国城市化进程加快,民众对阳台农业的需求会进一步加大,土地资源更加珍贵,加之国家对绿色发展、对农业的重视,城市阳台农业的发展前景良好。阳台农业符合国家对都市农业发展的政策,符合阳台、屋顶绿化的国家政策。2001 年,“设施园艺可控环境生产技术”被列入国家“863”计划,体现出了政府对设施农业的重视。北京早在2005年就将该年列为屋顶绿化试验推广年,正式出台了《北京市屋顶绿化标准》,政府出资兴建屋顶绿化13 万m2,取得了非常好的效果;上海加紧屋顶绿化立法进程;深圳在1999 年即颁布了全国第一个屋顶绿化的政府文件—《深圳市屋顶美化绿化实施办法》;武汉、成都、重庆、广州、济南等也都先后将屋顶绿化计划提上日程。中国是人口大国,中国的一线城市将是阳台农业的主要市场,城市居民数量庞大,2017 年末,我国城镇化率已达到58.52%[8]。在南方,气候条件使得城市适合种植蔬菜;在北方,一线城市大部分家庭都有封闭式的暖气设施直达阳台,等于构建了蔬菜种植的温室,并且北方蔬菜相对紧缺。在四季分明的城市, 可以按照季节推出不同的蔬菜、花卉等品种。

2 阳台农业的特点
(1)阳台农业与传统农业相比,具有广泛的可行性。因阳台农业与建筑物的关系,使其在很大程度上摆脱了温、光、气、土壤、水等农业生产制约要素的影响,可以更加自由地进行生产管理、植物品种选择。
(2)阳台农业更加现代化。阳台农业生产与传统农业生产不同,阳台农业更加依赖现代化的设备和技术,更倾向于无土栽培,包括水培、雾培和基质栽培等方式,相关配套实施如培养箱、培养穴、输水管道、基质土配置、环境因子监测及传感设备需要更多的相关研究与转化。
(3)阳台农业操作更加简单、产品品质更高。阳台农业生产免去了很多传统农业的管理环节,比如各个时期的施肥、除草、针对不同病虫害的喷施农药等。这些生产方式也使所生产的农产品更加安全健康、品质更高,同时也为居室提供更加绿色的环境。


3 湖南都市阳台农业发展的基础
3.1 自然环境
湖南省位于我国东部季风气候湿润区,属于中亚地带,自然地理环境具有多变性,山地占全省总面积的49%,丘陵占26%,岗地占13%,平原仅占7%。因为适宜耕种的平原面积少,农业需要向多区域发展,这也给阳台农业在湖南发展提供了更多机遇。湖南省属于亚热带季风湿润气候,热量、雨量充沛,无霜期长,全省年平均气温16 ~ 18℃,1月平均温度4 ~ 7℃,7 月平均气温27 ~ 30℃,全年降水量1 200 ~ 1 700mm,雨热同期,适合农作物种植生长和农业产业的长期发展。
3.2 农业经济环境
湖南是农业大省,传统农业有广泛深厚的基础,其农业科技也较为发达,农业产业专业化、现代化形式不断加强,高新技术不断向农业渗透,是发展都市农业及阳台农业便利条件。湖南农产品资源丰富,主要农产品在全国有重要的地位,发展“公司+ 都市农业园区+ 市外农户”方式,可以充分发挥都市农业的产业联动功能。湖南还有农产品交易会,例如长沙红星农副产品大市场,是农业农村部定点市场,湖南(国际)农博会每年在此举办,是湖南省农业产业化、科技转化、产业交流的重要场所。但是湖南农业也存在着许多问题,包括农村人口老龄化也日趋严重,劳动力从事农业生产意愿低,农产品结构不合理,农业现代化水平不高,自然资源的污染消耗等问题。其中湖南蔬菜产值在2016 年就已经超过粮食产值和生猪产值,跃居第一位,蔬菜产业成为湖南省重要的支柱产业之一。蔬菜总产量排序为大湘南区域>长株潭区域>洞庭湖区域>大湘西区域,应根据湖南省不同区域蔬菜产业发展实况,确立湖南发展都市农业,阳台农业计划和发展方向。
3.3 发展模式
包括湖南省在内,我国阳台农业的发展都处于萌芽阶段,处于民众有需求、技术可支撑、专业企业缺乏的状态,因此阳台农业在湖南省的发展市场广阔。湖南省是绿色可持续发展优先发展区,已建成一批现代农业模式示范区。初步形成了长株潭地区核心的都市农业,以岳阳市屈原管理区为例的两型现代农业示范区,以张家界为例的观光休闲农业区等现代农业发展模式,其现代农业领域包含了阳台农业。湖南的阳台农业可以在绿色现代农业的辐射带动下实现初步发展,借助现代农业、都市农业发展机遇,与都市农业发展并肩,实现使农业从农村到城市、从野外到家庭的过程。经过一段时间的发展,逐步分化形成专业从事阳台农业的专业化团队企业,更加精准地进行阳台农业科学技术研究和实践的科研团队,使阳台农业产生更大的经济效益和社会效益。

4 阳台农业系统分析
4.1 植物选择及种植设计
湖南省地处暖温带,地理条件优越,雨热同期,自然植物种类广泛,既适宜种植我国南方生长的园艺作物,又可以种植北方的作物。阳台农作物种植温度和光照是主要的限制因子。湖南省洞庭湖周边城市日照时数长,可达1 700h 以上,岳阳可达1 840h,是同纬度中光能比较充分的省份,因此在这些城市阳台农业的植物选择上可以相对宽松,除一般生态型园艺作物外,可以选择喜光喜温类蔬菜,包括油麦菜、生菜、茼蒿等菊科叶菜,韭菜、蒜苗、葱等百合科蔬菜,油菜、白菜、甘蓝、萝卜等十字花科蔬菜,芹菜、香菜、茴香、胡萝卜等伞形花科蔬菜,薄荷、罗勒、荆芥等唇形科调味蔬菜,茄子、辣椒、番茄、马铃薯等茄科蔬菜,黄瓜、西葫芦、南瓜等葫芦科蔬菜,莲藕等睡莲科蔬菜。此外也可种植一些阳台观赏植物用来点缀,与蔬菜作物相互映衬,增加美感和设计感,同时种植一些在空间利用互补的蔬菜提高生产效率。
湘西大部分地区区域自然条件、土壤耕作性差,加之农民种植水平不一,湘西地区更有发展阳台农业的必要性。但是湘西地区全年日照时数相对较低,城市阳台蔬菜作物不适宜种植果菜类等生长期长、对光照要求高的蔬菜,适合大多数叶菜类生长和生长期短的果实类蔬菜,因此要尽可能种植春夏季蔬菜。
4.2 栽培方式设施选择
4.2.1 基质栽培
(1)基质选择要求:透气性好、有较好的保水保肥性、清洁无味无病虫害、化学性质恒定、酸碱度适宜、质轻有支持性、不易弥散、价格适中。常用基质包括草炭土、蛭石、珍珠岩、腐叶土、岩棉、河沙煤渣、稻壳、陶粒。
(2)基质消毒包括日光消毒、蒸汽消毒、药物(多菌灵、甲醛、硫磺粉)消毒、物理(火焰、微波)消毒。
(3)基质使用。经过消毒的基质根据植物生长需求特性选择单一或是按比例混合的基质搅拌均匀装到培养盘中,叶菜类一般要求基质保水保肥性好,蛭石、腐叶土、草炭比较适宜,地下根茎类蔬菜要求基质团粒结构更为疏松,黏度较低,透水、透气性好,可在选择珍珠岩、蛭石、草炭等或在基质中掺入或下层使用煤渣河沙等。其中腐熟的薏仁糠∶珍珠岩=1 ∶ 1 的基质适宜马铃薯栽培,既能提供一定养分,又能有合适保水透气性。
4.2.2 水培
广义的水培包括狭义的水培和雾培,两者的栽培介质都是水(营养液),无基质,需要支持物支撑植株。水培一般包括深液流水培技术(DFT)和营养液膜技术(NFT)。
(1)DFT。DFT 营养液层较深,根系深入营养液,植株由定植板或定植网固定。经过生产实践证明,DFT 适宜南方热带地区的气候条件,种植效果良好。需要的设施结构包括种植槽(塑料板、水泥、砖块)、定植板(苯板)、定植杯(塑料)储液池或储液桶、循环流动系统(供液排液管道、水泵、计时器)、供电系统。排水供水管道使用塑料管道等耐腐蚀密封性好的材料,同时注意遮阴,避免老化。阳台种植最好使用间歇供液法,因为其不同于完全的设施栽培,植物生长速度快,可以根据植物特性设定供液的频率。
(2)NFT。种植系统中营养液总量较少,可以更好地为根系供氧,营养液浓度和组分变化快、稳定性差,要求管理更精细,管理水平较高,对系统的依赖性高。需要的设备系统与DFT 大致相同,但是种植槽一般为塑料薄膜围合的等腰三角形或类似形状,用来栽培较大株型作物如辣椒、番茄等。小株型作物如生菜等多种叶菜类,可采用波纹瓦、定植板来固定植株。
4.2.3 雾培
雾培又称气雾培或是喷雾培,利用可喷雾设备将培养液雾化为小雾滴状,使植物根处于这种雾气中,从而获得营养和水分的栽培技术。雾培是解决水培中根系水气矛盾最好的一种形式,也是空间利用率高的一种方式。赵旭等[14] 研究证明雾培明显提高了植株根的代谢水平,明显加强了地下部养分向地上部的运输,促进了植株的生长发育。种植槽一般为梯形或A 型,供水管道位于种植槽底部,通过喷头使槽内弥漫营养液,植株固定在种植槽周围。此种栽培方式对系统依赖性最强,尤其是电的持续供应,断电导致喷雾停止会使根系暴露干枯,导致植株死亡。雾培的营养液浓度应该比其他DFT和NFT 高20% ~ 30% 左右,防止植株根系吸不到足够养分,影响生长。
4.3 建筑及阳台要求
阳台种植除考虑植物及设施要求以外,还要考虑阳台的承受能力。考虑阳台的承重能力,应严格处理好阳台地面的防水,防止其发生渗漏情况;合理布置供排水系统,保证阳台排水通畅;优化植物配置,保障阳台农业效益最大化;考虑阳台光照情况,如向北阳台应种植耐阴的作物。

5 阳台农业功能分析
(1)绿化美化功能。植物可以增加家居环境的绿色,增加空气湿度,吸收有毒有害气体,不同的植物搭配,生长开花等可以增加环境的美感。
(2)休闲教育功能。久居在城市中的人们尤其是孩童远离田园,远离大自然,缺乏对农业的基础常识,阳台农业可以增进人们对农业、植物的理解与喜爱,同时园艺劳作也可以让人们精神放松,适度劳动可以使人更加健康。
(3)经济功能。阳台农业前期要有一部分投入,但是其直接的间接地经济效益是巨大的。可以让人们足不出户便可以获得新鲜、绿色、安全、有营养的农产品。同时也节约了储藏运输这部分产品所产生的能源消耗。
(4)社会效益。阳台农业可以大幅度提升土地使用效率,增进城市绿化面积,缓解城市“热岛效应”,改善城市生态环境,使城市更加生态宜居。

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