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北京市农业技术推广站 科长/高级农艺师——李新旭 发布时间:2018-06-04



从番茄工厂化生产解析荷兰温室优质高产的原因

一、荷兰番茄工厂化生产

荷兰国土总面积仅为41864平方千米与我国台湾省的面积相仿,人口110万左右仅是北京人口的一半左右,但土地产收率很高,是第二大农产品出口国。荷兰工厂化农业发展较快,典型作物的产量,如番茄超过70kg/㎡,黄瓜90 kg/㎡,草莓14 kg/㎡,甜椒35 kg/㎡以上,而且质量也非常高,生物防治、物理防治等做的非常到位。那么是怎么实现的呢? 

(一)设施环境控制

1、高标准的玻璃连栋温室

荷兰建成的连栋温室脊高较高,最高点大部分在6.5米以上,单栋面积较大,基本上都超过两公顷,目前最大的单栋连栋温室超过了10公顷,两公顷以下的园区或者企业基本都被淘汰。连栋温室面积增大,脊高增大,增加了温室内部的环境缓冲性,且透光率高、遮挡少,有利于作物的生长,减少病虫害,提高产量。

现代工厂化生产的基本参数包括:温室脊高7米,檐高6.3米,柱间距5米,跨度8米,吊绳高度3.1米,暖气宽度60厘米,栽培槽高度80厘米,采用吊挂系统,增加了底部通风透光,进一步减少了病虫害发生,提高了产量。

2、现代化的环境控制体系

从补光系统、加热系统、二氧化碳增施系统三个方面阐述,这其实就是智能化农业,可以说连栋温室目前已经基本实现智能化。

(1)补光系统

荷兰冬春季节基本上都是连阴天气,日照时数大概1600-1700h/年,北京为2600-2700h/年,荷兰光照水平远远不够,大概有30%的温室是有补光,生产温室在生长期间进行玻璃清洗。

几个作物的补光面积及补光量为,番茄585公顷有补光补光量13000lux -16000lux定植日期7月至10月份;彩椒45公顷有补光补光量6000-8000lux定植日期11月份;黄瓜40公顷有补光补光量9000-10000lux定植日期12月份;总的补光量大概是30%左右,很多人也一直在探讨,北京地区设施需不需要补光?

 

以番茄为例,番茄的成果期光照辐射积累量要达到660焦耳,才能满足成株期的需光量,我国连栋温室的透光率在50%左右,在这个基础上, 660焦耳乘以2,得出光照需要在1200,北京地区现有温室条件下11月中旬到来年2月中旬期间连栋温室内部光照是不能够满足番茄正常需要的。

需要注意的是,荷兰能做到越夏生产,但是我国在7、8月份高温高湿的情况下没法进行生产。

   (2)温度管理

 

设施农业最核心的调控是对温度的管理,荷兰四段式温度管理策略,简单概括为日出之前两到三个小时开始加温,随后进入提温阶段,使种植物保持一个高温阶段,在25℃以上,太阳落日之前快速降温,以降低植株消耗,促进营养果实转化。荷兰四段式温度管理策略是最标准的管理策略且经过实践论证,适用于有加温条件的连栋温室。

(3)加热、二氧化碳增施系统

    在无土栽培条件下,因没有充足的二氧化碳来源,大部分生产中二氧化碳是亏缺的,果菜类需要二氧化碳浓度的饱和点在1000PPM以上,大气中二氧化碳浓度为350PPM,远远不够。

荷兰工厂化生产中二氧化碳从温度调控、加热产生的废气中获取,采用天然气加热,产生的二氧化碳回收利用,通过圆型输送管道到达温室,每50公分左右会有一个释放口,浓度可达800PPM。

国内温室增加二氧化碳采取的传统措施有二氧化碳吊袋肥、碳酸氢铵加热装置、燃气燃烧装置、钢瓶工业二氧化碳、有机肥发酵分解、通风,除了燃气燃烧之外其他的都是非常有限的,或者说操作起来都有各式各样的问题。

目前北京已经有3家生产园区采用了荷兰加温和二氧化碳回收模式,白天加热产生热水和二氧化碳,二氧化碳经过净化和冷却之后直接通到温室内部,满足白天植物的光合作用,白天产生的热水储存在大罐之中,水温大概90℃以上,晚上锅炉不工作,储存的热水回流到温室,提高了能源利用效率

值得注意的是,因为没有主动的加温条件或者能力,温度高的时候,空气中的绝对含水量较高,温度降低产生凝露,因为没有加温能力,就会被动的采取通风,这样就会牺牲温度,在这种情况下就会造成低温高湿,容易导致病虫害发生。这是目前国内大部分设施农业,尤其是普通温室中出现过的问题。

(二)现代化的水肥灌溉及监测技术

现代化的灌溉和监测技术包含:自动化的灌溉系统、智能化控制系统、定期检测体系三个方面。

1、自动化的灌溉系统

 

灌溉量、植物的蓄水量跟蒸腾作用基本上呈正相关,蒸腾作用又与太阳辐射量呈正相关,基本参数为每焦耳每平方厘米的辐射量,每平方米的作物成熟期的需水量是3毫升,结合这个参数,根据光照情况即可得出每平米的灌溉总量,根据不同的作物生长时期,加经验判断,确定灌溉频率,这两个方面确定之后通过自动化施肥机供给植株。  

标准化管理必须提到栽培基质,在荷兰90%以上是采用岩棉,目前国内的无土栽培,岩棉应用的比例相对偏少,因为岩棉缓冲性偏差、价格偏高、国内对岩棉的回收利用不足,所以国内更多以椰糠作无土栽培基质。

2、定期检测体系

经过对荷兰生产模式进行监测,番茄产量在70kg/㎡左右,生产1公斤番茄用水量在11.9公斤左右。北京地区在比较高水平的产量情况下,生产1公斤番茄用水量在30—35公斤。对比可知荷兰的工厂化生产模式,极大提高了水份的利用率。加之荷兰有成熟的检测机构,园区生产过程中大概一到两周会全面检测13种元素的含量,根据检测报告对配方进行回馈。

    相较之下,目前国内比较欠缺对营养液的监测和回馈制度,没有专门成立做营养液检测的机构,只能送到一般的检测公司,这就导致两个弊端,一是流程长,大概需要七个工作日,拿到检测结果之后,对生产的反馈已经没有指导意义,而荷兰当天就能出结果。再一个就是价格较贵。

3、智能化控制系统

上面提到在连栋温室中更容易实现智能化控制和农业物联网,通过对荷兰设备商的了解,发现国内能够真正把这套控制系统做好的园区不超过50个,控制软件很强大,真正应用到位的却很少。如天窗的控制,可以根据时间需求设置时间段,根据温度需要,超过19℃、22℃就开启天窗,也可以设置根据光照来影响天窗的开启,这是基本的,大多数园区都会用。但是还有更为细节的设定,比如Pband,我们可以设置窗户开关的缓慢程度,增加温室均匀的缓冲性。这就需要一定的技术支撑。

(三)以岩棉栽培为核心的现代化栽培技术

 1、品种选择

在品种选择方面国内、国外有很明显差别,国外是耐运输的红果品种,产量比较高;国内对比了工厂化生产的30几个品种很多园区选择口感比较好、商品性比较强的樱桃番茄。

2、长季节栽培技术

荷兰为了规避冬春季节光照弱,所以选择番茄可以结果到40个穗以上。

3、岩棉育苗技术

岩棉育大苗的技术在北京几个工厂化园区已经得到应用,相比其他育苗方式,岩棉育苗更益于株型调控。目前国内番茄嫁接推广应用的比例还较少,荷兰嫁接已经很普遍了,经过测算,嫁接增产基本超过10%。

4、植株管理

绕秧打叉:依照标准化管理,基本绕两到三圈,打掉叉子,另外打掉一片叶子,进行三项操作。一小时可以达到1500棵以上。

落秧:受温室的空间限制,一颗秧能长到十几米,为了保证植株良好生长,要进行落秧,这个操作大概每小时做到2000棵,很标准,基本上是往右翻转,往一个方向,绕秧跟落秧是相对应的。

打叶:打掉老叶后可极大的促进了透光条件,避免了病害的发生。

最后是密度调整,荷兰工厂化生产栽培密度不是一成不变的,栽培密度会增加两次,在冬春季定植时每平米2.5株,后期随着光照增强,会采取留侧枝的情况,最终的密度可以达到3.75株每平米。

(四)系统的病虫害防治体系

防治病虫害方面需要注意五个方面:做好病虫源头控制,确保生长环境安全;实施环境精准调控,有效控制病害发生;构建稳定生态体系,发挥自然调控作用;科学化学防治补充,确保防治效果效益;定期开展监测预警,制定最佳防治策略。

1、隔离消毒,源头控制

荷兰温室工人在手部和脚部要消毒,工具也要消毒。

2、生态、物理防控

以粉虱防治为例,荷兰植物专员每周会检查黄板上的密度,根据黄板上粉虱的密度决定采取生物防治、物理防治和化学防治措施。以生物防治为基础,监测预警体系结合进行防控。

五、专业化、细节化的管理-高效的操作效率

采用专业化的分工、自动化的设备和完善的管理体系来提高效率,以管理7.5公顷的温室工人总数为29人来看,相当于一个人可以管理五亩地的温室。

另外完善的监管体系。在劳动力管理系统中,温室的管理人员可以很直观的看到每个人在干什么,每天干了什么活,多长时间干完的。并且为了避免只出效率,质量差的情况,后续还有质量监管员定期检查操作的质量。

二、 北京番茄工厂化生产情况介绍

目前工厂化农业的概念,最早是陈殿奎先生在九五期间提出,采用工业化的方式,用标准化的流程、现代化的配套设施设备进行生产,充分利用技术和资源、提高产量和品质实现农业的可持续发展。

不完全统计,目前北京以无土栽培核心的蔬菜工厂化生产面积 740亩,并呈现快速增趋势。2015年以前,主要以科研单位试验示范为主,包括北京市农业技术推广站、北京农科院在通州基地、中农富通在通州的北京国际都市农业科技园等,小面积的进行生产示范,2015年以后北京出现了很多单栋面积在5公顷以上的园区,2015年以后新建的连栋温室总面积超过了20公顷。

目前连栋温室工厂化生产方式由于一次性投资比较高,投入产出情况并不乐观。连栋温室生产成本(含温室折旧)为316元/㎡左右,按照6元一公斤计算,如果要达到投入的盈亏点,产量要达到52公斤/㎡,所以从生产的角度来说,目前提高产量还是我们的根本途径。









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