智能化气雾培高效生态农业相关技术介绍

       本项目是以一种基于仿生学原理而构架的新型温室――鸟 巢温室，及气雾栽培技术为载体，以计算机智能化控制技术为手段，将现代植物生物学技术、物理农业技术、信息化技术等技术综合运用，创造作物最佳生长环境及生长模式，使植物生产尽可能不受季节、气候和环境影响，从而能进行不间断地生产，高品质高效化的生产。真正实现高产、优质、高效、生态、安全和可持续发展 的目标。 
这种生产模式，颠覆了千百年来“面朝黄土背朝天”，“汗滴禾下土”的耕作方式，是一种真正做到“环境设施化，形式立体化、流程自动化、资源节能化、管理智能化，过程透明化”的全新模式。 
现将项目中应用到的相关设施、技术情况及特点简介如下：
一、鸟巢式温室大棚 
       鸟巢温室又称穹顶温室或半球形温室。是一种基于仿生学原理而构架的新型温室，它利用自然界鸟类筑巢的三角交叉法，及结合蜂巢的六角加固方式复合而成的高强度、耐灾害性天气的曲面球体温室。这种结构具有强大的宇宙能量聚集效应，在没有任何加温条件的寒冷地方能保持适宜的温度，具有强大的节能性，是目前世界上 最为节能的网架结构。它的发明填补了当前国内常规温室产业存在的众多技术空白，也为温室产业的多元化发展丰富了内容。他的优势主要体现在以下几个方面： 
       1、利用三角交叉的稳固性来构建温室骨架，达到最佳的结构稳定性。 
       2、利用曲面的球体结构形成整体张力，实现局部抗性的最大化。 
       3、采用空间桁架及蜂窝状的张拉，实现温室承压与抗风能力的数倍提高，温室每连接点的平均负载达600公斤以上，是普通大棚所无法比拟的，这也是它耐雪抗压的关键技术所在，可抗50厘米以上大雪。 
       4、球体的温室形状具有最大的抗风性，任何角度的风袭，都可以化解，它具有最小的迎风面，可抗十几级的强风，是当前世界上最为抗风的几何球体温室。 
       5、空间高旷，方便立体耕作，实现太阳有效辐射的最大化利用与生物转化，实现一亩顶5亩的耕作效率。 
       6、结合肥皂泡保温遮阳技术，使温室的温光调控最优化与节能化，综合节能效率可达50%以上，是当前最为节能的温室技术。 
       7、球体鸟巢温室还结合了水体蓄热调温技术，使温室的热蓄存系统达到最佳的节能效果，实现夏日降温寒季调温的仿自然生态效果。 
       8、运用球体温室的热聚顶效应，实现顶开窗与侧通风的烟囱对流，实现通风节能化与高效化，如果结合无动力智能开窗系统，可以达到更佳的通风效果。 
       9、适合观光农业、蔬菜生产、庇护所、厂房、室内运动场及泳馆等多种用途，是一种适应性极广，发展空间极大，市场前景良好的新型温室。 
      10、应用于生态仓储及办公。 
利用鸟巢三角网架结构力学原理，所建造的仓储可以不用硬化地基，用钢架网架搭建后，顶层用透明PVC或耐老化膜覆盖，外立面种植爬藤类植物，再用装饰材料进行隔断，顶层可以种植盘景观赏作物，一楼二楼可供生态办公及仓储之用。特点：建筑物重量轻，结构力学性能更好，不需要进行地基处理，基本不破坏耕作层，建筑具有冬暖夏凉、生态节能、功能多样的特点。 
二. 气雾栽培技术 
       它是利用喷雾装置将营养液雾化为小雾滴状，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。作物悬挂在一个密闭的栽培装置(槽、箱或 床)中，而根系裸露在栽培装置内部，营养液通过喷雾装置雾化后喷射到根系表面。它是所有无土栽培技术中根系的水气矛盾解决得最好的一种形式，同时它也易于自动化控制和进行立体栽培，提高温室空间的利用率。空间是无限的，平面的平地是有限的，空气是无限的，土壤是有限的，只有向空中发展，只有用空气代替土壤，种植业的发展才可以说是一次革命性的跨越。 
       它以基于仿生学原理开发的新型温室“半球式大棚”为硬件设施，以“电脑智能化控制气雾栽培”技术及物理、生物综合防治技术为手段。植物生长中所需的“温、湿、光、气、肥、水”实行电脑智能化管理。在作物种植栽培全过程，做到基本不使用农药、生物激素，为市场提供真正安全、优质、绿色的免农药农产品（免农药农产品是欧盟农产品标准中的最高级优质产品）。同时，在种植过程中采用立体、无土、气雾化栽培新技术，节土、节水、节电、节能、高效，无任何农业污染，与传统农业相 比，亩均节水90%以上，占地1亩半球式立体温室大棚有效种植面积是传统平面种植的5倍面积，蔬菜周转效率是传统种植方法的2倍以上，即从实际有效种植面 积及全年茬口周转综合来比较，一亩立体温室大棚相当于传统种植5-10亩面积.另外，因产品可全部达到欧盟“免农药农产品”标准，市场价格是传统蔬菜的 3-5倍，预期亩均年收入约为30万元，是一般设施农业的15倍以上。实现了经济效益、生态效益、社会效益的和谐共赢。 
       气雾栽培“免农药蔬菜”项目特点：气 雾培与传统的设施农业相比具有不可比拟的优势，适宜于木本植物，草本植物、陆生植物、水生植物、气生植物、组培植物，克隆植物等绝大多数植物的生产，包括蔬菜瓜果、苗木、花卉、药材和粮食等绝大部分农作物，不存在任何植物对土壤有否适应性和重茬现象，而且可周年不间断生产。不受季节、环境、气候的任何影 响;它主要优点是： 
       一是解决了当前人们最关心的食品安全问题。免农药安全食品，是蔬菜的最高标准（比当前绿色食品，无公害食品要求更高的标准），本项目产品不使用农药故无任何农药残留，不施用任何激素故无激素之忧，产品质量透明（产品从农田到餐桌的质量全过程可追溯，消费者除了可以通过网络追溯农产品种植地块、农事、采摘记录、订单流程外，还能通过基地内安装的摄像头，远程实时观看蔬菜的生长管理情况）。

       二是实现了农业生产的节约化、集约化、高效化。基于仿生学原理开发的新型温室空间高旷，方便立体耕作，通过立体栽培设施，使栽培面积扩大了数倍甚至数十倍，把栽培面积向空中发展对提高植物产量, 起了重要作用. 经测算，塔式栽培1.5米高时约是平面栽培的3倍,3米高的塔式栽培可提高6倍；园柱体立体栽培设施可以使栽培面积提高了5-10倍。同时还实现太阳能、土地、水、气等资源最大化利用及生物转化，大大减少劳动力成本。作物生长节水效率可达90%，即需水量只是传统农业的10%，虫害减少75%以上，化肥量减少70%以上，亩均产量相当于传统农业的5-10亩。若 营销得当，亩效益可提高15倍以上。三是真正实现了无公害生产、节能环保与生态循环。通过雾化栽培新技术的应用，可做到无虫害免农药生产，废弃物零排放，实现无公害可持续生产。四是集高效农业与休闲观光农业于一体。气雾培设施构造美观，作物经科学布局后，可供游人观光采摘，进一步提高种植效益。 
       三.种苗快速繁殖：种 苗快繁是应用植物细胞全息性原理，以“植物非试管智能化快繁技术”为核心，以钢架大棚、雾培、空间电场、磁场、计算机智能化、标准化控制为主要硬件设施，利用植物的一小段枝、根、芽或一片叶即可进行快速繁殖，是目前国内外生产成本最低，工厂化，智能化，自动化程度最高的育苗新技术，是计算机控制技术与生物 技术有机结合的农业高新技术。 快繁种苗特点为：育 苗时间短，可比常规育苗节约10-30天；成本低，约是常规育苗的40%；不受气候季节限制；种苗质量高、成活率高、性状稳定，可与母本保持100%一 致，成活率达95%以上；项目示范推广后，可大大加快我省现代农业产业化发展，促进农业增效、农民增收。另外，因为应用快繁技术，可利用植物的一小段枝、根、芽或一片叶即可进行快速繁殖，所以对濒危植物种群的繁育，保护生态平衡具有重大的意义。 
       四.新奇水培盘景：本 项目首先是将陆生植物去除原有土生根系后，再应用智能化苗床进行快繁诱导生根，在胁迫生长、空间电场、磁场及智能化控制等新技术，激发植物体中原有潜在的的水生基因（地球上所有的动植物都起源于水生环境），重新生出能适应水环境中长期生长的新的根系，从而促使陆生植物在水环境中长期生长栽培（与目前市场上所谓水培花卉有本质的区别，因为目前市场上的所谓水培花卉都是将土生根植特将泥土冲洗后，再加些营养液，直接放到水环境中，这种花卉盘景根系一般在1-3个月内即会出现烂根而死），再应用纳米萤光诱导技术，结合盘景艺术，开发出能在静态水环境中长期生长且能在夜晚发光的各类景观盘景。 
与普通盘景相比，更加洁净，养护简便，更具观赏性。 
       五.智能化计算机控制技术 
1.信息传感技术： 
       在上述项目实施中。温室内安装了大量多种信息传感器，以便随时了解并掌握植物生长的各种环境因子。通过光照传感器了解植物光照强度、通过温湿度传感器了解植物环境的温湿度（叶片温度、环境温度、植物根部温度传感器）、用PH值检测营养液酸碱度、用电导率仪检测营养液EC值营养液浓度、用离子传感器检测营养液 成分。利用这些传感器能够准确掌握植物生长的各种环境状况，便于对植物环境进行准确地控制和调节。 
2.计算机植物专家技术 
       计算机植物专家系统技术，是植物工厂中的大脑、是核心技术。各种传感器的数据汇集在计算机中, 并通过计算机植物专家系统根据不同情况, 进行分析并相应做出决策, 从而创造植物工厂中适宜植物生长的最佳环境因子, 以促进植物生长。 
3.农业物联网技术应用

       物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网被视为互联网的应用拓展，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为 核心的创新，是物联网发展的灵魂, 物联网主要解决物品与物品(Thing to Thing,T2T),人与物品 (Human to Thing,H2T),人与人(Human to Human,H2H)之间的互连。 
       农业物联网，即在控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH 值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生 长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。 
       农业物联网原理：就是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物 品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。 
       六、气雾栽培项目效益简析 
主要体现在以下方面： 
       社会效益：（1） 气雾培技术是多学科交叉和多技术集成，很多前沿技术在这里得到应用，这有利于推动多种学科知识的融合、多种技术的协调与集成、多种人才的交流、多种科技成果得到应用。从而，有利于推动科学技术的发展、创新和应用； （2）它采用立体栽培形式, 能够节约紧张的土地资源。 为植物高产量提供了重要保证。它采用物理农业技术代替了化学品的使用，减少了化学品对土地、对水、对空气/对植物的污染,保证了了产品的质量。它采用肥水 液循环技术，节约了水肥资源，零污染零排放，实现了环境友好型地生态生产。它采用计算机植物专家、物联网技术、实现了精准化、透明化操作，科学化管理。
       植物气雾培模式对解决土地问题、资源问题、人口增长问题、三农问题、农业人口老龄化问题、环境问题和可持续发展问题具有重要意义。因此它是现代设施农业的最高阶段、是农业核心竞争力。目前，国外发达国家，如以色列、日本、美国、荷兰、德国等国家的植物工厂中已广泛应用。 
       经济效益：气 雾栽培的立体形式使栽培面积提高了几倍甚至几十倍，植物产量也相应地得到提高数倍；实现了周年不间断栽培，复植指数成倍提高，植物产量也相应成倍提高；气雾培植物高品质，受到消费者的喜爱，商品价格也提高了2-5倍，尤其是气雾培观光效益的提高，从而可以取得比传统农业同等面积高出几十倍甚至上百倍的经济效益。 
       生态效益：近 些年来传统农业生产，采用农药杀虫灭菌，使99%农药累积在土壤中，残留在食物中，流淌到水里，散发在空气中，采用化肥促长，使化肥污染了水环境，破坏了 土壤结构，使之出现矿化，逐渐失去续耕能力；采用除草剂除草，造成了重金属残留，出现了大量食品安全问题，影响了人们的健康，污染了土地、水源和空气。如何才能保证人们吃到安全，健康的食品？如何保持天蓝、水清、气纯和可持续发展？植物工厂的出现，这些问题的解决成为可能。气雾培采用矿物质肥料和沼液等有 机肥，并且循环利用实现零污染、零排放。既生态环保又可保持可持续生产！采用多种复合物理农业技术杀虫灭菌、完全做到免农药生产。这些措施地采用，有力地保证了生产出高品质产品。生产出安全、健康.绿色或有机食品。走出了绿色生产、生态和可持续发展的新路，符合人们对食品安全健康，对环境生态可持续的要求，符合国家对现代化农业“高产，高效、高质、安全、健康，生态的政策要求。 
      七、项目开发单位概况： 
杭州立体农业开发有限公司，是一家以“新科技、新农业、新民生”为发展理念，以致力于推动农业科技创新、促进成果转化，发展新农业、营造新环境、服务新民生为己任的科技型农业企业。在设施农业及果蔬栽培方面具有多年研究实践经验。在气雾栽培、水培等技术方面走在了全国前列，已在多家单位得到成功应用。