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分类: 青泓福农林科技

第一节   气雾栽培技术概述

第二节   气雾栽培环境下植物表现的特有生理与形态特征

第三节   气雾栽培的生产管理技术

第四节   气雾栽培存在的问题及进一步完善的思路

   

第一节   气雾栽培技术概述

   

一、气雾栽培理论基础

农业生产上一切生产技术措施都是为了让经济植物长得更快更好,以求获取更高的产量与更优的品质与最佳的效益。土壤是植物生存生长的主要场所,是生物进化过程赖以生存的最基本条件。所以在传统农业生产中,把对土壤的研究作为一个重要的课题,通过对土壤结构、类型、矿质元素、微生物发育、有机质含量、耕作方法等的研究,以图为经济植物的生长发育创造最佳根域环境,从而制定改良与培肥地力的技术措施,为此专门成立了土肥专业,就是研究土壤肥力与作物生长关系的学科。在外界气候条件一定的情况下,植物的生长发育好坏主要由植物的根域环境所决定,一种良好的土壤耕作制度都能使作物的产量与质量获得大幅度提高。所以土壤耕作是传统农业生产中最为重要且管理投入劳动力成本最大的技术环节,一切农业技术措施的制定中都有必不可少的肥水管理与土壤改良方面的操作。为了保持良好的土壤结构与肥水,需施入大量的有机物,为了促进植物的阶段性发育需进行定期追肥管理,为了保持良好的疏松通气性,又需进行中耕除草,为了提高抗旱性又需进行覆膜保墒,为了防止水涝还需设计好科学的排水系统,这些组成了农业劳动力及成本投入的主要部份,那么有没有一种耕作制度使根域环境的管理简易化呢?随着科技的发展出现了水培与基质培等无土栽培技术,这些采用人工基质或者利用水培营养液作为根域环境创造的载体,使根系离开了土壤,使管理的对象从土壤变成营养液与基质的管理,这可使田间操作的工作量大大减轻,劳动效率得以大幅度的提高。这些耕作制度在发达国家已成为农业生产中瓜果蔬菜栽培的主要技术而被广泛推广运用。但不管哪种技术都存在着优缺点,如土壤栽培存在培肥与改良问题,基质培存在营养液的科学滴灌问题,水培存在如何提高水中溶氧以防烂根的问题。那么还有没有一种技术可以完全不受上述因子的困扰而形成一种更先进的新型耕作制度呢?这就是气雾耕作制度的产生。气雾耕也叫气雾栽培,它是让植物的根系离开了基质与水,而让其生长在营养气雾环境中的一种新型栽培技术,它具有比其它任何一种耕作方法生长更快,管理更方便,投工更小的特点,它将成为未来农业生产中的一种重要栽培方式。

气雾栽培就是把植物的根系完全置于气雾环境下进行生长发育的一种模式,它通过雾化的水气满足植物根系对水肥的需求,并具有最充足的氧气与最自由伸展的空间,根系在毫无阻力的情况下生长。气雾栽培以根系悬吊生长于气雾的环境中为区别于其它任何一种栽培模式的主要特征。它的根系发生伸长生长全在空气中完成,我们也可以把它叫作气根,这种气根其实在大自然的高湿度环境下也能形成,只不过是在受到环境胁迫或者高湿度空气条件下形成,前者是因逆境(如淹水、病害等)而形成气根以提高对环境的抗逆性,后者是因高湿度的空气环境为植株皮层或皮孔组织恢复分化,或者潜在根原基的发育创造了适宜的条件下,继续发育而成。它具有调节自身生理平衡及提高抗逆性的作用,那么,在气雾栽培环境下形成的气生根则完全是出于生态适应性的一种发育变化,在气雾环境下,根系的形态发育失去了土壤阻力的制限及环境多变的影响,使根系发育能保持原生状态下的继续延伸发育,所以出现了须状的洁白的不定根根系,这种根系由于生长于空气中,具有充足的氧气环境,形成了高强度的有氧呼吸能力,所以也叫呼吸根或气生根。正由于它具备了高强度的有氧呼吸能力,才具备为根系吸收提供更多的能量,大大促进加快了其对水分及矿质营养的吸收速度,一般可以提高35倍,所以在通常条件下,大多数植物的生长速度是普通土壤栽培的35倍,也就是多年生的一些木本植物气雾环境下栽培一年就可以达到传统土壤栽培35年的生长量。除了根系具有高强度的呼吸,吸收营养代谢外,它与普通根系相比,具有更大的表面积,普通土壤栽培的根系大多由主根、侧根、细根、根毛等多级分根组成,根系的表面积没有气生根来得大,所以在吸收面积上,气雾栽培的根系也具有更大的优势。这些生长于空中的根系可以使氧气摄取量达到最大化,在水中栽培或土中栽培常因环境的制限而导到缺水,缺肥或缺氧,而气雾栽培水肥气三因子皆可以达到最优化,这是气雾栽培生长神速的关键所在。还有一点较为重要的是,气雾栽培的根系根构型全是放射状的不定根(也叫须根),根系吸收营养较为直接,不会像土壤栽培一样,根系从毛根吸收后要通过多级运输才能抵达地上枝叶,途中因运输消耗的能量增大,所以这种须状的气生根具有更高的吸收效率,也就是说是一种高效率的根系,它能以最小的耗能,最短的距离,最快的速度为地上枝叶的生长提供所需的矿质营养及水分。以上所提及的各种因素都是气培植物之所以生长快速的影响因子,也是气雾的理论基础。

   

二、气雾栽培模式能为植物生长创造最佳的根域环境

为什么说气雾栽培的根域环境是最适合的环境呢?首先植物生长所需的各种条件决定了这种模式的综合优越性,植物能否正常或快速的生长,主要由两大代谢所决定,一个是以枝叶为中心的光合代谢,另一个是以根系为中心的吸收代谢,这两大代谢的正常与否或能否超常规的优化创造,都可使植物的生长速度发生变化,品质得以改变。以下就植物根系发育所需的三大环境因子进行分析,以阐明气雾栽培耕作模式的先进性与科学性。构成植物生物量主要由光合作用合成的碳水化合物与水分组成,其余少量的是被称为灰分的矿质元素。这些总生物量的构成中水占居了绝大部份,这除了它是一切代谢的载体外,还是根环境调控中最重要的参数,合适的水分条件是一切有生命植物生存生长的基础,而碳水化合物虽是光合形成组成干物质的主要部份,但这个过程需在水分与矿质营养充分保障的情况下才能进行,因植物的光合代谢是个极复杂的过程,许多矿质元素都是光合相关酶的重要组成部份或者金属离子的活性中心,没有水分与矿质元素的保障,再好的光合条件也不能进行光合作用。同时碳水化合物又是能量代谢的底物,植物的各种生理活动过程都需在有能量动力的基础上进行,而为其提供动力与能量的就是呼吸作用,也就是说呼吸作用越旺盛,能量代谢效率越高,各种植物生理活动就越旺盛,根系吸收水分与营养的速度也就更快。而矿质营养的供给是一切代谢与活动的基础,只有在适合而全价的营养液供给下,才能为植株快速生长提供更多的营养物质,才使一切代谢活动得能激化。比如缺铁时会影响叶绿素的形成及与光合相关酶的活性;缺硼就会影响授粉受精,使花粉管的发育伸长受阻而影响果实产量的提高;缺钾,会使光合产物运输速率下降,甚至出现光合产物积累于叶面局部而表现出的光合抑制现象。在植物所需的各种元素中任何一种元素的缺乏都会影响代谢与生长,而土壤栽培常会因缺乏某种元素或者不充足而造成生长发育上的不良表现,这些都说明了,矿质营养充分而直接的供给也是根域环境创造中极为重要的因子。而根系的呼吸代谢除了地上部份供给充足的呼吸底物外,最重要是要有富足的氧气参与,只有充足的氧气才可以促进加速有氧呼吸过程,才可使呼吸代谢过程的能量转换率最大化,才能为根系吸收水分及矿质营养提供更大更多的能量,只有吸收的加快,才能使地上部份光合成与生长的加快。以上的这些因素间是相辅相成的,是一种紧密而不可分离的依存关系。

 

三、气雾栽培植物能神速生长

气雾栽培是当前农业生产中最为先进的栽培模式,它能实现植物短期内的快速生长与发育,对农业生产意义重大。特别是在植物潜能最大化栽培中,气雾栽培是一种极具生长潜力的新型栽培模式,也是最佳模式,不管是木本植物、草本植物、藤本植物都能使生长发挥出最大的发育潜能,在不改变基因的情况下,实现作物栽培的速生,优质与高产,减少了管理投入,大大提高了生产效益,是未来农业中最为先进的栽培模式。目前已开始把这种模式用于高科技示范园或观光园的建设中,起到了很好的示范与科普作用。

气雾栽培具有比任何一种栽培模式都要快得多的生长速度,通常植物气雾栽培比基质培快35倍,比水培快1.53倍,有些植物甚至可提高几十甚至上百倍,其生长速度是任何一种栽培方法都不可比拟的,这对于农业生产上缩短生长发育期进行多茬栽培或者进行植物巨大化栽培意义非同小可。那么它为什么能产生如此令人惊叹的效果呢?通过生长因子的分析,就可以知道这种新型栽培模式之所以快速的原因所在。气雾栽培具有如此大的生长潜能发挥之优势,关键在于根域环境氧气供给的最优化与机械阻力的最小化,处于气雾环境中的根系具有最强的根氧化力,吸收各种矿质离子神速而高效,根本不会出现基质培或水培中因缺氧而造成的肥水吸收障碍。同时根系处于空气中,发育不受任何物理阻力,在形态构建与伸长生长上都比其它栽培模式要快速,为植物株快速生长提供了形态与生理基础。

1气雾栽培是把植株悬挂于雾化空间,让其根系获取水分、氧气及营养的方式发生根本变化,是用加压雾化或超声波雾化的方法,为根域创造最佳的环境条件,包括根环境的温度、水分、空气及营养,这四大因素是影响植物根系吸收及生长的四大主要因子,如何优化这四大因子就是解决植物生长速度的关键路径。在气雾栽培环境下,根系的形态发育没有了土壤阻力的制限及环境多变的影响,使根系发育能保持原生状态下的继续延伸发育,所以出现了须状的洁白的不定根根系,这种根系由于生长在空气中,具有充足的氧气环境,形成了高强度的有氧呼吸能力,所以也叫呼吸根或气生根。正由于它具备了高强度的有氧呼吸能力,才具备为根系吸收提供更多的能量,大大促进加快了其对水份及矿质营养的吸收速度,一般可以提高35倍,所以,大多数气雾栽培植物的生长速度是普通土壤栽培的35倍,也就是多年生的一些木本植物气雾环境下栽培一年就可以达到传统土壤栽培35年的生长量。除了根系具有高强度的呼吸吸收营养代谢外,它与普通根系相比,具有更大的表面积,普通土壤栽培的根系大多由主根侧根细根根毛等多级分根组成,根系的表面积没有气生根大,所以在吸收面积上,气雾栽培的根系也具有更大的优势。这些生长于空气中的根系可以使氧气摄取量达到最大化,在水中栽培或土中栽培常因环境的制限而导到缺水缺肥或缺氧,而气雾培水肥气三因子皆可以达到最优化,这是气雾栽培生长神速的关键所在。还有一点较为重要的是,气雾栽培的根系根构型全是放射状的不定根(也叫须根),根系吸收营养较为直接,不会像土壤栽培一样,根系从毛根吸收后要通过多级运输才能抵达地上枝叶,途中因运输消耗的能量增大,所以这种须状的气生根具有更高的吸收效率,是一种高效率的根系,它能以最小的耗能最短的距离最快的速度为地上枝叶的生长提供所需的矿质营养及水分。以上所提及的各种因素都是气雾栽培植物之所以生长快速的影响因子,也是气雾的理论基础。

2土培是当前农业生产的主要方式,根系扎于土壤环境中,通过土壤所含的肥水气为根系创造了生长条件,其中土壤是由固态的土壤颗粒组成,而肥水气都是填充土壤介质或吸附于土壤的一些植物生长因子。土壤为植物生长起到锚定的作用,为植物生长提供营养、水分及空气;所以说传统观念中土壤是植物生长必须的不可缺少的最基本要素,没有土壤就没有植物生长也就没有农业生产,它是最为基本的生产要素,但随着科学技术发展,人们对植物生长因子的探索与研究发现,只要能满足植物生长所需的上述因子就可以进行植物栽培,于是人们创新性的研究出了无土栽培技术,包括人工基质培、水培及气雾栽培。但是不管哪种栽培模式都是围绕供给充足的水分、氧气和矿质营养而展开技术设计的。只要能为根系供应最为充足的水分、营养和氧气,都能使生长速度得以最大化的发挥,那么在比较传统土壤栽培、基质培、水培、气雾栽培四种栽培模式中,发现气雾栽培模式的水分、营养及氧气供给是最为充份的。如土壤栽培就难以使水肥气管理最优化,当浇水过多或自然积水时,就会造成根域环境缺氧而引起无氧呼吸的烂根现象,即使土壤中有足够的营养也不能吸收;当土壤处于干旱状态时,虽有充足的氧气,但根系的水分吸收代谢得不到保障,土壤中的矿质离子也因干旱而处于不能溶解吸收的束缚状态,都会造成植株的生长不良。而人工基质培在采用人工营养液条件下,再加上科学的滴灌管理,是可以使根系环境得以优化的,能为根系生长创造适合的肥水气环境,可是在管理上有一定的技术难度,如何使肥水气的供给不矛盾,是需要有较多管理经验或依赖于计算机控制技术才可达到的。水分与空气又叫水相与气相,水多则气少,水少则气多,这两相间是常处于动态矛盾中的,最适化的控制总有一定难度,不过与土壤相比,具有更灵活的可控可调性,所以比传统土壤栽培生长会更好些。而水培模式,也具有它的优点与缺点,其优点是根系直接浸泡于养液中,根系吸收肥水极为直接,但也难免会出现缺氧烂根现象,所以水培技术中的各种模式都是围绕水中溶氧增加的技术而展开的,只要往水里溶入充足的氧气就可发挥植物最大的生长潜力,但水中溶氧的多变性及饱和值的受限性,也在生产上会造成一些技术实施的瓶颈,特别是高温或大气压低的情况下,如增氧措施不能保障就会缺氧烂根,影响生长。然而最为先进的气雾栽培就可克服上述的一切制限因子,可以让根环境处于最佳的水气肥环境,这种模式根系悬空于空中,氧气得以最大化供给,肥水通过雾化的方式提供,矿质离子及水分的吸收能得以充足的保证,根在富氧环境下能发挥出最大的能量转换率,所以离子交换吸收的速度又比其它任何方式都要快,使植物能发挥出最大的生长潜能,它是气雾栽培模式快速生长的核心所在。

3土壤栽培与基质栽培,根系都是穿梭生长于固态环境中,总会或多或少地遇到土壤颗粒与人工基粒的阻力,为了克服阻力,植物会以减缓根系生长或加厚根系表皮组织的方式来形成特有的陆生根,这种根的吸收效率与生长速度远不及水生根或气雾栽培的气生根来得快,所以气生根或水生根大多比陆生根要发达的多,而且根表皮或皮层也没有加厚现象,能保持长久的洁白与高度的代谢活性。这些都为气雾栽培模式创造了最佳的根系生理基础,也是它快速生长的原因之一。

 

四、气雾栽培具有更高的加温效率

反季蔬菜的栽培是蔬菜生产的重要技术,特别是冬季加温栽培及夏季的越夏栽培,能使相同品种的蔬菜售价倍增,也是实现栽培者高效创收的关键技术。那么在实现反季栽培过程中,环境因素中的温度调控是最为重要的因子,降温或加温成为环境控制中最重要的部份。但是不管是降温还是加温,都存在着能耗问题,在传统的土耕反季栽培中,也常采用火炕加温、热风炉加温、地热线加温等方法来提高温室的空气温度、土壤温度。但以空气或土壤为介质来说,空气加温容易实现,土壤加温耗能大,热传导交换逸失的热量也多,同样在水培技术中的水加温也一样,因为水的比热大,温度要提高一度所耗的热量比空气要多得多,所以在水培技术中营养液的加温也成为一项能耗成本的技术。

反季生产的加温成本构成了生产成本的主要内容,如何有效地,以最小的热交换损耗取得最大的加温效果,必须得到解决,才能真正有效降低生产成本。其实从物质的比热角度来说,空气是最易实现的,所以,在传统的土耕栽培中,常出现加温措施实施后,空气温度已达生长所需的指标,而土壤或营养液一直处于低温状态,形成了根域温度过低而枝叶环境温度过高的现象,从而导致生理障碍发生。而基于空气为介质的气雾栽培,根系处于空气中,实施加温措施就很容易达到植物生长所需的适宜温度,而且加温相同体积的土壤、营养液及空气相比,空气加温至相同温度,其耗能是最小的,所以在反季温室栽培采用气雾法可以解决传统技术条件下,根域温度难以解决的技术问题。另外,金字塔形的气雾栽培,植物栽培的空间得以拓展,栽培的株数增加,实现立体化的科学布局,使相同平面面积的土地,利用率提高了13倍,再加上空气栽培的生长速度加快35倍,就使平面生产效率提高了510倍。综合加温成本只需土壤栽培或水培的1/51/10,而且不会出现因根域温度过低造成的生长不协调的生理障碍发生。同样在一些蔬菜的越夏栽培中,土壤栽培或水培常会因温度过高而影响根系发育及生长,使高温天气下,难以实现许多时令性蔬菜的生产,而采用气雾栽培后,根系的抗高温能力大大提高,再加上设施内的微喷降温及排风扇通风降温结合,就可以实现一些在高温季节难以栽培的反季蔬菜,如果能对地下深水进行充分的循环或微喷利用,可以达到最节能的降温效果。

 

五、气雾栽培与其他各种耕作方法的根域环境比较分析

1、土壤栽培根域的限制因子。土壤除了起固定植株的作用外,更重要是为植物生长创造水分、营养及氧气条件,其中合理的固相、液相与气相比就是为根系作用的发挥提供适合的水分与空气,而固相有固定植株稳定生长空间作用外,同时也形成了对根系穿透伸长发育的阻力,植物为了克服阻力必然会消耗能量与营养,或者向外界分泌各种根系分泌物而无谓地耗去了部份营养及能量,分泌量大的植物甚至可消耗掉占总光合形成量的1/3,这也是土壤栽培无法与水培、气培相比的原因之一。另外,自然环境的多变性,又会使三相处于动态的变化中,如干旱的胁迫使土壤失水,浸水成涝又会使气相比例大减,根系处于受淹的缺氧状态,这种动态不稳定的相变是不利于植株生长与发育的,特别是根系在逆境胁迫下,产生的信号激素,可以使地上部份的生长速度大大地影响。除此以外,土壤环境中,根系从基质中获取营养的路径是间接的,甚至是经微生物分解后才能被利用,这样也不利于根系对营养直接而快速地吸收。而且许多营养元素还会被土壤固定而使肥效受到影响,甚至出现缺素等不良现象。以上的三相结构与机械阻力是土壤的物理环境,另外,化学环境与微生物环境也会对生长造成不良的影响,过酸与过碱或盐化的土壤都会影响土壤中矿质营养的均衡吸收,在过酸的环境下会出现缺钾与缺镁症,在过碱性的环境下易导致失绿缺铁,这些不良的PH值与盐度环境都会大大地影响矿质代谢与水分吸收,从而间接地影响植物的生长。那么微生物环境的影响是利是弊呢?有利于根系生长的方面在于它能促进与加速土壤中有机物的分解,但同时一些有害菌也会滋生而成为侵染根系的病原,使植株的生长因病菌感染而受抑或死苗,如黄萎病、瘁倒病、立枯病等,常因土壤残留与水分的传播而造成。不过也有些与根系共生有益的微生物菌根能起到促进植物生长的作用,如VA菌根及根瘤菌就起到了促进生长的作用。为了使土壤三相结构科学化,矿质营养合理化,微生物活动有益化,农业生产常赖于各种土肥水管理措施来实现,这也就难免使许多无谓的管理与劳动力增加,甚至许多作物栽培中土肥水的管理占居了最重要的劳动及成本份额,这对于实现省力化轻便化规模化的现代农业来说是极为不利的。

2、基质培根域的限制因子。为了优化土壤的理化性状,人们选择了一些河沙、珍珠岩、蛭石或者泥炭等混合基质作为无土栽培的人工植土。这种按一定比例配成的人工培养土具有科学合理的三相比例,即保水又透气,再加上人工滴灌技术,可以为植物创造较为适宜的水分、氧气、矿质营养条件,但根系在固态的环境中总还存在机械阻力与基质对矿质营养的吸附,吸收或固定,根系还是不能直接接触营养液,便捷地摄取。同时也会由于灌溉的不科学,不精确而影响三相的科学比例,因我国目前的无土栽培灌溉还大多是凭人工经验灌溉,没有像发达国家那样精确的计算机灌溉控制,所以有时还会造成水分过多或过少的现象,还会出现肥料中矿质营养的不均衡或不直接而影响根系的吸收及生长。所以基质培比土壤栽培有了很大的进步,使植物的生长速度又快进了一步,但还不是最佳的根域环境。

3、纯水培根域的限制因子。水培是让植物的根系直接地浸泡于营养液中,让根系以最直接的方法最快速地摄取植株生长所需的各种矿质元素,而且没有基质吸附的营养液环境均匀而一致,根系也不会像基质土壤栽培那样存在生长的阻力,也不会像土壤栽培中出现的土壤固定与微生物的分解与影响,在这样的环境下,根系具有最直接地吸收水分与矿质营养的路径,而且根与营养液的接触表面积也得以最大化,不管主动吸收或被动吸收都比基质或土培栽培摄吸更多的水分与营养。但水培植物根系对于水分及矿质营养的吸收还受限于营养液中的溶解氧水平,当栽培营养液中的溶解氧含量低时,尽管根系是直接浸渍于养液中,也会因氧气不足而影响有氧呼吸的正常进行,从而使根系不能获取更多的呼吸代谢转换能,不能发挥最佳的根系吸收功能,只有营养液中的溶氧达到适宜或超富氧状态,才可使根系吸收营养及水分的优势得以最大发挥,也就是说营养液中的溶解氧是水培技术中最关键的限制因子。

4、气雾栽培根域环境最优化。通过上述各种方式的比较,可以看出,植物生长快慢的影响因子中以以下四大因子较为关键:根系伸展的机械阻力,水分供给,氧气代谢,矿质吸收。人们只要围绕这四大因子进行研究与优化,就可基本解决植物生长速度的问题。只要让上述四大因子最适化,就可为创造最优化的根域环境。当然还有其它因子,诸如光照、温度、甚至二氧化碳及人工氧环境或者微生物等,但这四大因子是基础与关键的影响因子。气雾栽培克服了上述各种栽培模式的缺点,形成一种独特而较易实现根域环境最优化的新模式。它与其它栽培方法相比,具有根系伸展自由、氧气摄取直接方便而富足、水分吸收快速便捷而均匀,矿质营养实现全价搭配弥雾供给,为植物的根域环境创造了最利吸收与代谢生长的环境空间,这是其他任何一种栽培模式所不能比拟的。气雾栽培根系的富氧环境,使各种代谢机能强化,使植株内影响代谢的氧自由基含量大大降低,从而使分泌排出的毒素也得以减少,另外,根系对矿质营养吸收加快,从而使营养液腐败的现象得以抑制与克服,营养液中不会存在容易腐败的有机物质。既使存在也会因雾化的富氧效果,使养液中的好氧微生物大量培养,从而使蓄留于营养液中的有机物快速分解为矿质元素供植物吸收,所以雾培系统中营养液不会出现腐化现象,也不会引起大量病源菌滋生。

 

六、气雾栽培环境因子对植物的影响及促进作用分析

气雾栽培的根域空间环境以其最适的水分、矿质营养及氧气环境,为根系的生长发育、生理代谢、功能基因的表达创造了最佳的环境,使植物的生长速度得以最大化地发挥,让植物的生长结果特点超常规地表现。气雾栽培可以用于各种农业生产中植物的高产优质栽培,可以用于科研生产上的植物潜能研究开发,也是太空宇宙农业的最佳生产方式,更是未来农业发展中耕作模式变革的一种最新趋势。

1、高效根构型与毫无阻隔的生长空间。气雾栽培可以让根构型及生长方式得以最充分最自由的体现。通常植物的根构型会因根域环境的不同而表现不同的根构型,不同的根构型对于根系吸收营养及水分有不同的效率与适应性,在气雾环境下,根构型大多是不定根的二叉分枝构型,这种构型吸收营养与水分最为直接,运输的路径最短、级数最少更利于快速的营养运转。而且不管是木本或草本植物,一旦置于气雾空间中,其出根与分级的方式立即就会发生变化,形成大量的不定根,这种不定根具有水生根及呼吸根的双重特性,具有极强的呼吸作用功能,而且有些植物还会形成大量的根毛,这种根毛发育比任何一种栽培方式都要发达,具有吸收营养最广的表面积,这些根形态与构型的形成只有在无限制无阻力的空间环境中才能得以发育,一旦进入水环境或基质环境,就会形成了机械化组织及多级分枝的根构型,根色加深,表皮层机械化,也就是胞壁加厚,从而吸收水分与营养的效率也降低。而在气雾环境中大多数植物的根系能保持较为发达的薄壁组织,具有更强的再生与修复能力,如果对其进行根系修剪,能以最快的速度得以恢复,这也为生理调控与生长控制创造了方便,可以通过根系修剪来调控生理及发育。这种发达的不定根根系,在气雾环境下,根的伸长区特长,这也是快速生长与修复的生理基础。

2、营养的充分供给是生长的物质基础。气雾栽培具有最佳的矿质营养基础。在气雾栽培中,营养液的供给是以雾化的方式补给,通过弥雾或超声波雾化技术让营养液均匀间歇地喷附于根系的表面,在雾化良好的情况下,根表面能均匀地吸附营养液,而且能做到比水培更富溶氧的营养,能使吸收营养的活性增强,根系接触营养液的表面积是其他水培及基质培与土壤栽培所不能比的,而且是富含氧分子的活性水,在气雾供给或超声波雾化的过程中能使营养液中的溶氧达到最大化,甚至还会使空间形成更多的负离子,对根系又起到促进与保护的作用。气雾环境下,庞大的根系加上最大化的营养液表面积使它比其他任何栽培方式具有更佳的矿质营养基础,这也是其快速生长的一大因子之一,另外,气雾栽培环境下,对于营养液的浓度控制没有其它栽培模式那样严格,稍为偏高或偏低的营养液对于生长影响不大,这也便于生产上的养液管理。

3、水分的均匀高效供给是速长的基本条件。在基质或土壤栽培中,常由于不同土壤构层间水分分布的差异而导致吸收根的区域性分布,不可能像气雾栽培哪样根系能均匀地扩展至整个根域空间,而且与根生长的相关环境因子均衡一致。而气雾栽培能使雾化的营养液弥漫至根域环境的整个空间,让根系有充足的水分保障,不会像土壤栽培那样出现水分过多或过少时的生理吸收障碍。而且采用这种水分供给方式,能够最大化地提高水的利用率,在土壤中或基质培水培中,水分的蒸发或流少的损耗比气雾栽培要大,因气雾栽培的雾化水气是在完全密闭的空间内供予植物的根系,而基质培或土壤栽培都会造成大量水分的空间蒸发与散失,所以气雾栽培的水分供给方式是最省水的,是植物对水利用率最高的模式。

4、氧气的充分供给是高效代谢的关键。根系凭藉呼吸作用提供吸收水分与营养所需的各种能量与动力,呼吸底物在氧气最充分的根域空间环境中,能产生最大化的代谢转换能,使根系的吸收速度大大加快,这种栽培模式能为根系的呼吸作用提供最充足的氧气源,它是其它任何一种模式所不可比拟的,所以用这种模式栽培的植物也具有其它模式下所不可比拟的生长速度。根系直接悬挂于气雾空间内,根系的每一部份都可直接从根域空间中摄取氧气,而水培方式,常因水温及大气压的变化而引起营养液缺氧,造成生长不良与烂根现象,但气雾栽培则无此顾忌,不管在什么样的环境下,根都可源源不断地从根域空间中直接摄取氧气。如果结合在密闭的根域空间内增施氧气与二氧化碳(即强制供气技术),还可最大化地发挥植物生长潜能,加快生长速度以提高产量与质量。而其它的不管哪种栽培模式在根域环境中供气都存在实施不便或效率过低难操作的缺点,而气雾栽培可轻松实现。

 

七、向空间发展的气雾栽培

向空间发展型的气雾栽培模式有塔型、柱型和丛林型等,其中主要的是塔型。

平地是有限的,空间是无限的,土壤是有限的,空气是无限的,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。石油是有限的,而太阳能及风能是无限的,只有建立以太阳能为生产生长主要能源的模式才是永续的模式。塔型气雾栽培蔬菜就是充分地利用空间的同时又能最大化地利用太阳能源,太阳能用于光合作用,也可以光伏发电以供动力。

农业发展的可持续性,也就是要保持耕地的可持续性,所以光以化学农业为主体的耕作模式必然日渐显露它的局限性,土壤退化,连作障碍,环境污染,健康危害等问题,令人困惑。科学发展是螺旋式上升的,当瓶颈问题出现并发展到一定程度时,自然又会有新的出路与新的方法,而气雾栽培就是一种应对这些问题而孕育出的一种新方法。植物生长在空中,不会对耕地造成破坏,也不会对环境造成污染,以及大大减少了对健康有害药物施用。植物生长从土壤中解放出来而向空间发展,使单位土地的利用率提高,可以数倍地减少当前的耕地而不受影响,可以加快退耕还林,以恢复更多的人工生态林,对生态环保的贡献达到了发展经济而不破坏生态的效果。就从蔬菜耕作来说,塔型气雾栽培只需当前1/51/10的土地就能满足当前蔬菜粮食的需求。同时闭锁的营养供应方法又是一种最为节水省肥而且又没有任何径流污染物产生,是一种生态有机无污染的零排放耕作。

塔型耕作模式的建立不仅仅是空间上的利用率提高,更关键的是耕作劳动的减少与化肥农药使用的控制,并且人们可以从躬身俯腰的平面耕作变成直立行走的立体耕作,也从杂草及病虫害的环境中解放出来,更是一种不受连作影响的永续耕作模式。亩产40100吨的叶菜是一般土壤耕作难以企及的,而塔型气雾栽培可以轻松实现,这是以往任何一场农业技术的革命都不能达到的高度,而空间发展型的塔型气雾栽培可以毫不费力地做到。

太阳是赐予地球生命及运动的最根本能源,而植物的光合作用就是光能转化为生物能的一个生理过程,采用气雾栽培的空间发展特性,使太阳能的转化利用也达到了最大化,从而使生物能的产出达到数倍。

总之农业要摆脱当前的发展困惑,目前的根本出路还在于模式的创新与革命,而不是仅仅从提高土地单位面积产出增效上突破,因这种突破是极为有限的,难以达到数倍提高的效果,既使能达到,质量也难以保障,而气雾栽培不仅能数倍地提高产量,而且质量、品质、口味及营养等都能得以改善。所以说气雾栽培是第四代农业革命的里程碑的说法,一点也不为过。

 

第二节   气雾栽培环境下植物表现的特有生理与形态特征

 

一、气雾栽培植物根系的特点

气雾栽培是一种把根系的生长潜力发挥到最大化的新型栽培模式,是根深叶茂这句话的最经典印证,是最为直观的证明,气雾栽培植物的根系有着令人惊叹的发育程度,是不管哪种栽培都不能相比的,根系的总数量,总长度,总表面积都数倍甚至上百倍于土壤栽培,与其说是栽培技术上的革命,还不如说是地下根系的一次彻底革命。生物的环境生态适应性,在处处都得以体现,在植物的任何一个器官上都能体现,这也是生物进化的理由,物种分化的根源。根系的生态适应性,表现在根的形态、根的生理、根的功能与根的作用。从环境的改变来说,气雾栽培是一次彻底的变更与革命,从千古概念化的土壤环境变成了令人倍感神奇的空气气雾环境,从土肥到营养液,从平面到空间,从繁琐到简易,从开放到闭锁,形成了一套完全不同于土壤耕作的农业生产新模式。这种因环境的改变而导致生长形态及生理的变化叫生态适应性。从生态与环境角度来说,其实农业技术就是关于温度、光照、空气、热量、营养和激素等生长发育调控的技术,不管是传统还是现代,都脱离不了这些因素。以下就根系因环境所致的生态适应性表现进行分析气雾根系独有的特点。

1土壤阻力的解除,是根系发育环境优化的最重要因素。根系的构型形成及变化都是与栽培环境有关的,表现出明显生态适应性。土壤栽培植物为了让根系延伸至更远更深的地方汲取水分及营养,它的根系发育形成了以多级分枝的主根根系或侧根根系,通过渐级分枝把末端的吸收根送向远方,以获取更多的水分营养空间,所以土壤中生长的植物其主根与侧根发育往往较发达。在阻力的作用下会让根系组织机械化纤维化,而且后期会明显的木栓化或木质化,构建成发达的机械化组织,以适应土壤特有的物理机械环境,这也是适应阻力环境确保根系克服阻力穿行于土壤中的需要。而在没有任何阻力的气雾空间中发育,根系的适应性就由原来的陆生形态变成了气生形态,这也是气生根形成的主要环境因素。根系在无限制不受任何摩擦与阻力影响的环境中快速生长快速分化而形成庞大的根系体系。

2不定根的根构模式成为气雾根系的主要特征。从植物的进化角度来说,不定根根系是一种发育程度较低的根系,从大多低等植物的根系形态及水生植物的根系构建就可以看出,它们大多以须状不定根根系为主。这种根系具有吸收水分及营养直接高效的特点,而且须状根构的根表面积及数量明显增大,是一种最适合水分与营养吸收的根系构型。气雾栽培中的根系,基本上没有主根与侧根根系的发育,不管木本还是草本,大多是以植株的基部根源基为根系的发端,形成了如须状的不定根根系,而且不定根根系的数量极多,大多以基生为主,到后期随着初生根的老化会形成简单的分叉,但这分叉方式也是在初次根长形成大量不定根的方式进行发育,一些种子播种具有主根的品种,也是以大量不定根的方式进行根的构型的。这种根构型少有机械化与木栓化组织对吸收造成的壁垒障碍,基本上以洁白或色淡的薄壁组织根系为主,这些组织细胞本身就具备较强的吸收运输能力,是活力强的表现。而且气生与水生形成的复合根系大多以基生分根为主,可以直接把吸收的水分与营养通过根径直送地上的枝叶,无需像大多数陆生植物哪样进行多级传送,而消耗过多的生物能,是一种高效节能的根系类型。

3根系伸长区特别发达。不管是什么植物一旦进行气雾栽培,根系的生长就表现出超常规的活跃与快速的发育延伸,所以它的伸长区是普通根系的数倍之长,也与无阻力因素有关外,还与吸收水分的充分有关,也与环境优化形成大量的细胞分裂素与生长激素有关,在土壤中常因不利因子的影响而使根系形成大量的信号物质脱落酸,这些物质除了对地上部份进行生理信号的通讯调控外,还间接地抑制了根系的发育,所以陆生根常表现生长速度的不一致与扭曲盘结,没有气生根的顺畅平直,特别是伸长区,它是新生根系活力的表现,伸长区明显变长说明根系发育与伸展速度快。

4根系分泌物减少,利于生物节能。物质的分泌是一种外界刺激的产物,当根系遇到摩擦或者受到温度、水分、营养、氧气等因子的胁迫时,或者微生物及病原菌的刺激时,都会分泌出大量的糖、酸、及中间代谢物,如果缺氧环境还会造成根系的有毒物酒精的积累与大量的乙酸与乙醛分泌,是根系腐烂的根源。但正常的分泌也是植物吸收生理与进化过程所形成的,可以通过分泌来络合环境的矿质营养或者为微生物的营养转移功能的发挥提供生物能量。这些分泌外排物有其生理功能也有其生态作用,生理功能如通过分泌物来减少穿行阻力,或者络合元素;生态功能是为微生物提供营养,以利形成良好的微生态环境。但在气雾环境下,分泌物的作用与功能也大大减少,植物的适应性发育就表现出分泌物明显减少,生态功能明显减弱,把更多的生物能用于根系与地上枝叶的生长所需,从而促进了植株的快速发育,与节能化的高效生长,也就是生物转换率得以大大提高。

5气生根是一种呼吸强度极高的根系。在平常的土壤栽培中,许多植物一遇水淹或者土壤缺氧就会在根茎部位形成气生根,这种气生根的产生是应对胁迫环境的策略性发育,利用气生根的强大呼吸性,来维持耗氧供能。那么在气雾环境下,特别是雾化极为细微的空间中发育,其毛绒状的气生根就特别的发育,这种根系表面积极大,而且呼吸强度是普通根的数倍甚至数十倍。所以它的吸收动力也比普通根系明显加强,如果把气生根直接置于水培环境下,很快就会因缺氧而使水质变混,分泌出大量无氧呼吸的中间代谢物,甚至死亡烂根。呼吸作用强化的气生根对于根吸收提供了更充足的生物能量,是它快速生长的主要机理所在,呼吸作用强化能促进水分营养的快速代谢与吸收,从而促进了整体植株的发育与生长。

6洁白或者淡色调的根系是活力强盛的象征。气生根是以薄壁组织细胞为主的根系,而薄壁细胞是组织器官发育的初生细胞,具有很强的再生性与发育性,而且容易受到植株的分生分化调控与外界刺激的适应性调控。这种根系的细胞壁薄,少有胞壁加厚或者木栓化,少有色素的积累沉淀,表现为透明与淡色调,所以由它组成的根系器官总体为白色或者少有色素的淡色调根系,越往生长顶端表现越白,越是氧气充足,环境适宜,保持洁白的时间就越长,活力也越强,这是生长代谢旺盛的标志。这些根具有极高的吸收效率,也具有最大化的吸收表面积,特别是不定根末端形成的根毛,呼吸作用强,是一种吸收效率极高的根系。在生产上只要观察根系的根构及类型与发达程度就可以断定生长是否良好。而土壤根系因摩擦干旱等不利因子的刺激,很快就会进行根皮层细胞加厚与色素的沉淀,表现为老化与机械化的深色调,所以土壤栽培根系大多为褐色根或黄色根为主。

总之,气生根的上述特征,是气雾环境下的生态适应性表现,是特殊环境下发育生理生态与形态应答,生物的这种强大适应性发育表现也是进化与分化的主要动力与内在机制。气生根是种最适根域环境下形成的根系,它代表着高效性与发育的强大再生性,成为促进地上快速发育的主要原因。要使根构型更趋气生根的特性,很重要的一个方面,就是雾化的雾滴大小有关,当雾化程度好雾液细小时,气生根长就会形成大量由根皮细胞发育而成的毛根,这种根表面只极大,能发挥最佳的吸收功能。如果雾滴大,雾液中氧气少,形成的根系有很大部份为水生根系,少有毛根特征,生长自然也稍慢,雾滴越细,液雾所含的氧气就越充足,就利于毛根的发育,有利于高效率根构型的形成。所以气雾培技术中雾化系统的设计是关键,是根域环境优化的最重要技术。

 

二、气雾栽培植物器官形态的变化

气雾栽培植物除了根构型及形态发生变化以外,枝、叶、花、果等也同样会发生变化,这是生理变化在形态上的具体表现。在蔬菜栽培中常因外界因子的不良影响,而使许多已经完成分裂的细胞,未能充分的膨大与伸长,所以在生物产量的形成上就受到影响。特别是瓜果类,许多瓜果当它完成第一个膨大高峰期时,它的细胞数量就已经基本确定,而它最终的大小则由每个细胞及液泡的发育所决定。气雾栽培环境下能为细胞的继续发育提供最充足的水分与营养,这是它生产出果型大而均匀产品的关键。所以在气雾环境下栽培的瓜果,一般发育均匀少有大小果,这除了水分充足外,气雾栽培的植株因为根系的高效吸收与快速运输,很少有营养与水分胁迫现象发生,所以每个果实所获的水分与营养就得以保障,于是形成的果实大小也较均匀。蔬菜瓜果就是以水为主要组成成分的产品,含水量可达90%以上,栽培管理过程中水分是不是充足是至关重要的。在土壤耕作中水分的尺度难以把握,水多则气少会淹了作物,水少气多但又会发生旱害,这就是土壤栽培的局限性。而气雾栽培可以让水与气都达到最充分的供给,这就是导致器官发生变异的关键,特别是叶菜类品种,有些可以达到超过土壤栽培数倍的叶型,这对于生产叶菜是至关重要的。

植物生长在矿质营养及水分最大化供应的前提下,不会出现水与肥的胁迫,所以在快速生长期不会因环境影响而抑制细胞与器官的发育。例如在培育南瓜王时,可达到惊人的膨胀速度,一株结5个瓜的巨型南瓜品种,在快速膨大期平均每个瓜日增重可达 5kg以上,这种快速生长机制必须建立在没有水分胁迫的前提下。番茄王的气雾栽培也同样表现出快速生长,在番茄整个生长期中,对番茄生长量测定,平均每天的伸展速度可达7080cm。番薯的种植也同样表现出地下根茎超常速发育,一株气雾栽培的番薯枝蔓占地面积可达2030㎡,收获的薯块产量可达100200kg。就连极为普通的空心菜,采用桶式气雾栽培,单株占地也可达20㎡以上。

气雾栽培植物器官的快速发育主要源于充足的肥水气条件,除了生物量的快速积累转换外,其枝叶的形态特性也发生了明显变化,如南瓜叶,在气雾环境下叶面直径可达50cm以上,如荷叶般大小,叶柄也可长达50cm以上。在野生蔬菜败酱草的栽培中,其叶片大小可以达到土壤自然生长的35倍以上。气雾栽培植物的发育时间大大缩短,如叶菜类大多数可以缩短1/31/2的时间,这样,就可以大大提高设施利用率与生产周转率,也可以大大降低成本。比如生菜在气雾环境下可以实现足月生产,也就是每个月可以出产一批。

叶型变大,茎节间伸长,形成了特有的气雾蔬菜特点,如果是果实类,色泽会更加鲜艳,糖度积累更多,口味也更好,这些都与植株的活力增强有关,在气雾环境下,各种代谢加强,与色泽有关的花青素形成也加快,所以果实更艳丽。气雾栽培的光合作用一直处于高效状态,能为果实甜度的积累提供更多的碳水化合物,所以能使口味大大改善。另外,栽培果实类植物时,采用气雾栽培,可以在临近成熟期对根域水分进行控制,达到增进糖度的目的。而土壤栽培较难实现,虽然也进行了控水管理,但因土壤的缓冲性使植株的应答速度较慢,而气雾栽培就可以轻松实现。

采用气雾栽培技术,可以让植株巨大化,可以让营养及生殖器官发育巨大化,可以培育出基因没有改变的超常规巨型植物。在气雾环境下,甘蔗可达6m多高,水稻可达2m,网纹甜菜瓜最多可结80多个瓜,西红柿可达万果的产量,小黄瓜单株可结3000多根,巨型南瓜可单株结5个瓜,每个都可达100kg以上。采用气雾栽培,南瓜、番茄、黄瓜、辣椒等,可以栽培出各种蔬菜树,对于观光农业来说更具有观赏价值。

在气雾环境下,一些平常不会表现的特性也有可能会得以体现,比如不定芽的形成,以及返祖发育的产生等,甚至还会出现较多的叶上花与花上叶等奇异性现象,而且原本一些常规难以启动或表达的基因在特别适合的环境下就会表达显现出来。这些都与代谢的旺盛的关。例如,毛竹在气雾栽培时,会在根上形成类似于水稻苗一样的特异返祖苗。番茄不仅叶片硕大,而且受伤的叶片上极易诱导不定芽,继而形成小苗。

气雾栽培是利用庞大的气雾根系高效的吸收能力为植株的器官发育形态构建提供最大化的水分营养,从而使各器官的发育表现为超常规,这对于提高产量与质量来说极为重要,它的增产效应远远大于良种选育的增产效率。所以说,生产上选择气雾栽培淋漓尽致地发挥品种潜在的基因特性,比一味地追求品种选育更显的重要,在基因型不变的情况下,可以培育出超常规的产量与质量。

 

三、气雾栽培植物环境应答速度加快

气雾栽培在没有任何基质缓冲的空气中生长,再加上它高效快速的吸收功能,使植株对环境的应答反应变得灵敏,这对于生长来说有利也有弊。首先气雾栽培的根构型为不定根系,它对肥水的吸收就如高速公路般的直接快速,不会像土壤栽培陆生根那样远距离逐级输送吸收,而是在少有分枝的根构模式下快速吸收,于是吸收过程中所耗的生物能量也比陆生栽培要少得多,这也是它生长更为快速的主要原因,快速的吸收与代谢同时也导致它快速应答环境因子变化生理机制的形成。外界温光热水肥气等因子的刺激都会产生信号激素,这种信号激素的传递也同样比土壤栽培要来得快速,所以它具有快速应答环境变化而做出自我生理调节的能力。这种快速传送网络的形成,是它潜能发挥最大化的关键所在,同时也是它具有快速反应生理的原因所在。比如土壤遇旱,首先由根系产生大量的脱落酸,脱落酸会随着径流进入植株的其它器官与枝叶,叶片气孔在脱落酸信号的作用下,很快就会作出关闭气孔或调节开度的反应,这种反应对于适应胁迫环境是非常重要的,可以避免不利环境因子对植物造成的不良影响。而气雾栽培植物在受到环境胁迫时很快就会在生理及形态上作出相应反应。

 

四、气雾栽培植物具有线性生长的规律

植物的生长常常会因为阶段性的发育与环境因子的影响而表现明确的曲线生长特性,而气雾栽培的生长更趋线性,这是其强大的生理代谢机理所决定的。土壤栽培因气候的变化和土壤旱情肥力的影响,使植物的生长形成了生长的周期性与阶段性变化,而气雾栽培因为根域环境的最优化调节,可以减除水肥气等因子造成的生长波动。一些木本植物在气雾环境中可以形成假年轮现象,这就是它快速生长发育在细胞分裂及组织器官形成上的具体反应,栽培五年生的树木相当于二十年的生物量,而且在年轮上也得以相应的增加,说明它在一年中有多次生长高峰出现。蔬菜植物也然,当发达的根构形成后,它的生长速度可以表现为加速度的增长,一直到收获,从而使一些番茄类植物的单株整体生长量上百倍地超越于土壤栽培,这也是它生长潜能得以发挥的具体表现。在气雾环境中由于氧气环境的优化,植株体内影响生长的各种氧自由基减少,植株的组织器官或者细胞出现老化衰亡的就少,于是植株始终可以保持活力与快速增长。在富氧的根域环境下,气孔的开度大大提高,吸收二氧化碳的速度也得以加快,表现为光合积累增加,生物量形成加快,对生产来说意义重大。

 

五、气雾栽培植物根系的微生态发生变化

根系的微生态环境,包括水肥环境及微生物环境等,其中的水肥环境导致水分生理与吸收代谢生理的改变。在土壤中的根系常常有大量束缚水的环绕,而气雾栽培存在的大多是自由水,这与它的根系生理变化有关。在土壤栽培或者水培环境下,因为根系常处于缺氧环境或者非充分的氧环境,根系一旦出现无氧呼吸就会分泌大量的中间代谢物,从而使它对水分子的束缚力增强。另外,根系为了穿行有一定阻力的土壤或者石砾,会分泌一些糖与有机酸类物质以起到润滑与加快分解的作用。这些有机物的外泌又会导致微生物的繁殖,使根系与微生物间形成互作,以促进土壤中营养物质的矿化离子化,通过微生物的共生互作以提高根系对水肥的固着及吸收能力。

气雾栽培植物,根系完全悬长于空气中,不需穿透土壤,也不需要通过分泌来加快营养物质的矿化过程,更不需要通过中间代谢物来推进根系的穿行伸展。所以在气雾环境下的根系,根表皮的粘滑有机物分泌较少,而且在没有土壤机械阻力的作用下,根的伸长区特长,一些生长旺盛的植物,如番薯、玉米、番茄等,根伸长区甚至达到10cm以上,这是根系活力的象征,也是根形态在气雾下的应答性发育。土壤栽培遇旱时,根系因为有微生物包缚与束缚水的保护,往往对失水的反应有较强缓冲性。而气雾栽培根系束缚的水减少,对水的敏感性也加强,没有缓冲性,一旦对根系失去水的供给,很快就会表现出生理性萎蔫。

根系微生物群落的形成不仅是植物生长发育的需要,其实也是保持土壤活力的需要,土壤栽培在这方面特别重要。而气雾栽培根系获取水肥变得直接高效,根本无需通过微生物的间接作用获取水分与营养,自然就让根的分泌功能衰退。但是如果对根系进行接种刺激,也可以激发产生更多的分泌物,当然生产上要接种有益微生物种群。在这种没有任何基质的环境下,接种的效果极佳而且非常的快速,因为根系具有比其它栽培模式更大的表面积,采用喷菌接种法,微生物很快就可以附着于根系表面,接种后的微生物在富氧环境下比土培或水培有更强大的繁殖优势,而且如果是菌根植物的菌根接种,效率会更高,速度会更快。所以生产上有时为了生产菌种就是以气雾栽培的根系为原料进行活体感染,然后取下根系作为生产上的商业菌种销售,这是一种最为生态的菌种生产与接种方法。在土壤栽培或水培中,常因环境限制而难以达到这么快速与高效的效果,所以生产上利用这一原理进行固氮菌、VA菌根、有益微生物种群的接种,以达到促进生长提高抗性目的。

 

六、气雾栽培植物根系的再生生理

气雾环境是根系发育的最为优越的条件,植物的根系在气雾中比在土壤或水中都有更强大的生理活性与生长潜力,所以在受到外部的刺激与损伤时能发挥出最为强大的修复能力,而且是快速地进行再生生长。这与根原基发育需要充足的氧气有关,一个完整的根系在受到外界的损伤刺激时,残留根的表皮细胞活性就会快速地被启动,形成大量的根原基,以进行再生修复,弥补失去的部份,这是植物器官补偿生理在根系发育上的表现。

根系受到修剪或损伤时,切口部位的呼吸作用会得到加强,从枝叶下送的营养物质与激素会往切口部位富集,再加上充足的氧气供给,根系皮层细胞很快就恢复分生分化能力,形成大量的根原基进行根系的分化。另外,地上部与地下部分的全息相关,也会让植株表现出强大的修复生长以保持上下器官的平衡。虽然在土壤环境下也同样有修复补偿生长现象,人们也利用该特性进行中耕断根以促发更多发达的根系形成,但土壤环境因受水肥气及机械阻力的影响,根原基的形成没有气雾环境那么顺畅而快速。根据这一特性,人们把它用于生产,进行根系的修剪与采收,起到了生理调控与提高根产量的目的,或者进行分批采收,发挥最大的根系采收量。

根系强大的再生生理,在生产运用上意义重大,特别是一些中草药类或块茎根茎类植物,都是以地下根为主要经济收获产量的,运用根系修剪或采摘技术,可以让生物量最大化地转化为经济产量,或者可以通过根系与地上部分的全息性关系,进行根系的计划性修剪来调节地上部分的生长与代谢方向。而且块茎根茎类植物的根系采用修剪采收法,不仅可以实现多次采收,不需像土壤栽培那样进行一次性的掠夺性的翻耕采收,而且产量可以提高数倍,并且产品洁净利于加工利用。例如,在毛芋、生姜、红薯、马铃薯、牛蒡、山药、桔梗、丹参、紫锥菊等的生产中,人们可以对根系进行阶段性的分批修剪采收,把符合商品要求的先采,小的没达商品率的继续培养,采用分批采收,可以收获到均一整齐的产品,而且地下采收所造成的补偿生长与光合营养向下运输的刺激,会把地上枝叶部分积累的营养最大化地下到运根系转化为经济产量,可以让枝叶的营养损耗降到最低。土壤栽培的一次性采收,其实还没有完全发挥地上部分积累的营养最大化回流根系,就白白地浪费掉了,成为没有经济价值的生物量,在生产上是一大浪费。而分批采收或者采摘,可以激发更多的地上部分营养往根系输送,也可以减缓因地上营养积累过多而产生的光抑制现象。但最好每次的采收量不宜超过总根量的1/3,否则对地上部份会造成较大的抑制。

保持根系的活力,让根系始终保持洁白健康的状态,运用它强大的修复生长能力,可以根据根系的老化程度进行阶段性的分批修剪更新,人为地促成衰老根系更新,以保持根系时时刻刻都有强大的吸收代谢能力,对地上部份健康生长也是一大促进。这在生产上也是极具意义的一项技术操作。

 

七、气雾栽培植物的抗性生理

所谓抗性生理,就是植物面对外界气候因子或者病虫危害等不利影响所作出的抗性反应,其中包括形态变化反应与生理应答反应。气雾栽培的植物具有更强的呼吸作用与光合作用,其中光合作用是能量的转换与合成,呼吸作用是物质的分解与能量的释放,两者是植物生长最重要的两大代谢,在气雾栽培的环境下,这两者都得到了强化,在外界因子的不良作用下,气雾栽培植物具有更强的适应性与最快速的应答反应性。

1、对温度的反应。在高温胁迫下,土壤栽培的植株适应性的域值往往较窄,当环境温度超过35℃时,通常植物就会对光合效率及营养的吸收造成影响,而在气雾栽培的环境下,它的高温极限明显往上漂移。气雾栽培番茄的枝叶在近40℃的情况下还能正常生长,表现为枝展叶茂,而土壤栽培或者水培的,就会出现气孔关闭,叶片下垂失水,生长缓慢甚至停滞。对根域环境的影响也一样,在高达40℃的气雾环境中,根系还能进行正常生长,而水培的植物,一旦根域水温超过28℃,根系就会生长缓慢或者停止,甚至会出现烂根,而气雾栽培的植物根域温度以3032℃为快速生长温度,这说明其适宜的整体温度域值也往上扩展。面对低温刺激也一样,水培或者土壤栽培,一旦温度低于10℃,就会对根系与植株的生长造成较大影响,而且过低还有寒害现象的发生,而气雾栽培能适应更低的温度刺激,在冬季低温影响下,水培番茄有冻害发生,而气雾栽培的依然枝繁叶茂,茎壮叶厚,没有任何影响,这说明其抗寒性能也得到了提高。气雾栽培植物的根系有更强的呼吸作用,呼吸过程中的生物放热可以保持根域微环境的温度,这是它比水培、土壤栽培有更强抗寒性的原因所在。对于高温的应答与抗性反应也然,因栽培模式不同导致根系形态与特性不同,以至生理代谢与地上生长调控机制也有所不同,当根系与枝叶受到高温刺激时,气雾栽培能迅速做出应答反应,关闭气孔或者加速水分的运输,而且是高效快速地进行,对高温影响与生理反馈能快速做出生理调节反应,从而使其对高温的耐性提高。当高温气候来临,许多土培与水培的植株,很快会出现叶片膨压降低,叶柄与叶片出现暂时性萎蔫,而气雾栽培植物少有这种现象发生,它总是能快速地调节水分,快速做出抗高温的生理应答,所以高温的生理伤害自然就会减少。

2、对光的反应。气雾栽培的光合效率更高,这也是它快速生长的原因所在。在各种生理活性与代谢都得以加强后,植物耐强光的能力也同样得以增强,可以让光饱和点提高,同样耐弱光的光补偿点也会相应地下降,这样就使光照强度域值范围增大,从而可以避开或者减缓强弱光对生长的不良影响。在特别强光及高温的影响下,气雾栽培的植物还会迅速做出形态上的适应性变化,比如西葫芦在气雾环境下,当外界强光的强度持续超过一定域值时,它很快会在叶片表面形成一层白色的保护层,以免强光对叶片造成光灼伤与光抑制。在瓜果类蔬菜上常可以看到这种适应机制所导致的形态变异。所以在强光与高温的地区,选择气雾栽培是最好的方法。

3对病虫危害的反应。对病虫危害的抗性也得到了增强,特别是它旺盛的生长势头为受害植株或器官提供了快速修复与反应的保障。植物的器官在受到病虫危害时,也会通过信号物质的传递,来加快受害部位的修复与增生。或者快速分泌一些抗性物质,提高局部的抗病虫害性能,形成对病虫害的隔绝保护体系,这些都是植物的高抗性体现。有些植物受害虫啃咬后,会在伤口处分泌一些伤害素,以抑制害虫的继续危害,或者会产生一些物质影响害虫的正常发育。除此之外,快速生长的气雾栽培植物,它的器官与组织除了巨大化表现外,表层保护细胞有的分泌的衍生物更多,表现为蜡质层或粉质层增加,有的释放更多驱虫抑虫物质,以提高综合的抗病虫害能力。

 

八、气雾栽培的营养供给特性

植物生长发育离不开营养的供给与合成,其中营养的合成离不开养分的吸收,从植物体的化学组成成份分析表明,植物体一般由16种元素组成,分别为:碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铜、锌、锰、铁、硼、钼、氯,当然还有一些植物体内还含有硅等元素。但是前述的16种元素则为植物正常生长发育所需的必需元素,这些元素除了碳、氢、氧可以从空气及水分中摄取外,其它13种元素则要从根系吸收获取。于是在生产上就形成了土壤施肥技术。那么气雾栽培的营养供给具有哪些特性呢,它与土壤施肥相比有哪些异同点及优势呢?气雾栽培以其独特的营养液雾化供给技术,为植物的根域创造了最佳的营养水分条件,是其区别于其它技术的关键,也是其快速生长的保障。

1、采用溶于水的矿质元素作为养分进行栽培。从矿质营养学说来讲,不管土壤施肥采用的有机肥或者化肥,还是无土栽培采用的营养液养分,最终能让植物根系吸收的还是以简单的矿质离子元素进行交换选择吸收。土培管理中施入土壤的大量有机肥,最终要被植物根系吸收利用的还得先通过生物或非生物的分解,成为简单的且溶于水的矿质离子状态方可被根系吸收。而气雾栽培的养分则是直接用能溶于水的化学肥料配成,一旦溶于水则处于离子状态,可以被植物的根系直接选择吸收。而土壤施肥的方式,常会出现土壤对肥分的固定或者物理隔绝而不能与根系直接接触,大大影响了肥料的利用率,特别是一些酸碱度过高或过低的土壤环境,常会导致缺素症发生,其实就是一些化学元素与土壤中的一些物质发生了化合反应后被固定为不可溶性物质,而未能被根系吸收,从而产生了缺素黄化现象发生。而气雾栽培技术,经雾化的营养液直接喷洒到根系表面,根系可以充分接触直接吸收,所以以矿质元素配成的营养液比常规栽培的土壤施肥吸收会更快,效率会更高。

2、以间歇弥雾的方式向根域环境供给营养。气雾栽培最为关键的问题就是根系悬于一个高湿度的雾化空间中,具有充足的氧气,与土培或水培相比其氧气的供给量可以达到最大化,根系处于富氧环境下进行高效的有氧呼吸代谢,但根系于气雾环境中失去了土壤或水环境所固有的缓冲性,一旦遇到根域环境缺水很快就会在植株上有所反应,表现为失水或者干枯,所以长期保持根域环境的潮湿状态是成功栽培的关键所在。而根域环境的水分变化除了取决于雾化强度及频率外,还与天气状况及植株的生长茂盛程度有关,枝叶越繁茂,根系就越发达,水分蒸腾所致的失水速度就越快,于是相关的弥雾频率也需相应的增强,否则也会造成水分代谢之失衡,影响植物生长,另外气候因子,如空气湿度,根域温度与空气温度等,也直接关系到植株的蒸腾速度,也需相应地进行弥雾方式或强度的调整。采用间歇雾化方式可以科学地供给植物生长所需的水分与营养,并且根据植株自身的水分代谢变化与天气变化之信息反馈情况进行科学供给。这种供雾方法可以因水分状况变化而进行,当水分蒸发与代谢耗水量大时,则供雾频繁,当需水量变小时,则雾化减少,做到了自动化与智能化,是一种最为科学的供雾方式。而且是直接喷洒到根系表面,可以让根系以最直接快速地进行选择吸收,这也是气雾植物长得快的主要原理所在。

3、以水分检测反馈的智能供雾技术是基于计算机控制系统基础上的一门新技术,是气雾栽培的关键。有了它气雾栽培就不会出现根域失水死苗或者水分胁迫出现的生长停滞现象,是气雾栽培优势得以充分发挥的关键。用于根雾控制的计算机系统主要由以下几部份组成:根域环境传感器,包括根域环境的温度、水分与湿度状况,也包括外环境的空气温度及湿度,这些是天气变化对植物蒸腾所致的水分代谢影响因子。传感器采集的信号经由网络线传送至主机系统,而主机系统则是由集成芯片构成的智能决策中心,它具有运算决策的功能,当然它得基于预先输入计算机的专家系统软件为控制支持平台。藉由传感器采集的各种信号,经由专家系统判断后,再作出执行反应。执行部件则由电信号输出端及交流接触器等强电部件组成,执行终端主要是联接启动的水泵或者电磁阀。这样就构成了完整的控制系统,有了它,营养及水分的雾化供给才有保障。

4、营养及水分的吸收效率得以大大提高。采用雾化供液方式,在强压喷雾的环境下,一方面可以让营养液均匀及时地分布于根系表面,同时,水在雾化过程中,可以让水分子团变小,分裂为简单耦合分子水,能明显促进水分吸收效果。当然,如果雾化是采用超声波雾化器供应营养液,其分子团还会分裂得更小,更利于植物吸收。但超声波雾化技术在生产运用上成本较高,还未能在生产上得以广泛运用。在气雾栽培的供液过程中,雾化越细栽培效果越好,植物对水分及营养的吸收也就越快,所以在雾泵功率配置及喷头类型选择时还得科学选购。

 

九、气雾栽培的矿质营养吸收生理

作物栽培,营养与水的管理是关键,无土栽培的营养主要是矿质元素或者是矿化的有机营养液,这些营养元素的组成成份配方以及浓度都会影响到作物的生长,在环境因子一定的情况下,配方与浓度的管理是关键,它直接关系到生长发育与开花结果。但是气雾栽培与水培等其它无土栽培技术相比,在营养液的配方及浓度管理上,可伸缩的范围较大,不必像传统水培那般严格管理,这与气雾栽培植物的矿质吸收机理有关。植物吸收营养的过程,是根系有氧呼吸创造了电位差,或者说根域环境的二氧化碳形成微酸性的碳酸氢根离子,以碳酸氢根离子参予离子的吸收与交换,所以从某种角度来说,有氧呼吸作用越强,吸收交换的速度就越快,在气雾栽培的富氧环境下,它的吸收速率是普通栽培的数倍,致使吸收交换的速率大大提高,这是它生长快速的关键所在,另外,直接喷洒到根系周围的营养液比在土壤中有更大的接触表面积,而且是最为充分的直接接触,元素不需进行移动,也不存在土壤的固定,所以它对肥分的要求相对较低,对营养液的浓度要求也更广,在栽培豆科植物的试验过程中,就是利用栽培番茄后的废液也能让蚕豆的植株正常的生长,而不表现缺素症状,这说明根系的吸收效率得以大大提高。

在相同的营养液配方情况下,水培植株常会因缺氧或高温而表现出缺铁黄化之症状,而气雾栽培没有发生。另外,就是采用高EC值的营养液栽培也不太会产生盐害与生理障碍,就是EC值高达4%的高浓度营养液,植株也还能正常生长;对低浓度营养液的反应也然,不会像水培那么严格,可以比水培植物有更宽的营养液域值范围,这对于简化养液管理来说是极为重要的,所以气雾栽培的营养液不管在溶液温度还是浓度上都可以适应粗放管理的要求,而且营养液的控制成本也将大大降低。在高温或低温条件下,水培植物的适应性就差,需要进行营养液温度的调节,而气雾栽培不需进行营养液的温度控制。除了这些为气雾栽培带来方便外,营养液的用量上也可以大大减少,可以让废液外排量降到最低值。水培因大量的营养液蓄存于栽培床,导致营养液管理的繁琐性,而气雾栽培可以做到最低的回排量与最少的营养液蓄存,是一种最为经济的营养液管理方法,就是可以进行很少液量、很少回排、很少外排的管理,是资源节约环境友好型的技术。

 

第三节   气雾栽培的生产管理技术

 

气雾栽培的生产管理较为简单,与土壤栽培相比可以节省大量的技术操作环节,是一种真正称得上省力化的农业模式。不需整地,不需除草,不需中耕,不需施肥与灌溉,如果做好防虫工作还不需施肥农药,只需播种与收获,只需阶段性地配换营养液即可,它的生产完全可以实现工艺化与流程化,是一种最适合工厂化生产的模式。

 

一、气雾栽培种苗的培

气雾栽培用苗最好以净根苗为好,一般采用海绵块育苗,也可以用珍珠岩基质进行育苗,现把两种育苗方法作简要介绍。

1、利用海绵根系易穿透而且具有一定保湿透气性的特性,把海绵剪制成约2cm长的条块,再于中间开一条裂缝作为播种时卡种而用,育苗时只需把种子往海绵缝中点播即行,然后放置一处,给予适当的浇水,等萌芽出子叶时开始改浇全价营养液,待到初露34张真叶时就可以移栽了。如果在冬季,可以把播好的海绵块整齐地放置排放至托盘上,再放到温度较高的小拱棚环境或育苗室进行加温催苗,等到达到符合移栽要求时移到温室待栽。

2、珍珠岩基质育苗,一般用于无性繁殖育苗,通常是一些木本植物或者瓜果类植物,可以采用基质快繁法进行催根育苗,等到根系形成并开始长二次根时,就可以拔苗移栽,移栽时抖落清洗珍珠岩就可以作为净根苗待用。也可以是一些种子直接撒播在珍珠岩基质上,并保持一定的湿度与适宜的肥水管理,移栽时只需拔起冲洗干净即可,这种方法简单而且可以省去了海绵块育苗的一些繁琐操作。

 

二、移栽定植

气雾栽培的移栽也较为简单,没有土壤移栽的整地,开穴,覆土,填埋等操作,只需把育好的种子苗或者无性苗往定植孔上塞或者插入即可,如果孔径大还可以备用喷胶棉或海绵进行填充固定。如果是种植于绷紧的黑白膜上的,可以用刀片按一定的距离与膜上划缝,再把苗小心地卡入膜缝即可,虽然刚移栽时没有泡沫板定植的整齐,甚至有下悬倒置的苗存在,但通经过几天生长后,它自然会调整方向,同样达到整齐而不影响生长。

 

三、营养液配制与管理

1、营养液的配制是气雾栽培中技术要求相对较高的操作,特别是营养液配制混合时的秩序不宜搞错,否则会产生沉淀。用于无土栽培的无机营养液一般都分为A液、B液、C液,其中以钙盐为中心的元素与以磷酸为中心的元素不宜混合,而分开成为AB液,另外是以微量元素的铁盐为中心的元素又区分为C液,在具体配制时,不能进行简单的混合,要遵循一定的次序与兑水的时间与水量,否则会造成化学反应而形成沉淀物。配制时先把以钙盐为中心的硝酸钙溶于水中冲兑有70%总水量的营养液池中,并开启池内循环水泵进行充分搅拌,再把以磷酸盐为中心的其它各种大量元素溶解,倒入池中,并再次加入20%的水量,再进行循环搅拌,待均匀充分后,最后再开始稀释以铁盐为中心的各种微量元素,把它倒入池中,再冲兑剩余的10%的水量,然后再进行循环搅拌均匀即可,如果只作简单的三液混合,会造成沉淀而造成缺素症的产生。如果用的是有机肥发酵后的有机液肥进行气雾栽培,需把液肥稀释利用,一般为200500倍液进行兑水。当前营养液领域的研究越来越转向有机方向的趋势,特别是一种叫做堆肥茶的有机液肥,它可以把城市垃圾或生活有机废物发酵成堆肥,再把堆肥用水进行浸泡滤化,而汲取的液肥进行营养液栽培,可以达到有机可循环持续发展的生态目的,是未来无土栽培营养液技术的一大发展方向。在气雾栽培当中运用发酵有机液肥,具有混配简单的优点,但使用时必须做好过滤工作,以防一些渣渍物堵塞喷头,而导致局部植株的失水干枯,不过只要装配质量性能较好的过滤器就可以解决。

2、营养液的管理包括彻底的换液,与中期的补充,以及EC值与PH值的调控,如果结合了计算机技术除了换液需要人工外,其它几方向的操作皆可由计算机自动控制代劳,它可以根据检测的偏差值进行科学的调控。换液管理,是由于植株的不断吸收元素后,造成元素间失去平衡,或者养液中元素吸收殆尽或者有效含量极低时,就需进行一次彻底的换液,换液外排的营养液最好把它作为基质无土栽培的灌溉液,以免外排而影响环境,这也是营养液再循环利用的管理模式,可以做到环境的保全与资源的节约。

 

四、病虫害防治

气雾栽培是一种隔离了土壤的洁净化栽培,在这样的环境下本身的病虫基数就少,再加上所创造的人工环境也不利于病虫的滋生,所以病虫危害的机率也就大大降低,只要管理得当,并且严格遵循操作流程进行,就可以做到真正的免农药栽培,生产出符合健康的安全食品。防重于治一直是农业病虫害防治的策略,一旦滋生蔓延要根治就难以奏效了,所以在气雾栽培的过程中,除了做好大棚外围的防虫网隔离措施外,最好于每批菜或瓜果收获后进行一次全面的清理与消毒,以保持环境的清洁,如果再结合如黄色粘虫板或黑光灯诱杀等物理防虫治病技术,就可以做到免农药生产的最高要求。目前用于病害防治的物理方法有电功能酸水的杀菌消毒法,或者双氧水的营养液混入法,以防根病的发生,或者传染性病害的营养液交叉传染。当然系统在构建时,就于整个养液循环系统中,装备了纳米紫外线复合杀菌器,可以让循环的供液水或者回流水都得到了杀菌净化,对于一些易通过营养液传播的土传病来说,这是一种最为高效的方法。枝叶的病害防治法,除了日常进行阶段性的空间消毒外,每茬蔬菜瓜果收获后,最好来次彻底的病虫害大扫除,为下继蔬菜瓜果的栽培创造条件。如果蔬菜瓜果已受到不了病与虫的危害,一般也是以中草医的配方或者植物性农药进行防治,这样不会对菜造成残留及环境的污染,如果是一些诸如立枯、青枯类的病害,则以发病单株整株撤除为好。通常情况下拔除病株的方法就不会对周边的植株造成传染,这是气雾栽培与其它水培或者土壤栽培所不同的地方,因为气雾环境的单株间是相对独立的,可以做到得病而少传播与扩散性感染。目前,气雾栽培总的来说,还是一种最为安全的栽培模式,病虫危害可以控制在安全范围内,不会像其它栽培模式那样难以人工控制,这也是气雾栽培最大的优势,也是推行安全型蔬菜生产的优势所在。

 

五、收获

气雾栽培蔬菜的收获与其它蔬菜一样,叶菜类只要达到一定的株型与产量就可以收获,而且与土壤不同的区别,就是气雾栽培可以带根收获,以延长它的保鲜期,或者配送到家庭或宾馆后,可以把根放到水箱中进行最为生态的自然保鲜,不需放入冷柜或其它繁琐的保鲜法,这种方法可以保持蔬菜的鲜活,甚至还可以继续生长。另外,留少量的根也可以进入市场后明显地与土壤栽培蔬菜区分出来,也是一种气雾栽培蔬菜的市场标记。也可采用剪刀只取可食用部份进行收获,收获叶菜时最好要小心,轻拿轻放操作,因为它的叶片特别的脆嫩,过于粗放式采收会造成菜叶损伤而影响商品外观,而且最好在傍晚采收,此时,体内的硝酸盐含量可以达到最低,同时,叶片也比清晨不易折断损伤,采下的蔬菜可以进行净菜包装,也可以直接装箱发往市场,气雾栽培蔬菜最好采用小包装以占领当前的高端市场为主,而且是品牌化的包装,将会大大提高经济效益与市场竞争力。瓜果类的收获,特别是水果型番茄或者果树类的收获,最好在收获前先进行糖度的检测,与着色度的观察评定,两者达到采收标准时再行采收,或者在成熟前进行控水管理,因为只有气雾栽培才能随心所欲地进行根域水分的灵活调控,可以促成糖度积累与着色,所以当前发达国家高糖度番茄栽培大多采用气雾法,培育出的果品糖度是普通栽培所不可比拟的。为了达到最好的效益,采下的果实最好先预冷再进入保鲜库进行贮藏保鲜,再按市场价格情况分批供货上市,以达到最好的经济效益。

 

第四节   气雾栽培存在的问题及进一步完善的思路

 

一、气雾栽培的营养液问题

气雾栽培在无土栽培领域可以说是最为先进的技术,它具有空间优势,生产优势,及品质优势,但从健康与营养的概念角度来说,还有较大的技术空间可以改进与突破,完全可以成为最为先进最为完全最为绿色环保的超级模式。

自李比希提出矿质营养学说后,全球的农业就标志性地从传统有机农业迈进到了化学农业的历史阶段,为提高产量、改善品质及解决人类食物保障方面作出了极大的贡献,但同时所带来的环境污染、营养退化、健康危害也是空前的。如果人类社会还是长期以往地延续这种耕作模式与技术体系,人类社会的可持续性将会面临严重的危机与挑战,所食用的农产品除了残留超标外,营养价值也极为匮乏。据资料记载分析,现代生产的蔬菜与60年前没有使用化肥农药的蔬菜相比营养价值减损率达60%。因为运用化肥后,作物生长所涉的元素仅仅局限于大量元素氮磷钾的补充为主,很少对农业生产环境进行大面积的微肥补充,而微肥的作用对于植物来说是最具营养价值的元素。矿质营养学说把植物的需肥规律框框在1718种元素范畴内,没有更大范围地进行研究与拓展分析,这种狭窄的理论体系只能解决植物生长的必须元素问题,未能正真解决营养健全问题。这种农产品作为人类主要食物摄入来源,就必然会导致人体机能的衰退与疾病的异变。

地球的矿质化过程是一个漫长的过程,地球岩石先经由冰川运动的大啮磨,让大块的岩石变为碎粒或者粉末,再经由地球气候环境的综合作用,如风化、雨水酸化、微生物作用而形成如今的土壤。随着地球发育与生物进化的协同作用,地球土壤的矿化速度越来越快,从而使地球早期的植物处于营养充分的矿化环境中,使古生生物都有了良好的营养基础,不管是动物、植物还是微生物都具有丰富的矿质元素供给,生物的个体发育硕大,寿命特长,生物的进化速率也得以加快,形成了如今丰富多彩的生物世界。但随着人类社会农耕活动的界入及工农业生产开发的加剧,环境破坏,与掠夺性的摄取经营,使土壤矿化物流失加剧,土壤退化严重,特别是工业化带来的酸雨,更使土壤的脱钙过程加快。特别是化学农业在全球的掀起,人们只顾从土壤中不断获取农作物,而不知科学合理的培育土壤与回馈营养元素,只是泛滥性地过多施用氮磷钾,使微量元素严重缺乏与失衡。而蓄存的微量元素在土壤中则因风化,摄取,离解和析出而日渐减少,如何获取微量元素,并适时科学地给土壤以补充,正是我们当前要解决的核心问题。

据不完全分析统计,地球可被生物利用的元素多达70余种,而这些元素以固化的方式存在于岩石中与深海中较多,最近研究表明,深海的元素种类与人体的含量与组成比例基本一致,这也证明了海洋是蕴育生命与生物起源的有力证据。而这些元素的获取与开发利用就成为当确保食物营养安全的技术所在。印尼海啸后作物获得丰产,就是海水带来了大量的微量元素,这些微量元素使植物的产量潜能得以发挥、质量口味得以改善,所以开发深海资源提取海水晒发后的微量元素结晶,或者综合性地利用海洋生物提取肥料也是一大路径。获取最为便捷容易的就是开采岩石并研磨成非常细的矿粉,再结合堆肥微生物发酵矿化获取。

当前植物生长所需的元素通常有以下几种:碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铜、锌、锰、铁、钼、硼、氯、钠,其中碳氢氧从空气当中获取,氮磷钾以化学方式施入,其它元素则由土壤缓缓矿化释放为主,而人为耕作过于依赖化肥使土壤矿化所依赖的微生物环境受到破坏,使矿化的速度受阻,每年不断地从土壤中收获作物,而并没有得到补充与培育,从而使土壤的微生态环境破坏,物理化学生物结构恶化,造成土壤严重退化,使培育出来的作物只有虚长而无营养。但从人体所需的营养与植物生长最佳营养来说,上述的几大元素仅仅是生长发育的必须元素,让植物更健康更有营养的其它各种微量元素还是极为匮乏的。

使作物生长除必须元素外,还得有营养元素,这样才能培育出健康的农产品。为解决这一问题就必须进行人为补充。有了微量元素之类的营养补充,一可以使作物的抗病虫性得以提高,不会像化肥作物那般脆弱,可以在不使用农药的条件下健康生长。综合施用微量元素的植物,其植株的糖度会明显提高,使昆虫的消化系统受抑制而达到遏制虫害暴发的作用。同时也使抗病性增强,受侵害的病灶部位可以很快愈合催生形成综合免疫力。当前的少元素耕作会形成以下恶性循环,大量施用化肥农药,导致抗性与免疫力衰退,又增加剂量,又使植物抗性再次下降,从而尽管三天两头用药最终还是控制不了病虫的滋生,导致作物农药超标的健康危害。如果供给作物充足的元素,通过免疫力的提高来达到抑制病虫的效果,这就是健康栽培所必须的,也是未来农业革新的主要突破口。

当前气雾栽培存在的问题,也就是其营养液的配伍思路没有突破传统的矿质营养学说,在传统无土栽培的巢臼中徘徊,这就是现代无土栽培及传统耕作存在的主要问题与敝端。基于这方面的限制,气雾栽培必须进行创造性的革新,把营养源的调整作为完善气雾栽培的主体技术来抓,因为气雾栽培具有营养吸收最直接的优点,也具有吸收矿质元素效率最高的优势,又具有闭锁循环不外排的特点。当前的气雾栽培技术已解决了耕作空间的问题,它可以数倍甚至数十倍地提高农业生产的耕作层,甚至可以采用耕作大楼的方式进行集约化工厂化的高效生产。可以让较少的土地为人类提供最丰富的食物,这些突破只有气雾栽培技术方可以轻松实现。但要解决健康与营养问题,就必须从营养元素着手,从丰富微量元素种类,激活植物潜在基因着手,从提高免疫力与抗性着手。

传统无土栽培大多采用可溶性的矿质元素按比例配制而成,而加入岩石粉尘的矿物质大多是不可溶性的固化状态,如何让这些粉尘转化为可被植物吸收利用的微量元素,就必须采用与有机物混合进行微生物发酵的方式进行鳌合,把固定的离子化学置换出来,成为相对稳定的鳌合物或者可溶性的离子。这期间的生物化学变化,需要大量的微生物参与才能完成,所以必须按照一定的比例加入到有机堆肥中进行发酵处理。再把充分发酵的固态堆肥底物进行浸渍,泡滤出液肥,这种液肥除含有充分的大量元素以外,还溶入了大量可被植物利用的微量元素,而且其利用率与稳定性也比直接施入土壤中要好。在堆肥发酵过程中要让堆料处于好氧状态,才不会产生臭味,才可以让堆肥的养分发酵完全,而且岩石粉尘越细其生物化学结合的效率也就越高,矿化分解的过程也会越快越充分。生产上可以自制专用的堆肥发酵罐,把收集好的有机源废弃物按照15301的碳氮比比例混合,加入1020%的粉尘即可。而且加入粉尘后的堆料更有利于微生物的繁衍滋长,有提高效率的明显作用。为了让微生物保持更好的活性,对滤出液最好进行好氧曝气处理,这样除了有利于有益菌的培养外,还可以使浸出液的矿化效果进一步改善。加入岩石粉尘的堆肥料具有更为齐全的微量元素与丰富的好氧有益微生物,对于构建良好的根域微生态环境极为有利,同时也使肥料的稳定性及吸收效率更高,也是提高抗病性与防止根腐病发生的有效方法。

气雾栽培营养液有机化与微量元素齐全化的技术改进后,不仅仅是营养健康食品生产的保障,同时也可以使许多植物原本不会表达的基因都得以充分表达,生物量的积累速度加快,可以培育出足球般大小的马铃薯,或者是6米多高的番茄树及多穗化的高产玉米,让单位面积产量大幅度提高,有些甚至能达到数倍的增产效果,蔬菜口味更佳,营养更齐全,水果的贮藏性能会更佳。气雾栽培营养有机化的改进,还可以大大降低生产成本,许多农副业生产的下脚料或者城市的生活垃圾都可以作为有机营养液制取的原料,大大提高了生产生活环境的保全性,让气雾栽培真正纳入到社会及地球的生态系统当中,成为发展可持续生态永久型农业的一种主体模式。

气雾栽培是一种工厂化集约化的蔬菜瓜果生产措施,在工厂化生产过程中除了营养元素的技术改进创新外,在病虫害的控制上也必须进行改进。一改原来开放型温室为环境闭锁型的植物工厂模式,让病虫害没有入侵的机会,造就出正真免农药的安全农产品。这方面的改造主要体现在设施的改进与环境控制技术上,要达到环境因子最佳化与可控化,得在原来技术基础上作如下创新。具有高效热交换效果的冷却塔技术作为温室夏日降温与冬季加温的硬件核心,它可以大大降低能源成本,可以在不开放温室的环境下进行温度的科学调控,当然精确化过程还得与计算机控制联接,实现调温的自动化。在封闭的环境下最好结合二氧化碳供应系统,可以使二氧化碳不外泄的情况下达到植物生长的最佳浓度范围,通常温室往往因没有增施二氧化碳气肥,都会出现二氧化碳的饥饿现象,采用全封闭温室后可以达到植物所需的最佳值10001500PPM(大气常规情况下只有300350PPM),在这种环境下光合效率可以得到大幅度提高,也是环境优化促进生长的一项重要措施。除了二氧化炭的供给技术实施外,还可以适当安装人工光照系统,对植物起到光刺激作用,以促进生长与发育或者打破光休眠起到促进生长之作用。

目前的气雾栽培技术基本还是属于电网依赖型的模式,随着该技术的普及与广泛运用,在电力的供应上还得进行创新改造,对于一些边远区域,可以结合采用风力或太阳能发电技术供电,实现气雾栽培的离网生产,在沙漠、高山、孤岛等电力难以送达的地方都可以进行气雾栽培,也可以采用生物质能发电,绿澡发电、沼气发电等来实现电能的供应。

气雾栽培技术的进一步完善与改进基本可以实现在全球任何地方都可以进行气雾栽培农业生产,气雾栽培是最省水的农业生产模式,它只需传统耕作用水量的10%左右,而对于极度缺水的沙漠或无淡水的沿海岛屿上则可采用太阳能蒸馏取水的方式进行水分的供应,而且制取的水是绝对的纯水,又具有无尘无菌的洁净度,是用于雾培生产最安全卫生的用水。

气雾栽培技术的改进与创造,将会给未来农业描绘出一幅美丽而伟大的画卷,可以用少量的土地进行工厂化集约化可持续的有机生态生产,为人们提供高产优质营养齐全的安全食品,为解决未来人类健康问题找到了根本性的答案。治无病之体,防无病之机,食用营养健康的食品,一可以在食量减少情况下就可以满足营养需求,二可以为人体建立起强大的免疫机制与自愈能力,这才是人类健康的最终归宿。

 

二、气雾栽培的技术难点问题

虽然气雾栽培有许多优点,但气雾栽培模式在生产科研上运用得还较少。运用较少的原因并不是由于其生产效率低,而是由于它对于根域环境控制的要求较高,只有科学合理地为根系创造最为适合的水气环境,才能达到良好的气雾栽培效果。如果因为管理问题出现根域环境模拟控制方面的故障,将会产生很大的危害,如遇到停电或供雾系统故障就不能给根系适时地供给营养雾,植物将在很短时间内就表现为萎蔫失水,失水反应极为快速,比基质培与水培要敏感的多,没有像水培及基质培那样有较好的介质缓冲性。另外,在营养雾供给的控制系统要求上与其它栽培模式相比,不管是控制精确度还是性能要求上都要严格得多。随着计算机控制技术的发展及人们对气雾生长模式的研究,现已开发成功专业用于气雾栽培的计算机控制系统,再结合配备停电解决方案(如停电时发电机的及时自动开启)运用,系统故障状态保护模式的启用等,使得这种原本存在缺陷的栽培模式成为当前最为先进的栽培模式。

 

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 中国柳树   时间:2015年01月14日   来源:中国木业

 

木材家具日本原木出口总额在2014年上半年激增】

 

   【中国竹柳树网讯】2014年上半年,日本原木及木制品出口总额达81.64亿日元,较去年同期上涨51%。

    其中原木出口总额较去年同期巨幅增长,达31.65亿日元,涨幅高达174%。日元贬值也从一个方面提升了日本原木在国际市场的竞争力,尤其是中国、韩国台湾

    今年上半年,日本锯材出口总额较去年同期增长14%,胶合板出口总额也同比增长23%。日本政府预计木制品出口总额将从2012年的123亿日元增至2020年的250亿日元。日本林业省已决定提供6000万日元资金用于促进日产木制

    品在中国市场的推广活动。日本出口至中国的原木主要为C级规格原木,用于板条箱制造及一般建筑地使用。以往C级原木大多被遗弃在野外,但鉴于中国对这类原木的市场需求,日本森林主有了运输这类原木的动机。

 

 

  

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 中国柳树   时间:2015年01月14日   来源:网络整理

 

林下财富青海:落实扶持项目 林下经济带动农民增收增产】

 

   【中国竹柳树网讯】为切实巩固集体林权制度改革成果,加快我省林业产业建设步伐,截至目前,我省共落实林下经济扶持资金2270万元,扶持项目达30个,带动农民实现了增收增产。深化林改工作已初步探索出一条适合我省省情的林改道路。




记者从林业厅了解到,我省自2013年起转入深化林改阶段后,以“改革、稳定、规范、服务、发展”为方针,以放活经营权、落实处置权、保障收益权为目标,在保护林地生态的前提下,积极引导农民发展林下经济,带动农民通过出租、入股、转包、抵押等形式流转集体林权,强化农民林业专业合作组织等新型农村林业经营主体建设。为强化管理服务水平,今年,我省将大通平安两县作为试点单位进行林改工作。现两县集体林权管理服务中心已开始受理业务,林权管理及教育电子平台已投入试运行。

据省林业厅相关负责人介绍,今年我省共落实林下经济扶持资金2270万元,在西宁、海东、海北、海南等市州的15个县的国有林场、农民林业专业合作社及相关企业等经营实体开展林下种植、养殖、森林景观利用项目共30个。天保工程支持林下经济发展资金950万元,实施国有林场林下经济项目8个,扶持国有林区农户开展农家乐及种养殖户70户。通过林下经济项目的实施,起到了很好的示范效应。




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 中国柳树   时间:2015年01月14日   来源:中国竹柳树网技术群/官方群

 

【群友精彩056期】截干造林截多少公分合适

 

 

【中国竹柳树网讯】【群友精彩056期】截干造林截多少公分合适

【助理】山西运城宁振强 8:27:38 
魏总好
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【副总】山西临汾张秀清 8:45:37 
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总裁江西赣州魏新雨 8:48:09 
各位老总早上好
【经理】山东禹城朱吉元 8:56:16 
魏总好
【经理】吉林通化张学宇 9:05:09 
魏总,截断40-50公分直接用于造林可不可以
【总裁】江西赣州魏新雨 9:06:55 
首先你的竹柳苗是一年苗吗
【经理】吉林通化张学宇 9:08:10 
然后再往地里移栽,是吗
【经理】山东禹城朱吉元 9:10:15 
截这么长没用,十五公分就行,要么带根栽,要么栽十五公分
【总裁】江西赣州魏新雨 9:10:59 
截断40-50公分可以直接用于造林,但得注意铺黑膜
【经理】山东禹城朱吉元 9:11:19 
栽很长了上面全风干了,最后还是在底下出芽
【经理】吉林通化张学宇 9:12:14 
也得普膜啊
【经理】山东禹城朱吉元 9:12:34 
黑膜一定要铺,
【经理】吉林通化张学宇 9:12:54 
知道了,谢谢 
【总裁】江西赣州魏新雨9:13:29 
膜上面种段只留2-3公分
【经理】山东禹城朱吉元9:15:01 
留一公分就行,你一浇地就二公分多了



速生丰产柳林林下植被多茂密


        作为一个农民,我觉得种竹柳和种菜一样,买到正规的品种后,通过优良的管理,将它的速生性发挥到极致,踏踏实实地把竹柳树种好,然后将它卖个好价钱。这就是你我做竹柳树这个项目的直接目的。你若感到有困难,请关注【中国竹柳树网,【中国竹柳树网技术群:159607132   ②群:172186985】可帮你达到这个目的...

 

 

 

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中国竹柳树网   时间:2014年06月13日   来源:中国林业网

【农林资讯:市场需求拉动 木业“春”意渐浓】

  

  国家林业局政府网6月12日讯  6月3日至6日,国家林业局退耕还林办公室副主任吴礼军、昆明勘察设计院副院长周红斌等一行四人,到四川省检查2014年度退耕地还林阶段验收工作,对退耕还林后续产业发展和新一轮退耕还林工作进行了调研。


  吴礼军一行先后到攀枝花市盐边、米易县和凉山州盐源县、西昌市,实地抽检了2014年度退耕还林阶段验收地块的面积保存、林木生长、抚育管护、作业设计、自查验收、林权发证等情况,深入调研了依托工程发展起来的芒果、枇杷、核桃、花椒、苹果、油橄榄等产业基地,以及凉山州人民政府在邛海周边自发实施退耕还林(油橄榄)等情况,听取了农民群众及基层政府、部门对现行退耕还林政策和新一轮退耕还林政策的建议和意见。省林业厅就全省退耕还林工程管理和建设工作进行了书面汇报。


  通过实地检查和深入调研,吴礼军一行认为四川省退耕还林工程管理规范有序,后续产业发展结合好、力度大,助农增收作用逐渐显现,成果巩固工作扎实有效。同时,四川生态区位重要,实施新一轮退耕还林地方政府和农民群众积极性高,基础好、潜力大。


   对下一步退耕还林工作,吴礼军指出,要紧紧围绕“巩固成果”这一核心,立足存量资源,结合地方实际,大力发展退耕还林后续产业。要严格按照退耕还林政策要求和相关技术规定,坚持适地适树适品种,加强浇水施肥、修枝整形和林地管护,努力提高退耕林地产出,千方百计增加退耕农户收入,巩固和发展工程建设成果。要加强调研分析,摸清坡耕地资源底数,进一步总结工程建设经验,科学谋划和推进新一轮退耕还林工作。(周述祥)

 

 

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