我国设施生态农业主要模式及配套技术的研究与实践

设施生态农业是指在设施种植和设施养殖中采用清洁、绿色、健康生产方式,以提高资源利用效率、农产品产量与质量、环境效益为目标的生态农业模式。2002年农业部重点推广的设施生态农业模式主要有两大类:一类是种养沼三结合的“四位一体”生态模式,从最初以农户为单位的单体日光温室到以村庄为单位的种养结合生态温室群模式,拓展到在一个大区域内将大型猪场的粪污进行工业化沼气并网发电,沼液通过管道输送到农田来减少化肥施用和改良土壤的宏观生态农业模式,相关的结构配置、配套的种养殖技术和装备也在不断研发和提升中。另一类是采用综合性生态农业技术的设施生态农业模式,包括:采用各类立体/垂直栽培技术提高土地资源利用率;通过各种轮作栽培技术减少设施蔬菜土壤连作障碍和降低农药使用量;采用土壤健康栽培技术,通过有机肥的合理施用改善土壤性状;采用有机基质栽培技术,用农林废弃物发酵后的物料作为栽培基质为作物提供养分;采用覆盖防虫网、色板诱杀、灯光诱杀、高温封棚、蒸气消毒、有色膜覆盖土壤、天敌昆虫生物防治等病虫草害生态防治技术来减少有害生物发生。期望通过相关配套装备技术的进一步研发提高设施生态农业的信息化、自动化水平,实现设施农业的可持续发展。

城镇生活污泥有机栽培基质对一串红和非洲凤仙生长的影响

以高级厌氧消化(热水解+厌氧消化)处理后的污泥产品为研究对象,设置污泥产品不同比例(体积比30%、40%、50%、60%、70%)与椰糠、珍珠岩、原土复配制得5种有机栽培基质,研究5种栽培基质对一串红和非洲凤仙植物株高、冠幅、生物量的影响,探讨不同种类原料何种配比组合下研发的有机栽培基质最有利于一串红和非洲凤仙植物的生长。结果显示:S_(3)处理(污泥∶椰糠∶珍珠岩∶原土=5∶3∶1∶1)的一串红和非洲凤仙植株在生长时期的冠幅、株高、生物量高于其他处理,表明S_(3)处理的配比基质最有利于这2种草花的生长。

甲基营养型芽孢杆菌对基质培黄瓜生长及根际环境的影响

探究不同剂量甲基营养型芽孢杆菌对基质培黄瓜生产效果及根际环境的影响,确定菌剂最佳施用量,为微生物菌剂在基质培蔬菜生产中的应用提供理论依据。以‘博耐526’品种黄瓜为供试材料,研究基质栽培方式下灌根施用不同剂量甲基营养型芽孢杆菌(0、1、2、4、6 g/株,分别记为CK、T1、T2、T3、T4)对黄瓜植株形态发育、光合、产量、果实品质和根际环境的影响,并从根际环境和光合作用角度解析其作用机理。结果表明甲基营养型芽孢杆菌可通过改善光合作用和根际环境实现促生增产的作用效果。黄瓜的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和产量均随菌剂用量的增加呈先升后降的变化趋势,在T3处理中有最大值。黄瓜叶片蒸腾速率、净光合速率、气孔导度和果实品质的各项指标最优值出现在T3或T4处理中,其中,游离氨基酸、有机酸和还原糖含量以T3处理最高,分别较CK处理显著提高26.88%、30.67%和16.36%;可溶性蛋白、可溶性总糖和维生素C含量以T4处理最高,分别较CK处理显著提高19.93%、23.82%和22.35%。菌剂处理可以显著提高基质中的硝态氮含量,且菌剂处理后第50天时T3处理较CK处理显著提高基质中的脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。甲基营养型芽孢杆菌可以通过提高基质酶活性与速效养分含量、促进黄瓜光合作用,加速植株对养分的吸收、转运、同化和积累,进而促进有机基质培黄瓜的生长,提高果实品质与产量,其作用效果与菌剂用量及作用时期有关,综合来看,以灌根添加4 g/株甲基营养型芽孢杆菌的处理效果最优。

基质配比对胡萝卜根系生长及生理特性的影响

为探究容重差异显著的2种基质不同配比对胡萝卜根系生长的作用,以‘黑田五寸’胡萝卜为试验材料,将有机栽培基质和细砂以3:1(T1)、2:1(T2)、1:1(T3)、1:2(T4)、1:3(T5)比例混合进行胡萝卜种植,测定胡萝卜主要农艺性状及类胡萝卜素、可溶性糖含量。结果表明,胡萝卜各农艺性状指标呈现一定的相关性,随着基质中细砂比例的增加,其总鲜重、地上部鲜重、地下部鲜重、须根鲜重以及须根含水量呈先上升后下降的趋势,最大值分别为18.83 g、6.79 g、14.02 g、6.68 g以及98.49%。主根长度呈先下降再上升的趋势,主根直径呈上升趋势,最大值分别为15.32 cm、13.47 mm。根冠比变化幅度相对较小,最大值为3.23。T3处理种植的胡萝卜主要农艺性状综合表现较好。不同基质种植胡萝卜肉质根中的类胡萝卜素和可溶性糖含量差异显著,两者都随细砂比例增加呈先上升后下降的趋势。类胡萝卜素含量和可溶性糖含量分别在T2和T3处理达到高峰,为39.74μg/g、27.92 mg/g,显著高于其他处理组。试验证明,不同基质配比对胡萝卜生长及营养物质积累具有显著影响。

有机基质配方对袋培番茄生长及产量的影响

为克服设施番茄连作障碍,实现有机基质栽培规模化,以‘宝冠’番茄为试材,将牛粪、鸡粪、羊粪、秸秆、稻壳、河沙,按体积比组成6个有机基质配方(T1、T2、T3、T4、T5、T6),研究其对番茄生长及产量的影响。结果表明,有机基质的养分含量显著高于对照(CK,土壤栽培),容重、空隙度适宜,EC和pH值略高,但结果期降至理想范围。6个配方基质袋培番茄的株高、茎粗、各器官干质量、坐果率及产量等显著高于CK,不同配方相比,T2(牛粪∶砂子∶稻壳∶鸡粪=4∶2∶2∶2)表现最佳。

不同有机基质对生菜产量和品质的影响

【目的】研究不同有机基质对生菜产量和品质的影响,为探索有机生菜的栽培技术提供参考。【方法】将香菇菇渣、玉米秸秆、羊粪、珍珠岩按不同体积比混合配制成12种有机栽培基质,以V(沙土)∶V(羊粪)=10∶2为CK1、台湾美庭基质为CK2,采用随机区组设计,对散叶生菜进行有机生态型无土栽培试验,探讨不同基质配方的理化性质及其对生菜产量和品质的影响,并采用隶属函数评价各基质配方的优劣。【结果】12种有机栽培基质对生菜均有增产效应,较CK1的增幅为226.51%～746.86%,较CK2的增幅为6.19%～31.58%;有机栽培基质能有效提高生菜的VC和还原糖含量,其中VC含量较CK1的增幅为0.34%～208.26%,较CK2的增幅为2.28%～202.79%,还原糖含量较CK1的增幅为7.55%～156.64%,较CK2的增幅为5.78%～86.68%;12种有机栽培基质能显著降低生菜的硝酸盐含量,较CK1的降幅为28.28%～84.35%,较CK2的降幅为10.10%～78.00%。【结论】综合产量及品质指标,得出V(菇渣)∶V(玉米秸秆)∶V(羊粪)∶V(珍珠岩)=3∶4∶1∶4、V(菇渣)∶V(玉米秸秆)∶V(羊粪)∶V(珍珠岩)=2∶4∶2∶4、V(菇渣)∶V(玉米秸秆)∶V(羊粪)∶V(珍珠岩)=4∶3∶1∶4和V(菇渣)∶V(玉米秸秆)∶V(珍珠岩)=4∶4∶4为较理想的有机栽培基质配方。

追肥对农业废弃物有机基质栽培番茄生长发育和养分吸收的影响

以发酵的麦糠、菇渣、玉米芯按体积比5∶3∶2混合作为番茄栽培基质,设低(L)、中(M)、高(H)3个追肥水平和结果期每穗果(A)或隔穗果追肥(B)2个追肥频次,研究番茄生长、产量、品质、养分吸收和肥料利用率。结果表明:A-L(每穗果低肥)和B-M(隔穗果中肥)处理的番茄生长最好,B-L(隔穗果低肥)处理长势最差;A-H(每穗果高肥)处理氮、磷和B-H(隔穗果高肥)处理钾素吸收量最大;A-L处理的氮磷钾肥料利用率最高,A-H处理的利用率最低;番茄产量以B-M处理最高,比不追肥增产20.5%;其次是A-L处理,比不追肥增产15.8%;番茄果实的营养品质以低肥处理较好。每穗果低肥和隔穗果中肥可作为该基质栽培番茄的追肥模式。

有机土配方与生姜产量品质的关系

采用二次饱和D-最优设计,研究了有机土配方对生姜生长的影响,建立了以基质玉米秸秆和速效氮、磷、钾含量为变量因子,生姜产量和品质分别为目标函数的二元二次数学模型。模型解析表明,玉米秸秆对生姜产量和品质的影响大于速效氮、磷、钾。在低水平条件下,生姜产量和品质均随着栽培基质中玉米秸秆及速效氮、磷、钾含量的增加而增加,当氮、磷、钾含量分别为2588和1468 mg/kg时,生姜产量和品质达到最高值,分别为75.98 t/hm2和88.17;当玉米秸秆含量为41.5%时,生姜产量最高,为82.50 t/hm2,之后,继续增加玉米秸秆和速效氮、磷、钾含量,则产量逐渐降低;但生姜品质则以玉米秸秆含量为50.0%时最优,为98.02。通过计算机模拟得出,本试验条件下,生姜优质高产有机土配方为：玉米秸秆含量35.6%～46.0%;速效氮、磷、钾的含量2238～3180 mg/kg。

有机基质栽培番茄氮磷钾养分吸收与基质养分释放规律的研究

以课题组筛选的有机基质配方(稻壳、玉米芯、菇渣体积比为5:2:3)栽培番茄,分析番茄整个生育期基质养分释放动态、番茄叶片中营养元素含量变化及番茄植株对养分利用情况。结果表明:基质中碱解氮、速效磷的释放规律基本一致,在整个生长过程中波动不大;钾元素含量急剧下降,坐果期下降最为明显。基质养分释放氮最大,为819.3mg/kg;磷最低,为364.5mg/kg。番茄吸收钾最多,为7.54g/株;吸收磷最少,仅1.25g/株。最适宜番茄生长的氮、磷、钾施肥比例为1:0.24:1.45。

有机基质栽培对巨峰葡萄花色苷合成基因表达的影响

为明确有机基质栽培对葡萄花色苷合成的影响,以巨峰葡萄为材料,分别采用液相色谱(HPLC)技术和RT-PCR技术,研究有机基质栽培对葡萄果皮花色苷含量及其生物合成相关基因表达的影响。结果表明,有机基质组的花色苷总含量明显高于对照组;有机基质栽培使巨峰葡萄果实整个发育期或部分着色期果皮花色苷生物合成途径中PAL、4CL、CHS、CHI、F3Hs等结构基因和Vlmyb A1-1、Vvmyb A1等调节基因的转录表达上调。本研究结果为巨峰葡萄有机基质栽培技术的应用与推广提供了理论依据。

秸秆对日光温室连作有机基质的修复效果

设施蔬菜连续栽培使有机基质地力严重下降,为维持有机基质的可持续栽培利用,向温室多茬栽培后的连作有机基质中添加腐熟秸秆,研究了添加秸秆对连作有机基质的修复效果。结果表明:与不添加秸秆的连作有机基质比较,添加秸秆使有机基质容重下降25.0%~30.4%,总孔隙度提高,有机质含量增加,且有机质含量随着秸秆施入量的增加而增大;添加秸秆提高了基质中速效氮、速效磷、速效钾的含量,其中以连作有机基质∶腐熟玉米秸秆=1 V∶2 V的基质中全氮、全磷及速效氮、速效磷含量最高。添加秸秆可使春季早晨基质地温提高0.80~1.50℃,但基质的含氧量明显降低,以连作有机基质∶腐熟小麦秸秆=1 V∶2 V的基质含氧量最低。连作有机基质中添加秸秆明显提高了黄瓜植株生长量、叶绿素含量和根系活力,增加了产量,改善了果实品质,以连作有机基质∶腐熟小麦秸秆=1 V∶1 V处理的黄瓜产量增加最多,与对照相比增加20.87%。因此多茬栽培的连作有机基质中添加秸秆可以显著改善基质理化性质,提高黄瓜产量。综合效果以连作有机基质∶小麦秸秆=1 V∶1 V的处理进行黄瓜栽培效果最好。

有机土基质栽培对生姜产量及氮磷钾利用效率的影响

为提高生姜有机土基质栽培的肥料利用效率,设土壤栽培不施肥(CK1)和常规土壤栽培(CK2)两个对照,研究了有机土基质栽培不施肥(T1)、有机土基质栽培与土壤栽培等量施肥(T2)、有机土基质栽培与按目标产量需肥量施肥(T3)对生姜生长及氮磷钾吸收利用特性的影响。结果表明,生姜植株生长量以T2、T3较高,T1较低,CK2居中,T1的生物产量、经济产量分别比CK2降低27.63%、23.01%,而T2、T3则分别比CK2提高17.46%、15.36%和11.05%、13.04%;T2的生物产量显著高于T3,但经济产量则与T3无显著差异。生姜对氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)利用率以T3较高,分别达35.11%、22.81%和46.25%,较CK2分别高7.31个百分点、3.65个百分点和14.98个百分点;T3的氮、钾利用率也显著高于T2,但二者对磷的利用率无显著差异。生姜肥料农学效率及偏生产力均以T3较高,分别达14.46kg·kg-1和45.34kg·kg-1,而T2和CK2仅分别为10.26、30.86kg·kg-1和11.25、26.75kg·kg-1。表明生姜有机土基质栽培适量施用速效化肥有利于提高肥效和生产能力。

有机土基质栽培方式影响温室黄瓜产量品质的研究

研究了有机土基质限根与非限根栽培方式对黄瓜生长、生理特性和产量形成的影响。结果表明:有膜隔离的限根有机土基质栽培比非限根有机土和普通土壤栽培的黄瓜生长率明显提高,表现为黄瓜的株高、茎粗、叶片数、干重、鲜重均有增加。有膜有机土壤基质限根栽培提高了黄瓜叶片的叶绿素a、叶绿素(a+b)的含量;有机土基质栽培较普通土壤显著提高了黄瓜的根系活力;采用两种有机土基质栽培均可显著提高黄瓜的抗病能力,促使黄瓜提早成熟,增加黄瓜产量并提高黄瓜品质。

以稻壳为主要原料的早春茬番茄基质栽培技术研究

有机基质栽培技术能够有效克服温室番茄生产中的连作障碍问题,减少农药化肥的使用,从而生产出高品质的番茄。因地制宜利用泰安市稻壳、牛粪等农业废弃物生产基质配方,降低传统无土栽培投入成本,操作简单,易于推广,具有较高的经济、社会和生态效益。从品种选择、科学育苗、定植后管理和病虫害防治等方面集成了以稻壳为主要原料的早春茬番茄基质栽培技术。

有机基质棉秆进行黄瓜栽培试验研究

[目的]拓展有机基质棉秆的应用范围。[方法]设计5个处理:①纯棉秆、②棉秆:蛭石=31:、③棉秆:珍珠岩=31:、④棉秆:蛭石:珍珠岩=31:1:、⑤草炭:珍珠岩:蛭石=11:1:(对照),研究不同棉秆配比基质栽培黄瓜的效果。[结果]处理①、②、③的气水比小于对照。处理①、②、③、④的pH值高于对照,EC值低于对照,电导率在5.93～6.37之间。处理②、③的株高、叶绿素含量较高,与对照差异不显著(P>0.05)。处理②、③、④的单株产量与对照差异不显著(P>0.05);处理①、②、③的可溶性固形物含量较高,与对照差异不显著(P>0.05)。[结论]复合基质棉秆:珍珠岩=31:栽培黄瓜的效果最好,其次是棉秆:蛭石=31:。

移栽时间对日光温室有机基质盘栽韭菜生长和产量的影响

以4个韭菜品种为试材,采用日光温室有机基质盘栽的方法研究了移栽时间对韭菜生长和产量的影响。结果表明,适当提早或延迟移栽时间有利于促进日光温室有机基质盘栽韭菜株高、茎粗和产量的增加,11月24日移栽的韭菜生长最好,产量最高;随着移栽时间的延迟,韭菜新根数和新根长度均下降,韭菜叶宽逐渐增加,而叶片数变化较小。4个韭菜品种对不同移栽时间的响应关系与韭菜品种的休眠特性和根株贮藏养分的多少有关。与791、紫根红和新独根红相比,平韭2号生根较快、生长势较强、产量较高。

氮磷钾均衡管理对戈壁滩日光温室有机基质栽培春茬黄瓜产量与养分吸收的影响

采用田间小区试验,研究了氮磷钾均衡管理对戈壁滩日光温室有机基质栽培春茬黄瓜产量与养分吸收的影响。结果表明：1日光温室春茬黄瓜栽培基质营养主要限制因子是氮和钾,施磷也有一定增产效果,施氮、施钾和施磷分别增产51.2%、45.2%和10.0%。2推荐施肥处理较习惯施肥处理能大幅度增加产量和经济效益,平均增产35.7%,增收40.7%;推荐施肥处理产量和经济效益均略高于高氮和高钾处理,产量分别增加4.3%和3.8%,经济效益分别增加4.4%和3.9%。3推荐施肥处理能显著促进黄瓜对氮磷钾的吸收,提高化肥氮磷钾利用率,化肥氮、磷和钾利用率分别达到31.7%、34.1%和78.9%,而习惯施肥处理的化肥氮、磷和钾利用率分别仅为4.6%、0.9%和11.7%。4本试验条件下日光温室有机基质栽培春茬黄瓜适宜N、P2O5和K2O用量范围分别在350-430、135-160、370-430g·m^-3（基质）之间,生产1000kg黄瓜产品对N、P2O5和K2O的推荐量范围分别在2.0-2.4、0.8-0.9、2.1-2.3kg之间。

有机生态型无土栽培基质浸提液对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响

以黄瓜种子和幼苗为试材,研究了栽培1a、栽培2a和栽培3a的有机生态型无土栽培基质的特性和基质浸提液对种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:栽培3a较栽培1a的基质的容重、持水孔隙度、pH值、EC值都极显著增大,基质总孔隙度和通气孔隙度都极显著降低;栽培3a后的基质浸提液处理黄瓜种子和幼苗,种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数较对照极显著降低,幼苗主根长、胚轴长、侧根数、上胚轴粗和下胚轴粗较对照极显著降低;幼苗株高、地上部鲜质量、地上部干质量较对照极显著降低;幼苗地下部鲜质量和干质量较对照极显著增加;幼苗叶片的光合速率和水分利用率较对照极显著降低;叶片气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率较对照极显著增大;幼苗根冠比、G值、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量和叶绿素a/b的值较栽培1a的基质浸提液处理极显著降低。因此,栽培3a后,基质的特性和内含物不利于黄瓜种子的萌发和幼苗生长。

农业有机废料发酵对有机栽培基质的效果研究

以玉米秸秆、菇渣、鸡粪、苜蓿、牛粪、稻壳等农业废弃物为有机栽培基质的主要发酵原料,在发酵中期及发酵结束后分别测定基质的容重、总孔隙度、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量。结果表明:有机发酵栽培基质配方中含一定比例鸡粪、牛粪等材料的基质发酵速度较快,具有较为适宜的pH、EC、C/N比、容重和总孔隙度,有机质、速效养分的含量也相对较高。在9种基质配方中,T1、T2、T3、T5和T6配方处理在发酵结束后,各项指标相对更加适宜作物栽培,可直接应用于生产。

槽式有机基质栽培方式对番茄生长、光合特性及产量的影响

本试验以"太保1号"番茄为试材,研究了封闭式、半封闭式和开放式3种槽式有机基质栽培方式对番茄生长、光合特性及产量的影响。结果表明:采用全开放槽式栽培的番茄植株长势较好,叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO2浓度较高,产量最高,较全封闭栽培方式产量提高1.03倍。