智能化氣霧培高效生態(tài)農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)介紹

       本項(xiàng)目是以一種基于仿生學(xué)原理而構(gòu)架的新型溫室――鳥 巢溫室，及氣霧栽培技術(shù)為載體，以計(jì)算機(jī)智能化控制技術(shù)為手段，將現(xiàn)代植物生物學(xué)技術(shù)、物理農(nóng)業(yè)技術(shù)、信息化技術(shù)等技術(shù)綜合運(yùn)用，創(chuàng)造作物最佳生長環(huán)境及生長模式，使植物生產(chǎn)盡可能不受季節(jié)、氣候和環(huán)境影響，從而能進(jìn)行不間斷地生產(chǎn)，高品質(zhì)高效化的生產(chǎn)。真正實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全和可持續(xù)發(fā)展 的目標(biāo)。 
這種生產(chǎn)模式，顛覆了千百年來“面朝黃土背朝天”，“汗滴禾下土”的耕作方式，是一種真正做到“環(huán)境設(shè)施化，形式立體化、流程自動(dòng)化、資源節(jié)能化、管理智能化，過程透明化”的全新模式。 
現(xiàn)將項(xiàng)目中應(yīng)用到的相關(guān)設(shè)施、技術(shù)情況及特點(diǎn)簡介如下：
一、鳥巢式溫室大棚 
       鳥巢溫室又稱穹頂溫室或半球形溫室。是一種基于仿生學(xué)原理而構(gòu)架的新型溫室，它利用自然界鳥類筑巢的三角交叉法，及結(jié)合蜂巢的六角加固方式復(fù)合而成的高強(qiáng)度、耐災(zāi)害性天氣的曲面球體溫室。這種結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)大的宇宙能量聚集效應(yīng)，在沒有任何加溫條件的寒冷地方能保持適宜的溫度，具有強(qiáng)大的節(jié)能性，是目前世界上 最為節(jié)能的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。它的發(fā)明填補(bǔ)了當(dāng)前國內(nèi)常規(guī)溫室產(chǎn)業(yè)存在的眾多技術(shù)空白，也為溫室產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展豐富了內(nèi)容。他的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 
       1、利用三角交叉的穩(wěn)固性來構(gòu)建溫室骨架，達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 
       2、利用曲面的球體結(jié)構(gòu)形成整體張力，實(shí)現(xiàn)局部抗性的最大化。 
       3、采用空間桁架及蜂窩狀的張拉，實(shí)現(xiàn)溫室承壓與抗風(fēng)能力的數(shù)倍提高，溫室每連接點(diǎn)的平均負(fù)載達(dá)600公斤以上，是普通大棚所無法比擬的，這也是它耐雪抗壓的關(guān)鍵技術(shù)所在，可抗50厘米以上大雪。 
       4、球體的溫室形狀具有最大的抗風(fēng)性，任何角度的風(fēng)襲，都可以化解，它具有最小的迎風(fēng)面，可抗十幾級(jí)的強(qiáng)風(fēng)，是當(dāng)前世界上最為抗風(fēng)的幾何球體溫室。 
       5、空間高曠，方便立體耕作，實(shí)現(xiàn)太陽有效輻射的最大化利用與生物轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)一畝頂5畝的耕作效率。 
       6、結(jié)合肥皂泡保溫遮陽技術(shù)，使溫室的溫光調(diào)控最優(yōu)化與節(jié)能化，綜合節(jié)能效率可達(dá)50%以上，是當(dāng)前最為節(jié)能的溫室技術(shù)。 
       7、球體鳥巢溫室還結(jié)合了水體蓄熱調(diào)溫技術(shù)，使溫室的熱蓄存系統(tǒng)達(dá)到最佳的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)夏日降溫寒季調(diào)溫的仿自然生態(tài)效果。 
       8、運(yùn)用球體溫室的熱聚頂效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)頂開窗與側(cè)通風(fēng)的煙囪對(duì)流，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)節(jié)能化與高效化，如果結(jié)合無動(dòng)力智能開窗系統(tǒng)，可以達(dá)到更佳的通風(fēng)效果。 
       9、適合觀光農(nóng)業(yè)、蔬菜生產(chǎn)、庇護(hù)所、廠房、室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)及泳館等多種用途，是一種適應(yīng)性極廣，發(fā)展空間極大，市場(chǎng)前景良好的新型溫室。 
      10、應(yīng)用于生態(tài)倉儲(chǔ)及辦公。 
利用鳥巢三角網(wǎng)架結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，所建造的倉儲(chǔ)可以不用硬化地基，用鋼架網(wǎng)架搭建后，頂層用透明PVC或耐老化膜覆蓋，外立面種植爬藤類植物，再用裝飾材料進(jìn)行隔斷，頂層可以種植盤景觀賞作物，一樓二樓可供生態(tài)辦公及倉儲(chǔ)之用。特點(diǎn)：建筑物重量輕，結(jié)構(gòu)力學(xué)性能更好，不需要進(jìn)行地基處理，基本不破壞耕作層，建筑具有冬暖夏涼、生態(tài)節(jié)能、功能多樣的特點(diǎn)。 
二. 氣霧栽培技術(shù) 
       它是利用噴霧裝置將營養(yǎng)液霧化為小霧滴狀，直接噴射到植物根系以提供植物生長所需的水分和養(yǎng)分的一種無土栽培技術(shù)。作物懸掛在一個(gè)密閉的栽培裝置(槽、箱或 床)中，而根系裸露在栽培裝置內(nèi)部，營養(yǎng)液通過噴霧裝置霧化后噴射到根系表面。它是所有無土栽培技術(shù)中根系的水氣矛盾解決得最好的一種形式，同時(shí)它也易于自動(dòng)化控制和進(jìn)行立體栽培，提高溫室空間的利用率?？臻g是無限的，平面的平地是有限的，空氣是無限的，土壤是有限的，只有向空中發(fā)展，只有用空氣代替土壤，種植業(yè)的發(fā)展才可以說是一次革命性的跨越。 
       它以基于仿生學(xué)原理開發(fā)的新型溫室“半球式大棚”為硬件設(shè)施，以“電腦智能化控制氣霧栽培”技術(shù)及物理、生物綜合防治技術(shù)為手段。植物生長中所需的“溫、濕、光、氣、肥、水”實(shí)行電腦智能化管理。在作物種植栽培全過程，做到基本不使用農(nóng)藥、生物激素，為市場(chǎng)提供真正安全、優(yōu)質(zhì)、綠色的免農(nóng)藥農(nóng)產(chǎn)品（免農(nóng)藥農(nóng)產(chǎn)品是歐盟農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的最高級(jí)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品）。同時(shí)，在種植過程中采用立體、無土、氣霧化栽培新技術(shù)，節(jié)土、節(jié)水、節(jié)電、節(jié)能、高效，無任何農(nóng)業(yè)污染，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相 比，畝均節(jié)水90%以上，占地1畝半球式立體溫室大棚有效種植面積是傳統(tǒng)平面種植的5倍面積，蔬菜周轉(zhuǎn)效率是傳統(tǒng)種植方法的2倍以上，即從實(shí)際有效種植面 積及全年茬口周轉(zhuǎn)綜合來比較，一畝立體溫室大棚相當(dāng)于傳統(tǒng)種植5-10畝面積.另外，因產(chǎn)品可全部達(dá)到歐盟“免農(nóng)藥農(nóng)產(chǎn)品”標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)價(jià)格是傳統(tǒng)蔬菜的 3-5倍，預(yù)期畝均年收入約為30萬元，是一般設(shè)施農(nóng)業(yè)的15倍以上。實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益的和諧共贏。 
       氣霧栽培“免農(nóng)藥蔬菜”項(xiàng)目特點(diǎn)：氣 霧培與傳統(tǒng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)相比具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，適宜于木本植物，草本植物、陸生植物、水生植物、氣生植物、組培植物，克隆植物等絕大多數(shù)植物的生產(chǎn)，包括蔬菜瓜果、苗木、花卉、藥材和糧食等絕大部分農(nóng)作物，不存在任何植物對(duì)土壤有否適應(yīng)性和重茬現(xiàn)象，而且可周年不間斷生產(chǎn)。不受季節(jié)、環(huán)境、氣候的任何影 響;它主要優(yōu)點(diǎn)是： 
       一是解決了當(dāng)前人們最關(guān)心的食品安全問題。免農(nóng)藥安全食品，是蔬菜的最高標(biāo)準(zhǔn)（比當(dāng)前綠色食品，無公害食品要求更高的標(biāo)準(zhǔn)），本項(xiàng)目產(chǎn)品不使用農(nóng)藥故無任何農(nóng)藥殘留，不施用任何激素故無激素之憂，產(chǎn)品質(zhì)量透明（產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌的質(zhì)量全過程可追溯，消費(fèi)者除了可以通過網(wǎng)絡(luò)追溯農(nóng)產(chǎn)品種植地塊、農(nóng)事、采摘記錄、訂單流程外，還能通過基地內(nèi)安裝的攝像頭，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)觀看蔬菜的生長管理情況）。

       二是實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的節(jié)約化、集約化、高效化?；诜律鷮W(xué)原理開發(fā)的新型溫室空間高曠，方便立體耕作，通過立體栽培設(shè)施，使栽培面積擴(kuò)大了數(shù)倍甚至數(shù)十倍，把栽培面積向空中發(fā)展對(duì)提高植物產(chǎn)量, 起了重要作用. 經(jīng)測(cè)算，塔式栽培1.5米高時(shí)約是平面栽培的3倍,3米高的塔式栽培可提高6倍；園柱體立體栽培設(shè)施可以使栽培面積提高了5-10倍。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)太陽能、土地、水、氣等資源最大化利用及生物轉(zhuǎn)化，大大減少勞動(dòng)力成本。作物生長節(jié)水效率可達(dá)90%，即需水量只是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的10%，蟲害減少75%以上，化肥量減少70%以上，畝均產(chǎn)量相當(dāng)于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的5-10畝。若 營銷得當(dāng)，畝效益可提高15倍以上。三是真正實(shí)現(xiàn)了無公害生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保與生態(tài)循環(huán)。通過霧化栽培新技術(shù)的應(yīng)用，可做到無蟲害免農(nóng)藥生產(chǎn)，廢棄物零排放，實(shí)現(xiàn)無公害可持續(xù)生產(chǎn)。四是集高效農(nóng)業(yè)與休閑觀光農(nóng)業(yè)于一體。氣霧培設(shè)施構(gòu)造美觀，作物經(jīng)科學(xué)布局后，可供游人觀光采摘，進(jìn)一步提高種植效益。 
       三.種苗快速繁殖：種 苗快繁是應(yīng)用植物細(xì)胞全息性原理，以“植物非試管智能化快繁技術(shù)”為核心，以鋼架大棚、霧培、空間電場(chǎng)、磁場(chǎng)、計(jì)算機(jī)智能化、標(biāo)準(zhǔn)化控制為主要硬件設(shè)施，利用植物的一小段枝、根、芽或一片葉即可進(jìn)行快速繁殖，是目前國內(nèi)外生產(chǎn)成本最低，工廠化，智能化，自動(dòng)化程度最高的育苗新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與生物 技術(shù)有機(jī)結(jié)合的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)。 快繁種苗特點(diǎn)為：育 苗時(shí)間短，可比常規(guī)育苗節(jié)約10-30天；成本低，約是常規(guī)育苗的40%；不受氣候季節(jié)限制；種苗質(zhì)量高、成活率高、性狀穩(wěn)定，可與母本保持100%一 致，成活率達(dá)95%以上；項(xiàng)目示范推廣后，可大大加快我省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。另外，因?yàn)閼?yīng)用快繁技術(shù)，可利用植物的一小段枝、根、芽或一片葉即可進(jìn)行快速繁殖，所以對(duì)瀕危植物種群的繁育，保護(hù)生態(tài)平衡具有重大的意義。 
       四.新奇水培盤景：本 項(xiàng)目首先是將陸生植物去除原有土生根系后，再應(yīng)用智能化苗床進(jìn)行快繁誘導(dǎo)生根，在脅迫生長、空間電場(chǎng)、磁場(chǎng)及智能化控制等新技術(shù)，激發(fā)植物體中原有潛在的的水生基因（地球上所有的動(dòng)植物都起源于水生環(huán)境），重新生出能適應(yīng)水環(huán)境中長期生長的新的根系，從而促使陸生植物在水環(huán)境中長期生長栽培（與目前市場(chǎng)上所謂水培花卉有本質(zhì)的區(qū)別，因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上的所謂水培花卉都是將土生根植特將泥土沖洗后，再加些營養(yǎng)液，直接放到水環(huán)境中，這種花卉盤景根系一般在1-3個(gè)月內(nèi)即會(huì)出現(xiàn)爛根而死），再應(yīng)用納米螢光誘導(dǎo)技術(shù)，結(jié)合盤景藝術(shù)，開發(fā)出能在靜態(tài)水環(huán)境中長期生長且能在夜晚發(fā)光的各類景觀盤景。 
與普通盤景相比，更加潔凈，養(yǎng)護(hù)簡便，更具觀賞性。 
       五.智能化計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 
1.信息傳感技術(shù)： 
       在上述項(xiàng)目實(shí)施中。溫室內(nèi)安裝了大量多種信息傳感器，以便隨時(shí)了解并掌握植物生長的各種環(huán)境因子。通過光照傳感器了解植物光照強(qiáng)度、通過溫濕度傳感器了解植物環(huán)境的溫濕度（葉片溫度、環(huán)境溫度、植物根部溫度傳感器）、用PH值檢測(cè)營養(yǎng)液酸堿度、用電導(dǎo)率儀檢測(cè)營養(yǎng)液EC值營養(yǎng)液濃度、用離子傳感器檢測(cè)營養(yǎng)液 成分。利用這些傳感器能夠準(zhǔn)確掌握植物生長的各種環(huán)境狀況，便于對(duì)植物環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確地控制和調(diào)節(jié)。 
2.計(jì)算機(jī)植物專家技術(shù) 
       計(jì)算機(jī)植物專家系統(tǒng)技術(shù)，是植物工廠中的大腦、是核心技術(shù)。各種傳感器的數(shù)據(jù)匯集在計(jì)算機(jī)中, 并通過計(jì)算機(jī)植物專家系統(tǒng)根據(jù)不同情況, 進(jìn)行分析并相應(yīng)做出決策, 從而創(chuàng)造植物工廠中適宜植物生長的最佳環(huán)境因子, 以促進(jìn)植物生長。 
3.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

       物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為 核心的創(chuàng)新，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂, 物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品與物品(Thing to Thing,T2T),人與物品 (Human to Thing,H2T),人與人(Human to Human,H2H)之間的互連。 
       農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即在控制系統(tǒng)中，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設(shè)備，檢測(cè)環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、PH 值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等物理量參數(shù)，通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生 長環(huán)境。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使技術(shù)人員在辦公室就能對(duì)多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。采用無線網(wǎng)絡(luò)來測(cè)量獲得作物生長的最佳條件，可以為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。 
       農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)原理：就是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物 品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。 
       六、氣霧栽培項(xiàng)目效益簡析 
主要體現(xiàn)在以下方面： 
       社會(huì)效益：（1） 氣霧培技術(shù)是多學(xué)科交叉和多技術(shù)集成，很多前沿技術(shù)在這里得到應(yīng)用，這有利于推動(dòng)多種學(xué)科知識(shí)的融合、多種技術(shù)的協(xié)調(diào)與集成、多種人才的交流、多種科技成果得到應(yīng)用。從而，有利于推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、創(chuàng)新和應(yīng)用； （2）它采用立體栽培形式, 能夠節(jié)約緊張的土地資源。 為植物高產(chǎn)量提供了重要保證。它采用物理農(nóng)業(yè)技術(shù)代替了化學(xué)品的使用，減少了化學(xué)品對(duì)土地、對(duì)水、對(duì)空氣/對(duì)植物的污染,保證了了產(chǎn)品的質(zhì)量。它采用肥水 液循環(huán)技術(shù)，節(jié)約了水肥資源，零污染零排放，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境友好型地生態(tài)生產(chǎn)。它采用計(jì)算機(jī)植物專家、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化、透明化操作，科學(xué)化管理。
       植物氣霧培模式對(duì)解決土地問題、資源問題、人口增長問題、三農(nóng)問題、農(nóng)業(yè)人口老齡化問題、環(huán)境問題和可持續(xù)發(fā)展問題具有重要意義。因此它是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的最高階段、是農(nóng)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。目前，國外發(fā)達(dá)國家，如以色列、日本、美國、荷蘭、德國等國家的植物工廠中已廣泛應(yīng)用。 
       經(jīng)濟(jì)效益：氣 霧栽培的立體形式使栽培面積提高了幾倍甚至幾十倍，植物產(chǎn)量也相應(yīng)地得到提高數(shù)倍；實(shí)現(xiàn)了周年不間斷栽培，復(fù)植指數(shù)成倍提高，植物產(chǎn)量也相應(yīng)成倍提高；氣霧培植物高品質(zhì)，受到消費(fèi)者的喜愛，商品價(jià)格也提高了2-5倍，尤其是氣霧培觀光效益的提高，從而可以取得比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)同等面積高出幾十倍甚至上百倍的經(jīng)濟(jì)效益。 
       生態(tài)效益：近 些年來傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，采用農(nóng)藥殺蟲滅菌，使99%農(nóng)藥累積在土壤中，殘留在食物中，流淌到水里，散發(fā)在空氣中，采用化肥促長，使化肥污染了水環(huán)境，破壞了 土壤結(jié)構(gòu)，使之出現(xiàn)礦化，逐漸失去續(xù)耕能力；采用除草劑除草，造成了重金屬殘留，出現(xiàn)了大量食品安全問題，影響了人們的健康，污染了土地、水源和空氣。如何才能保證人們吃到安全，健康的食品？如何保持天藍(lán)、水清、氣純和可持續(xù)發(fā)展？植物工廠的出現(xiàn)，這些問題的解決成為可能。氣霧培采用礦物質(zhì)肥料和沼液等有 機(jī)肥，并且循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)零污染、零排放。既生態(tài)環(huán)保又可保持可持續(xù)生產(chǎn)！采用多種復(fù)合物理農(nóng)業(yè)技術(shù)殺蟲滅菌、完全做到免農(nóng)藥生產(chǎn)。這些措施地采用，有力地保證了生產(chǎn)出高品質(zhì)產(chǎn)品。生產(chǎn)出安全、健康.綠色或有機(jī)食品。走出了綠色生產(chǎn)、生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展的新路，符合人們對(duì)食品安全健康，對(duì)環(huán)境生態(tài)可持續(xù)的要求，符合國家對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)“高產(chǎn)，高效、高質(zhì)、安全、健康，生態(tài)的政策要求。 
      七、項(xiàng)目開發(fā)單位概況： 
杭州立體農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，是一家以“新科技、新農(nóng)業(yè)、新民生”為發(fā)展理念，以致力于推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，發(fā)展新農(nóng)業(yè)、營造新環(huán)境、服務(wù)新民生為己任的科技型農(nóng)業(yè)企業(yè)。在設(shè)施農(nóng)業(yè)及果蔬栽培方面具有多年研究實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在氣霧栽培、水培等技術(shù)方面走在了全國前列，已在多家單位得到成功應(yīng)用。