基于生態(tài)農(nóng)業(yè)的蔬菜大棚可持續(xù)化種植研究

張 穎

（江蘇省如東縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇 南通 226400）

生態(tài)農(nóng)業(yè)是對(duì)農(nóng)業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)要素進(jìn)行調(diào)整，讓經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益相平衡[1]。研究表明在生態(tài)農(nóng)業(yè)中污染物排放更少，提高了廢物的利用率。農(nóng)業(yè)蔬菜大棚中產(chǎn)生的主要廢棄物是收割后的蔬菜秸稈和蔬菜殘?jiān)?jù)調(diào)查，每年每500 m2的蔬菜大棚里會(huì)產(chǎn)生大約1.2 t的農(nóng)業(yè)廢棄物，大量的農(nóng)業(yè)廢棄物沒(méi)有得到有效回收利用。蔬菜大棚的種植戶為保證蔬菜的健康生長(zhǎng)會(huì)將蔬菜廢棄物收集堆放在大棚外部，廢棄物堆放會(huì)滋生細(xì)菌以及發(fā)生其他病蟲(chóng)害，對(duì)于蔬菜生長(zhǎng)非常不利，廢棄物隨意堆放也不符合可持續(xù)發(fā)展理念。筆者在傳統(tǒng)蔬菜大棚的基礎(chǔ)上融合現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)，建立了生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚，實(shí)現(xiàn)了蔬菜大棚內(nèi)部的資源的組合發(fā)展以及大棚內(nèi)部的生態(tài)循環(huán)。

1 生態(tài)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵及發(fā)展條件

生態(tài)農(nóng)業(yè)是由美國(guó)知名的土壤學(xué)家提出的，是一種通過(guò)最低的經(jīng)濟(jì)投入，融合相關(guān)農(nóng)業(yè)新技術(shù)，保持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)收益最大化的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式[2]。

目前生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的幾個(gè)條件：第一，生態(tài)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)內(nèi)部的自我循環(huán)。第二，通過(guò)科學(xué)休耕輪耕保持土壤的肥力。第三，生態(tài)農(nóng)業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率非常高，單產(chǎn)量高于傳統(tǒng)蔬菜大棚的單產(chǎn)量。第四，生態(tài)農(nóng)業(yè)面向市場(chǎng)，依據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)展種植活動(dòng)，利用蔬菜大棚可以拓展產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行食品包裝服務(wù)，提高蔬菜價(jià)值[3]。我國(guó)的生態(tài)農(nóng)業(yè)正在逐步發(fā)展，在提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略后生態(tài)農(nóng)業(yè)才迎來(lái)發(fā)展的高峰期。生態(tài)蔬菜大棚日益進(jìn)步，在建設(shè)過(guò)程中運(yùn)用高科技農(nóng)業(yè)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的背景下提高經(jīng)濟(jì)效益[4]。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展逐步完善，發(fā)展核心為保護(hù)資源、堅(jiān)持循環(huán)發(fā)展。

2 生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚組成

生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚建設(shè)包括蔬菜、豬圈養(yǎng)殖、沼氣池以及相關(guān)輔助設(shè)備。一般蔬菜大棚都選擇玻璃鋼制，增加蔬菜大棚內(nèi)的溫度，便于蔬菜生長(zhǎng)或者種植反季節(jié)蔬菜，提高蔬菜產(chǎn)量和蔬菜大棚的經(jīng)濟(jì)效益[5]。豬圈建設(shè)要保證生豬養(yǎng)殖的基本環(huán)境，不僅要求溫濕度適宜、空氣流通，還要處理好豬糞等排泄物，采用下排式地面，方便排泄物順利進(jìn)入沼氣池。在養(yǎng)殖過(guò)程中做好養(yǎng)殖區(qū)域日常消毒、人員車(chē)輛管控和防蚊蟲(chóng)工作。在豬圈內(nèi)安裝防沼氣燈取暖，將30盞燈安裝在菜地為蔬菜提供照明，保證蔬菜質(zhì)量。沼氣池內(nèi)設(shè)有專(zhuān)門(mén)的攪拌機(jī)器進(jìn)行攪拌，提高沼氣產(chǎn)量為照明提供能源。通過(guò)圖片布局展示，能更加直觀地感受到生態(tài)蔬菜大棚的合理和循環(huán)作用之處，生態(tài)蔬菜大棚的布局如圖1所示。

圖1 生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚布局

3 發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的原因及生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的原因

采用傳統(tǒng)蔬菜大棚時(shí)，種植戶依靠種植經(jīng)驗(yàn)播種收獲，大部分種植戶根據(jù)市場(chǎng)變換蔬菜種類(lèi)。調(diào)查研究顯示，第一，在傳統(tǒng)蔬菜大棚生產(chǎn)中化學(xué)肥料的用量大，化學(xué)肥料用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致蔬菜大棚的種植成本上升。第二，在傳統(tǒng)蔬菜大棚生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生污染問(wèn)題。培育蔬菜大棚中的蔬菜主要用化學(xué)藥品，雖然使用化學(xué)藥品是當(dāng)下培育優(yōu)質(zhì)蔬菜的較好方式，但是不是保護(hù)土地的最佳方式[6]。化學(xué)藥品對(duì)土質(zhì)有很大的損害，會(huì)導(dǎo)致部分土壤失去肥力無(wú)法循環(huán)耕種。

傳統(tǒng)蔬菜大棚的使用期限是3年，在3年中可以播種西紅柿8次，但是每次播種都需要投入資金2 600元；黃瓜在3年時(shí)間內(nèi)有10個(gè)生長(zhǎng)季，每個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)人工及其他輔助投資需2 200元；豆角在3年時(shí)間內(nèi)有6個(gè)生長(zhǎng)季，每個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)人工及其他輔助投資需3 100元；茄子在3年時(shí)間內(nèi)有10個(gè)生長(zhǎng)季，每個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)人工及其他輔助投資需1 850元。傳統(tǒng)蔬菜大棚的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)如表1所示，傳統(tǒng)蔬菜大棚3年經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表1 傳統(tǒng)蔬菜大棚投入產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)

表2 傳統(tǒng)蔬菜大棚經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計(jì)

3.2 生態(tài)蔬菜大棚的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

1）減少生產(chǎn)投入成本。生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚可以通過(guò)發(fā)酵將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘?jiān)?、秸稈等廢棄物充分利用，得到沼氣、發(fā)酵物等產(chǎn)物，不僅減少大棚的能源開(kāi)支，而且降低肥料支出[7]。生態(tài)蔬菜大棚同傳統(tǒng)蔬菜大棚相比更具有發(fā)展優(yōu)勢(shì)，投入到生產(chǎn)中的成本也在不斷降低，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。生態(tài)蔬菜大棚投入產(chǎn)出如表3所示。

表3 生態(tài)蔬菜大棚投入產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)

2）科學(xué)種植，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在種植過(guò)程中引入國(guó)際先進(jìn)的有機(jī)農(nóng)業(yè)概念和自然農(nóng)業(yè)理念，通過(guò)植物之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、生長(zhǎng)規(guī)律抑制雜草生產(chǎn)，使用生物技術(shù)防治病蟲(chóng)草害，杜絕使用化學(xué)肥料和試劑，避免對(duì)土壤和水質(zhì)產(chǎn)生傷害，保護(hù)耕地的生態(tài)環(huán)境[8]。

3）傳遞綠色健康理念，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。以有機(jī)物和純天然生物防治方法培育蔬菜，產(chǎn)品無(wú)農(nóng)藥殘留，是真正意義上的有機(jī)產(chǎn)品，符合國(guó)家規(guī)定的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)要求。同時(shí)廢棄物能得到綜合利用，會(huì)使整個(gè)生態(tài)資源進(jìn)入循環(huán)體系，是國(guó)家倡導(dǎo)的綠色健康理念的體現(xiàn)，能助力實(shí)現(xiàn)國(guó)家碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。

研究者將傳統(tǒng)蔬菜大棚和生態(tài)蔬菜大棚的投入產(chǎn)出進(jìn)行比較，結(jié)果顯示生態(tài)蔬菜大棚的經(jīng)濟(jì)效益高于傳統(tǒng)蔬菜大棚[9]。研究結(jié)果表明，生態(tài)蔬菜大棚的年平均產(chǎn)量比傳統(tǒng)蔬菜大棚高，這也就體現(xiàn)了生態(tài)蔬菜大棚的優(yōu)勢(shì)。生態(tài)蔬菜大棚的使用期限為10年，10年中西紅柿有26個(gè)生長(zhǎng)季，且每個(gè)季度的投入資金少于傳統(tǒng)蔬菜大棚的投入資金。10年中黃瓜有33個(gè)生長(zhǎng)季，豆角有20個(gè)生長(zhǎng)季，茄子有33個(gè)生長(zhǎng)季。生態(tài)蔬菜大棚的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 生態(tài)蔬菜大棚的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.3 生態(tài)蔬菜大棚未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)際生態(tài)蔬菜大棚研究技術(shù)中，有機(jī)農(nóng)業(yè)的概念較為先進(jìn)。有機(jī)農(nóng)業(yè)是指在輔助植物生長(zhǎng)時(shí)不添加任何的化學(xué)肥料以及相關(guān)激素，只依靠科學(xué)的耕作方式和家禽排泄的有機(jī)肥料，在種植中既保持土壤的肥力又保證蔬菜的健康生長(zhǎng)。除了有機(jī)農(nóng)業(yè)的概念以外，還有自然農(nóng)業(yè)的理念[10]。自然農(nóng)業(yè)是指依靠科學(xué)手段和有機(jī)化肥，通過(guò)自然作物之間的關(guān)系來(lái)抑制雜草生長(zhǎng)。在作物生長(zhǎng)過(guò)程中不添加任何化學(xué)藥品，僅依靠植物之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行培育蔬菜活動(dòng)。

3.4 生態(tài)農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)蔬菜大棚持續(xù)種植情況

筆者收集了傳統(tǒng)蔬菜大棚和現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚的數(shù)據(jù)，主要從蔬菜大棚的投入建設(shè)成本和收益效果兩方面來(lái)考慮兩種種植模式的優(yōu)劣。第一，在投入成本方面。傳統(tǒng)模式中蔬菜大棚建設(shè)成本低但投入使用的壽命短，最多是3年。生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚雖然建設(shè)成本高，但使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年。第二，在收益效果方面。傳統(tǒng)蔬菜大棚受外界影響因素過(guò)多，產(chǎn)量低，品質(zhì)不可控，收益不穩(wěn)定。生態(tài)蔬菜大棚通過(guò)精細(xì)化管理，隔絕外界影響，產(chǎn)量高、品質(zhì)可控，經(jīng)濟(jì)效益可觀。從總體上來(lái)看，生態(tài)蔬菜大棚的經(jīng)濟(jì)效益高于傳統(tǒng)蔬菜大棚，且發(fā)展方向迎合可持續(xù)發(fā)展的主流價(jià)值觀念[11]。生態(tài)蔬菜大棚和傳統(tǒng)蔬菜大棚的投入、產(chǎn)出數(shù)據(jù)對(duì)比，如表5所示。

由表5可知，生態(tài)蔬菜大棚的年均收益大于傳統(tǒng)蔬菜大棚，顯示了生態(tài)蔬菜大棚的高效和高收益特點(diǎn)。從表中可以看出：生態(tài)蔬菜大棚的年均投入少于傳統(tǒng)蔬菜大棚的年均投入，但是生態(tài)蔬菜大棚的年均收益高于傳統(tǒng)蔬菜大棚年均收益[12]，說(shuō)明發(fā)展生態(tài)蔬菜大棚具有超強(qiáng)的前景。無(wú)論是當(dāng)?shù)卣€是蔬菜大棚管理者都應(yīng)該鼓勵(lì)和推動(dòng)生態(tài)蔬菜大棚的建設(shè)，提高蔬菜大棚的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 傳統(tǒng)蔬菜大棚與生態(tài)蔬菜大棚投入-產(chǎn)出-收益對(duì)比統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

4 生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚存在的問(wèn)題

4.1 發(fā)酵與蔬菜生產(chǎn)時(shí)間具有差異

在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘?jiān)徒斩挄?huì)被集中采集送往攪碎機(jī)，再被送到沼氣池發(fā)酵。發(fā)酵過(guò)程需要時(shí)間，蔬菜種植周期較短，會(huì)出現(xiàn)蔬菜成長(zhǎng)需肥但發(fā)酵未完成的情況。蔬菜生長(zhǎng)周期性導(dǎo)致殘?jiān)谀硞€(gè)特定的時(shí)間里被集中堆放到沼氣池中，會(huì)造成部分時(shí)間內(nèi)缺乏殘?jiān)?yīng)的情況。

4.2 沼氣池存在安全隱患

沼氣池所產(chǎn)生的沼氣主要成分是甲烷，甲烷是一種無(wú)色無(wú)味有毒氣體，所以沼氣池的密封工作要做好。除此之外，甲烷非常容易被點(diǎn)燃，容易產(chǎn)生氣體爆炸，所以要警示在沼氣池周邊工作的員工嚴(yán)禁明火，防止沼氣池爆炸威脅生命安全。對(duì)于生態(tài)蔬菜大棚，主要依靠科技提高生產(chǎn)效率。但是對(duì)于沼氣池，仍需要一定的工作人員進(jìn)行操作，操作人員要對(duì)沼氣有一定的認(rèn)識(shí)，面對(duì)突發(fā)情況能及時(shí)解決，擁有豐富的管理經(jīng)驗(yàn)和安全意識(shí)。

5 解決蔬菜大棚問(wèn)題的措施

5.1 蔬菜大棚廢棄物的處理方式

生態(tài)農(nóng)業(yè)中蔬菜大棚的蔬菜廢棄物和秸稈會(huì)被集中送到蔬菜廢棄物殘?jiān)鼣嚢杵髦?，攪碎后送入沼氣池，?zhuān)業(yè)人員將碎渣和水按照一定比例混合以便后期發(fā)酵。蔬菜殘?jiān)诎l(fā)酵過(guò)程中溫度最高可達(dá)60 ℃，在這種高溫條件下能清除蔬菜碎渣中的病蟲(chóng)。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚中對(duì)蔬菜廢渣一般采取廢渣堆肥的循環(huán)利用方法，在蔬菜成熟采摘后將剩下的蔬菜秸稈和殘?jiān)⒊啥?，蔬菜秸稈中碳氮含量較低，所以堆肥效果不是很理想，需要添加部分玉米秸稈混合堆肥，玉米秸稈的添加也需要參照一定的專(zhuān)業(yè)比例調(diào)配，調(diào)配好后用透明塑料包裹，防止殘?jiān)饴?。蔬菜發(fā)酵還要考慮發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度之間的關(guān)系，在發(fā)酵前期，發(fā)酵時(shí)間與發(fā)酵溫度成正比，蔬菜殘?jiān)癄€的速度越來(lái)越快；到了發(fā)酵后期，發(fā)酵時(shí)間與發(fā)酵溫度成反比，蔬菜殘?jiān)癄€的速度逐漸減慢；溫度降至常溫，即發(fā)酵完成。將蔬菜、家禽的殘?jiān)斗诺秸託獬刂校鉀Q沼氣池原料的長(zhǎng)期供應(yīng)問(wèn)題。

5.2 蔬菜大棚資源循環(huán)利用

生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚的產(chǎn)物不僅是蔬菜，還包括沼氣、豬肉、發(fā)酵液體和發(fā)酵殘?jiān)萚13-14]。在生態(tài)蔬菜大棚生產(chǎn)的蔬菜和豬肉主要是進(jìn)入銷(xiāo)售市場(chǎng)，供人們食用，其余的產(chǎn)品被應(yīng)用到生產(chǎn)循環(huán)中為生態(tài)蔬菜大棚提供循環(huán)能源。沼氣用于生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚中照明和其他設(shè)備的能源供給；發(fā)酵液具有豐富的氨基酸，可用于配制豬飼料，其與有機(jī)物混合的豬飼料不僅能保證豬的健康成長(zhǎng)，還能提高豬肉產(chǎn)品的品質(zhì)；發(fā)酵液還可以用于蔬菜除蟲(chóng)，既保證蔬菜純天然，又減少病蟲(chóng)害防治的支出，降低蔬菜大棚的成本。

6 結(jié)論

建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)蔬菜大棚能使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向數(shù)字化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，推動(dòng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展。應(yīng)運(yùn)用科技知識(shí)發(fā)展農(nóng)業(yè)，將生態(tài)理念融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展良性循環(huán)。當(dāng)下需要大力發(fā)展生態(tài)蔬菜大棚，提高經(jīng)濟(jì)效率和蔬菜品質(zhì)。通過(guò)傳統(tǒng)蔬菜大棚的生產(chǎn)投入數(shù)據(jù)與生態(tài)蔬菜大棚的生產(chǎn)投入數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)采用生態(tài)蔬菜大棚符合可持續(xù)發(fā)展社會(huì)需要，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。