智能化氣霧培高效生態農業相關技術介紹

       本項目是以一種基于仿生學原理而構架的新型溫室――鳥 巢溫室，及氣霧栽培技術為載體，以計算機智能化控制技術為手段，將現代植物生物學技術、物理農業技術、信息化技術等技術綜合運用，創造作物最佳生長環境及生長模式，使植物生產盡可能不受季節、氣候和環境影響，從而能進行不間斷地生產，高品質高效化的生產。真正實現高產、優質、高效、生態、安全和可持續發展 的目標。 
這種生產模式，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“環境設施化，形式立體化、流程自動化、資源節能化、管理智能化，過程透明化”的全新模式。 
現將項目中應用到的相關設施、技術情況及特點簡介如下：
一、鳥巢式溫室大棚 
       鳥巢溫室又稱穹頂溫室或半球形溫室。是一種基于仿生學原理而構架的新型溫室，它利用自然界鳥類筑巢的三角交叉法，及結合蜂巢的六角加固方式復合而成的高強度、耐災害性天氣的曲面球體溫室。這種結構具有強大的宇宙能量聚集效應，在沒有任何加溫條件的寒冷地方能保持適宜的溫度，具有強大的節能性，是目前世界上 最為節能的網架結構。它的發明填補了當前國內常規溫室產業存在的眾多技術空白，也為溫室產業的多元化發展豐富了內容。他的優勢主要體現在以下幾個方面： 
       1、利用三角交叉的穩固性來構建溫室骨架，達到最佳的結構穩定性。 
       2、利用曲面的球體結構形成整體張力，實現局部抗性的最大化。 
       3、采用空間桁架及蜂窩狀的張拉，實現溫室承壓與抗風能力的數倍提高，溫室每連接點的平均負載達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鍵技術所在，可抗50厘米以上大雪。 
       4、球體的溫室形狀具有最大的抗風性，任何角度的風襲，都可以化解，它具有最小的迎風面，可抗十幾級的強風，是當前世界上最為抗風的幾何球體溫室。 
       5、空間高曠，方便立體耕作，實現太陽有效輻射的最大化利用與生物轉化，實現一畝頂5畝的耕作效率。 
       6、結合肥皂泡保溫遮陽技術，使溫室的溫光調控最優化與節能化，綜合節能效率可達50%以上，是當前最為節能的溫室技術。 
       7、球體鳥巢溫室還結合了水體蓄熱調溫技術，使溫室的熱蓄存系統達到最佳的節能效果，實現夏日降溫寒季調溫的仿自然生態效果。 
       8、運用球體溫室的熱聚頂效應，實現頂開窗與側通風的煙囪對流，實現通風節能化與高效化，如果結合無動力智能開窗系統，可以達到更佳的通風效果。 
       9、適合觀光農業、蔬菜生產、庇護所、廠房、室內運動場及泳館等多種用途，是一種適應性極廣，發展空間極大，市場前景良好的新型溫室。 
      10、應用于生態倉儲及辦公。 
利用鳥巢三角網架結構力學原理，所建造的倉儲可以不用硬化地基，用鋼架網架搭建后，頂層用透明PVC或耐老化膜覆蓋，外立面種植爬藤類植物，再用裝飾材料進行隔斷，頂層可以種植盤景觀賞作物，一樓二樓可供生態辦公及倉儲之用。特點：建筑物重量輕，結構力學性能更好，不需要進行地基處理，基本不破壞耕作層，建筑具有冬暖夏涼、生態節能、功能多樣的特點。 
二. 氣霧栽培技術 
       它是利用噴霧裝置將營養液霧化為小霧滴狀，直接噴射到植物根系以提供植物生長所需的水分和養分的一種無土栽培技術。作物懸掛在一個密閉的栽培裝置(槽、箱或 床)中，而根系裸露在栽培裝置內部，營養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中根系的水氣矛盾解決得最好的一種形式，同時它也易于自動化控制和進行立體栽培，提高溫室空間的利用率。空間是無限的，平面的平地是有限的，空氣是無限的，土壤是有限的，只有向空中發展，只有用空氣代替土壤，種植業的發展才可以說是一次革命性的跨越。 
       它以基于仿生學原理開發的新型溫室“半球式大棚”為硬件設施，以“電腦智能化控制氣霧栽培”技術及物理、生物綜合防治技術為手段。植物生長中所需的“溫、濕、光、氣、肥、水”實行電腦智能化管理。在作物種植栽培全過程，做到基本不使用農藥、生物激素，為市場提供真正安全、優質、綠色的免農藥農產品（免農藥農產品是歐盟農產品標準中的最高級優質產品）。同時，在種植過程中采用立體、無土、氣霧化栽培新技術，節土、節水、節電、節能、高效，無任何農業污染，與傳統農業相 比，畝均節水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平面種植的5倍面積，蔬菜周轉效率是傳統種植方法的2倍以上，即從實際有效種植面 積及全年茬口周轉綜合來比較，一畝立體溫室大棚相當于傳統種植5-10畝面積.另外，因產品可全部達到歐盟“免農藥農產品”標準，市場價格是傳統蔬菜的 3-5倍，預期畝均年收入約為30萬元，是一般設施農業的15倍以上。實現了經濟效益、生態效益、社會效益的和諧共贏。 
       氣霧栽培“免農藥蔬菜”項目特點：氣 霧培與傳統的設施農業相比具有不可比擬的優勢，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植物的生產，包括蔬菜瓜果、苗木、花卉、藥材和糧食等絕大部分農作物，不存在任何植物對土壤有否適應性和重茬現象，而且可周年不間斷生產。不受季節、環境、氣候的任何影 響;它主要優點是： 
       一是解決了當前人們最關心的食品安全問題。免農藥安全食品，是蔬菜的最高標準（比當前綠色食品，無公害食品要求更高的標準），本項目產品不使用農藥故無任何農藥殘留，不施用任何激素故無激素之憂，產品質量透明（產品從農田到餐桌的質量全過程可追溯，消費者除了可以通過網絡追溯農產品種植地塊、農事、采摘記錄、訂單流程外，還能通過基地內安裝的攝像頭，遠程實時觀看蔬菜的生長管理情況）。

       二是實現了農業生產的節約化、集約化、高效化。基于仿生學原理開發的新型溫室空間高曠，方便立體耕作，通過立體栽培設施，使栽培面積擴大了數倍甚至數十倍，把栽培面積向空中發展對提高植物產量, 起了重要作用. 經測算，塔式栽培1.5米高時約是平面栽培的3倍,3米高的塔式栽培可提高6倍；園柱體立體栽培設施可以使栽培面積提高了5-10倍。同時還實現太陽能、土地、水、氣等資源最大化利用及生物轉化，大大減少勞動力成本。作物生長節水效率可達90%，即需水量只是傳統農業的10%，蟲害減少75%以上，化肥量減少70%以上，畝均產量相當于傳統農業的5-10畝。若 營銷得當，畝效益可提高15倍以上。三是真正實現了無公害生產、節能環保與生態循環。通過霧化栽培新技術的應用，可做到無蟲害免農藥生產，廢棄物零排放，實現無公害可持續生產。四是集高效農業與休閑觀光農業于一體。氣霧培設施構造美觀，作物經科學布局后，可供游人觀光采摘，進一步提高種植效益。 
       三.種苗快速繁殖：種 苗快繁是應用植物細胞全息性原理，以“植物非試管智能化快繁技術”為核心，以鋼架大棚、霧培、空間電場、磁場、計算機智能化、標準化控制為主要硬件設施，利用植物的一小段枝、根、芽或一片葉即可進行快速繁殖，是目前國內外生產成本最低，工廠化，智能化，自動化程度最高的育苗新技術，是計算機控制技術與生物 技術有機結合的農業高新技術。 快繁種苗特點為：育 苗時間短，可比常規育苗節約10-30天；成本低，約是常規育苗的40%；不受氣候季節限制；種苗質量高、成活率高、性狀穩定，可與母本保持100%一 致，成活率達95%以上；項目示范推廣后，可大大加快我省現代農業產業化發展，促進農業增效、農民增收。另外，因為應用快繁技術，可利用植物的一小段枝、根、芽或一片葉即可進行快速繁殖，所以對瀕危植物種群的繁育，保護生態平衡具有重大的意義。 
       四.新奇水培盤景：本 項目首先是將陸生植物去除原有土生根系后，再應用智能化苗床進行快繁誘導生根，在脅迫生長、空間電場、磁場及智能化控制等新技術，激發植物體中原有潛在的的水生基因（地球上所有的動植物都起源于水生環境），重新生出能適應水環境中長期生長的新的根系，從而促使陸生植物在水環境中長期生長栽培（與目前市場上所謂水培花卉有本質的區別，因為目前市場上的所謂水培花卉都是將土生根植特將泥土沖洗后，再加些營養液，直接放到水環境中，這種花卉盤景根系一般在1-3個月內即會出現爛根而死），再應用納米螢光誘導技術，結合盤景藝術，開發出能在靜態水環境中長期生長且能在夜晚發光的各類景觀盤景。 
與普通盤景相比，更加潔凈，養護簡便，更具觀賞性。 
       五.智能化計算機控制技術 
1.信息傳感技術： 
       在上述項目實施中。溫室內安裝了大量多種信息傳感器，以便隨時了解并掌握植物生長的各種環境因子。通過光照傳感器了解植物光照強度、通過溫濕度傳感器了解植物環境的溫濕度（葉片溫度、環境溫度、植物根部溫度傳感器）、用PH值檢測營養液酸堿度、用電導率儀檢測營養液EC值營養液濃度、用離子傳感器檢測營養液 成分。利用這些傳感器能夠準確掌握植物生長的各種環境狀況，便于對植物環境進行準確地控制和調節。 
2.計算機植物專家技術 
       計算機植物專家系統技術，是植物工廠中的大腦、是核心技術。各種傳感器的數據匯集在計算機中, 并通過計算機植物專家系統根據不同情況, 進行分析并相應做出決策, 從而創造植物工廠中適宜植物生長的最佳環境因子, 以促進植物生長。 
3.農業物聯網技術應用

       物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網被視為互聯網的應用拓展，應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為 核心的創新，是物聯網發展的靈魂, 物聯網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。 
       農業物聯網，即在控制系統中，運用物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設備，檢測環境中的溫度、相對濕度、PH 值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，保證農作物有一個良好的、適宜的生 長環境。遠程控制的實現使技術人員在辦公室就能對多個大棚的環境進行監測控制。采用無線網絡來測量獲得作物生長的最佳條件，可以為溫室精準調控提供科學依據，達到增產、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。 
       農業物聯網原理：就是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線數據通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網絡中，物品(商品)能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別(RFID)技術，通過計算機互聯網實現物 品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享。 
       六、氣霧栽培項目效益簡析 
主要體現在以下方面： 
       社會效益：（1） 氣霧培技術是多學科交叉和多技術集成，很多前沿技術在這里得到應用，這有利于推動多種學科知識的融合、多種技術的協調與集成、多種人才的交流、多種科技成果得到應用。從而，有利于推動科學技術的發展、創新和應用； （2）它采用立體栽培形式, 能夠節約緊張的土地資源。 為植物高產量提供了重要保證。它采用物理農業技術代替了化學品的使用，減少了化學品對土地、對水、對空氣/對植物的污染,保證了了產品的質量。它采用肥水 液循環技術，節約了水肥資源，零污染零排放，實現了環境友好型地生態生產。它采用計算機植物專家、物聯網技術、實現了精準化、透明化操作，科學化管理。
       植物氣霧培模式對解決土地問題、資源問題、人口增長問題、三農問題、農業人口老齡化問題、環境問題和可持續發展問題具有重要意義。因此它是現代設施農業的最高階段、是農業核心競爭力。目前，國外發達國家，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用。 
       經濟效益：氣 霧栽培的立體形式使栽培面積提高了幾倍甚至幾十倍，植物產量也相應地得到提高數倍；實現了周年不間斷栽培，復植指數成倍提高，植物產量也相應成倍提高；氣霧培植物高品質，受到消費者的喜愛，商品價格也提高了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農業同等面積高出幾十倍甚至上百倍的經濟效益。 
       生態效益：近 些年來傳統農業生產，采用農藥殺蟲滅菌，使99%農藥累積在土壤中，殘留在食物中，流淌到水里，散發在空氣中，采用化肥促長，使化肥污染了水環境，破壞了 土壤結構，使之出現礦化，逐漸失去續耕能力；采用除草劑除草，造成了重金屬殘留，出現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、水清、氣純和可持續發展？植物工廠的出現，這些問題的解決成為可能。氣霧培采用礦物質肥料和沼液等有 機肥，并且循環利用實現零污染、零排放。既生態環保又可保持可持續生產！采用多種復合物理農業技術殺蟲滅菌、完全做到免農藥生產。這些措施地采用，有力地保證了生產出高品質產品。生產出安全、健康.綠色或有機食品。走出了綠色生產、生態和可持續發展的新路，符合人們對食品安全健康，對環境生態可持續的要求，符合國家對現代化農業“高產，高效、高質、安全、健康，生態的政策要求。 
      七、項目開發單位概況： 
杭州立體農業開發有限公司，是一家以“新科技、新農業、新民生”為發展理念，以致力于推動農業科技創新、促進成果轉化，發展新農業、營造新環境、服務新民生為己任的科技型農業企業。在設施農業及果蔬栽培方面具有多年研究實踐經驗。在氣霧栽培、水培等技術方面走在了全國前列，已在多家單位得到成功應用。