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水培蔬菜产业化前景
有问题和解决方案
1 .水培蔬菜的优缺点
1.1优势
1.2缺点
2 .规模化水培蔬菜生产主要设施
2.1营养液膜种植系统
2.2深液流水培养系统
2.3漂浮种植系统
3 .规模化水培蔬菜生产企业经营管理要点
3.1管理生产技术规范，保证蔬菜产量和质量
3.2采用工业化生产管理模式，调动人员积极性，降低劳动生产成本
3.3重视营养液精细化管理，保证产量和质量
3.4抓好生产环节的往来，保证产品可追溯
3.5严格控制病虫害发生和农药安全使用
3.6资源循环利用保障生产过程污染零排放
3.7做好三产融合，拓展水培蔬菜产业发展空间
4 .规模化水培蔬菜生产可能面临的问题及解决对策
4.1建设规格过高，投资回收难
4.2营养液控制不充分，产量和质量达不到理想水平
4.3严重病虫害，产品安全受到威胁
4.4管理水平低，生产成本高，经济效益不高
4.5市场开拓不够，投资回报不理想
5 .水培蔬菜规模化生产发展展望
水培是在环境比较可控的条件下进行的，由于作物生长的营养供应和各种环境因子控制比较准确，水培蔬菜的产量和质量与传统土壤栽培不可同日而语，无论是安全性，还是蔬菜的口感、内在质量，都远远优于土壤栽培。 正因为如此，水培蔬菜产业在包括中国在内的世界许多国家都成为了高档蔬菜、安全蔬菜生产的不二选择。
我国商业生产中真正应用的水培技术，来源于20世纪70年代山东农业大学的邢禹贤教授。 他在大庆油田、胜利油田等地开展“鲁sc”系列多层水培技术种植番茄，华南农业大学连兆煌、刘士哲教授等也开发出适应南方热带亚热带气候条件的水泥砖结构深液流水种植设施，并大面积推广。 此后，日本捐赠给中国浙江、上海等地的水培设备中大多含有水培设备。 浙江农科院园艺所研究员张德威、徐志豪等开展了利用预制泡沫栽培槽的浮板毛管水培养技术，此后全国多家研究机构也开展了水培技术商业化、规模化应用的尝试。 从21世纪开始，华南农业大学刘士哲教授等人在全国许多地方大面积推广远距离管道水培技术，该技术因投资少、管理简单、设施设备耐用等特点在全国各地大面积推广。 近十年来，中国又掀起了从国外引进大规模、高规格温室和棚户区无土栽培设施的高潮，从荷兰、以色列、日本等许多国家引进了大量此类设施。 目前，这些设施对水培技术的发展有一定的科技示范作用，但由于投资大、管理相对复杂、产量不理想等原因，生产效果还没有达到预期水平。 结合中国实际情况发展水培技术，是一个值得探索的大课题。
1 .水培蔬菜的优缺点
从水培蔬菜的发展历程以及目前种植的蔬菜品种和最终经济效益的差异来看，与传统的土壤栽培、基质栽培相比，其主要优缺点如下
1.1优势
由于产量大的水培蔬菜通过营养液直接向根系提供营养和水分，所以蔬菜营养供应更为充足、均衡、快捷。 这种方式栽培的蔬菜，在产量上比传统土壤栽培和基质栽培高出几倍甚至十倍。
品质好是因为营养液栽培蔬菜，营养供给均衡，且可以根据蔬菜种类和生长阶段精确控制营养供给，而且是在大棚等保护设施的条件下进行，不易受到露天栽培等不利于生长的条件的干扰和影响，植物因此，水培蔬菜的口感好，内在品质好。
易于自动控制由于水培设施采用营养液作为提供植物根系生长的根际条件，其营养水平易于通过自动控制设备准确控制，只需增加各种检测探针和相应的控制设备即可实现生产过程的自动控制。
设施管理简单的水培设施设备，采用管道和能盛放营养液的各种栽培槽等进行栽培，其设备比较简单，只要配备好设施设备就能很好地管理作物栽培，水培设施设备耐用，管理方便。
1.2缺点
投资大相对于传统的土壤栽培和基质栽培，水培的设施设备投资大，导致整个规模化水培蔬菜生产基地投资大，成为当前规模化水培蔬菜发展的瓶颈。 但随着各种简化、耐用、低成本设施的开发，投资的大问题也可以在一定程度上得到解决。
大量传播可能发生病害的水培蔬菜的营养液循环流动，在栽培系统发生病害尤其是根系病害时，可引起病害的广泛传播。 因此，进行生产用水、育苗基质消毒、营养液和设施设备消毒非常重要。
高技术水平的水培蔬菜在营养液中进行，传统土壤种植对土壤没有缓冲作用，需要更加严格对营养液浓度、各营养物质比例、酸碱度及温度等条件的控制。 因此，管理和控制的技术要求更高。
2 .规模化水培蔬菜生产主要设施
所谓规模化水培蔬菜生产企业，主要是指水培设施面积在6.67hm2以上，每日蔬菜产量达到1000~2000kg水平的企业。 规模化运营的企业，除了规模化生产降低生产整体成本外，还有相当规模的蔬菜生产，因此正在规范企业整体管理，实行技术措施科学化，稳定市场销售。 目前，我国蔬菜水培技术有营养液膜技术和深液流水培养技术两种，根据所用材料、设施的设计不同，呈现出不同的外观，设施的栽培作物类型和管理也存在较大差异。
2.1营养液膜种植系统
营养液膜栽培系统是指栽培槽中营养液层较浅，只有几毫米或1~2cm左右的深度。 主要包括栽培槽、营养液池、供液及回流系统。
花盆可以用各种各样的管子制作。 另外，也可以用土工膜、硬质塑料板等硬质、软质、可以盛放营养液、不漏水的材料制成。 使用塑料管时，一般可以采用UPVC材料，形状可以是圆形、方形或其他异形。 管道选型宜使用符合或接近饮用水自来水标准的材料制作。 管道上植株的行距因栽培作物的类型而异。 栽培管道一般由镀锌方管或圆管制成的架子支撑。 用土工膜制作栽培槽时，需要使用其他硬质材料，如木板、塑料板、锌板等，这些材料需要预先制作底部有倾角的栽培槽，然后铺上土工膜或其他塑料薄膜。 直接用硬质塑料板制作栽培槽时，需要做成有一定坡度的形状，以利于营养液的流通。
养液池可用水泥砖制成，内外水泥油混合制成，或塑料桶、玻璃容器或土工膜衬里制成。 营养液池多分为沉降滤池和输液池两部分。 营养液膜水培系统的栽培槽营养液量较少，需要营养液池体积稍大，一般可以承受整个栽培系统营养液总体积的2/3~3/4左右。 长时间停电后，栽培槽的营养液可能会全部逆流而无法容纳在营养液罐中，此时营养液可能会从营养液罐溢出而浪费。
供液及回流系统的供液系统主要由水泵、定时器、各级供液及回流管路和阀门等部分组成。 输液管路采用耐腐蚀的潜水泵或清水泵将营养液池内的营养液通过各级管路输送到各栽培管一端，回流管路从栽培管路另一端收集栽培管流出的营养液回流到营养液池，使营养液在整个栽培系统循环流动。
其他辅助设施包括营养液加温和降温装置、营养液自动检测和调节装置等，这可以根据需要选择。 在条件允许的情况下，可以不使用这些配套设施，只采用上述种植系统的基本组成部分，其生产效果并不会因为加装这些配套设施而大幅度提高，只会提高企业自动化生产的程度。
2.2深液流水培养系统
深液流水培养是指栽培槽中营养液层一般较深，至少几十毫米至几十厘米深，主要包括栽培槽、定植板、定植杯、营养液池、营养液供应和回流系统等组成部分。
种植槽采用水泥砖制成、硬质塑料管或其他各种材料制成槽框后，可内衬土工膜等塑料薄膜制成，不漏水，能容纳较多营养液，保证槽框表面水平即可。
定植板一般用聚苯乙烯泡沫塑料制成，不宜用铁板、硬塑料板等。 否则容易变形破损。
营养液池与上述营养液膜技术相似，但其体积可稍小。 因为栽培系统的营养液大部分聚集在栽培槽里。
其他配套设施与上述营养液膜技术相似。
2.3漂浮种植系统
从严格意义上讲，也是深液流水培。 漂浮栽培系统是将作物种植在漂浮在具有一定浮力的营养液层上的泡沫苯乙烯板上的栽培系统，主要包括栽培槽、漂浮板(定植板)、营养液池、供液及回流系统几个组成部分。
栽培槽的栽培槽可以用很多材料制成，面积可以大也可以小。 在一些温室和大棚里，除了少量的工作通道和工作区域外，大部分面积都做成大池塘状，利用机械推力将浮板(定植板)从栽培槽的一端推向另一端。 也有缩小栽培槽，在各栽培槽之间留下工作通道的。
浮板浮板是定植板，用泡沫苯乙烯板制成。 板子上根据栽培蔬菜的种类开设有不同株间的定植孔，可以将苗放入定植孔中放入浮动栽培槽。 为了充分提高栽培系统的利用率，往往根据不同阶段蔬菜生长阶段对行距的要求制作不同行距规格的浮板，在整个生长阶段根据苗龄大小进行间苗移栽。
营养液池与上述深液流技术相同。
供液及回输系统与上述营养液膜技术相似。
其他配套设施与上述营养液膜技术相似。
3 .规模化水培蔬菜生产企业
经营管理要点
水培蔬菜生产企业与传统的土壤种植蔬菜生产企业由于生产方式和设施设备的不同，在管理上存在很大的差异。 经营规模化的蔬菜水培生产企业，仅有大棚、棚内种植系统等硬件设施是不够的，还需要科学管理相结合，使企业运转良好。 这些管理点相互联系、环环相扣，无论在哪个阶段出现问题，都会严重影响整个企业的正常、高效、低成本运行。
目前，国内开展蔬菜水培的企业不少，但面积大、规模化运营的水培蔬菜生产企业并不多，相对于面积大的露地栽培，水培蔬菜种植面积寥寥无几。 据不完全统计，全国水培蔬菜总面积在5000~10000亩(约3335~6670hm2 )以下。 主要是因为如果加大水培蔬菜的生产规模，生产基地的总投资会大幅增加。 而且，很多想投资水栽蔬菜生产行业的企业家，对水栽蔬菜的生产技术、生产过程的掌握、市场销售等都不了解，因此其投资十分谨慎。 在这些大型水培蔬菜生产企业中，广州绿垠农业科技发展有限公司(以下简称“绿垠公司”)是一家生产技术成熟、管理规范、销售市场开拓良好、经济效益高、产学研结合紧密、三产业融合较好的企业，该企业现有约200亩棚内全部为管道水培蔬菜(包括叶菜类和各种瓜果类蔬菜，包括上述营养液膜技术和深液流水培养技术)，栽培品种达40多种，全部通过无公害蔬菜产品认证，产品可追溯管理由广州市农业局牵头搭建的广州市农产品质量安全可追溯管理平台该企业生产的水培蔬菜主要销往香港、深圳、广州、东莞、中山、佛山等珠三角地区的超市、社区商店，以电商、社区配送、会员配送方式销售。 现以该企业为例，简述水培蔬菜生产企业的管理要点。
3.1管理生产技术规范，保证蔬菜产量和质量
规模化水培生产企业应当多年均衡高效地生产蔬菜，技术规范的制定和执行是保证蔬菜产量和质量的前提。 这些技术规范主要包括育苗基质制备、播种、营养液管理、病虫害控制、产品收获、包装及装箱规范等。 规模化水培生产企业一般是购买原材料自行配制育苗基质，为了保证育苗质量，需要对基质原料的购买、各种原料的比例、配制方法采取统一的标准。 播种规范是指使用育苗穴盘进行播种时，根据植株大小，确定播种的每个穴的种子数、种子覆盖基质的厚度、基质的紧密度等。
营养液管理规范是指从购买原料肥料开始，落实各原料的来源和纯度，严格质量控制，不符合标准的原料一律不得使用。 是指随后在称量各原料肥料时反复核对，避免出现名称不符的问题。 配制浓缩营养液和工作营养液时，应根据不同生长时期确定相应的营养液管理方案，并落实到具体生产中。
3.2采用工业化生产管理模式，调动人员积极性，降低劳动生产成本
规模化水培蔬菜生产企业不同于传统农场，几乎所有的操作过程都可以规范进行，因此，绿色垠公司采取按工序细分的计件工资制度进行生产管理，将水培蔬菜生产的全过程分为播种、定植、收获、设备清洗消毒、产品包装等工序，经过大量调查研究，现这样，每个员工完成每道工序的时间和收入都可以比较透彻地理解，既要保证按时按质按量完成工作，又要保证员工有较高的收入，体现多劳多得的精神，调动员工的主观能动性
3.3重视营养液精细化管理，保证产量和质量
水培蔬菜生产的核心是营养液，营养液管理的成败与产量和产品质量关系密切。 营养液精细化管理主要包括不同蔬菜作物所要求的营养供应规律不同、确定的营养液管理策略。
3.4抓好生产环节的往来，保证产品可追溯
要按以上计件工资制度进行管理，就要解决各生产工序之间员工的工作衔接问题，做好各工作环节的记录，通过各工序工作量的汇总，统筹安排各工序的工作，将相关记录输入追溯系统，通过对这些数据的分析
3.5严格控制病虫害发生和农药安全使用
大棚病虫害防治对规模化水培蔬菜生产企业来说需要不懈努力，在高温高湿的南方热带亚热带气候条件下，如果环境控制不好，病虫害发生比露地更严重。 目前主要通过以下途径防治病虫害的发生和蔓延。 利用大棚设施围护，采用物理隔离的方法减少病虫害。 如大棚周围遮阳棚、出入口缓冲间设置等，是防止成虫飞入的好方法。 大棚整体铺地，阻断成虫产卵进入棚内土地，防止虫卵在土壤中孵化后危害作物； 大棚周围种植香茅等多种虫子不爱吃的植物，降低生产基地总体虫口密度合理施用农药：选用低毒、低残留、安全期短的农药。
3.6资源循环利用保障生产过程污染零排放
广州绿垠农业科技发展有限公司水培蔬菜生产基地通过以下途径充分利用整个生产基地的所有废弃物，不仅将这些废弃物变废为宝，将废弃物转化为生产中的可利用资源，而且保证了生产基地污染物零排放、零污染。 具体做法是水培蔬菜生产过程中蔬菜产品收获后剩余的老叶、黄叶、蔬菜根系、育苗基质等。 收集分类，新鲜植物性残体用于饲养土鸡、鸭、鹅、鱼塘鱼，同时也用于黄粉虫、黑水虻等养殖，节约大量饲料成本，提高养殖动物产品质量。 另外，一些动物吃不完的废弃物和养殖动物的粪便发酵后会成为优质的有机肥。 这些有机肥还可放入水培蔬菜种植棚下空间，作为抗荫较好的石斛、鱼腥草等中药良好栽培基质，或将积泽有机肥作为生产基地露地栽培植物良好的有机肥。
水培蔬菜生产过程中，营养液经过几个月的使用，会积累一定量的根系分泌物、肥料中携带的杂质、植物吸收不完的伴生离子等，这些有毒有害植物生长的物质积累到一定的浓度，就会影响蔬菜的正常生长。 从水培系统中交换的这些废弃营养液不能直接排放到环境中。 这些废弃营养液中还含有一部分养分，如果不进行处理就直接排放到环境中，会导致环境污染。 更换营养液时，可以将废弃的营养液集中收集，在上述蔬菜收获后废弃物堆积过程中淋洒在堆积体上，维持堆积体的湿度，保证堆积体的正常进行。 收集到的废弃营养液也可用于露天栽培植株的灌溉，防止废弃营养液排放造成的环境污染问题，节约水和肥料。
3.7做好三产融合，拓展水培蔬菜产业发展空间
广州绿垠农业科技发展有限公司依托其水培蔬菜生产基地规模大、种植品种多、生产管理规范、蔬菜质量上乘等特点，利用临近珠三角各主要城市的基地优势，大力做好三产业融合文章，开展旅游休闲观光、亲子体验、科普教育、 将餐饮服务与水培蔬菜产业相结合，利用基地生产的各种蔬菜和其他农产品进行初加工，不仅展现了集蔬菜生产、旅游体验和产品加工为一体的现代农业生产魅力，而且为企业带来了较高的收益。 同时，该生产企业作为农民技术人员、政府官员、大学生的培训基地，充当了现代农业技术和设施设备的展示窗口，极大地促进了水培蔬菜产业的发展。
4 .规模化水培蔬菜生产
可能面临的问题和解决方案
目前规模化水培蔬菜设施生产面临的问题主要有以下几个方面
4.1建设规格过高，投资回收难
投资过多问题是困扰大部分规模化水培蔬菜生产企业的一个严重问题，也是有意投资规模化水培的企业所担心的问题之一。 许多企业不了解水培的基础设施，认为投资高标准大棚和所有配套设施就能获得优质高产的水培蔬菜。 对水培室及自动化设施缺乏了解和基本运行、维护，最终损害效益，影响规模化水培蔬菜产业的健康发展。
4.2营养液控制不充分，产量和质量达不到理想水平
水培蔬菜的产量和质量应该高于传统的土壤种植，但目前许多企业生产的水培蔬菜还没有达到理想水平，部分水培蔬菜的质量不如土壤种植，具体表现为没有“菜味”。 这个问题在许多完全采用人工光源的植物工厂更为严重。 实际上，这些企业在水培蔬菜生产过程中，对不同品种蔬菜、不同种植季节、不同水质条件下的营养调控技术不完全掌握，不了解蔬菜营养需求规律，乱用营养液配方，造成营养液控制不到位，蔬菜产量下降，质量下降这个问题如果得不到足够的重视，就会让不明真相的消费者误以为水耕蔬菜生产技术本身存在着不可克服的问题，严重打击水耕蔬菜产业化发展。
4.3严重病虫害，产品安全受到威胁
高温高湿的大棚，如不及时控制病虫害的发生，将比露天栽培更严重。 蔬菜病虫害主要来自水源、育苗基质、种子、外地人进出大棚搬运进入，以及大棚密闭不充分导致病虫进入。 因此，必须特别注意棚室的密闭，对各种物品和栽培设施进行消毒处理。 另外，控制无关人员进入小屋。 外部人员进入时，必须进行人员防护处理，包括穿戴风淋室消毒和消毒后的鞋、鞋套、头套等。 同时，要做好栽培棚室消毒工作，及时喷洒药剂。 一般来说，要使用低毒、低残留的药剂进行喷洒处理，请绝对不要使用高毒、残留时间过长的农药。 另外，不要使用国家明令禁止在蔬菜作物上使用的农药。
4.4管理水平低，生产成本高，经济效益不高
水培蔬菜管理水平低下是许多水培蔬菜生产企业普遍存在的问题。 造成这一问题的主要原因在于，许多从事水培的企业技术人员和管理人员本来就不了解水培技术，加上精细的营养液养分供应调节技术，使得规模化生产过程各个环节难以紧密配合，如何最大限度地提高控制整个基地的综合生产能力，降低生产成本，也是该产业的主要原因
4.5市场开拓不够，投资回报不理想
水培蔬菜对大多数消费者来说还很陌生。 而且，许多从事水培蔬菜生产的企业规模小，产量有限，水培蔬菜在整个蔬菜市场的份额，其占有率极为有限。 目前，对水培蔬菜市场开拓力度不够，水培蔬菜市场售价低，没有体现出优质、昂贵的优势。 为此，通过各种媒体宣传，在中小学和社区人群中开展科普教育，或在现有水培蔬菜生产基地开展亲子科普旅游、体验旅游等，使水培蔬菜安全、营养全价、口感好等特点更好地为广大消费者服务
5 .水培蔬菜规模化生产发展展望
水培技术在蔬菜生长过程中能准确控制养分供应，蔬菜产量和质量远高于传统土壤栽培，大棚温室能阻隔病虫害入侵，大幅度减少农药使用量，农药使用量小，施用安全，不施用农药再加上产品生产过程通过物联网技术全过程跟踪控制，实行生产过程自动化、远程控制和监管，通过实时视频让消费者完全了解并参与整个生产管理过程，实现水耕蔬菜品牌化，实现安全蔬菜生产和超市实现了家庭、餐饮企业等消费场所与消费者的无缝对接，极大地推动了水培蔬菜规模化生产的发展，其市场前景也十分广阔。
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