基于生态农业的蔬菜大棚可持续化种植研究

张 颖

（江苏省如东县农业技术推广中心，江苏 南通 226400）

生态农业是对农业内部生产要素进行调整，让经济效益和生态效益相平衡[1]。研究表明在生态农业中污染物排放更少，提高了废物的利用率。农业蔬菜大棚中产生的主要废弃物是收割后的蔬菜秸秆和蔬菜残渣。据调查，每年每500 m2的蔬菜大棚里会产生大约1.2 t的农业废弃物，大量的农业废弃物没有得到有效回收利用。蔬菜大棚的种植户为保证蔬菜的健康生长会将蔬菜废弃物收集堆放在大棚外部，废弃物堆放会滋生细菌以及发生其他病虫害，对于蔬菜生长非常不利，废弃物随意堆放也不符合可持续发展理念。笔者在传统蔬菜大棚的基础上融合现代生态农业发展技术，建立了生态农业蔬菜大棚，实现了蔬菜大棚内部的资源的组合发展以及大棚内部的生态循环。

1 生态农业的内涵及发展条件

生态农业是由美国知名的土壤学家提出的，是一种通过最低的经济投入，融合相关农业新技术，保持生态可持续发展，实现农业收益最大化的农业发展方式[2]。

目前生态农业发展的几个条件：第一，生态农业是农业内部的自我循环。第二，通过科学休耕轮耕保持土壤的肥力。第三，生态农业的农业生产效率非常高，单产量高于传统蔬菜大棚的单产量。第四，生态农业面向市场，依据市场需求开展种植活动，利用蔬菜大棚可以拓展产业链进行食品包装服务，提高蔬菜价值[3]。我国的生态农业正在逐步发展，在提出可持续发展战略后生态农业才迎来发展的高峰期。生态蔬菜大棚日益进步，在建设过程中运用高科技农业技术，在实现可持续发展的背景下提高经济效益[4]。进入21世纪，我国的生态农业发展逐步完善，发展核心为保护资源、坚持循环发展。

2 生态农业蔬菜大棚组成

生态农业蔬菜大棚建设包括蔬菜、猪圈养殖、沼气池以及相关辅助设备。一般蔬菜大棚都选择玻璃钢制，增加蔬菜大棚内的温度，便于蔬菜生长或者种植反季节蔬菜，提高蔬菜产量和蔬菜大棚的经济效益[5]。猪圈建设要保证生猪养殖的基本环境，不仅要求温湿度适宜、空气流通，还要处理好猪粪等排泄物，采用下排式地面，方便排泄物顺利进入沼气池。在养殖过程中做好养殖区域日常消毒、人员车辆管控和防蚊虫工作。在猪圈内安装防沼气灯取暖，将30盏灯安装在菜地为蔬菜提供照明，保证蔬菜质量。沼气池内设有专门的搅拌机器进行搅拌，提高沼气产量为照明提供能源。通过图片布局展示，能更加直观地感受到生态蔬菜大棚的合理和循环作用之处，生态蔬菜大棚的布局如图1所示。

图1 生态农业蔬菜大棚布局

3 发展生态农业的原因及生态农业发展趋势

3.1 发展生态农业的原因

采用传统蔬菜大棚时，种植户依靠种植经验播种收获，大部分种植户根据市场变换蔬菜种类。调查研究显示，第一，在传统蔬菜大棚生产中化学肥料的用量大，化学肥料用量过多会导致蔬菜大棚的种植成本上升。第二，在传统蔬菜大棚生产中会产生污染问题。培育蔬菜大棚中的蔬菜主要用化学药品，虽然使用化学药品是当下培育优质蔬菜的较好方式，但是不是保护土地的最佳方式[6]。化学药品对土质有很大的损害，会导致部分土壤失去肥力无法循环耕种。

传统蔬菜大棚的使用期限是3年，在3年中可以播种西红柿8次，但是每次播种都需要投入资金2 600元；黄瓜在3年时间内有10个生长季，每个生长季内人工及其他辅助投资需2 200元；豆角在3年时间内有6个生长季，每个生长季内人工及其他辅助投资需3 100元；茄子在3年时间内有10个生长季，每个生长季内人工及其他辅助投资需1 850元。传统蔬菜大棚的投入产出数据如表1所示，传统蔬菜大棚3年经济效益统计如表2所示。

表1 传统蔬菜大棚投入产出统计

表2 传统蔬菜大棚经济效益统计

3.2 生态蔬菜大棚的发展优势

1）减少生产投入成本。生态农业蔬菜大棚可以通过发酵将生产过程中产生的残渣、秸秆等废弃物充分利用，得到沼气、发酵物等产物，不仅减少大棚的能源开支，而且降低肥料支出[7]。生态蔬菜大棚同传统蔬菜大棚相比更具有发展优势，投入到生产中的成本也在不断降低，实现了经济效益的最大化。生态蔬菜大棚投入产出如表3所示。

表3 生态蔬菜大棚投入产出统计

2）科学种植，保护生态环境。在种植过程中引入国际先进的有机农业概念和自然农业理念，通过植物之间的竞争关系、生长规律抑制杂草生产，使用生物技术防治病虫草害，杜绝使用化学肥料和试剂，避免对土壤和水质产生伤害，保护耕地的生态环境[8]。

3）传递绿色健康理念，推动可持续发展。以有机物和纯天然生物防治方法培育蔬菜，产品无农药残留，是真正意义上的有机产品，符合国家规定的有机农产品生产要求。同时废弃物能得到综合利用，会使整个生态资源进入循环体系，是国家倡导的绿色健康理念的体现，能助力实现国家碳达峰和碳中和目标。

研究者将传统蔬菜大棚和生态蔬菜大棚的投入产出进行比较，结果显示生态蔬菜大棚的经济效益高于传统蔬菜大棚[9]。研究结果表明，生态蔬菜大棚的年平均产量比传统蔬菜大棚高，这也就体现了生态蔬菜大棚的优势。生态蔬菜大棚的使用期限为10年，10年中西红柿有26个生长季，且每个季度的投入资金少于传统蔬菜大棚的投入资金。10年中黄瓜有33个生长季，豆角有20个生长季，茄子有33个生长季。生态蔬菜大棚的经济效益数据统计如表4所示。

表4 生态蔬菜大棚的经济效益数据统计

3.3 生态蔬菜大棚未来发展趋势

在国际生态蔬菜大棚研究技术中，有机农业的概念较为先进。有机农业是指在辅助植物生长时不添加任何的化学肥料以及相关激素，只依靠科学的耕作方式和家禽排泄的有机肥料，在种植中既保持土壤的肥力又保证蔬菜的健康生长。除了有机农业的概念以外，还有自然农业的理念[10]。自然农业是指依靠科学手段和有机化肥，通过自然作物之间的关系来抑制杂草生长。在作物生长过程中不添加任何化学药品，仅依靠植物之间的竞争关系和生长规律进行培育蔬菜活动。

3.4 生态农业与传统蔬菜大棚持续种植情况

笔者收集了传统蔬菜大棚和现代生态农业蔬菜大棚的数据，主要从蔬菜大棚的投入建设成本和收益效果两方面来考虑两种种植模式的优劣。第一，在投入成本方面。传统模式中蔬菜大棚建设成本低但投入使用的寿命短，最多是3年。生态农业蔬菜大棚虽然建设成本高，但使用寿命长达10年。第二，在收益效果方面。传统蔬菜大棚受外界影响因素过多，产量低，品质不可控，收益不稳定。生态蔬菜大棚通过精细化管理，隔绝外界影响，产量高、品质可控，经济效益可观。从总体上来看，生态蔬菜大棚的经济效益高于传统蔬菜大棚，且发展方向迎合可持续发展的主流价值观念[11]。生态蔬菜大棚和传统蔬菜大棚的投入、产出数据对比，如表5所示。

由表5可知，生态蔬菜大棚的年均收益大于传统蔬菜大棚，显示了生态蔬菜大棚的高效和高收益特点。从表中可以看出：生态蔬菜大棚的年均投入少于传统蔬菜大棚的年均投入，但是生态蔬菜大棚的年均收益高于传统蔬菜大棚年均收益[12]，说明发展生态蔬菜大棚具有超强的前景。无论是当地政府还是蔬菜大棚管理者都应该鼓励和推动生态蔬菜大棚的建设，提高蔬菜大棚的经济效益。

表5 传统蔬菜大棚与生态蔬菜大棚投入-产出-收益对比统计数据

4 生态农业蔬菜大棚存在的问题

4.1 发酵与蔬菜生产时间具有差异

在生产过程中产生的残渣和秸秆会被集中采集送往搅碎机，再被送到沼气池发酵。发酵过程需要时间，蔬菜种植周期较短，会出现蔬菜成长需肥但发酵未完成的情况。蔬菜生长周期性导致残渣在某个特定的时间里被集中堆放到沼气池中，会造成部分时间内缺乏残渣供应的情况。

4.2 沼气池存在安全隐患

沼气池所产生的沼气主要成分是甲烷，甲烷是一种无色无味有毒气体，所以沼气池的密封工作要做好。除此之外，甲烷非常容易被点燃，容易产生气体爆炸，所以要警示在沼气池周边工作的员工严禁明火，防止沼气池爆炸威胁生命安全。对于生态蔬菜大棚，主要依靠科技提高生产效率。但是对于沼气池，仍需要一定的工作人员进行操作，操作人员要对沼气有一定的认识，面对突发情况能及时解决，拥有丰富的管理经验和安全意识。

5 解决蔬菜大棚问题的措施

5.1 蔬菜大棚废弃物的处理方式

生态农业中蔬菜大棚的蔬菜废弃物和秸秆会被集中送到蔬菜废弃物残渣搅拌器中，搅碎后送入沼气池，专业人员将碎渣和水按照一定比例混合以便后期发酵。蔬菜残渣在发酵过程中温度最高可达60 ℃，在这种高温条件下能清除蔬菜碎渣中的病虫。在传统农业蔬菜大棚中对蔬菜废渣一般采取废渣堆肥的循环利用方法，在蔬菜成熟采摘后将剩下的蔬菜秸秆和残渣立成垛，蔬菜秸秆中碳氮含量较低，所以堆肥效果不是很理想，需要添加部分玉米秸秆混合堆肥，玉米秸秆的添加也需要参照一定的专业比例调配，调配好后用透明塑料包裹，防止残渣外露。蔬菜发酵还要考虑发酵时间和发酵温度之间的关系，在发酵前期，发酵时间与发酵温度成正比，蔬菜残渣腐烂的速度越来越快；到了发酵后期，发酵时间与发酵温度成反比，蔬菜残渣腐烂的速度逐渐减慢；温度降至常温，即发酵完成。将蔬菜、家禽的残渣投放到沼气池中，解决沼气池原料的长期供应问题。

5.2 蔬菜大棚资源循环利用

生态农业蔬菜大棚的产物不仅是蔬菜，还包括沼气、猪肉、发酵液体和发酵残渣等[13-14]。在生态蔬菜大棚生产的蔬菜和猪肉主要是进入销售市场，供人们食用，其余的产品被应用到生产循环中为生态蔬菜大棚提供循环能源。沼气用于生态农业大棚中照明和其他设备的能源供给；发酵液具有丰富的氨基酸，可用于配制猪饲料，其与有机物混合的猪饲料不仅能保证猪的健康成长，还能提高猪肉产品的品质；发酵液还可以用于蔬菜除虫，既保证蔬菜纯天然，又减少病虫害防治的支出，降低蔬菜大棚的成本。

6 结论

建设生态农业蔬菜大棚能使传统农业向数字化农业转型，推动现代化农业发展。应运用科技知识发展农业，将生态理念融入农业生产，实现农业发展良性循环。当下需要大力发展生态蔬菜大棚，提高经济效率和蔬菜品质。通过传统蔬菜大棚的生产投入数据与生态蔬菜大棚的生产投入数据的对比，可以发现采用生态蔬菜大棚符合可持续发展社会需要，能实现农业可持续发展的目标。