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整合两个世界的温室之路— 中国日光大棚在荷兰

Gepubliceerd op
11 mei 2017

2017年4月12日,一座中国日光大棚在荷兰Bleiswijk竣工落成并开始投入使用。
这座温室的建设由荷兰“国际设施园艺企业联盟”(PIB Horticulture)立项, 瓦赫宁根大学及研究中心和Delphy 等4家单位承办,中国农科院与山东寿光蔬菜集团有限公司协办,荷兰企业局(RVO)和鹿特丹-海牙大都会区域(MRDH)资助。项目的立意在于整合中国和荷兰温室的优点,更方便的研究荷兰温室技术在中国日光大棚里的应用,实现日光温室中的种植技术的升级和优化。简而言之就是将荷兰农业技术的“芯”植入中国日光温室的“皮”,使之既能适应中国的气候条件和市场条件,又能提高农产品的产量和食品安全。


2017年4月12日 中国日光温室在荷兰建成使用

荷兰的连栋玻璃温室

出于土地面积的约束,荷兰人在20世纪初已经开始使用温室技术,最初的温室非常简易、廉价。随着园产品市场价值的增加,温室技术在荷兰得以不断的演变发展,温室内的自动化程度也不断提高。到了二十世纪50年代,Venlo式连栋玻璃温室的产能表现已经非常突出,成为荷兰现代温室的代表。现代的Venlo型温室已经实现了农业的工业化、流水线式生产。虽然很多环节的生产还要依靠人工劳动力实现,但是这种依赖在逐渐下降,人的价值更多的体现在管理和市场方面。原因在于Venlo型温室中高密度的新技术应用:自动化气候调节系统,包括光照、温度、湿度、通风等;自动化物流系统,涉及播种,催芽,移苗,定植,采摘,内部运输,分选,包装,仓储等环节;精准的生物技术,包括熊蜂授粉和病虫害防治技术;以及能源和种植基质等方面的创新。在荷兰设施园艺界,技术的更新换代从未停下脚步。目前荷兰瓦赫宁根大学正致力于产能温室、零排放温室、采摘机器人等项目的研发试验,力求更节能、节水、节省人力的温室园艺产品生产。


瓦赫宁根大学参与研发的机器人采收甜椒项目

先进集约的技术带来的是高产能和高效益。平均而言,荷兰温室中大番茄的产量是80公斤/平方米/年, 黄瓜110公斤/平方米/年,甜椒35公斤/平方米/年。土地生产效率全球最高,平均5000美元/公顷;劳动力生产效率平均3000美元/劳动力,世界领先。荷兰园产品贸易表现更加夺目,是世界上第二大农产品净出口国家,仅次于美国。花卉交易占世界花卉交易的44%,球茎类更是占到了77%。2014年荷兰成为世界第二大(价值)生鲜蔬菜出口国,出口总值70亿欧元。

中国的日光温室

近年来我国日光温室快速发展规模迅速扩大,截止到2014年我国日光温室面积为69.66万公顷,占所有设施种植总面积的33.8%。


中国北方的日光大棚

在迅速发展的同时,中国传统日光温室的弊端也日益凸显,由于温室电脑自动化控制技术模型的缺乏,温室普遍存在抵御自然灾害能力较弱、单位产量不高等问题。比如,以寿光为例,大番茄的平均产量在12公斤/平方米/年,与荷兰连栋玻璃温室中的产量相去甚远。在保温方面,中国日光温室白天采用前屋面塑料膜采光、升温,当室外温度降低时,仅采取覆盖保温被等方式,不用能源加温。在湿度调节方面,由于土壤蒸发与植株蒸腾,为保持温室温度,温室内空气不流通,同时水汽被阻隔,使得植物的蒸腾作用长期受到抑制,体内水分、矿物质和盐类无法有效循环,最终导致园产品的产量和质量的降低。在病虫害防治方面,国内温室仅靠农药、撒施生石灰等基础农业措施,黄瓜霜霉病、疫病、枯萎病、白粉病等病害发生率高,因此日光大棚生产的食品安全问题一直备受关注。日光温室的土壤情况更是重灾区,笔者在2015年和2017年分别走访山东寿光和河北唐山等日光温室密集区域,普遍存在的土壤问题是表面泛白有盐霜,板结坚硬,通透性很差,导致种植的作物焦黄枯死,落花落果,果实畸形。


中国日光温室中普遍存在的土壤问题



为什么中西结合

虽然荷兰连栋温室的优越性非常明显,但是高产出也意味着高投入,高效益也需要有高价格的市场支撑。以Royalpride公司为例(荷兰著名番茄种植公司),该公司每平米的一次性投资大约250欧元,运转费用70欧元/平米/年。其中能源花费占运转费用的30%。即便如此,荷兰温室的运作仍具有得天独厚的能源条件:天然气来自北海气田,相对于中国来讲优质又廉价,价格大致是上海天然气价格的1/3。可想而知同样的耗能温室在国内的运转费用将会如何。另外,高透光玻璃作为温室材料的初衷是为了提高多雨、多云气候条件下的光照,而中国的大部分地区光照都不是问题。最后,高投入的温室里生产出来的园产品自然价格不菲,在荷兰的普通超市里,番茄价格1欧元/500g非常常见,显然此价格在国内的接受程度还无法普及。

尽管中国日光温室存在各种各样的问题,低投资、好管理和相对的高回报使其在国内拥有越来越高的普及率。以寿光一对夫妻经营的温室为例,每亩约15万人民币的建设成本和几乎为零的能源投入,正常运转2年即可收回成本。相比而言,荷兰的蔬菜种植企业平均收回成本的年限在7-8年(当然投资回报周期不等同于投资回报率,荷兰温室的生产效益还是相当可观的)。

但是,中国温室中粗放的化肥农药使用显然不可持续,也不符合政府和大众对食品安全日益提高的预期,因此便有了诸多关于升级中国日光温室的相关讨论,也是中荷双方均致力于日光温室改造和提升的主要原因。(注:以上章节数据源自闫杰于2015-2017年对荷兰温室企业和中国日光大棚种植户的访谈记录,如有差错,敬请读者及时指正)

中国日光温室在荷兰的升级改造

为了模拟典型的中国日光温室,项目中温室的覆膜材料为塑料,大棚坐北朝南,采用拱圆形采光屋面,外部面貌与国内相似。但是温室内部采用钢骨架结构,通过多点焊接,使得整个温室大棚骨架连为一体,每栋温室长58米,宽7.2米,主墙高2.25米,柱高2.85米,面积远大于国内单栋大棚。


荷兰建中国日光温室的外部构造


荷兰建中国日光温室内部构造

与传统的中国日光温室比较,荷兰建中国日光温室配备了瓦赫宁根大学设计的自动调控通风窗、遮阴帘、无土栽培和电脑气候调控设备,同时建有照明,热交换器,发电机组和热泵等辅助设备。温室充分利用混凝管道土墙储存太阳能供作物夜间使用,实现温室生产系统能源优化管理。在病虫害防治方面,温室采用含灌溉单元的无土栽培系统(该灌溉单元含矿物元素与病虫防治液),提高水分、营养综合利用率,有效地抑制作物病害的发生,利于作物生长。

温室首批试验作物是黄瓜,原因在于黄瓜受光照、温度、湿度和二氧化碳浓度的影响比较明显。同样种植黄瓜,预计荷兰建中国日光温室比中国日光大棚每年可增加产量10%。
显然,中、荷参与方在此项目上做的功课满满,但是缺了中国的气候条件和市场环境,还是让笔者对此项目成果的适用性有种隐隐的担忧。不论结果如何,意识到问题并致力于解决方案的践行总是一个好的开始,预祝项目取得成功!


日光温室第一批试种植物黄瓜生长图


注1:作者:
闫杰,瓦赫宁根大学及研究中心中国办公室主任;
周雨晴,为瓦赫宁根大学及研究中心温室园艺专业在读学生。

注2:配图为作者拍摄或来源于www.wur.nl。