立项背景与意义
丽水素有九山半水分田的称谓，资源在山上，开发在山上，优势在山上，所以提出生态发展战略，把绿水青山的生态优势，转化为金山银山的经济优势。但传统的山地农业耕作效率低，对山地生态的破坏性大，常遇到开发山地与生态破坏之间的矛盾，用常规的耕作模式，构建现代山地农耕体系难度大，见效不明显，很难发挥它的生态优势及产业优势，还是难以与平原农耕相比，让人们误认为，山地与生态是口号性的宣传，与平原地区的现代农耕相比，难以形成竞争优势。不管是效率还是产业规模及产品质量都未能得以生态优势的体现与转换。基于这方面的困惑与发展瓶颈，从科学、生态、可持续及现代科技手段角度思考，山地农业如果结合新型耕作，还是可以构建起新型的产业形态与技术优势以及其它地区无可比拟的产品竞争优势。
该项目的提出，正是为了充分发挥生态优势，构建山地农业新型技术体系，解决开发与生态破坏的矛盾，解决山地耕作效率低的实际问题，并把生态优势最大化转化为产业竞争优势，真正实现生态与精品并举，产业与可持续兼顾，效益与效率皆赢的丽水山地农业开发新思路新体系新技术新手段。
国内外研究现状及发展趋势
从宏观角度来观察，它是一项生态系统齐备，生态元素多样，耕作小气候适宜的立体高效农业。关键在于人类如何认知，如何利用，如何因地制宜顺应生态与环境进行科学开发的技术问题。当下，国际盛行的农林复合耕作系统，就是该领域研究的最高技术宗旨，复合的含义在山地农业上得以最大化体现，也充分融合生态的多元化理念，更是可持续在农耕上的科学应用。
原本自然生态中生长的各种经济型可利用的植物，都是处于复合的生态系统中，生态中各元素各占居最为有利的生态位，物种间构建相生相克的机理，可以在不受人为干预的情况下稳定生态自然发展，应用该理念与理论，日本构建与提出自然农业的概念，并在生产上进行偿试应用，也取得了丰硕的成果，但对于自然农业（上世纪七十年代提出）的产业化发展，还是存在效率与效益低下的问题。
而现代农业是建立在高效率与高效益的线性构建模式下进行的，单一化耕作，单一化安排品种，把自然原本伴生的非利用型生物进行控制与铲除，人为的培育单一化的对象生物，这样的耕作思路与模式的确让农耕效率得以释放与提升，但同时也是对生态的严重破坏，及物种之间相生相克机理的破坏，是难以永久可持续的掠夺经营模式，同时也让生态破坏加局，让生态系统最后崩溃甚至寂灭成荒漠。所以构建现代农耕体系的可持续发展模式已成为现代及未来农业研究的重点方向。
农林复合耕作就是在这样的大背景下提出，是为类探索可持续发展的重要理论突破，但在具体的技术实践上，还得不断的探索与发展。农林复合，再发展至农林渔复合，或者更多的复合耕作模式。但不管是几种生态元素的复合，林业生态还是最为重要与关键的生态要素，普通林地就有七个耕作层，从最高大的乔木、次之的次乔木、继之的灌木、藤本、寄生、地被、地下块茎等，有些原始森林，还有更高的生态复合系统，从而实现原生态环境下，单位面积生物量的最大化积累与产出，这是现代农耕线性单一耕作无可比拟的。而山地农林复合耕作系统，就是利用自然生态原理及地形地貌与气候特征构建的生态型复合生产系统。发展林下经济，利用森林系统进行种养殖业的发展，都是农林复合耕作的具体实践表现，但林地的不平整性，及多元化生物之间的竞争性，又为农耕带来挑战，效率与效益成为发展的障碍，为解决这些问题，我们把先进的无土化水气培技术，作为单一相对独立的系统与森林系统进行复合，构建起新型的山地农耕系统，既解决生态竞争问题，又解决生产效率与生态利用问题。这方面的研究与应用，国内外尚属空白，但一旦构建技术体系与实践模式，这将是山地农耕的跨越，也是生态无害化农业可持续体系构建的重要技术切入点，它的研究与应用开发意义重大。
项目主要研究开发内容、技术关键及创新点
该项目利用水气培耕作技术，以相对独立的系统全面融入原生态的技术理念，把原本破坏式开发，转变为利用型开发，在不破坏原生态的基础上进行农耕的偿试与利用。在不影响效率与情况下，最大化发挥原生态优势，最大化的减少农药与化肥使用，甚至可以实现免农药生产，同时相对独立的闭锁循环型耕作体系的融入，可以完全解决化肥的面源污染，正真实现零排放的生态目标，是一项永久耕作的现代生态耕作方式。在系统融入农林生态时，可以充分发挥系统的自然稳定性与相生相克性，真正实现农耕与生态的相伴发展。
一、研究开发内容
1、独立耕作系统的开发
耕作系统是否独立，直接影响它的应用范围，也直接关系到耕作效率，及对原生态是否产生矛盾、竞争及破坏。每个独立的耕作系统，是全面融入山地生态的关键，传统山地复合耕作的问题，就是没有独立性，培育的对象品种常与原生态物种之间存在矛盾，如林地种植，就与土壤土质相关、与周边植物之间产生肥水争夺矛盾相关，与气候变化相关，而独立的系统，可以把相关的矛盾性最大化减少，甚至完全的独立。
A、管道化山地果园模式
开发独立的耕作系统，是实现原生态高效农耕的技术关键，项目团队早年对果树及蔬菜药材的水气栽培进行了大量的研究与应用推广，积累了丰富的经验与技术成果。在果树的山地种植上，开发一种施工方便，不受地形影响，而且投资省的伸缩管微喷带水气栽培技术，估计可成为未来山地果树种植的主要耕作模式。这种模式可以用于树木类经济植物的高效栽培，可以在不建梯田不作生态破坏的前提下，快速构建原生态果园。可以实现高效化管理，估计日常管理，每人可管理50亩，劳动力较为集中的部份仅在修剪与采摘，免除了土肥水管理及中耕除草管理，而且又无干旱的不利影响。构建山地水气培管道化果园需解决以下几方面问题。
（1） 栽培管道的寿命问题，果树或其它的经济树木基本为多年生植物，栽培管道在自然环境下，如果解决抗老化问题，是该技术能否实用的关键。
（2） 平直的地面果园，可以采用大口径PVC管作为种植管，但在山坡地上建设水气培果园，所选的材料必须的伸缩性与柔韧性，方便建园施工，以适应多变的地形地貌。
（3） 根域水气环境产生的方法较多，但作为果园的建设通常都是大面积的利用，如何选择开发一种寿命长成本低的水气培灌溉材料也是该技术的关键。
B、山地蔬果的管道立柱式防虫雾培模式
以山地自然生态为基础，不破坏生态又能融合蔬菜种植，最为简易有效的方式就是独立型水气培耕作模式的融入。早年我们在设施温室中已进行大量的水气培应用研究，形成了塔式、柱式的叶菜种植系统，但在山地实施，最小化占用地面空间最大化利用空中空间，采用立柱式雾培是优选模式，如何解决虫害与病害问题，独立系统结合避雨防虫技术，在不建温室前提下，可以快速简单的融入山地原生态，而且做到占天不占地，最大化避开原生态植物对蔬菜的光影响，立柱模式让蔬菜长于空中，有利于抢占更佳的光合生态位。适合山地的立柱式避雨雾培的应用研究重点需解决以下几方面问题。
（1）具支撑固定功能的高强度栽培柱的选择或开发，一种是采用硬体材料进行种植，另一种是采用气囊式悬挂栽培，两种模式的具体实践与试验研究，是技术熟化的关键。
（2）柱内低成本弥雾系统的开发，弥雾式是首选，喷淋式是实用低成本模式，对这两种模式进行实用化集成研究。
（3）避雨与防虫模式的结合研究，当前研究思路基本两种：一种是伞盖式，另一种是拉杆的张拉拱式。
C、山地果园鱼鳞沟式基座的桶式或墩式果园建设研究
山地鱼鳞沟式的开发是破坏生态资源最少的模式，利用鱼鳞沟作为山地果园管理通道及栽培基座，于鱼鳞位建设栽培桶或者用打洞机开洞种植，或者采用可持续建筑理念，就地用土作墩构建水气培根雾室。上述三种方法适合坡形较陡的山地种植果树等经济树种。所涉技术问题：
（1） 生产生活用桶的改造利用研究
（2） 打洞后防水处理及根雾室弥雾系统或喷淋系统的安装研究
（3） 土墩型根雾室的建设工艺研究。
2、适合山地设施的开发
山地设施研发的重点在于开发适合山区坡地及多变地形条件下，温室设施或者简易围障种植设施的研究与开发。目前温室技术大多用于平地或者较为平直的山地坡田，但对于坡形变化地块上的温室研究应用较少。在这方面西班牙的阿尔梅里亚地区，已开发应用山地温室多年，而且产业规模极大，成为欧洲最大的蔬果供应基地，它们的温室大多建于缓坡地。但这些温室在投资上往往都较大，难以适合大坡度或者地形变化复杂的地块使用。对于丽水山地农业设施温室的开发，必须走实用灵活低成本，使用方便适应性强的道路。如何在坡面上建温室，如何处理温室基座不平落差大的问题，如何大跨度覆盖融合原生态植被等有待深入研究与开发。
A、A型外观鸟巢构造的坡地温室
B、林间垂直温室的开发
C、树屋型温室的开发
D、随坡造形的片状立柱温室开发
E、大跨度拱形温室的开发
F、大跨度坡地鸟巢温室的开发
G、山地垂面护坡温室的开发
上述七种温室的体系化开发，基本满足不同地形地貌多变环境的温室建设需求，为丽水山地农业的设施化发展奠定基础。
3、与高效耕作相匹配的自动化技术开发
山地管理用工大，是传统山地农业的重要产业障碍与瓶颈，采用现代农耕技术及独立耕作系统构建，再加上原生态的融合，构建起全新的山地现代农业体系。
该体系的支撑与运行，基本上都是基于自动化控制技术及信息技术，针对山地农业特有的环境特点及耕作模式，对原有的计算机控制系统必须进行软硬件的修改，以更好适应山地特征的耕作控制。特别是山地农业往往都是远离居所，必须构建无线网传输的远程控制与视频监控系统，让生产者可以轻松的实现互联网管理或者手机的对接管理。
4、离网环境下电能及水源供应的解决方案
很多边远的山地，往往都远离电网，而现代耕作电的供应是基础保障，大多数的设备与设施运行启动都离不开电能的供应。山地的水气培农业，电能的供应是最为重要的基础条件，无电网的山地开发，必须结合太阳能供电与风能互补结合的供电体系，最好采用水气培种植根系发达的果树、药材等经济树木类，对于停电的缓冲性较好。而有电网保障的区域可以开发成蔬菜的水气培基地。
对于水源无保障的山地，可以考虑空气中获水技术的结合，可以采用纱网拉雾的方式获取水，因为水气耕作技术用水省，而且是零排放的用水模式，高山雾天多或早晨雾量大的山地，可以通过纱网拉雾的方式获取水。这方面我们也有实践经验积累，我们在中印边界的高海拔地区，建设蔬菜基地，曾用该方法得以水源问题的解决。
5、相生相克原生态物种的科学利用
原生态的山地系统，原本就是在自然界中通过长期进化形成的相生相克系统，但现代农耕的结合，可以对耕作的生态环境与系统进行优化及利用。
山地气候来说，山地生态更利于农产品品质的提高，山地农业光照充足而且通风良好有温差，这是平原农业无可比拟的小气候优势。另外山地原生态物种多样化，是一个较为稳定平衡的自然进化态，融入农耕后可以对农作物起到很好的生态保护作用，这也是为什么山地复合农业病虫害少的原因，一是山地生态植被可以让天敌滋生繁殖传播，二是物种间相生相克机制的形成，三是虫源植物与趋虫植物种类众多，原生态的趋避作用也为农业生产提供保障。另外也可以人为培植一些伴生植物或者陷阱植物，把伴生与陷阱植物融入生态，实现栽培过程的免农药生产。这在平原农业的单一生态系统来说是难以做到的。
二、技术关键
1、果树水气根的诱导
要实现所有果树的水气栽培，或者其它木本经济植物的水气耕种植，必须培育适合水气培生产的专用苗，也可以对原土壤环境种植的陆地苗进行根系的诱导驯化，把陆生根驯化成适合水气环境的水气根。
2、三角蜂窝结构技术在山地设施温室上的应用
传统的标准温室，不管是拱棚温室还是联体温室及玻璃温室，在山地多变的地形环境下，施工建造都有一定的难度。而三角蜂窝的构造技术可以随坡造形的优势，可以开发各种适合环境地形所需的异形化大跨度温室。
3、微喷带替代弥雾构建的水气培系统
技术虽然简单，但非常实用，可以大大降低成本与便利施工，特别是山地管道化果园的建设，软性的喷带与软性的伸缩管可以一体化一次性铺设施工，该项创新也是该技术低成本实用化最为关键的环节。
4、离网技术与远程控制技术的结合，是实现山地农业产业化省力化的重要管理手段
可持续电网及取水技术的结合，是山地农业边远化开发的重要技术关键，远程控制与信息技术的结合，更是远程看护管理的重要手段，在家里电脑或者移动客户端都可以实现基地的远程化操作。
三、创新点
该项目的创新点较多，但与国内外相关领域相比，以下几项创新颇具突破性：
1、实现木本果树及其它经济林的水气栽培
2、利用山地气候与地形特点进行无土化耕作体系构建，国内外尚属首例
3、让耕作体系独立化运行并可以广泛地融入原生态系统，实现免农药生产。
4、采用大口径软管进行山地果园建园施工，高效快捷省力，大大减少建园投资
5、离网技术与控制技术结合，实现山地农业管理的省力化与远程化
6、形成完整的适合不同地形的温室建设技术，为山地设施化农业发展提供设施保障。
项目预期目标（主要技术经济指标、社会效益、技术应用、产业化前景及获取自主知识产权情况）
1、 技术经济指标
以果园建设为例，传统果园的建设，估计开垦一亩山地梯田得投资2-3万元，而采用管道化水气栽培后，成本可控制在1万元以内。建成后，水气培的管道化果园与传统果园相比可以降低70%的劳动力投入，是省力化的重要技术革新。
山地蔬菜基地的建设，以立柱式避雨式防虫雾培设计，每亩布设立柱70根计算，每柱的投资如果以标准件配备，即柱直径1.2米高3米，内设钢构外覆挤塑板材料，外加雨盖及防虫网，估计每柱投资1000元，每亩投资约为70000元，每柱栽培表面积为10.8平方米，每亩创造有效栽培叶菜的表面积则为756平方米，可一次性定植叶菜50400棵，以年生产十批计，可日产叶菜1400棵，以常规生物量每20棵一公斤计，可日收获叶菜70公斤，年产蔬菜25200公斤，折25吨，以蔬菜价格6000元一吨，生产成本1000元每吨计，可年创造效益125000元，约6-7个月收回投资成本。效益与效率与土壤耕作的5-10倍。
2、 生态效益指标
该模式为生态利用型现代农耕，基本不破坏原生态的土壤及低矮植被，而且充分利用原生态的系统平衡性及物种间的相生相克性，可以大大减少病虫危害，再加上避雨防虫技术的结合，基本可以实现免农药生产。最为重要的是系统保持相对独立性，耕作过程零排放，不会污染土壤环境及破坏原生态，有效解决面源污染。把山地的生态优势正真转化为产业优势，及形成产品的生态竞争力。
丽水为九山半水半分田的地形地貌特征，一旦实施该项目，耕地对农业产业发展的制限将不再受限，农业开发与生态保持之间也不再矛盾，真正实现丽水青山就是金山银山，实现发展与保持生态双赢发展。
3、社会效益
首先该项目的实施，可以为丽水及周边城市供应正真的生态安全农产品；正真把生态优势转化为产业优势，解决生态保护与经济发展的矛盾问题，让丽水保持青山绿水的同时，带来生态农业经济的快速健康安全可持续发展，为地主经济转型升级提供技术支撑。
该项目实施，为工商业资本回归农业转型发展提供可行性，用省力化的现代耕作模式，全面融合原生态环境，生产出其它地区无可竞争的精品农产品，为当地农民致富开拓新的发展空间，让生态立市的战略成为现实，成为经济社会可持续发展的驱动力，展望未来，前景广阔，把丽水构建成类似远古马丘比丘文明似的地区核心竞争力农业。
4、技术应用
（1）凡是当前土壤耕作的经济植物皆可走向山地回归森林系统。特别是一些荒坡的不毛之地也可以构建起现代农耕型的果园及经济林园地。与土壤土质无关的新型耕作体系可以充分利用所有的山地立体资源，构建起立体化的山地农业新型体系。
（2）蔬菜基地的建设应用上，融合原生态把相生相克机理科学合理的应用，可以生产出高品质的免农药零残留农产品。
（3）结合山地设施化技术的开发，再融合管道化水气培技术，及离网技术，大大拓展了丽水的可开发空间，把产业劣势转为生态优势。
5、产业前景
该项目的产业应用，可以说是革新性传统替代产业，转型升级产业。把传统农业一直难以解决的问题，如耕作环境受限、劳动力密集、面源污染、农药残留等问题都得以解决。
该项目研发成功，可以带动专用山地设施产品的产业化开发与推广。可以推进各种植产业的全面发展，可放大一个地方农业产业的垂直发展布局，不管多高的山地都可以成为有效的耕作空间，不再是现代农业受限于平原地区的格局。甚至未来水稻等水作植物皆可以上山种植，也就是只要有水有阳光就可以构建现代农业文明。
利用悬吊的气囊式水气栽培，可以利用原有的森林系统，发展适合当地气候的可开发野生药用植物，让林下经济的产业发展成为可能。
6、自主知识产权情况
本团队对水气培的研究已近十年历史，是国内外率先进行木本植物水气栽培研究的团队，在国内外颇具影响力。应用早年的科研成果集成，构建新型的山地农业耕作新体系，为当地农业发展及产业竞争力的形成作出重要贡献，为农业耕作新思路新技术新体系的构建注入新内容。本项目可形成以下几大自主知识产权：
（1） 在国际上首次把现代水气培技术融入山地原生态系统
（2） 在国际上首次采用管道化水气培体系构建山地林木种植系统
（3） 在国内首次对山地设施温室进行专业化系统开发
通过项目实施，至少可获三项以上专利，并组织编写一本《山地新型农耕体系构建及生态利用》一书。
技术路线
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