从2015年开始，陆续有国外企业在北京、河南、甘肃等地建设大面积连栋玻璃温室（5hm2以上），用于种植黄瓜、番茄等喜温果菜，试图通过规模化生产，以周年均衡的产品供应来获得全年稳定的产品价格，并通过提高单位面积产量来降低单位产品分摊的设备折旧和管理运行成本，进而破解连栋温室种植蔬菜不能盈利的难题。但这些项目还处在建设或运营初期，能否达到预期目标还有待验证。
在北方地区还在苦苦寻找破冰途径的时候，以华南农业大学刘士哲教授团队为技术支持的连栋温室水培蔬菜生产模式已经成功运营了多年。此次，让我们随着刘教授的指引，一同领略这个能盈利、可复制，并在广东乃至全国已经形成广泛影响力的蔬菜生产基地。
基地位于广州市增城区的丘陵地带，占地面积400多亩（26.67hm2），在弯弯曲曲而又起起伏伏的丘陵山地里，依地势变化或分散或连片地建设了200多亩（13.33hm2）的连栋塑料薄膜温室。温室中有圆拱屋面连栋塑料薄膜温室、锯齿屋面连栋塑料薄膜温室（图1）。据刘教授介绍，基地是从一个企业老板那里接手，圆拱屋面连栋塑料薄膜温室是原来企业老板使用过的温室。这种温室由于没有屋面开窗通风，仅靠四周侧墙和山墙自然通风，降温效果较差，室内温度较高，蔬菜生产的效果不理想，所以后来新建的温室全部改建为全锯齿屋面温室（图1b）。
为了节约建设成本，不论是圆拱屋面温室还是锯齿屋面温室，均没有设置室外遮阳系统，温室的遮阳降温完全依靠室内遮阳系统。由于温室内主要种植叶菜或进行育苗，设置内遮阳系统对温室生产空间几乎没有影响。但圆拱屋面温室由于没有设置屋面通风窗，室内屋顶部位的热空气难以快速排除，直接影响了温室内的温度。采用锯齿屋面温室后，由于锯齿口和温室四周墙体进风口形成流畅的自然对流，只要在遮阳网间留出一定空隙，室内热空气将会很快排出室外，降低室内的温度。对完全依赖自然通风的温室来说，锯齿屋面温室的通风降温效果要远远优于圆拱屋面温室，所以对于周年室外温度比较高的地区，温室设计又不配套机械通风系统时，锯齿屋面温室是比较理想的温室结构选型。
对于完全依靠自然通风降温的温室，最大限度开启温室四周的通风口是设计和运行管理的要点。但为了避免害虫进入温室，在所有温室的通风口和入口均应设置严密的防虫网（图2），尤其在入口处，一是要求2幅可开启的防虫网有足够的重叠（至少应达到门洞宽度的2/3，图2b），二是要求在防虫网的下部吊挂重物，避免防虫网被风吹起。基地内所有温室四周均采用了手动卷膜器卷膜开窗。由于广州周年温度较高，大部分时间里通风窗处于打开状态，只有在冬季遇到冷空气时才需要白天打开通风窗，晚上关闭通风窗。因此，卷膜器的人工操作作业时间较少，选择手动卷膜开窗也是一种经济实用的方法。
为了充分利用丘陵山区的地形条件，最大限度提高温室建设面积，基地温室在平面布局上没有局限在平整土地和规则用地的传统布局模式中，而是充分利用地势和地形，分散、错落布局（图3），将温室建筑完全融入到山地环境中，既减少了温室建设的土方平衡量，又最大限度利用了土地面积。这种温室建设思路在丘陵山区值得推广。
2.1叶菜种植模式
基地内主要以叶菜种植为主，完全采用水培模式，在管道上开设定植孔，每穴定植1株蔬菜。为了适应叶菜生产对营养液的需要，定植管道采用了特制方管，该管在栽培架上安装方便，管内营养液分布均匀，是一种经济实用的栽培模式（图4a）。
为了最大限度利用温室空间，提高温室地面利用率，在栽培床单层平面栽培的基础上，刘教授的团队还开发了在栽培床下栽培耐弱光蔬菜和食用菌的种植模式（图4b、图4c）。在交流中，刘教授还透露了开发3层栽培模式的想法，在上层栽培强光性蔬菜，中层栽培中光或弱光性蔬菜，下层种植弱光性蔬菜或暗光微光的食用菌。多层栽培可大大降低单位产品设备的折旧摊销和运行管理费用，可有效提高温室生产效益。
叶菜生产的灌溉系统采用一端供水、另一端回水的模式（图5）。从营养液供液池引出的1根主管，沿全部栽培床的一端将营养液送到每个栽培床的端头，通过支管将营养液从主管分流到栽培床床面，沿栽培床横断面设置1根配水管，在配水管上打孔或安装毛管，将营养液流分送到每个栽培管中（图5a）。管道在床面上设置一定的坡度，营养液在管道中流动直到管道的末端，可实现对整个栽培管道上每个植株的灌溉。在栽培管的末端，设置半圆管集液槽，将每个栽培管流出的营养液收集后，再集中回流到供液池（图5b）。营养液供液池按一定区域面积设置，每栋温室中按照种植面积大小设多个供液池（图5c）。为了避免在集液槽中滋生藻类，在栽培管的末端和集液槽的上方覆盖双面黑白两色地布，白面朝外反光，黑面朝内遮光（图5b）。
2.2果菜种植模式
为了增加基地蔬菜种植的品种，刘教授还在探索果菜水培的种植模式。①用大直径的圆管，在管道上直接开设定植孔，每孔定植一株作物，用吊线将植株通过纵向钢丝吊挂在温室结构的下弦杆上（图6a）。由于温室空间高度受限，栽培管的位置在满足操作要求和排水坡度的前提下应尽可能贴近地面。这种栽培模式实际上和栽培架上的岩棉栽培模式基本相同，所不同的是这种栽培模式完全采用了水培方式，省去了岩棉或椰壳等栽培基质，也大大减少了栽培设施的建设投资。②直接沿用栽培叶菜的小截面方管种植西瓜。由于栽培叶菜的床架与床面离地较高，床面与温室下弦杆之间的空间小，采用吊蔓栽培高度不够，此外，种植叶菜的栽培管道在一个栽培床面区域内间距太小，绑蔓、放蔓作业没有操作空间，所以采用了直接在床面上爬蔓的栽培模式（图6b）。这种因地制宜的种植模式值得每一个种植者借鉴和学习。
基地蔬菜生产用苗采用自给自足的模式。蔬菜育苗全部采用穴盘基质育苗。育苗基质采用草炭和珍珠岩的混合物（图7a）。使用时，按照2种材料的混合比例，人工搅拌混合均匀后，供给蔬菜播种机组使用。蔬菜播种机组由基质提升、基质装穴、穴盘压穴、精量播种和穴盘传送等设备组成（图7b）。穴盘播种前后的传送全部采用人工运送方式，播种机组的长度得到大大压缩，也节约了播种设备在温室中占用的空间。
育苗时采用2种材质的穴盘。一种是传统的黑色聚乙烯材质软质穴盘（图7a、图7c）；另一种是发泡硬质板穴盘（图8）。前者采用架空床架支撑穴盘育苗（图7c），而后者则采用了地面水培育苗的方式（图8）。与苗床架栽培相比，地面水培育苗直接在地面上用塑料薄膜搭设水池，穴盘漂浮在水池中，不仅节约了苗床架的建设成本，还节约了栽培架之间的走道空间，进一步提高了温室的地面利用率，是一种经济有效的育苗模式。这种模式在烟草育苗中已经得到广泛应用，但在蔬菜育苗中较少应用。刘教授的成功探索，为蔬菜工厂化育苗又开辟了一条新的途径。
基地生产的废弃物包括老叶、茎秆、菜根、育苗栽培基质、食用菌菌棒以及水培栽培一段后需要更换掉的废弃营养液。为了有效处理这些废弃物，基地利用低洼区域修建了鱼塘，鱼塘塘基还可以养鸡、鸭、鹅，基地废弃的菜叶、菜根等部分投入水池喂鱼或鸡鸭鹅；或在田间林下散养柴鸡，也可部分消化菜叶和菜根。喂养的鸡鸭鱼鹅可直接用于基地游客体验餐厅的食材。
废弃基质、老叶、黄叶、蔬菜根系和种植食用菌的菌棒则经过发酵处理后用作蔬菜水培种植架下耐弱光蔬菜的生长基质，也可用于基地周围农田的土壤改良剂或肥料，可有效改良当地农田土壤结构。剩余的基质还可以通过添加适当的椰糠和肥料，生产出良好的生长基质，打包之后可以销售给花木公司作为栽培基质或者直接销售给城市居民种花种菜。
使用一段时间后废弃的营养液由于含有部分养分，可作为生产基地周边绿化或者露地栽培生产的肥源，可用于周围农田或林地灌溉，也可喷洒入废弃植物残体和育苗基质的堆体中，以保持堆体的适当湿润，为此，基地建设有营养液循环水暂存池，将每茬生产结束后的废弃营养液集中存放，并根据需要来使用。基地内完全实现了废弃物的零排放，是一种完全的生态循环生产模式。
因叶菜易被损伤，而中国机械化包装技术还不成熟。为此，基地基本采用人工包装（图9a）。这种包装方式建设投资低，人工成本高。包装的产品主打无公害品牌（图9b），每个包装袋上都有二维码标签，可追溯产品的生产过程（包括品种、播种、定植日期、采收和包装时间、生产产品所在温室等）和包装工人的工号。一旦发现问题，可直接追溯到产品生产的每个环节。为确保绿色产品认证，当地技术监督部门定期或不定期对产品进行抽检，每次抽检都需要基地管理者对抽检样品进行确认并签字（图9c）。
由于叶菜生产时间短，生产过程在全程水培条件下进行，叶菜从根到叶都没有沾染土壤，所以，产品清洁、干净、鲜嫩、纤维素低，但风味不减，深受广大消费者的喜爱。在销售模式上，基地采用农超对接模式，每天定量向指定的超市按时供应包装蔬菜。基地内建设有一座冷库，当天采收的蔬菜先经过预冷后再包装，包装后当天直供超市。
除了稳定的农超对接销售外，基地还通过电商模式进行定量销售。此外，基地内还会组织游客观光，一方面通过游客的品尝体验来直接消费产品；另一方面，消费者还会采买并外带一部分产品。为了满足游客品尝体验的要求，基地内专门建设了一座“绿色蔬菜体验餐厅”（图10a），蔬菜采用大锅蒸、煮、烫的烹饪模式（图10b），大大减轻了后厨加工制作的压力。后厨只要将蔬菜清洗干净，提供到消费者的餐桌前，剩下的事情完全由消费者自己完成。这种餐饮模式一方面节约了餐食加工工序，节约了后厨面积和劳动成本，另一方面也符合广东人的消费习惯，是一种非常经济健康的餐饮模式。消费者除了消费绿色蔬菜外，还可以消费基地养殖的鱼、鸭、柴鸡、鸡蛋等肉蛋产品，还从附近农户买来了各种豆腐等土特产品，不仅丰富了餐桌食材品种，且带动了周围农村的农产品销售，达到了共赢的效果。消费者的口碑成为了基地的宣传广告，每天来基地参观消费的游客不断，餐饮也很红火。
为了进一步满足游客的需要，刘教授还开发了适合家庭叶菜种植的蔬菜栽培盒。这些蔬菜栽培盒完全采用营养液栽培，一组栽培盒由2个敞口塑料盒组成，下部为存放营养液的供液盒，上部为定植蔬菜的种植盒，种植盒支托或漂浮在供液盒中（图11a、图11b）。栽培盒除单个独立种植蔬菜外，还可以通过造型叠落的方式种植蔬菜（图11c），布置在室内不仅是蔬菜的生产场所，也是室内装饰的重要组成部分，深受游客的青睐。这种一主多副的开发和经营模式是提高企业经济效益的有效措施，值得大力提倡和推广。
（1）以经济效益为目标的蔬菜生产模式应从温室结构选型、温室环境控制设备配套、蔬菜栽培设施和栽培模式等各个环节上节约建设投资。该基地因地制宜地选择锯齿屋面连栋塑料温室，采用室内遮阳系统和完全自然通风系统，大大节省了温室的建设投资；采用管道水培模式，节省了运行和管理成本。
（2）高效利用温室空间，提高温室的地面利用率是提高温室生产效益的可靠保证。该基地叶菜栽培从1层平面栽培提高到2层或3层立体栽培，育苗方式从苗床架育苗模式改变为全地面水培育苗模式都大大提高了温室的地面利用率，向温室空间要效益是提高温室生产效益的一种有效途径。
（3）一主多副，多种经营。该基地以生产叶菜为主，但为了满足游客的需求，配套了游客体验餐厅、家庭蔬菜种植组件，有效增加了企业的产品种类，多渠道增收，充分挖掘生产产业链中的价值产品，是另一种提质增效的有效措施。
（4）绿色生产、生态循环是企业可持续发展的保障。基地以绿色无公害蔬菜生产为标准，保证了产品的市场信誉和消费者的认可，为产品的销售奠定了基础。基地采用种养循环模式，有效处理了产品生产过程中的固体和液体废弃物，并将这些废弃物二次开发利用，变废为宝，不仅保护了生态，还创造了效益，一举多得，值得推广。
（5）开拓多通道销售渠道，稳定产品价格，提高产品附加价值是保障企业经济效益的重要手段。农超对接、电商经营有效保障了产品的稳定销售价格和销售渠道，游客服务是提升产品价值和形象的有效手段，尤其对城郊都市型生产企业，这一点尤为重要。
（6）科研成果只有通过转化为生产力，在实践中得到检验，取得效益才是最好的科研成果。刘士哲教授通过多年的潜心研究，开发的各种水培蔬菜栽培模式，现已投放到生产实践中，并亲自参股经营，一则说明了成果的实用性，二则也说明了作为科技工作者对自己成果的自信心，这才是真正写在大地上的一篇好论文。
（作者单位：农业部规划设计研究院，农业部农业设施结构工程重点实验室）
