鄒明森

（崇仁縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西撫州 344200）

陽臺因為空氣流動快，蒸發(fā)量大和樓面負(fù)重值有限，不能用增厚土層的方法來滿足作物對水分的需求，因此，如何用簡而易行的方法，來建立陽臺氣候環(huán)境條件下的農(nóng)藝工程技術(shù)，來保障作物生長對水份以及根系對土壤通透性的需求，是陽臺種植成敗與規(guī)模化推廣的關(guān)鍵。文章主要介紹低成本陽臺種植農(nóng)藝工程技術(shù)方案（圖1）探索情況。

圖1 陽臺水稻、水空心菜種植箱與蓄水床結(jié)合栽培

試驗方法

為了掌握屋陽臺作物種植對水分消耗、根系對土層深度的基本要求，就必須對種植場地的蒸發(fā)、蒸騰強度等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場測試。

測試地點

崇仁縣郭圩鄉(xiāng)園藝場小區(qū)8 號院四樓陽臺，樓層高度9.5 m，經(jīng)度116.077807°，緯度27.727549°，海撥79.6 m。

測試安排

利用泡沫箱（外徑長寬高分別為44.5、29.5、24 cm，內(nèi)徑長寬高分別為40、25.5、21 cm）裝水為觀測水源，屋頂涼亭內(nèi)、涼亭外進(jìn)行布點觀測。

測試方法

水面日蒸發(fā)強度，前期采用逐日觀測記錄方法，作物蒸騰強度采用隔日觀測記錄方法進(jìn)行。

結(jié)果分析

水面日蒸發(fā)強度測試

為避免下雨對數(shù)據(jù)的影響，水面日蒸發(fā)強度觀測場地選擇在頂樓的涼亭內(nèi)進(jìn)行。同時，涼亭外露臺也設(shè)一組對照，每日記錄天氣狀況、現(xiàn)場溫度、水面高度、水溫；涼亭外對照箱因下雨原因，水面高度變化不定；也因不專業(yè)，手記不全，所以用平均值作為觀測依據(jù)（表1）。

表1 亭內(nèi)和亭外水面蒸發(fā)強度記錄表

據(jù)觀測，從2021 年4 月30 日（氣溫31℃/16 ℃，利用隔熱的敞口泡沫箱裝水）～ 6 月27日（氣溫34 ℃/26 ℃），前后共歷時59 天，泡沫箱水面從90 mm 下降至16 mm，總蒸發(fā)高度74 mm，計算出水面日平均蒸發(fā)強度約（74/59）≈1.254 mm/ 天。由此可知，覆蓋是陽臺種植抗高溫干旱的有效措施。

作物蒸騰強度測試

為利于估算出陽臺種植作物對水分的最大消耗量，2021 年9 月3 日～21 日，陽臺箱培中稻（品種‘野香優(yōu)莉絲’，一箱雙蔸，每蔸3 苗），抽穗揚花期，稻株高80 cm，劍葉頂高100 cm、水稻幅寬70 cm，加水記錄水稻此期蒸騰強度（表2）。當(dāng)泡沫箱內(nèi)加滿7.5 kg 水時，2～3 天后箱內(nèi)貯水室底部無積水，但土壤濕潤不干燥（種植泡沫箱外徑長寬高分別為44.5、29.5、24 cm，內(nèi)徑長寬高分別為40、25.5、21 cm）。按加水量3.5 kg/ 天、種植箱內(nèi)表面長寬為40、25.5 cm計算，蒸騰量約3.5 mm/ 天。

表2 水稻蒸騰強度記錄表

澆水量測試

為探測出陽臺蔬菜種植時澆定根水的用量，試驗用廢食用油桶進(jìn)行裝土測試，即在土壤呈灰白色干燥狀態(tài)下，要濕潤深度19～20 cm 土層，單位面積澆水量以3 mm 雨量為宜。如果土壤干而未白，單位面積澆水2 mm 雨量，即可濕潤19～20 cm 土層。澆水超出土壤飽和含水量后，多澆水分將外流損失（圖2）。

圖2 土壤澆水量測試

土壤蒸發(fā)強度觀測

上述廢食用油桶裝土澆足水后，2022 年5 月2～5 日，在連續(xù)天晴的天氣條件下，經(jīng)3 日曝曬，用電子土壤測試儀探測5 cm 深土層濕度，顯示為NOR(正常)。探測10 cm 及以下土層，顯示為WET(濕) 或WET+（非常濕）。由此可知，水面蒸發(fā)強度遠(yuǎn)大于土壤蒸發(fā)強度（圖3）。

圖3 土壤蒸發(fā)強度測試

陽臺種植鋪土厚度測算

2022 年1 月12 日，通過對高產(chǎn)露地蔬菜-西蘭花根系土球測量，土球半徑15～20 cm、厚度10～15 cm（圖4）。綜上所述，陽臺種植的土層厚度應(yīng)在15～20 cm。水分消耗量應(yīng)在1.25～3.5 mm/ 天。但不超過2 mm 土壤持水量，只能滿足作物旺盛生長期半天對水的消耗量。為避免每天1～2 次澆水帶來的人力、物力、水資源等浪費，必須用一種新的農(nóng)藝工程技術(shù)，來替代需要天天澆水的盆（栽）、框（栽）工藝。

圖4 大田花棷菜根部土球

低成本陽臺種植農(nóng)藝工程設(shè)計與 成本分析

低成本陽臺種植工程主要由種植箱、塑料膜蓄水床、陽臺小菜圃組成，種植箱是陽臺種植最基本的農(nóng)作物種植培育單元。根據(jù)栽培品種、陽臺場地大小，可選擇不同規(guī)格的種植箱。它有易搬動、調(diào)整快、能充分利用農(nóng)作物的邊際遞增效應(yīng)、土傳病害不隨雨水流動而橫向傳播等優(yōu)點。也有因種植箱個體小，產(chǎn)量低等缺點。

塑料膜蓄水床主要作用是蓄集雨水等水源，方便陽臺農(nóng)作物取水?；蛑苯訛樗?，通過種植箱給作物供水。缺點是占場地，只能構(gòu)建于屋頂或空曠場地，蓄水后易滋生藍(lán)藻、蚊蟲，要用喜水作物（如水稻、水空心菜等）來凈化水質(zhì)，或遮光覆蓋保證水質(zhì)。

陽臺小菜圃是在塑料膜蓄水床的基礎(chǔ)上，經(jīng)“聚酯布+水泥膠漿”護(hù)膜硬化后，再鋪放營養(yǎng)土而建成。其優(yōu)點是面積相對較大，能夠滿足陽臺蔬菜根系生長要求，管理方法與露地菜園接近，土壤封閉消毒更簡易，穩(wěn)產(chǎn)性好。缺點是占場地，也只能用于屋頂?shù)瓤諘鐖龅亍?/p>

種植箱及成本分析

種植箱由種植室（或稱栽培室）、箱內(nèi)貯水室二部分組成，貯水室依靠著種植箱底面和側(cè)壁設(shè)置，形成內(nèi)貯水式種植箱（圖5）。

圖5 種植箱剖面及辣椒種植

依據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算，當(dāng)種植箱內(nèi)貯水室底面積占比為1/5 時，貯水室高度每增加1 cm，可存貯作物約1 天的耗水量，當(dāng)種植箱排水線（注水觀察孔）預(yù)留高度為5 cm 時，理論上可滿足箱植蔬菜旺盛生長期3～5 天蒸騰量的水分消耗。由于沒有專業(yè)化的內(nèi)貯水種植箱，實踐中采用回收泡沫箱、回收塑料框切割和市場采購進(jìn)行制作（表3）。

表3 種植箱成本構(gòu)成表/（元/箱）

組合式塑料膜蓄水床及成本分析

組合式塑料膜蓄水床由墊層、立柱、連接攔桿、塑料膜組成（圖6）。據(jù)測定，當(dāng)進(jìn)行水稻種植時，7.5 kg 水量（相當(dāng)于所用泡沫種植箱內(nèi)表面7.5 mm 雨量）在水稻灌漿結(jié)實時期，只能維持2 天消耗，因此，用蓄水床+種植箱進(jìn)行組合，用來保障水稻等耗水量大的作物對水源的需求，在晴、雨相間時期可不澆水或少澆水，在連續(xù)多日的晴熱天氣條件下，可保障7 天左右水源供應(yīng)。

圖6 塑料膜蓄水床支架及蓄水效果

蓄水床構(gòu)建采用回收食用油桶、牛毛氈、線管、塑料膜等材料制作?，F(xiàn)以長、寬、圍欄高（3 m×1.5 m×0.15 m）蓄水床為例，其成本構(gòu)成見表4。

表4 蓄水床（4.5 m2）成本構(gòu)成表/元

陽臺小菜圃建造與成本分析

在蓄水床的基礎(chǔ)上，用擋泥板+聚酯布+建筑速溶水泥膠配成水泥漿進(jìn)行護(hù)膜處理，水泥漿硬化后，鋪放營養(yǎng)土，建成屋頂小型菜圃。小菜圃能更好地解決作物根系伸展對土壤通透性要求。小菜圃土壤水分管理方法：雨季可放開地位低端的塑料膜排水降漬，干燥天氣時，收起塑料膜蓄水保墑，可簡而有效地應(yīng)對雨濕、干旱天氣影響（圖7）。

圖7 陽臺小菜圃

因為擋泥板采用了80 cm×13 cm 復(fù)合地板條，投放營養(yǎng)土層高度以12 cm 計算營養(yǎng)土體積，其中營養(yǎng)土出廠價25 元/60 L（表5）。

表5 菜圃（4.5 m2）成本構(gòu)成表/元

配套工程

棚架、防蟲防鳥網(wǎng)、雙層保溫膜、保溫被、智能溫度控制儀，是屋頂種植作物周年生長的重要保障。相對于地面，屋頂風(fēng)大、晝夜溫差大、種植圃蓄熱量小、抗寒能力低。因此，棚架以設(shè)計成外、內(nèi)雙層棚為宜。外棚要配備壓膜帶，防止棚架被風(fēng)吹倒。家庭小型棚高度應(yīng)控制在2 m以內(nèi)。內(nèi)棚主要作用是冬季保溫和增溫，用輕型塑料支架即可，高度在1.3～1.6 m。外棚架常年覆蓋防蟲網(wǎng)，可拒阻蟲、鳥為害，直接減少了農(nóng)藥使用次數(shù)。當(dāng)溫度回升時，逐步撤除內(nèi)、外保溫膜。反之，逐步加蓋外、內(nèi)保溫膜，保溫被，掛裝智能溫控儀。據(jù)初步觀測，內(nèi)棚（高1.5 m、面積4.5 m2）上覆蓋保溫被后，雪天晚上設(shè)定溫值16～22℃，用50 m 線480 W 智能溫控器增溫，用時22 min；經(jīng)約33 min 后再次啟動，用電占時比約40%，以冬夜加溫時長12 h 計算，單棚耗電量約3 kW.h（含待機耗電）。低溫陰雨全天維持增溫時，耗電量預(yù)計6 kW.h/ 天（圖8）。這就為屋頂太陽能應(yīng)用提供了依據(jù)。

圖8 雙棚保溫與溫控器增溫

應(yīng)用效果

水稻種植

2021 年8 月，用“種植箱+蓄水床”組合，進(jìn)行了初次水稻種植試驗（品種‘野香優(yōu)’）。每個“內(nèi)貯水式種植箱”（長×寬×高=45 cm×29.5 cm×24 cm），種植2 蔸，每蔸3 苗，取得了平均蔸稻濕谷148 g，干谷120 g（240 g/ 種植箱）的高產(chǎn)。

2022 年3 月15 日、4 月15 日，在同一個“箱+床”4.5 m2組合區(qū)，設(shè)計了6 個水稻種植組合的、二個不同直播期對照測試。2021 年度中稻移栽與今春早稻直播種植試驗管理過程證明，簡易的屋頂“箱+床”結(jié)合農(nóng)藝工程技術(shù)，在水稻種植試驗中，對照組合設(shè)置與調(diào)配、全生育期觀察記錄、水肥精量管控、病蟲草害防控、單株產(chǎn)量、場地利用率、降低勞動強度等方面，都顯著優(yōu)于大田種植（圖9）。

圖9 中稻種植（2021 年度）與早稻種植(2022 年度)

蔬菜種植

2022 年4 月26 日～5 月15 日，用屋頂小菜圃與露地水空心菜壓條種植進(jìn)行比對，相同管理條件下，露地種植雖經(jīng)再次補苗，小菜圃水空心菜生長情況仍明顯好于露地種植（圖10）。

圖10 （同日栽植）露地、陽臺水空心菜長勢

溫度調(diào)節(jié)效應(yīng)

據(jù)2021 年9 月11 日記錄，裸露樓面土表溫度40℃時，稻株下水床水溫31℃。12 月26 日，小雪，地表溫度-1℃，種植棚智能控溫范圍設(shè)定為16～22℃。能讓頂樓居室，達(dá)到冬暖夏涼的效果（圖11）。

圖11 （陽臺同時刻）種植區(qū)與非種植區(qū)溫差

開拓新的就業(yè)渠道，增加新的就業(yè)崗位

屋頂種植工程技術(shù)，可在種植技術(shù)服務(wù)、品種繁育、栽培基質(zhì)加工、廢棄物回收利用、勞動服務(wù)、工礦廢棄場地重新利用等領(lǐng)域發(fā)揮作用，也可融合太陽能+屋頂雨水收集存蓄+機械化保溫裝備開發(fā)+智能化水、肥、光、溫控制等新興領(lǐng)域。而內(nèi)貯水的種植箱，將其小型化、個性化或可降解化設(shè)計制造，應(yīng)用于陽臺、吧臺、書室或名貴中草藥品種育苗、林下帶箱移栽，將帶動更廣泛的創(chuàng)業(yè)就業(yè)，促進(jìn)多行業(yè)實體經(jīng)濟的深入融合和發(fā)展（圖12）。

圖12 露臺營養(yǎng)土吊裝與露臺種植箱蔬菜種植

展望

據(jù)第三次全國國土調(diào)查主要數(shù)據(jù)（2021 年8 月25 日）公報，城鎮(zhèn)村及工礦用地3530.64萬hm2。假設(shè)全國有10% 的陽臺或廢棄工礦場地進(jìn)行農(nóng)作物種植，則可新增人工調(diào)控下的設(shè)施農(nóng)用地5200 余萬畝（3468400 hm2），也能將陽臺打造成一個個風(fēng)格各異的“生態(tài)樂園”，將陽臺、居室裝點出自己理想中的風(fēng)景。讓老年人有發(fā)揮余熱的場所；讓少年兒童有自己的“農(nóng)藝小天地”；讓中、青年有創(chuàng)業(yè)、就業(yè)的新門路；讓人們足不出樓就能體驗到四季如春的農(nóng)藝美景；讓城市的空氣更清新、天空更蔚藍(lán)。誠如此，不僅能撬動民間的投資熱情，也能為節(jié)能減排、為碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)，開拓新的途徑。