
虽然凛冬已至,但人们对新鲜果蔬的需求却丝毫未减。果蔬生长对温度和光照的要求较为严苛,这使得传统种植在寒冬时节举步维艰—曾几何时,冬季餐桌上的蔬菜品种屈指可数,大白菜、萝卜等耐储作物占据了主流,不少家庭甚至需提前囤菜过冬。如今,随着设施农业技术的突破性发展,塑料温室、智能连栋大棚等已在全国遍地开花,通过精准调控温光水气等环境参数,这些现代栽培设施成功打破了季节种植的桎梏,让人们在最寒冷的深冬,也能轻易买到水灵灵的黄瓜、绿油油的韭菜、红艳艳的草莓。“四季果蔬香”已从愿景变为触手可及的生活常态。
中国是世界上最早采用温室栽培的国家,也是保护设施栽培蔬菜的发源地。中国科学院曾遴选发布了“中国古代88项重大科技发明创造”,其中就有温室栽培。据考,温室栽培技术在我国的出现时间不晚于秦朝。
秦始皇统一六国后,曾下令在骊山山谷中用温泉水种瓜,这是我国利用地热资源开展冬季种植的开端。到了西汉末年,温室栽培技术取得了长足进步,并形成了一定的栽培规模。东汉时期,由于广泛采用了土壤加热温室技术,用于温室栽培的蔬菜品种已经有20多种。到了唐朝,瓜类温室栽培技术日渐成熟。明清时期,人们多使用“暖洞子”来生产反季蔬菜。“暖洞子”是一种地窖或半地窖式的地下空间,内设土炕,以火烘之以升温,如此,“暖洞子”里的蔬菜在隆冬时节也能正常生长。
虽然我国的温室栽培起源很早,但在20世纪70年代前,温室栽培仍处于规模小、水平低、发展慢的状态,直到塑料地膜覆盖技术引入中国,我国才逐渐出现塑料温室,设施农业也开始向规模化、集约化和科学化方向发展。
万物生长靠太阳,果蔬也不例外。太阳辐射不仅为果蔬生长提供必需的光照,其热效应还能维持适宜的环境温度。温度与光照是影响果蔬光合作用效率的两大关键因素:适宜的温度范围(通常为15~30℃)能优化酶活性,而充足的光照强度则直接决定光反应速率,二者共同影响有机物的积累与果实的品质。因此,通过环境调控来维持适宜的温度和光照条件,可显著提升果蔬的光合作用效率,进而提高产量与品质。
塑料温室的发明有效解决了冬季气温低与光照不足的农业生产难题。它利用太阳辐射的温室效应实现环境调控:当太阳光穿透塑料薄膜进入棚内时,80%~90%的短波辐射被植物和土壤吸收并转化为热能,而塑料薄膜对长波辐射的阻隔作用又使热量得以在密闭空间内积累。通过合理设计(如选择透光率大于90%的无滴膜、优化棚体朝向与骨架结构),可使白天棚内温度较外界提高10~25℃。夜间,则可以通过增加保温覆盖物来减少热量散失,维持作物生长所需的夜间温度。
需要注意的是,二氧化碳浓度太高或太低均不利于植物进行光合作用,所以,温度与光照的调控需与二氧化碳浓度保持动态平衡。当温度超过35℃时,可采用通风或架设遮阳网来降低棚内温度,通风还能促进二氧化碳向趋于棚内外平衡的方向移动。而在冬季低温弱光的环境下,可采取人工补光措施来增加光照时间和强度,增施有机肥则可以提升棚内二氧化碳浓度,以补偿光强不足对光合作用的限制。正是通过实时监测和调控棚内的温度、光照与二氧化碳浓度,塑料温室才实现了四季高效生产的目标。
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当然,技术创新是塑料温室更新换代的核心驱动力,光伏农业大棚就是塑料温室的一次华丽“变身”。光伏农业大棚是集太阳能光伏发电、智能温控系统、现代高科技种植于一体的温室大棚。它采用太阳能薄膜作为覆盖材料,大棚上的太阳能光伏组件既能制造清洁能源,又能满足农作物的采光需求,达到“光伏发电+助力农业”的双发展目标。
虽然早在秦汉时期我国就有了温室栽培技术,但那时反季果蔬品种少、产量低、成本高,实属珍稀之物,几乎只作为贡品,寻常百姓自然无福消费。清代诗人李静山所著《京都竹枝词》就把富贵人家一掷千金吃反季黄瓜的行为刻画得淋漓尽致。“黄瓜初见比人参,小小如簪值数金,微物不能增寿命,万钱一食亦何心?”作者把黄瓜比作“人参”,说它“值数金”,可见那时反季黄瓜的珍贵。如今,随着温室技术的进步以及黄瓜新品的问世,黄瓜早已成为人们饮食中的常客。
1989年,山东寿光蔬菜基地成功试种了17个冬暖式蔬菜大棚,这是我国北方最早的反季节蔬菜种植试验。在这些大棚中,黄瓜无疑是当家品种。说起大棚黄瓜的种植,不能不说黄瓜和南瓜的嫁接。没错,黄瓜嫁接是温室黄瓜栽培的一项重要措施。在同一块土地上连年种植黄瓜会发生连作障碍,主要表现为根系吸收能力下降、植株矮小、易出现生理病害等。黄瓜嫁接可以有效克服黄瓜连作障碍,提高植株的抗逆性,防治黄瓜枯萎病等病害,从而达到优质高产的目的。
一开始,寿光大棚的黄瓜嫁接以云南黑籽南瓜作砧木、东北长春密刺黄瓜作接穗;2005年前后,砧木改为白籽南瓜;2010年前后,砧木又改为黄籽南瓜。几次调整砧木品种,是为了让嫁接黄瓜抗病性更强、外形更美、口感更佳。寿光市掀起的“菜篮子革命”让反季黄瓜迅速走进千家万户,结束了我国北方地区冬季餐桌只有白菜、土豆的历史。目前,寿光蔬菜基地的黄瓜产品已经覆盖东北、华北、华中、华南等地的蔬菜市场。
常见的黄瓜浑身长满刺,这种“刺黄瓜”的学名是“油亮密刺黄瓜”,外皮黄绿色,口感脆爽,是地道的国产黄瓜品种。天津科润黄瓜研究所培育的“津优35号”黄瓜是油亮密刺黄瓜的新品种,已先后在天津、河北、辽宁、山东、河南、甘肃等地种植示范,以产量高、品质好、抗病性强等优势成为黄瓜种植的绿色奇迹。“津优35号”已成为我国多茬口保护地黄瓜种植的兼用主栽品种。

有不长刺的黄瓜吗?当然有。“水果黄瓜”又叫“无刺黄瓜”,这种黄瓜表面光滑、色彩均匀、口味清香,主打生食。2000年前后,我国种植的“水果黄瓜”基本为国外品种,现在则以国内品种为主。2019年,中国农业科学院寿光蔬菜研发中心成立;2023年,该中心研发的“中农脆玉3号”水果黄瓜试种成功。“中农脆玉3号”是我国首个功能型黄瓜新品种,具有明显的降脂效果。它富含丙醇二酸,该物质是一种小分子有机酸,可抑制糖类转化为脂肪,而每千克“中农脆玉3号”的丙醇二酸含量高达16.4克,是普通黄瓜的3~5倍。“中农脆玉3号”不仅具有减脂功效,zEJ5pJUn/sd4fbCf3XxMXXT+f3Uh5zyNt7RU5Z3UKnw=还具有优良的抗病性和抗逆性,适宜全国各地的温室栽培。2023年,“中农脆玉3号”荣获全国农业科技成果转移服务中心颁发的“百项重大农业科技成果”称号。
冬季餐桌上还有一道美食,那就是韭黄。
韭黄是韭菜的一种黄化变体,两者的生长环境和口味截然不同。
韭菜是一种多年生宿根草本植物,一次种植,可持续收割食用。韭菜是在自然光照下生长出来的,叶片呈深绿色,纤维较多、质地较硬、味道浓郁,是春季重要的蔬菜品种。它富含维生素和膳食纤维,能有效促进胃肠蠕动,因此也被称为“洗肠草”。
韭黄是在遮光环境中生长出来的,因为阻隔阳光抑制了光合作用合成叶绿素的过程,所以叶片呈黄白色,纤维较少、口感柔滑。韭黄的种植通常在青韭收割后进行。待韭苗长到约10厘米高时,在畦上建棚架并覆盖黑色薄膜或遮阳网,保持棚内温度15~20℃、土壤湿度70%~85%为宜。作为寿光的一种蔬菜特产,“寿光韭黄”具有脆、香、甜等鲜明的特征。2013年,“寿光韭黄”荣获中国国家地理标志证明商标。
韭菜家族还有一zEJ5pJUn/sd4fbCf3XxMXXT+f3Uh5zyNt7RU5Z3UKnw=名成员—韭薹。韭薹是韭菜生长到一定阶段后从植株中央抽出来的花茎。其茎秆细长,整体为绿色,顶部有未开放的花苞。韭薹含有大量的维生素A原,不仅是一种美味佳蔬,还具有较高的药用价值。
韭菜、韭黄和韭薹是韭菜家族的三名成员,一般春割韭菜、夏抽韭薹、冬采韭黄。这样一来,人们就可以随时吃到各种新鲜的韭类产品,再也不用等到相应的季节去花高价购买了。

置身新疆和田县的万亩设施农业基地,一排排连栋日光温室映入眼帘。温室内的水培芹菜、西红柿、辣椒等蔬菜长势喜人,可谓“昔日黄沙飞,今朝满眼绿”!其中,芹菜在我国有着悠久的栽培历史,它营养丰富,口感脆嫩,深受人们的喜爱。
“沙漠温室”有何不同
为了解决沙漠地带昼夜温差大、冬季温度低等问题,我国科学家成功研制了高效节能连栋日光温室。其中,多腔复合保温沙漠连栋温室是一大创新。这种温室采用多层多腔复合保温结构,包括遮阳网、透明膜、蓄热膜、保温被和透明塑料膜。采用这种结构的沙漠温室不仅保温性能好,可有效阻挡风沙,还利于机械化作业,能大幅提升土地利用率。另外,通过与外部气象站相连,人们可实时监测温室内的温度、湿度和照度,并通过智能调控通风口、保温被等设施实现对温室内部环境的精准调控。
清代诗人张世进写有《咏芹》一诗:“春水生楚葵,弥望碧无际。泥融燕嘴香,根茁鹅管脆。”芹菜有水芹和旱芹之分,张世进诗中的“楚葵”,是水芹的别名。“楚葵”喜水,生发于春暖之时。其根部洁白如玉,茎秆空心,上部青翠如葱,叶子呈三角形。水芹的主要食用部分是嫩茎和叶柄,其中靠近根部的白梗最好吃,嫩脆鲜香,堪称菜中佳品。这也许就是“鹅管脆”之名的由来吧。
除了水培芹菜,和田县的万亩设施农业基地里还有很多果蔬品种,如西红柿、茄子、辣椒、樱桃、蟠桃、草莓、百香果、甜瓜、西瓜……应有尽有,每一类作物的栽培方式都不尽相同。该基地正以高效节能日光温室为载体,大力发展新型设施瓜果蔬菜特色种植产业,并推广应用了一大批先进的技术手段,如自动温控、水肥一体化、太阳能储热供热系统筹。


我国拥有辽阔的沙漠化土地,发展沙漠农业具有极其重要的意义。比如,新疆有全国60%以上的戈壁沙漠和30%以上的盐碱地等非耕地资源。其中,和田县虽然地处塔克拉玛干沙漠边缘,但和寿光市同处于北纬37°,这个气候带的气候温和、光热资源好,是蔬菜种植的“黄金带”。而且和寿光市相比,和田县的光热条件更好、昼夜温差更大,这十分有利于果蔬中糖分的合成,因而成熟的瓜果吃起来更甜。
但在荒漠种菜,谈何容易!在茫茫沙漠和戈壁滩上发展现代设施农业,必须探索出一条适应严酷环境的创新之路。目前,我国科学家在戈壁温室技术、戈壁基质栽培技术以及高效节水技术等方面都取得了重要突破,基于戈壁基质无土栽培模式的沙漠温室应运而生,已成为荒漠地区“菜篮子”的重要支撑。从“与沙抗争”到“与沙共生”,人们把曾经不能利用的土地变成了反季节果蔬供应基地,同时激活了观光采摘、田园体验等农旅融合新业态,为“向荒漠要效益”探索了一条绿色突围之路。

土壤被誉为农业之基。如果没有土壤,还能种植果蔬吗?答案是肯定的。作为一种创新的作物栽培模式,无土栽培可以摆脱农作物生产对土壤的依赖,利用基质或营养液对作物进行灌溉栽培。无土栽培具有高产、省肥、节水和易管理的特点,其技术核心在于精确控制作物生长的环境条件。随着智能温室系统的广泛应用,精准控制环境条件已经变得更易实现。
无土栽培大体可分为基质栽培和无基质栽培两类。基质栽培,就是利用基质材料代替土壤来固定栽培作物的根系,再通过滴灌等方式为农作物供给营养液。基质材料可以是有机物(如泥炭、稻壳、树皮等),也可以是无机物(如蛭石、珍珠岩、岩棉、陶粒、沙砾、海绵土等)。无基质栽培,指的是栽培作物的根系不用基质材料固定,而是直接与营养液接触。无基质栽培主要有水培和雾培两种模式。水培是不借助基质材料来固定根系,让植物根系直接与营养液接触的栽培方式;雾培,也称气培、气雾培,是利用压力作用把营养液雾化为细小液滴,直接喷射到作物的根系上以满足作物生长所需的栽培方式。

无土栽培的核心是通过人工基质或营养液来替代土壤,为植物提供生长所需的水分和养分,它也直接为太空栽培提供了技术支撑。太空环境对植物生长提出了特殊挑战,无土栽培的节水、节肥特性以及可精准控制水肥、光照条件等优势,让植物能够适应太空极端环境,从而突破传统农业限制,实现太空栽培。另外,通过太空诱变技术,部分农作物的抗病性增强、产量潜力提升,为农作物新品种选育开辟了新途径。可以说,无土栽培助力太空栽培的同时,太空栽培也推动了无土栽培技术的升级,这些技术反哺地球农业,使其更广泛地应用于垂直农场和植物工厂。
无土栽培具有广阔的应用空间。它不仅可用于蔬菜、水果和粮食作物的培育,还可用于观赏植物和药用植物的栽培。而且,在相对封闭的环境中进行无土栽培,既可以有效阻隔土壤病原微生物和外界污染物,还可以避免重金属等化学物质。这使得它能突破土地的约束,拓展至沙漠、戈壁滩等传统农业禁区,并创新性地实现立体栽培、管道栽培等集约化生产模式,为粮食安全和生态修复提供更多解决方案。
作为全球果蔬生产第一大国,我国以占世界9%的耕地面积贡献了全球33%的水果产量和28%的蔬菜产量,构筑起了14亿人菜篮子的坚实根基。自1988年“菜篮子”工程实施以来,温室技术已覆盖全国90%以上的设施农业基地,使冬季蔬菜自给率从30%提升至98%,为餐桌四季常青提供了技术保障。当前,以无土栽培、垂直农场、植物工厂为代表的智慧农业技术正加速迭代—通过立体栽培系统,单位土地利用率可提升5~8倍;采用闭环水肥管理,水资源消耗可降低70%。这些创新技术不仅使上海等超大城市实现叶菜类蔬菜百分百自给,更在沙漠和戈壁滩上建起年产万吨的沙漠温室,成为新时代拎稳“菜篮子”的核心支撑。
【责任编辑】谌燕