西藏新型庭院蔬菜立体复合栽培设施的建造与使用效果

王忠红 关志华 敬志豪 刘志林 张卫江

（1西藏农牧学院植物科学学院，西藏林芝 860000；2西藏农牧学院水力土木工程学院，西藏林芝 860000；3西藏农牧学院电气工程学院，西藏林芝 860000）

新型庭院蔬菜立体复合栽培设施将不同层栽培床按梯形组装，每层栽培床分块布置，能够实现高秧类、矮秧类、喜阳类、耐阴类、耐热类等蔬菜同时种植，且便于轮作，有效提高了设施空间利用率；利用双层覆盖、庭院建筑挡风确保设施内温度，可在西藏海拔近4 500 m的地方实现叶菜类蔬菜安全越冬生产。

蔬菜对人体健康具有不可替代的重要作用，为有效解决西藏农牧民的蔬菜消费需求问题，西藏在20世纪80年代开始引进塑料大棚进行设施蔬菜生产（林珠班旦，2001），使西藏蔬菜总产量和人均占有量由1990年的8.45万t、38.08 kg增长到2012年的65.59万t、212.96 kg（张爱琴，2015）。目前西藏各地大力发展设施蔬菜生产，如昌都市2016年蔬菜种植面积达4 000 hm2，其中设施面积700 hm2（牛继平，2017）；日喀则市白朗县作为西藏主要蔬菜产区，设施蔬菜种植面积逐年增大；阿里地区蔬菜种植面积和总产量由2006年的35.3 hm2、473 t增长到2012年的114.0 hm2、2 122 t（白玛格桑 等，2013）；在海拔4 500 m左右的那曲市等地建造了各种类型温室，且在人工加温条件下实现了西葫芦等蔬菜作物的越冬栽培，这对解决该地区农牧民的蔬菜消费需求起到了积极的促进作用。但高寒牧区的农牧民尚未达到“想吃什么蔬菜就吃什么蔬菜”的水平，农牧民对蔬菜的消费需求依然非常迫切，西藏地区蔬菜供给的结构性矛盾、区域性不足的问题依然突出。为此，在广泛调研的基础上，基于高寒牧区的生产环境条件研发出了一种新型庭院蔬菜立体复合栽培设施，并总结出相应的栽培模式，以期为有效解决西藏高寒牧区农牧民的吃菜问题提供参考。

1 设计思路

根据当地的环境条件和牧民的需求，采用如下设计思路：借助农牧民庭院房屋等建筑物遮挡大风，利用多层栽培形式提高设施利用率，采用两层覆盖增强保温效果，使用无土栽培+传统土壤栽培方式实现高效栽培，设施进行模块化处理，形成装配式产品特征，以便于移动和重复使用。基于此设计思路，设计方案经过反复实践最终形成三层立体栽培设施（图1）。设施规格为长×宽×高=6 m×4 m×5 m，采用热镀锌国标管材焊接制作而成（图2）。

2 新型庭院蔬菜立体复合栽培设施的特点

2.1 综合利用率有效提高 设施占地面积24 m2，栽培面积35.7 m2，净栽培面积增加了48.75%，有效提高了空间利用率、光能利用率及设施内热能利用率。实际安装过程中，一栋大棚中放置两组栽培床（各分为上、中、下3层），栽培床呈梯形对称分布，为提高下层栽培床的采光率，在下层栽培床靠外侧50 cm宽度处采用全镂空设计，其上无栽培床，在上层栽培床支撑杆件处设置2道铁丝，悬挂拉秧绳以便于高秧类蔬菜栽培；根据栽培床的梯形分布特点，将上、中层栽培床各分为4个小区，下层栽培床则分为8个小区。利用分小区栽培可最多实现高秧类、矮秧类、喜阳类、耐阴类、耐热类等32个蔬菜种类/品种同时种植，即实现种植蔬菜种类的最大化。

图1 新型庭院蔬菜立体复合栽培设施设计图

图2 新型庭院蔬菜立体复合栽培设施结构

2.2 环境调控易行 因两组栽培床呈梯形对称分布，加之上、中层栽培床分为4个小区，每小区之间留有30 cm宽的操作区域，铺设美格网，可以有效漏光，保证了下一层蔬菜作物光合作用对光照的需求；分小区栽培便于轮作，能够从栽培制度上减轻病虫害的发生，同时采用无土栽培方式，对栽培基质进行高温消毒可进一步减轻病虫害的发生；上、中层栽培床的基质厚度在20 cm以上，最厚达25 cm，有效保证了蔬菜作物的根系生长空间；采用有机基质栽培，在栽培过程中根据肥力情况及时施用发酵腐熟的家畜粪便，真正实现绿色高效栽培；通过两层覆盖、借助庭院挡风，同时在棚内放置一定数量的水（3个大容量水箱）调节热量，使室内温度在低温季节得以有效提高；在设施外侧设置卷膜杆，夏季温度过高时通过卷起两侧塑料膜达到通风降温的效果。

2.3 生产操作便捷舒适 中层栽培床与下层栽培床之间、上层栽培床与中层栽培床之间净高均达到1.3 m，上层栽培床与设施覆盖面之间高度在1.6～1.8 m，有效保证了操作的舒适性和便捷性；在走廊一端安装有固定步梯，便于中、上层栽培床的操作；在两个上层栽培床之间（走廊顶上）安装“人”字形护栏，确保了上层栽培床生产操作的安全性；在上层栽培床靠近护栏一侧及中层栽培床的两侧均设置步行道，方便来回行走，提高了操作的便利性；将上层、中层栽培床划分为4个小区，每小区之间留有30 cm宽的操作区域，且与床底面持平，提高了操作的高度空间和舒适性；在上层栽培床的护栏两端安装有容量100 L的蓄水箱，在步行梯下端安装有150 L的大容量蓄水箱，既便于保温，更利于水分管理。

2.4 结构牢固性高 中层栽培床每隔1.5 m用双支架（在立柱两侧布置）支撑，走廊处分开，上层栽培床亦用双支架支撑，走廊处不分开，使整个栽培设施成为一个整体，提高了抗风雪性能。在上层栽培床的上面，利用分块栅栏（分栽培小区用）的杆件，将两个栽培床的顶面连为一起，进一步提高了设施的整体性和稳定性。为提高设施的坚固性能，在设施的四面设置有4个斜撑；为提高设施的稳固性，在长度方向设置有5道立柱、在宽度方向设置有4道立柱，立柱下用混凝土预埋件加固，且在四周布置有8个大型预埋件，内部设有穿透的大直径套管，可以起到预防雷电的作用。

2.5 方便拆卸安装 该设施中层栽培床和上层栽培床为单独整体组件，各结构均为可拆卸式，整个栽培设施为组装式，便于拆卸移动。

3 种植效果

2018年10月中旬在海拔3 400 m的林芝市巴宜区鲁朗镇扎西岗村首次播种（图3），12月采收；2019年2月中下旬完成第2茬叶菜类蔬菜和首次果菜类蔬菜种植。2018年12月初在海拔近4 500 m的拉萨市墨竹工卡县日多乡念村首次播种（图4），翌年2月中旬首次采收。对种植户进行调研得知，产出的蔬菜除满足自己消费需求外，还可为邻居免费提供蔬菜，基本每个栽培设施能够满足5户左右农牧民对蔬菜的消费需求，超过设计初期目标—满足一家5口人的吃菜需求，当然农牧民对吃菜的质量没有更多要求。

图3 林芝市巴宜区鲁朗镇扎西岗村（海拔3 400 m）越冬蔬菜种植情况

图4 拉萨市墨竹工卡县日多乡念村（海拔4 500 m）越冬蔬菜种植情况

在海拔近4 500 m的念村进行蔬菜生产时没有施加外保温措施，仅借助庭院房屋等挡风和2层膜覆盖保温，即能实现叶菜类蔬菜冬季生产，说明新型庭院蔬菜立体复合栽培设施适合高寒牧区庭院蔬菜高效栽培。如果春、夏、秋季能够顺利实现果菜类蔬菜种植，且在管理到位的情况下实现32个蔬菜种类/品种同时种植，则会进一步体现该设施的优越性，为高寒牧区农牧民的吃菜问题找到新的解决途径。

4 高效生产模式建立

按照蔬菜作物生长发育习性分类，结合新型庭院蔬菜立体复合栽培设施的结构特点，可采用如下种植模式。

上层栽培床种植喜阳、耐热、矮秧类蔬菜，如茄子、辣椒、甜椒、西葫芦、有限生长型番茄、花椰菜等。中层栽培床种植耐阴、喜凉、矮秧类蔬菜，主要是叶菜类、茎菜类蔬菜，如莴笋、甘蓝、大白菜、普通白菜（小白菜）、油麦菜、菠菜、芹菜、叶用莴苣（生菜）、韭菜等。下层栽培床分为两部分：一是中层栽培床正下方，种植耐阴、喜凉、矮秧类蔬菜，主要是叶菜类、茎菜类、根菜类蔬菜，如芹菜、萝卜、胡萝卜、普通白菜（小白菜）、芫荽（香菜）、菠菜、大葱等；二是栽培床的两外侧，种植喜阳、喜温、高秧类蔬菜，如西瓜、黄瓜、番茄、豇豆、菜豆、丝瓜、瓠瓜、冬瓜等，利用上层栽培床支撑杆件处设置的2道铁丝进行拉秧栽培。

每茬种植时做好标记，采收后及时清除小区内的枯枝烂叶，同时根据上茬蔬菜作物生长发育情况补充发酵腐熟的牛粪、羊粪等；在多次栽培、基质明显表现出肥力不足时，可适量追加有机复合肥。按照蔬菜作物不同科间进行轮作，可以有效预防病虫害的发生。在出现严重病害时，可对栽培基质进行高温消毒，如在夏季采用高温闷棚法，可将中层栽培床的基质全部搬到上层栽培床，效果更佳；根据蚜虫等的发生情况，采用悬挂粘虫板的方式进行防治。水分管理、温度管理、光照管理等同常规设施栽培。

5 小结

西藏高寒牧区面积广阔，实践证明发展设施蔬菜生产是解决高寒牧区农牧民吃菜问题的最佳途径，但基于高寒牧区的生产实际，发展设施蔬菜生产只能小规模化。新型庭院蔬菜立体复合栽培设施占地24 m2，通过三层立体栽培，在管理到位的情况下可以满足一家甚至几家农牧民的蔬菜消费需求，表明利用该设施进行蔬菜生产能够有效解决农牧民的吃菜需求问题。在海拔近4 500 m、无外保温措施的情况下可以实现叶菜类蔬菜冬季生产，说明该设施借助庭院建筑物挡风、在两层塑料膜覆盖下能够实现良好的保温效果；在海拔近3 000 m的林芝市巴宜区，该设施在4月下旬的晴天和多云天气条件下室内最低温度均在10 ℃以上，基质温度15 ℃左右，阴天则稍低。

该设施的材料成本每个约为2万元，如果批量化加工每个成品设施的成本3.5万元左右；设施结构经过优化设计，三层栽培的操作舒适性得到了保障。

总体来看，该设施的性价比较高，适宜在高寒牧区推广应用。对高寒牧区的农牧民而言，利用该设施既可以实现蔬菜的有效生产而满足对蔬菜的消费需求，也可以作为出汗排毒的良好场所，还可以种植一些喜温花卉美化庭院，能够实现一种设施多种用途的功效。

当然，作为一种新型设施类型，当前的结构还存在一定的不足和问题，主要包括：①上层栽培床在夏季温度偏高，蒸发量大，在管理不到位的情况下易缺水和烧苗。解决这一问题可以在顶部采光处悬挂遮阳网，在栽培床上铺设塑料膜，但是悬挂遮阳网会影响室内热量吸收，对中层和下层栽培空间温度造成一定影响；另一种措施是安放环流风机，在电力供应充足的情况下可以使用，该方法是最佳的解决措施，通过环流风机能够使上层热量补充下层热量的不足。②栽培管理需要身体素质好的人员，患有恐高症、高血压等疾病的人员不宜在中、上层栽培床进行操作。③因不同种类蔬菜同时种植，受各类蔬菜生长发育习性不同的影响，可能会在栽培管理过程中顾此失彼，使部分蔬菜在品质方面达不到满意的要求。鉴于本栽培设施主要是解决蔬菜需求问题，故只能牺牲部分品质以确保蔬菜供给的种类和数量，在科学合理的管理下这一矛盾会得到一定程度的缓解。其他的不足和改进将在后期使用管理过程中逐渐发现和解决。