日本环保型设施园艺技术发展新动向

3 温室园艺 GREENHOUSE & HORTICULTURE作物名 试验例 减收率 平均减收率*1减收主因番 茄5 1493 40.4疫病、病毒病、叶锈病、霜霉病、白粉病、温室白粉虱、蚜虫、斜纹夜蛾黄 瓜5 488 61.2白粉病、霜霉病、棉蚜、温室白粉虱茄 子121白粉病、蚜虫、斜纹夜蛾、南方黄蓟马甘 兰10 30100 63.3甘兰夜盗虫、菜青虫、小菜蛾、黑点银纹夜蛾、菜螟、斜纹夜蛾、苗立枯病、根肿病水 稻10 0100 28.6稻瘟病、梭形蝽类、飞虱类、水象鼻虫、杂草苹 果3 90100 94.7黑星病、斑点落叶病、褐斑病、煤点病、叶螨、卷叶虫、桃食心虫、红蜘蛛*1 系无农药区对防除区的减收率，但品质与产值不一定同比下降。表 2 主要国家单位耕地面按农药原体的消费量比较 （ OECD Environmental Data 1993年度）国 别耕地面积× 1000 hm2杀虫剂Kg/hm2杀菌剂Kg/hm2除草剂Kg/hm2其他Kg/hm2合计Kg/hm2 统计年份日 本4,681 9.62 3.98 4.15 17.74 1985荷 兰931 0.80 4.35 3.58 11.84 20.57 1989比利时830 1.60 3.20 6.47 0.49 11.79 1989西班牙20,380 2.59 1.42 1.00 1.57 6.58 1989美 国489,915 0.42 0.35 1.18 1.95 1991日本超市货架上的蔬菜日本环保型设施园艺技术发展 新动向 菅野昭雄 /文 （日本蔬菜茶叶研究所研究员） 李式军 /编译 （南京农业大学园艺学院 210095）行业视点设施栽培已成为日本实现蔬菜、花卉周年供应的重要生产体系，由于其高经济效益，故在发展地方农业中备受青昧。但设施生产是在固定的土地上进行的，为了获取高额收益，往往难以避免连作，其结果是：随着过量地投用化肥而引发土壤的盐类积聚和土传病虫害的增加等，导致了土壤的连作障害，生产上出现了不稳定，过量的硝态氮（NO3-N）等盐类排放到体系外而污染了环境。由于作为土传病虫与线虫的传统的代表性土壤消毒剂溴甲烷于2004年被禁用，必须寻求新的防治对策；无土栽培为了最大限度地减少废液排放到设施以外环境中，营养液的消毒、废液的处理技术等课题也已提上重要议事日程；设施塑料薄膜等农资废弃物的处理，都成为重要的环保问题。另一方面，设施园艺产品也必须应对消费者对天然、安全、健康食品日益增长的消费追求。设施园艺技术必须应对这些环境问题的挑战并提供对策：削减化学农药使用量及其对策化学农药防治病虫害对农业生产的发展无疑是作出了重大贡献的（表1），但另一方面，使用农药被人们指责为影响周边农家与普通群众的人居环境、对人畜饮用水造成污染以及食品中残留农药对消费者的影响、有些还具有环境激素的作用对人体健康存在潜在危害，陆生和水生的生息环境等都受威胁。日本与世界各国相比，是一个单位耕地面积农药使用量较多的国家（表2），这与其湿润的气候引起病虫多发有关，同时与病虫抗药性的提高、强度连作等栽培原因也有关系，因此当务之急是亟需研究削减农药使用量的根本对策。1.1 建立综合防治技术体系的必要性削减农药使用量，首先必须建立有可能最大限度减少农药使用量的病虫害综合防治技术体系，即通过农业防治、物理防治、生物防治与化学防治相结合，注意场圃卫生、选用抗病虫品种，利用各种资源设备等所有防治手段的有机结合，这是一种使病虫危害量控制在发生危害阈值容许水准以下的体系，同时还要与植物检疫和病虫预测预报等防治体系相结合，共同构建环保型的病虫防治体系，1.2 利用生物农药和其它资源防治病虫综合防治当然也离不开单项技术的开发。最重要的一个是生物农药中的微生物农药与昆虫农药（天敌）的利用。日本自1995年以来，生物农药的登录数量急增，1995年仅有温室丽蚜小蜂和智利螨两种天敌被利用，到2002年初就增加到10 种寄生性与哺食性天敌和1 种线虫天敌。2001年日本微生物农药销售额占生物防治总额75.8%，其中微生物杀虫剂占54.9%（主要为针对鳞翅目害虫的BT剂）、微生物杀菌剂14.4%、微生物除草剂占6.4% 。但这些生物农药大多针对防治害虫，今后有必要加强针对防病的生物农药的研发。总之，完全依赖生物农药防治病虫的作物还不多，针对那些不适于用生物农药防治的病虫害，今后要加快对生物农药防效影响很少的选择性农药的研发与登录。此外还要利用其他的，如光的利用、近紫外线隔离膜、银灰色寒冷纱、银灰色条带、诱蛾灯等物理防治法。溴甲烷被禁用及其对策长期作为设施栽培防治土壤连作障害重要环节的溴甲烷土壤消毒剂，它不仅有效防治土传的细菌性、真菌性病害，还对土传病毒、线虫、地下害虫、杂草种子等都有效的所谓万能的土壤消毒剂。但近代科学证明其是破坏大气臭氧层的有害气体，还有致癌的潜在危险、根据国际削减计划规定：先进国家最迟在2004年末、发展中国家在2014年末之前，必须全面废止、禁用，所以亟需及早研发其替代技术。2.1 替代技术除了用氯化苦、D-D等原有农药的有效利用来替代溴甲烷以外，有必要研发新的替代农药。还要积极利用上述的微生物农药。此外，传统的热处理技术包括利用太阳热、蒸气热外，近年流行利用热水从土表注入使其向下层浸透，此新方法要比由下往上层移动的蒸气土壤消毒技术更加省力。目前还开发出一种用膜垫阻断设施作物根系向下层土壤伸入的隔离床栽培技术，其表 1 不使用农药栽培的部分作物病虫害被害状况的调查报告（日本植物防疫协会 1993）DOI:10.16815/j.cnki.11-5436/s.2008.01.00833GREENHOUSE & HORTICULTURE 温室园艺www.horticulture.cn上污染的土壤经太阳热消毒，由于和病原菌很少接触，有效抑制了土传病虫害的发生，今后有望进一步开发效果更高的新资材新技术。2.2 轮 作 与 拮 抗 植 物 的 利 用 无论大田作物或蔬菜作物，自古以来都采取轮作来回避连作障害的。当线虫成为连作障害主因时，轮作制度中除了安排非寄主作物或抗性强的作物，导入拮抗植物（也有称他感植物）也很重要，这是指对线虫所含有的或分泌的有害物质，由于其栽植入，具有积极降低线虫虫口密度作用的植物。由于作物抗线虫品种很有限，线虫寄主范围又广，选用非寄主作物也很不容易，所以今后在轮作制中导入拮抗植物的重要性就增加了，例如与万寿菊、兰花猪尿豆等轮作可显著降低线虫虫口密度。拮抗植物如葱蒜类、麦类与蔬菜瓜果间、混作，其抗菌物质能抑制土传病害，利用香草类等植物忌避或诱杀害虫，利用豆科、蓼科植物抑制杂草等广阔领域被利用。利用与韭菜、葱混作催生活跃的抗菌细菌来防治瓠瓜蔓割病已沿用且有效，这种抗原菌细菌与其在土壤中人工混入，还不如使其在土壤中自繁增殖较稳定，期待今后进一步研发利用植物产生抗菌细菌来防治土传病虫害的技术。硝酸态与亚硝酸态氮素的问题及其对策20世纪80年代以来，日本国内遭到了有关由于农业生产活动而发生的地下氮污染的舆论批评，1993年开始环境厅追加了对硝态氮与亚硝态氮的环境检测标准项目。1999年2月又在地下水等水质污浊度环境标准中追加了硝态氮与亚硝态氮的环境标准。人类若硝酸盐吸收过量会引起高铁血红蛋白症，发绀；婴儿则由于缺氧，是兰婴病的起因。同时还有致癌的潜在危险。表3所示为日本三河湾流域夏季一天中的水质污浊度：其总氮量中以从家畜中排放的最多，来自肥料与粪尿的大体相等。从不同水井深度与土地利用情况的来看，以浅水井和旱作田的硝态氮浓度最高（图略），农林水产省1992年调查地下水硝态氮浓度与土地利用状况的关系顺次是：设施园艺旱作田园林地水田。硝态氮是用活性炭、煮沸、沉淀过滤等都无法除净的物质，地下水流动非常缓慢，迄今大量施用化肥的影响已充分暴露出来了，同时磷与氮素一样导致地下水、河川水、湖泊水质的富营养化，必须避免过量施肥以保护地下水源的不受污染以确保饮用水的安全。3.1 普 通 土 壤 栽 培 的 对 策设施土壤盐类积累的最简单有效的除盐法是浸水法，但有污染地下水和河川水的忧虑，所以今后应考虑除盐作物的栽培和有机物的施用等对策，确立作物的吸收利用率高，对环境的流失达到最低限度的施肥技术，如：恰当的施肥位置、测土施肥与营养诊断施肥、施配方专用肥、缓释肥、无胁迫肥等的减轻肥料流失到环境的压力。还可开发利用固氮菌、菌根菌、溶磷菌、氮代谢调控技术等促进与提高养分利用的技术。3.2 导 入 养 液 土 耕 技 术 近年来，异常快速普及的养液土耕技术，既能最大限度地利用土壤的供给养分、离子吸附和缓冲作用等机能，又能根据作物的需要，及时、适量地供给与作物生育需求相一致营养液，是一种不过量供应肥水，不污染环境、能避免盐类积累，减缓连作障碍的农业技术。3.3 作 为 防 止 环 境 污 染 对 策 的 无 土 栽 培 技 术 设施园艺实行无土栽培是作为减轻环境污染的最普及的一种好办法。根据土壤栽培和循环式水培种植的菊花、月季和黄瓜的水分消耗量与养分流失排放量调查表明，土培显著高于水培（表4）。又如表5所示非循环式与循环式的岩棉培番茄，一年间废弃排放的肥料养分，循环式的远少于非循环式的。今后要进一步普及循环式无土栽培技术，要研发新的装置、新的营养液消毒杀菌法，以及营养液无机成分的组成与浓度的维持利用管理技术。农用塑料废弃物的处理与对策 农用塑料与草木和纸张等不同，其中混有高性能的氯与氟等化学元素，如处理不当，将成为产生二恶英等高毒致畸物的原因 。据日本农水省资料，1980年代初该国农用塑料废弃物约15 万吨，1990年代大体上维持在18 万吨左右。其处理方法从1983年的约60%作烧毁处理，约20%作再生处理，至1999年调查，再生处理增至35%，烧毁占18%，深埋占28%，其它（如野外堆积等）占20%，现禁止野外烧毁，必须在烧却场处理。今后必须加强研发能最大限度抑制环境污染物排出的废弃塑料处理技术，并加速研发替代不分解的、以石化资源为原料的塑料制品，代之以自然循环型的、以淀粉和乳酸为主体的可降解塑料资材。温室能耗问题 暧气加温系设施园艺最基本的环控技术，目前日本整个设施面积的40%以上是利用石化能源为主体的加温设备来加温的，如何节减加温设备费与运转费用显得十分重要。另外，石油资源的消费，导致全球气候变暖、酸雨、大气污染等危害，必需抑制其使用量，因此要提倡能源多样化，如利用发电厂、垃圾烧却场的余热，太阳能、风能等天然能源利用等。表 3 三 河 湾 流 域 夏 季 一 天 中 水 质 污 浊 度 （ t/天 ） （ 西 条 .市 野 .1995）成 分整 个 水 域 的 水 质 污 浊 源底 泥 合 计水 流 粪 尿 家 畜 肥 料总 N 1.40 2.20 3.20 1.80 4.50 13.00 总 P 0.15 0.35 0.07 0.10 0.54 1.12 COD 1.40 4.20 0.88 9.10 15.16 表 4 土 培 与 循 环 式 水 培 栽 培 菊 花 玫 瑰 黄 瓜 的 耗 水 量 与 养 分 排 出 量 比 较（ Van Os,1995）作 物 名 栽 培 方 法耗 水 量 L/（ m2·年 ） 养 分 排 出 量 kg/（ hm2·年 ） 总 量 排 出 量菊 花土培 915 215 3,500水培775 75 1,250月季土培 1,550 600 5,800水培1,100 5 3,350黄 瓜土培950 250 8,000水培750 50 1,600表 5 循 环 式 与 非 循 环 式 岩 棉 培 番 茄 一 年 间 发 废 弃 的 肥 料 成 分 （ 1996谷 ） （ kg/10 hm2）肥 料 要 素 施 肥 成 分 量 非 循 环 式 循 环 式N 73.5 14.7 1.96 P2O515.5 7.1 0.95 K2O 117.0 28.2 3.76 CaO 45.0 12.6 1.68 MgO 18.0 6.0 0.80 注： 非循环式估计施肥成分量的20%废弃； 循环式每10 hm2每月交换二次，每次交换1/2，一年共排出20吨。