戈壁农业

— Gobi Agriculture—

在工业化和城市化不断发展的进程中，土地资源被进一步开发利用，世界耕地面积不断缩小。在非洲、中国和印度等经济发展迅速而人口稠密的国家，食物需求不断增长，粮食生产面临巨大挑战。我国西北地区存在着广阔的戈壁，总面积达56万平方千米，所以为戈壁地区设计开发一种高效经济的耕作系统，可以充分利用土地和光照资源，拉动当地农业发展和就业增长。

戈壁农业的耕作系统是以无土栽培温室设施的集群组成，温室是由三堵墙和南侧倾斜的热塑膜组成，利用材料和结构设置充分地进行太阳能热量的吸收、储存，每个温室中的微气候条件都由一个集中的控制中心进行监控，控制中心经远程传感器感知，可以调节指定温室的微气候条件，如温度和湿度，而其他系统则可以自动施肥。

戈壁农业不同于传统的露天耕种，无需土地和大水量灌溉；又不同于温室，能量来源由太阳能供给，这种系统充分利用了日照时间长的特点，在农业种植上具有明显的科学先进性。戈壁农业具有许多的优势：

1.提高作物生产力

在戈壁土地设施中种植农作物，基本上全年四季皆可种植，土地利用效率（即每单位土地的农作物产量）比传统的露天耕地高得多。如酒泉实验站的一组种植单位，5年（2012-2016年）的年平均农作物产量为：甜瓜34吨、西瓜66吨、辣椒102吨、黄瓜168吨、番茄177吨，在相同的气候条件下，比传统的开放农田系统产量高10–27倍。

2.提高用水效率

在干旱和半干旱地区，农业种植的最大挑战即是缺水，戈壁农业的耕作系统也应用一些了节水策略：（a）基于植物的最佳生长需求，在非关键生长阶段。轻度亏缺灌溉可以刺激植物防御系统，增强对干旱胁迫的耐受性。（b）灌溉技术的改进，使用地下滴灌可以减少水流的蒸发流失（c）使用多种覆盖方法来减少土壤表层水的蒸发，覆盖区域包括植株行之间的区域。（d）由于耕种是一个相对封闭的系统，收集土壤表层蒸发水使其再循环利用。（e）采用先进的农艺方法进行作物管理，如修剪树枝以增加光的穿透力，优化通风以获取植物光合作用所需的二氧化碳，灌溉后对生根区充气几天，可以减少土壤蒸发。

3.提高能量利用效率

戈壁的土地耕作系统完全基于太阳能。旨在通过使用和存储来自太阳的能量来保持尽可能多的热量，减少了非常大的电力成本。为了提高太阳辐射的利用效率，耕种者使用多种手段来增加热量存储和提高热量释放，例如在北壁上贴双层黑色塑料薄膜；屋顶上安装保温色板；利用浅层土壤吸热系统来提高室内空气温度；太阳能热水泵也可以利用储热水箱的热量来调节温室温度。另外，我国光伏发电技术水平领先世界，更多的光能发电项目将进一步提高戈壁地区的太阳能源利用率。

4.提高养分利用效率

不同于传统耕作使用合成肥料，戈壁农业系统的植物养分的主要来源是有机物质，例如农作物秸秆，牲畜粪便和食品生产废料，以及人类用的废物回收品，经发酵加工后

作为种植基质。再将营养液通过沟渠或者全包裹的形式输送给作物。

5.生态效益

戈壁耕作系统的能量来源完全依靠太阳能，避免了化石燃料（如煤，石油和天然气）产生的排放和气候变化，例如一些栽培系统中，植物固定的净二氧化碳数量是传统露天种植系统中的8倍。还能利用堆肥基质逐渐增加土壤碳含量，改善土壤质量。

近年来，我国的戈壁土地耕种系统发展迅速，具有扩大设施面积和生产水平的潜力。但是也有一些挑战，比如水资源的限制、生态环境脆弱、劳动力限制、经济的可持续性。通过健全政策体系、加大项目资金扶持，加强与研究院校、企业合作，近日，我国酒泉市戈壁农业面积已累计达到9.3万亩，成为全国最大的戈壁生态农业示范区。

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