武汉市智慧农业典型应用场景13：会“呼吸”的智能菜园—气雾栽培新模式

一、基本情况

武汉群英智耕农业科技有限公司成立于2022年5月，是武汉市首个规模化气雾栽培智能温室运营主体。公司紧扣武汉都市农业发展定位，依托武汉市农业科学院开展产学研协同攻关，组建专业化智慧农业技术团队，构建数字赋能、政企村联动、绿色循环、立体高效、产销一体的智慧设施农业发展体系。

公司基地总占地103亩，建成智能化气雾栽培生产设施3200㎡、连栋生态智慧温室1.2万㎡、数字化分拣加工车间560㎡，配套物联网中控机房、冷链仓储及电商配送站点。主栽花菜、豇豆、青椒、甜玉米、樱桃番茄及特色叶菜等10余个果蔬品种，年产值稳定突破1000万元。

二、信息技术装备应用情况

（一）生产实际问题

一是传统土培模式短板突出。城郊耕地资源紧张，土壤板结、盐渍化、连作障碍问题普遍，需频繁开展土壤消毒、翻耕除草，用工强度大、农资损耗高；水肥依靠人工漫灌撒施，水资源浪费严重，养分利用率低，温湿度、光照等环境因子难以精准调控，作物生长节奏被动，复种指数低，汛期、极端高温天气易出现减产绝收。

二是常规水培模式存有缺陷。根系长期浸泡在营养液中，溶氧供给不足，易出现根系缺氧腐烂、病害大面积传播问题；营养液缓冲性弱，人工调控EC值、pH值滞后，水肥配比误差易引发生理性缺素；立体空间利用率受限，规模化种植能耗偏高，管护难度较大。

三是气雾栽培规模化落地技术痛点。气雾栽培无土壤缓冲介质，营养液直接作用于根系，人工管控下雾化频次、供液浓度、根区温度把控难度大，喷头易结垢堵塞，营养液易滋生藻类、微生物污染；传统管控模式无法实时匹配作物不同生育期水肥需求，高温环境易造成作物味苦、生长停滞。

（二）做法模式

公司以物联网感知+工业计算机中央控制+大数据决策为核心架构，搭建全流程数字化智慧管控平台，打造封闭型数字化植物工厂，运用气雾栽培无土栽培高阶技术，人工构建高湿富氧的根域生长环境，实现水分、养分、氧气三大作物生长要素的协同最优调控。

一是根域环境精准数字化重构。作物根系悬空置于密闭遮光栽培腔体内，摆脱土壤物理机械阻力，根系可自由伸展发育；营养液经高压雾化设备细化为微米级雾滴，由计算机系统指令间歇式喷施于根系表面，直接供给水分与矿质营养，气雾环境持续保障根系高浓度氧气供给，彻底破解传统土培水气互斥、水培溶氧不足的行业痛点。

二是作物生理高效智能适配。计算机控制中心实时掌握富氧环境参数，有效提升根系有氧呼吸效率，作物以须状不定根为主要根系形态，根毛密集发达，水肥吸收表面积远超土壤栽培模式；植株代谢活力显著增强，生长速率达到土壤栽培的3—5倍、水培模式的2倍。根系分泌物大幅减少，生物能耗降低，光合产物更多向营养生长与生殖生长转化。

三是水肥闭环循环智慧管控。营养液全程闭路循环利用，实现零外排、零渗漏，水资源利用率提升90%以上，用水量仅为传统露天栽培的1/10。计算机控制系统实时采集营养液EC值、pH值、根区温度、环境温湿度、光照强度、溶氧浓度等多维传感数据，通过内置作物生长模型算法，自动调控雾化启停频次、供液流量、营养液配比循环，联动冷暖机组精准调节根温与环境温度，实现全流程数字化闭环管控，规避人工管控的误差与滞后性。管理人员可通过手机移动端智慧管控平台，实现生产环节移动化远程值守、在线运维。

群英科技计算机控制系统

（三）技术创新

一是多元化立体智慧栽培设施模式。立体塔式气雾栽培，采用立柱式、塔型分层栽培架，多层立体定植，垂直空间利用率提升3—4倍，适配叶菜、草莓、小型瓜果规模化生产，整套设施搭载独立分区计算机控制模块，可针对不同品类作物差异化设定雾化参数，实现分区精细化管控。

箱式/桶式气雾栽培，小型封闭式栽培单元，结构轻便、可灵活移动，可接入总控系统实现远程参数调节。

群英科技设施温室作物生长情况

水平放任式水气栽培，主要用于番茄树、巨型瓜果等观光型作物培育，根系在宽大栽培床内水平延展生长，通过浮根直接从空气中摄取氧气，配套专用计算机温控模块精准调控营养液温度，培育多年生巨型观赏植株，适配农业观光园科普研学场景。

群英科技果蔬水培立式栽培方式

二是全链条标准化智慧配套体系。营养液管理环节实行专用配方精准配比，苗期EC值控制在0.8—1.2mS/cm，旺生长期调控至1.2—2.5mS/cm，营养液pH值稳定维持5.5—6.5区间。计算机系统可根据作物生育期自动切换营养液配方，动态调整浓度配比；相较于传统水培，气雾栽培对营养液浓度适配范围更广，管理容错率更高，高温环境无需严苛控温，作物抗逆性更强。

环境环节实行全维度智能管控，全域布设光照、空气温湿度、营养液EC、pH、溶氧等各类传感器，数据实时上传计算机中控平台，系统自动联动湿帘风机、营养液冷暖机组、补光设备，动态调节雾化频率与供液量，有效规避高温胁迫引发的蔬菜味苦、生长停滞等问题。系统具备异常告警、数据溯源、生长日志存储功能，实现无人化值守、远程化运维。

群英科技温室夜间补光图片

产后端环节搭建数字化分拣包装+智慧电商冷链配送体系，依托560㎡标准化分拣车间，按照净菜分级、精品包装标准，对采收果蔬进行清洗、分选、贴标、真空保鲜处理，打通线上线下全渠道销售链路。

三、综合效益分析

经济效益方面：资源利用集约高效，相比露天种植节水90%以上，调配1吨营养液可产出果蔬83公斤，肥料投入成本降低50%以上，水肥循环利用大幅减少农资消耗。生产周期大幅压缩，叶菜类一年可实现7—10茬采收，瓜果类一年可种植3—4茬，作物生长周期显著缩短，复种指数大幅提升。用工成本持续下降，全流程无人化运维程度高，单人可完成百亩基地日常管控，省去田间翻耕、除草、人工灌溉等高强度劳作。抗灾稳产能力增强，温室采用鸟巢式、金字塔式空间桁架结构，抗风雪、抗大风性能优异；计算机系统可根据气象预警提前联动调控温湿度、通风、保温模式，配套通风、降温、保温、人工补光一体化设施，可实现蔬菜全年不间断周年生产。

生态效益方面：土地产出效能倍增，通过立柱、梯架、箱式、管道多模式立体布局，单位土地产能较传统种植提升3倍以上，破解城郊耕地资源紧张制约。园区集聚樱桃番茄、特色叶菜、精品瓜果等20余个优良品种，打造新品种试种都市农业示范平台。

社会效益方面：产业发展持续带动村集体经济年增收40万元以上，吸纳22户脱贫户就近稳定就业，户均年增收1.4万元。常态化开展气雾栽培技术观摩、田间实操培训，培育数智农业技术人才。通过电商短链配送模式，农产品溢价空间大幅提升，产品直达武汉都市圈消费市场，有效破解农产品出村进城难题。