林琼（左）在指导种植户开展基质栽培。
这是一包长着番茄的基质条，基质条下设有基质重量传感器。
眼下，福州长乐区鹤上镇基质栽培蔬菜大棚里的西红柿再迎丰收，大棚里，秧苗翠绿茁壮，红的、绿的西红柿像灯笼点缀其间。“病害少、用药少，安全、优质，成本还低。”种植大户李明锥喜笑颜开，一口气列出了多个使用基质栽培西红柿的优点。
基质栽培是无土栽培的一种，是指不用天然土壤，而使用人工基质栽培植物的技术，曾因成本过高让不少种植户望而却步。省农科院土肥所副研究员林琼及其团队集成创新采用廉价、可再生的谷壳、木屑等农林废弃物替代昂贵的椰糠，还利用物联网技术推广无土栽培，远程操控种菜，降低了技术应用门槛。
截至目前，该技术已在福州、宁德、龙岩、漳州及广东惠州等地推广，设施总面积达600亩以上，累计种植面积超3000亩，主要生产番茄、黄瓜、西瓜、辣椒等，成为农民增产增收的有力助手。
从进口椰糠到本土谷壳
在林琼的指导帮助下，种植户李明锥早在2017年就成为我省第一个“吃螃蟹”的人，从土培转向无土栽培。
“该技术发端于欧美，而后在以色列、荷兰、日本等国家广泛生产应用。”据林琼介绍，技术优势明显，但在国内的发展和应用相对落后，根本原因在于成本过高，太“烧钱”。
“烧”在哪里？除了固定的投入，如建造温室、专用栽培基质、水肥一体化系统等，负担最重的是昂贵的基质原料，每两年需换一次。“原来2000元一吨的椰糠，自2020年初疫情暴发后，涨了1倍！”林琼说。
这些椰糠多源于东南亚国家，当销售商的报价从电话那头传来时，林琼恰好在长乐区的一家大米加工厂，看着满地的谷壳，他突然灵机一动：“谷壳木质素含量20％左右，属于难分解有机物料，能否用谷壳替代椰糠，制成经济高效型基质？”
一吨谷壳仅400元，是椰糠价格的十分之一。
动了这个念头，林琼和团队就泡在实验室中，从已有的文献寻找一丝可行性，最终尝试将三分之一的椰糠用谷壳替代，无土栽培小黄瓜苗。“我们花了半个月，论证两个问题，一是检测此类经济高效型基质，在通透性、保水性等方面的数据是否达标；二是谷壳是否会因残留小米粒等造成基质腐烂发霉。”
与已有文献描述的方法不同的是，林琼不使用发酵后或炭化后的谷壳，“发酵，意味着多了一道精细工序，成本就跟着水涨船高”。
此举并非毫无科学依据。“我们将三分之一的椰糠用谷壳替代，并非全量替换，即便谷壳在使用过程产生缓慢的自然发酵，也能通过每日多次的营养液灌溉将发酵中间产物排出基质。”
结果令林琼惊喜：“可行！试验中，所有的顾虑被一一消除。”
2020年5月，李明锥将250亩智能温室大棚的基质全部替换成经济高效型基质。长乐区青禾现代农业专业合作社也拿出150亩的温室大棚，交替种植西红柿和黄瓜。
2021年初，林琼将技术无偿分享给厦门市江平生物基质技术股份有限公司，摸索出以木屑、谷壳为主要原料生产商品基质，完全替代了椰糠基质，摆脱椰糠“高昂价格”的掣肘。
“无土栽培的成本，每亩可控制在7000元以内，与常规土壤栽培的成本持平。”林琼说，常规土壤栽培的作物还需考虑施肥量，如“吃肥”大的小辣椒，一亩仅施肥成本都要超过7000元，更遑论其他。
在不久前举办的“经济高效型番茄基质栽培技术”现场验收会上，林琼算了下账：经济高效型基质栽培番茄的青枯病、枯萎病两种病害发生率0．07％，显著低于常规土壤栽培的16．01％；番茄平均亩产7060公斤，比常规土壤栽培增产420公斤，增加6．3％；番茄精品果率为79．2％，显著高于常规土壤栽培的72．7％；每亩种植效益比常规土壤栽培增加4317元，纯收入增加3776元。
物联网远程操控种菜
技术含量高，曾是无土栽培的一把双刃剑。
作物营养供应完全来自营养液。“需要根据植物需求与不同的生长周期，精准确定营养液配比、浓度、pH值，以及滴灌的频率、用量。”李明锥说。
智能温控大棚采用物联网技术的出现，让种菜变得简单。
李明锥在广东惠州市有一家果蔬专业合作社。大棚内，设有湿度传感器、光合有效辐射传感器、称重传感器等，一包长着4株番茄的基质条被安放在指定的木板上。
“整个系统实时采集温室内的空气温度、空气相对湿度信息，温室内的光合有效辐射信息，以及基质和作物的重量信息，进而得到作物蒸散量，即重量的减少量。”林琼说。
传感器将数据传输至后台程序，林琼可通过手机App随时了解温室环境、基质含水率及番茄蒸腾速率等实时信息，还可根据获得的信息通过手机App对远在广东的基质栽培番茄进行营养液配方和灌溉程序的调整，保障蔬菜瓜果的健康成长——
随着番茄从三叶小苗长至第一朵花开放，林琼从App获悉作物每天的营养液吸收量明显上升了，将原本一天四次的灌溉改为一天五次；
番茄转色不均匀时，经验老到的林琼当即判断前期氮肥过量导致缺钾，添加硝酸钾，及时为番茄补充营养；
……
李明锥的儿子小李大学毕业后，就接管了这家果蔬专业合作社，“我完全是门外汉。得益于物联网技术，远在福州的农业专家就能帮忙打理，大棚农业迈向了自动化转型道路”。
另外一家远在西藏山南市的农业公司，在林琼的指导下，也将物联网、人工智能、大数据等新技术应用到种植领域，通过物联网管理系统、水肥一体化系统，实现了多种果蔬的种植生产示范和栽培技术研发。
值得一提的是，林琼与团队通过为普通国产施肥机加装计量泵，将其改造成可用于大面积无土栽培的自动化精准水肥供应系统，为合作社节约设备投资50万元以上。
无土栽培“技术战”仍在继续。这段时间，林琼正忙着和团队开发一款“基于黄瓜蒸散量和机器学习的基质栽培智能灌溉系统”。“期望在基质栽培营养液灌溉这方面实现智能化，减少人工干预。”林琼说。
