沼气生态农业技术在设施农业中应用
创新思路转变重心 推进农村沼气发展
创新思路转变重心推进农村沼气发展[摘要]创新工作思路，转变工作重心，结合农村各项事业建设，推进农村沼气事业再上新台阶。
[关键词]结合转变沼气发展近年来，邵武市农村沼气建设事业得到快速发展，取得了显著的社会、经济和生态效益。
但是随着农业经济的发展和农民生活方式的转变，农村沼气出现了发展“瓶颈”。
我市针对农村沼气发展中出现的新情况新问题，创新工作思路，转变工作重心，结合农村建设发展，推进农村沼气事业再上新台阶。
一、与新农村建设相结合。
实现以农户分散建设为主向集中连片发展转变结合邵武市着力打造的21个中心村建设，以改善农民庭院脏、乱、差为目的，通过统一规划、统一设计、统一施工，将新农村建设和沼气“一池三改”项目有机结合，形成了农村户用沼气池集中连片规模建设的沼气发展局面，集中打造出沼气示范村、生态示范村和文明村等模范样板村，突出了新农村建设的形象，发挥了良好的宣传辐射示范带动作用。
二、与设施农业基地和园区建设相结合。
实现以农户庭院为主向基地和园区转变近年来，随着农业产业化的不断发展，设施农业种植基地和园区数量不断增多，尤其是蔬菜塑料大棚的数量增加迅速。
我市因地制宜，积极引导农户将户用沼气池引入基地和园区的田间地头，实施“一棚一池”模式，取得良好的经济效益，受到农户欢迎。
户用沼气池建设的多元化转变，有利于改善农业生产方式，减轻农业生产对农民生活环境的不力影响。
目前，全市建立“一棚一池”模式的基地和园区共1920亩，涉及农户125户。
三、与农村畜禽污染综合治理工作相结合，实现以农村户用沼气建设为主向大中型沼气工程建设转变由于农村产业结构调整和劳动力转移等方面原因，家庭养殖农户大幅下降，而专业养殖户快速增加，尤其是农村规模化畜禽养殖场发展迅猛，这虽然影响了农村户用沼气池的发展，但也为大中型沼气工程的建设发展提供了契机。
我市在巩固农村户用沼气建设成果的基础上，把工作重点转向帮助畜禽养殖场制定节能减排规划，争取中央和省项目资金，协助相关单位进行大中型沼气工程的设计、施工和监理。
生态农业对气候变化的适应能力
生态农业对气候变化的适应能力在当今全球气候变化的大背景下，生态农业作为一种可持续的农业模式，正逐渐展现出其强大的适应能力。
气候变化给农业带来了诸多挑战，如气温升高、降水模式改变、极端气候事件频繁发生等。
然而，生态农业凭借其独特的理念和实践方式，为应对这些挑战提供了有效的解决方案。
生态农业强调的是生态系统的整体性和稳定性。
与传统农业过度依赖化学肥料、农药和大规模单一作物种植不同，生态农业注重多样化的种植和养殖模式。
通过轮作、间作和混作等方式，不仅能够充分利用土地资源，还能减少病虫害的发生。
例如，在同一块土地上轮流种植不同的作物，可以避免土壤养分的过度消耗，保持土壤的肥力和结构。
同时，多样化的作物布局也为各种生物提供了栖息地和食物来源，促进了生态系统的平衡。
生态农业中的土壤管理也是其适应气候变化的关键之一。
健康的土壤具有良好的保水和保肥能力。
通过采用有机肥料、绿肥种植和合理的土壤耕作方式，可以增加土壤中的有机质含量，改善土壤结构。
这样的土壤能够更好地应对干旱和洪涝等极端天气。
在干旱时期，富含有机质的土壤能够保持更多的水分，为作物提供生长所需；而在洪涝时，良好的土壤结构有助于排水，减少水涝对作物的损害。
水资源管理在生态农业中也起着至关重要的作用。
气候变化导致降水的不确定性增加，因此高效的水资源利用变得尤为重要。
生态农业采用节水灌溉技术，如滴灌和喷灌，能够精准地将水输送到作物根部，减少水资源的浪费。
同时，建立蓄水池和水窖等设施，收集雨水用于灌溉，也是常见的做法。
此外，通过种植需水较少的作物品种和优化灌溉时间，生态农业能够在水资源有限的情况下保证农业生产的稳定。
生态农业中的生态养殖模式也为适应气候变化做出了贡献。
沼气池的应用可以将畜禽粪便转化为能源和有机肥料，减少温室气体的排放。
同时，合理的养殖密度和饲料管理能够降低畜禽的疾病发生率，提高养殖效率。
在一些生态农业系统中，还将养殖与种植相结合，形成了闭合的养分循环。
十大生态农业模式及配套技术
十大生态农业模式及配套技术为进一步促进生态农业的发展，农业部向全国征集到了370种生态农业模式或技术体系，通过反复研讨，遴选出经过一定实践运行检验，具有代表性的十大类型生态模式，并正式将这十大类型生态模式作为农业部的重点任务加以推广。
这十大典型模式和配套技术是：一、北方“四位一体”生态模式“四位一体”生态模式是在自然调控与人工调控相结合条件下，利用可再生能源(沼气、太阳能)、保护地栽培(大棚蔬菜)、日光温室养猪及厕所等4个因子，通过合理配置形成以太阳能、沼气为能源，以沼渣、沼液为肥源，实现种植业(蔬菜)、养殖业(猪、鸡)相结合的能流、物流良性循环系统，这是一种资源高效利用，综合效益明显的生态农业模式。
运用本模式冬季北方地区室内外温差可达30℃以上，温室内的喜温果蔬正常生长、畜禽饲养、沼气发酵安全可靠。
这种生态模式是依据生态学、生物学、经济学、系统工程学原理，以土地资源为基础，以太阳能颤动力，以沼气为纽带，进行综合开发利用的种养生态模式。
通过生物转换技术，在同地块土地上将节能日光温室、沼气池、畜禽舍、蔬菜生产等有机地结合在一起，形成一个产气、积肥同步，种养并举，能源、物流良性循环的能源生态系统工程。
这种模式能充分利用秸秆资源，化害为利，变废为宝，是解决环境污染的最佳方式，并兼有提供能源与肥料，改善生态环境等综合效益，具有广阔的发展前景，为促进高产高效的优质农业和无公害绿色食品生产开创了一条有效的途径。
“四位一体”模式在辽宁等北方地区已经推广到21万户。
二、南方“猪-沼-果”生态模式及配套技术以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展的生态农业模式。
该模式是利用山地、农田、水面、庭院等资源，采用“沼气池、猪舍、厕所”三结合工程，围绕主导产业，因地制宜开展“三沼(沼气、沼渣、沼液)”综合利用，从而实现对农业资源的高效利用和生态环境建设、提高农产品质量、增加农民收入等效果。
工程的果园(或蔬菜、鱼池等)面积、生猪养殖规模、沼气池容积必须合理组合。
日光温室与沼气池结合的有关技术
① 温 室 应 用 沼 液肥 ，大 幅 度 减 少 了化 肥
农 药 用 量 ，生 产 出 的农 牧 产 品 为 反 季 节 无 公 害 绿 色食 品 。
② 在 管 护 房 前 温 室 山墙 边 的畜 禽 舍 ，沼 气 池 因 盖 有 塑 膜 保 温 ，冬 季 沼 气 池 正 常 产 气 ，暖圈 中畜禽 正 常生 长 。
（ ） 果 ２效
Ｅ光 温 室 与 沼 气 池 结 合 的模 式 是 依 据 生 ｔ 态 学 、 生 物 学 、 建 筑 学 、经 济 学 等 系 统 工 程 学 原 理 及 无 公 害 绿 色 食 品生 产 技 术 建 立 的农
业 生 态 生 产 设 施 。它 以土 地 资源 为 基 础 ，以 太 阳 能 为 动 力 ， 以沼 气 为 纽 带 ，使 种 养 业 有 机 结 合 ；通 过 动 物 、植 物 、微 生 物 的能 量 转 换 组 成 一 个 综 合 利 用 体 系 ，实现 沼 气 池 全 年 产 气 积 肥 ，种 养 互 补 ，能 流 物 流 高 速 运 转 的 能 源 生 态 经 济 系 统 工 程 ；是 优化 调 整 农 业 结 构 ，使 农 民 应 用 现 代 科 学 技 术 ，实 现 农 业 持 续 发 展 ，促进 农 村 文 明富裕 的综 合 技术 。 ２ 几 种 结合 布 置方 式 及效 果
村 能 源 生 态 经 济 模 式 ，把 沼 气 池 、 畜禽 舍 、
厕 所 等 配 套 结 合 到 一 起 ，应 用 到 高 效 农 业
温 室 与 畜 禽舍 、厕 所 、沼 气 池 的 布 置 主 要有
以下 几种 方 式 。
中 。在 农 业 技 术 推 广 中心 支 持 指 导 下 ，大 荔
北方“四位一体”生态模式及配套技术
为进一步促进生态农业的发展，2002年，农业部向全国征集到了370种生态农业模式或技术体系，通过专家反复研讨，遴选出经过一定实践运行检验，具有代表性的十大类型生态模式，并正式将这十大类型生态模式作为今后一个时期农业部的重点任务加以推广。
这十大典型模式和配套技术是：北方“四位一体”生态模式及配套技术；南方“猪--沼--果”生态模式及配套技术；平原农林牧复合生态模式及配套技术；草地生态恢复与持续利用生态模式及配套技术；生态种植模式及配套技术；生态畜牧业生产模式及配套技术；生态渔业模式及配套技术；丘陵山区小流域综合冶理模式及配套技术；设施生态农业模式及配套技术；观光生态农业模式及配套技术。
具体如下：一、北方“四位一体”生态模式（一）“四位一体”生态模式概述“四位一体”生态模式是在自然调控与人工调控相结合条件下，利用可再生能源(沼气、太阳能)、保护地栽培(大棚蔬菜)、日光温室养猪及厕所等4个因子，通过合理配置形成以太阳能、沼气为能源，以沼渣、沼液为肥源，实现种植业(蔬菜)、养殖业(猪、鸡)相结合的能流、物流良性循环系统，这是一种资源高效利用，综合效益明显的生态农业模式。
运用本模式冬季北方地区室内外温差可达30℃以上，温室内的喜温果蔬正常生长、畜禽饲养、沼气发酵安全可靠。
这种生态模式是依据生态学、生物学、经济学、系统工程学原理，以土地资源为基础，以太阳能颤动力，以沼气为纽带，进行综合开发利用的种养生态模式。
通过生物转换技术，在同地块土地上将节能日光温室、沼气池、畜禽舍、蔬菜生产等有机地结合在一起，形成一个产气、积肥同步，种养并举，能源、物流良性循环的能源生态系统工程。
这种模式能充分利用秸秆资源，化害为利，变废为宝，是解决环境污染的最佳方式，并兼有提供能源与肥料，改善生态环境等综合效益，具有广阔的发展前景，为促进高产高效的优质农业和无公害绿色食品生产开创了一条有效的途径。
（二）“四位一体”生态模式的特点“四位一体”种养生态模式的基础设施为塑膜覆盖日光温室（面积为6m×70m），在温室的一侧由山墙隔离出面积为15----20m2的地方，地面上建畜禽舍和厕所，地下建沼气池（池容为8----10m3）。
金山生猪殖场大型沼气综合利用工程建设项目可行性研究报告
金山生猪殖场大型沼气综合利用工程建设项目可行性研究报告目录一、项目实施背景 (3)二、项目的目的和意义 (4)三、项目承担单位基本情况 (5)四、项目的技术路线 (6)五、项目主要建设内容 (7)六、工艺技术方案 (9)七、投资概算和资金筹措 (10)八、项目预期效益 (13)金山生猪养殖场大型沼气综合利用工程建设项目可行性研究报告一、项目实施背景畜牧业在现代农业中占的比重越来越大，大力发展畜牧业已经成为建设现代农业的一种必然。
改革开放以来，随着我市农业从自给型生产向商品型生产转变，从传统农业向现代农业转变，全市规模畜牧养殖业发展十分迅速。
据统计，2018年全市生猪饲养量达58万头，家禽1751万羽。
有关资料显示，每种畜禽粪尿的日产量为肥猪1-5公斤/头、蛋鸡0.1-0.2公斤/羽，还有大量的冲洗污水。
养殖场粪便污水属于高浓度有机废水，根据检测，其中COD高达每升几万毫克（国家规定养殖场排污标准为每升400毫克）；BOD、SS的浓度超标数十倍；畜禽粪尿中还含有大量的氮、磷化合物和多种病原体、寄生虫卵等。
按中等饲养水平计算，一个万头猪场粪尿年产生氮30-40万公斤，磷32-57万公斤，如果得不到妥善处理，如此大量的污染物排入环境，势必造成十分巨大的危害。
近几年来，国家、地方各级政府和广大群众环境保护意识日益增强，政策力度、宣传力度、治污投资力度逐年加大，已形成良好的环境保护氛围。
特别是，中央做出扩大内需，促进经济平稳较快增长决策部署后，农业部迅速编制完成了新增农业建设项目的投资计划，涉及中央投资总计51.5亿元，其中用于农村沼气建设高达30亿元，这一重要举措为我市实施规模养殖场沼气工程建设提供了强有力的政策保障。
二、项目的目的和意义霖海市地处我国东部沿海经济发达地区，是能源最紧缺的地区之一，随着社会经济的飞速发展，畜禽养殖业规模的迅速扩大，畜禽养殖产生的粪便和污水成为农村环境污染的主要污染物，养殖区周围臭气熏天、污水四溢的现象严重，环境卫生十分恶劣，已形成从点源污染向面源污染扩张的趋势，严重污染了水源及农村整体环境，农民反映特别强烈。
沼液贮存技术在畜禽养殖粪水处理与资源化中的应用
环境与设施ENVIRONMENT AND EQUIPMENT摘 要：不论是粪便的全混合式发酵处理，还是低浓度粪水的快速厌氧发酵处理，都会产生大量的沼液。
种植业对沼液的消纳利用具有明显的季节性，沼液需要进行长期贮存，其中有机物在贮存过程中继续降解产气。
考虑既要进一步的回收沼气能源和控制温室气体等向环境的排放，以减少环境污染，同时又要满足农田季节性均衡施用沼液的要求，需构筑封闭式沼液贮存稳定塘。
文内对沼液贮存稳定塘的选址布局、塘体类型、容积计算以及结构要求等进行了阐述，以期为沼液贮存塘的建设提供一定的理论参考。
关键词：粪水；资源化；沼液贮存在畜禽养殖粪水的沼气处理工程中，沼液的产生具有连续性，而沼液的施用具有季节性，两者之间存在一定的矛盾，所以沼液利用中必定包括贮存环节。
沼液贮存过程中，沼液中的养分含量变化对沼液农用效果很关键。
李Ü雯等[1]研究了不同发酵原料沼液的养分含量及变化情况，结果表明不同发酵原料沼液的总氮（TN）含量在储存1个月后有所减少，后期基本保持不变；而不同沼液的总磷含量在储存1个月后显著减少，储存两个月后仍有所减少；不同沼液总钾（TK）含量在储存2个月后无显著变化。
根据边文芳等[2]的研究，密闭储存的沼液N、P、K降低少，优于敞口储存。
丁京涛等[3]研究表明，沼液营养成分含量随储存时间的延长不断降低，两者之间呈显著负相关性，且温度越高，营养成分损失率越大，以鸡粪为发酵原料的沼液中的氮磷钾营养元素更容易流失，在夏季储存90 d，TN 含量损失超过了一半，TP含量损失了70%以上，TK含量损失超过了三分之一。
所以，从无机养分含量角度，沼液在施用时，越新鲜肥效越好。
我国农业沼气工程大部分没有建设沼渣和沼液贮存设施，也没有相应的输送设备。
笔者建议，为了减少沼渣沼液养分流失、防止长期贮存产生的异味，我国沼气工程应建沼渣沼液贮存池，且贮存池必须加盖[3]。
沼液中所含成分与发酵原料、发酵工艺与规模以及贮存时间等有直接关系，国内对沼液长期作为肥料应用对农田及作物的污染影响仅有少量研究报道，齐琳等（2016）[4]研究认为，沼液中污染物总量随贮存时间增加而下降，3 种有机污染物中固体悬浮物浓度（SS）、化学耗氧量（COD）和5日生化耗氧量（BOD5）和5种重金属（Pb、Cd、Hg、As和总Cr）等主要致污因子均无超标，沼液贮存时间大于9 d时，综合污染评价即为安全级，但农田应用需兑水稀释。
生物质燃料沼气
1 引言生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。
它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。
沼气作为生物质能的其中一类，在缓解能源短缺，解决能源污染上起着重要作用。
2 生物质燃料沼气生物质燃料沼气是一种新兴的可再生能源，最早是在农村普及。
上世纪八九十年代在我国农村开始应用，现如今，我国正开展农村普及沼气计划，用以缓解环境的污染问题。
将沼气作为未来我国的主要能源是当前的主要任务。
2.1 沼气概念沼气是一种新型的可再生能源，如今已在全世界普及、在环境污染日益严重的今天，无污染，清洁能源沼气的应用已变得更加广泛。
沼气是有机物质（如秸秆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥、工业有机废水等）在厌氧环境和一定条件下，经过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类厌氧微生物的分解代谢而产生的一种气体，因为人们最早是在沼泽地中发现的，因此称为沼气。
2.2 沼气的理化性质沼气是一种多组分的混合气体，它的主要成分是甲烷，约占体积的50%～70%；其次是二氧化碳，约占体积的30%～40%；此外，还有少量的一氧化碳、氢气、氧气、硫化氢、氮气等气体组成。
沼气中的甲烷、一氧化碳、氢气、硫化氢是可燃气体，氧气是助燃气体，二氧化碳和氮气是惰性气体。
未经燃烧的沼气是一种无色、有臭味（含有其它气体）、有毒（硫化氢）、比空气轻、易扩散、难溶于水的可燃性混合气体。
沼气经过充分燃烧后即变为一种无毒、无臭味、无烟尘的气体。
沼气燃烧时最高温度可达1400℃，每立方米沼气热度值为2.13万～2.51万焦耳，因此说沼气是一种比较理想的优质气体燃料。
沼气中的主要气体甲烷还是大气层中产生“温室效应”的主要气体，其全球气候变暖的影响率达20%～25%，仅次于二氧化碳气体。
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沼气生态农业技术在设施农业中的应用
沼气生态农业技术具有显著的经济、生态和社会效益,是生态农
业建设的重要技术模式之一。然而,目前我国农村沼气普及率仅为
10%,应用推广潜力巨大。目前昌黎地区的设施农业达到0.67万hm2,
涉及到黄瓜、西红柿、草莓、甜瓜、油桃等多种蔬菜瓜果,为农业
经济增长及农民增收发挥了巨大的作用。
1沼气生态农业技术概况
沼气生态农业技术是依据生态学原理,以沼气建设为纽带,将畜
牧业、种植业等科学合理地结合在一起,通过优化整体农业资源,使
农业生态系统内能量多级利用,物质良性循环,达到高产、优质、高
效、低耗的目的,是一项可持续农业技术[1-2]。
四位一体模式是以200～600 m2的日光温室为基本生产单元,在
温室内部西侧或东侧建一座20 m2左右的太阳能畜禽舍和一个2 m2
的厕所,畜禽舍下面为一个池容10 m3的沼气池。利用塑料薄膜的
透光和阻散性能及复合保温墙体结构,将日光能转化为热能,阻止
热量及水分的散发,达到增温、保温的目的,使冬季日光温室温度保
持10 ℃以上,从而解决了反季节果蔬生产、畜禽和沼气池安全越冬
问题。温室内饲养的畜禽及点燃的沼气灯可以为日光温室增温,并
为农作物提供充足的二氧化碳气肥,农作物光合作用又能增加畜禽
舍内的氧气含量;沼气池发酵产生的沼液和沼渣直接施用到温室果
菜,有效提高了果菜品质及产量,降低了生产成本,从而达到改善环
境、利用能源、促进生产、提高效益的目的。把北方“四位一体”
沼气生态农业模式与设施农业工程建设有机结合起来,可形成农户
生活、沼气发酵、生态农业的良性循环发展链条。
2沼气生态农业技术在设施农业中的应用原理及效果
2.1沼气生态农业技术在日光温室中的应用原理
(1)作物生长需要一定的二氧化碳气体肥。如蔬菜的地上部分干
重中有45%是碳素,这种碳素是由作物光合作用时吸收空气中的二
氧化碳得来的。作物生长最适宜的二氧化碳浓度是0.1%,而空气中
二氧化碳含量是0.03%。日光温室里作物光合作用旺盛期只有0.02%
的二氧化碳,这远远满足不了作物生长的需要,所以要提高日光温
室作物的产量和品质,在日光温室内燃烧沼气提高室温和增施二氧
化碳气体肥是一项可行的技术措施。
(2)沼气发酵是由众多微生物参与的复杂生化过程。在沼气发酵
过程中,几乎所有沼气发酵原料都被消化,产生的沼液、沼渣中含有
丰富的氮、磷、钾、氨基酸、微生素、蛋白质、有机质、腐植酸等
成分[3-4]。沼液喷洒在蔬菜上可以被植物植株直接吸收利用,能加
快叶绿素的合成,提高光合效率,促进蔬菜体内物质和能量的代谢,
提高蔬菜吸收肥水的能力,使蔬菜生长健壮旺盛,有利于干物质的
积累,从而产生明显的增产作用和抗病虫能力。
2.2应用效果
(1)增施二氧化碳及沼渣、沼液对蔬菜生长的作用。许多试验证
明,无论是叶菜类还是果菜类,在二氧化碳浓度增加时,除了植株的
光合速率明显提高外,其株重、叶面积及干叶比均有增加,无沼气池
的温室,在不放风时二氧化碳浓度只有200～300 μl/l,其芹菜的
单株干物质重只有“四位一体”温室的60%。在二氧化碳及沼肥增
加后,黄瓜叶片明显变厚,其干叶比重可增加30%左右。 (2)增施二
氧化碳及沼渣、沼液对提高果菜类结果率的作用。增施二氧化碳及
沼渣、沼液不但可以促进蔬菜的营养生长,而且还可使黄瓜的雌花
数增多,坐果率可增加20%左右。
(3)增施二氧化碳及沼渣、沼液对提高蔬菜早期产量和总产的作
用。增施二氧化碳及沼渣、沼液促进了蔬菜的生长发育,相应蔬菜
的产量和产值均有较大幅度的增长,特别是早期产量增长更为明
显。增施二氧化碳及沼渣、沼液的温室,黄瓜早期产量增长36%,产
值增长44%,总产量增长29%。番茄和青椒在定植后开始增施二氧化
碳及沼渣、沼液,增产效果也很明显,试验表明,番茄较对照可平均
增产21.5%,青椒较对照增产30%。
(4)增施二氧化碳及沼渣、沼液对产品质量的影响。温室蔬菜增
施二氧化碳及沼渣、沼液后,不但增加了蔬菜产量和提高了经济效
益,同时也改善了蔬菜的品质,深受消费者欢迎,经过对黄瓜和番茄
果实进行分析,果实中vc和可溶性糖的含量均有所增加,黄瓜的可
溶性糖比对照增加13.8%。
3经济效益分析
畜禽舍及10 m3沼气池需投资4 000元左右,提供的二氧化碳气
肥增产节支效益为420元左右,1个10 m3沼气池每年可提供6 t沼
渣、4 t沼液,每吨沼渣相当于71 kg碳铵,每吨沼液相当于10 kg
碳铵,使用沼肥1年可节约化肥费用500元;沼气燃烧提高大棚温度,
沼气大棚的蔬菜比对照大棚早上市15 d,提高经济效益20%以
上,2008年冬季至2009年5月,沼气大棚收入超过30万元/hm2,对
照棚收入24万元/hm2,增收节支6万元/hm2。
实践证明,在黄瓜、西红柿、草莓、洋葱、葡萄等果菜作物温室
内增设沼气设施后,通过增施二氧化碳及沼渣、沼液,对提高土壤肥
力、改善土壤结构、提高蔬菜防病抗病能力等方面具有明显的效果,
增产幅度在10%～30%之间。同时瓜果蔬菜的品相、口感等有明显的
提高。在原来设施基础上增加沼气池这一新设施,能使设施园艺技
术上一个新台阶。