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水培和雾培技术与管理

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术适应性广,适宜我国南北方各种气候条件和生态类型应用。目前FCH水培系统已在北京等十多个省市自治区示范应用,获得了良好的应用效果。

(一)设施组成

浮板毛管水培设施包括种植槽、地下贮液池、循环管道和控制系统四部分(图6-14)。除种植槽以外,其他三部分设施基本与NFT相同。种植槽(图6-15)由定型聚苯乙烯板做成长lm凹形槽,然后连接成长15~20m的长槽,其宽40~50cm,高10cm,槽内铺0.3~0.8cm厚的聚乙烯薄膜,营养液深度为3~6cm,液面漂浮1.25cm厚、宽10~20cm的聚苯乙烯泡沫板,板上覆盖一层亲水性无纺布(作为湿毡,规格

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为50g/m),两侧延伸人营养液内,通过毛细管作用,使浮板始终保持湿润。秧苗栽入定植杯内,然后悬挂在定植板的定植孔中,正好把槽内的浮板夹在中间,根系从定植杯的孔中伸出后,一部分根爬伸生长到浮板上,产生根毛吸收氧气,一部分根伸到营养液内吸收水分和营养。定植板用2.5cm厚、40~50cm宽的聚苯乙烯泡沫板,覆盖于种植槽上,定植板上开两排定植孔,孔径与育苗杯外径一致,孔间距为40cm×20cm。种植槽坡降1:100,上端安装进水管,下端安装排液装置,进水管处同时安装空气混入器,增加营养液的溶氧量。排液管道与贮液池相通,种植槽内营养液的深度通过垫板或液层控制装置(见图6-5)来调节。一般在秧苗刚定植时,种植槽内营养液的深度保持6cm,定植杯的下半部进入营养液内,以后随着植株生长,逐渐下降到3cm。其他管理参考DFT。

图6-14 FCH系统设施平面布置图 图6-15 FCH种植槽横断面示意图 1.种植槽 2.水泵 3.贮液池 1.定植板 2.浮板 3.无纺布 4.空气混入器 5.供液管道 4.定植杯 5.植株 6.营养液 6.排液管道 7.6m×30m大棚 7.定型聚笨乙烯种植槽 8.地面

(二)特点

1.培养湿气根,创造丰氧环境,改善根系供氧条件 解决营养液中水气矛盾,提高植物根际供氧水平,是无土栽培系统的关键技术之一。浮板毛管水培系统主要通过两个方面来解决水气矛盾:一是在供液口安装空气混合器,使种植槽中营养液的溶氧量达到接近饱和的水平;二是在部分根系浮在槽内浮板湿毡(无纺布)上,比较粗短,可吸收空气中的氧气,起着改善整个根系供氧状况的作用。部分根系生长在营养

液中,比较细长,主要起吸收养分和水分的作用。从而克服了DFT系统根际环境易缺氧问题。

2.营养液供给稳定,不怕短期停电 种植槽营养液一般可保持3~6cm,相当于番茄黄瓜等蔬菜作物最大日耗液量的3~6倍。所以在栽培过程中发生临时停水、停电或水泵、定时故障,造成不能正常供液的情况下,对植株的正常生长没有什么大的影响。如对采收旺期的黄瓜进行停液16h处理,测定供液前后的营养液养分的变化情况,结果见表6-1。

表6-1 FCH种植槽上不同位置的营养液主要成分 种植槽的位置 NH4 NO3 P K Ca Mg 进液口 182.6 16.1 28.9 266.6 178.4 52.9 排液口 179.6 15.9 28.6 258.8 180.1 52.1 进液口(停液16h) 167.5 6.8 28.2 238.6 179.1 52.0 进液口与排液口的距离为30m,两处的营养液主要营养成分变化不大。停液 16h后,栽培床内营养液仅消耗了1cm,营养液内主要元素含量的变化也不大,均在植物适宜生长范围内,对植株生长没有什么影响。这说明FCH解决了NFT因停电营养液供应困难的问题。

3.根际环境稳定 FCH系统是采用全封闭营养液循环和隔热性能好的聚苯乙烯泡沫板制作的种植槽,槽内空间受外界环境变化的影响较小;槽内液温稳定,即使在夏季高温季节,液温不超过33℃,比最高气温低6~9℃。因此,在南方最炎热的夏季,采用FCH系统设施栽培甜瓜、黄瓜等耐热作物,仍能获得好的收成。

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4.设备投资少,运行能耗较低 FCH系统设备,每3座6m×30m的大棚(共540m)的设备投资为:叶菜类1.8万元、果菜类1.5万元,比国产的改良型NFT系统设备投资降低50%以上,FCH系统设施的营养液循环与NFT系统一样,采用间歇供液循环方式,但间歇的时间更长,水泵运转时间为NFT系统的四分之一,从而节省了能源消耗。

二、动态浮根法 (一)设施组成

动态浮根系统是指栽培作物在栽培床内进行营养液灌溉时,根系随着营养液的液位变化而上下左右波动。灌满8cm的水层后,由栽培床内的自动排液器,将营养液排出去,使水位降至4cm的深度。此时上部根系暴露在空气中可以吸氧,下部根系浸在营养液中不断吸收水分和养分,不怕夏季高温使营养液温度上升、氧的溶解度低,可以满足植物的需要。动态浮根系统(图6-16)的主要结构是:

1.栽培床 台湾省用的栽培床为泡沫塑料板压制成型的,长180cm,宽90cm,深8cm,中间有2cm凸起,以使栽培床更加牢固,上面盖上90cm×60cm×3cm的泡沫板,

板上隔一定的距离挖1个直径2.5cm的孔,以便定植叶菜。每个孔的距离依作物的需要而定。这种栽培床还需要安装支架。如果在地面砌成宽90cm,深8cm内径的水泥栽培床,并安装好排水器,使营养液的液位上升到8cm后,由自动排液器排出4cm,也能适应动态浮根式水培的要求。

2.营养液池 每亩面积水培可设1个6t左右的地下营养液池。并安装1个750W的高速水泵。

3.空气混入器 空气混入器安装在营养液流进栽培床的入口处,其内部构造为两

图6-16 动态浮根系统的主要组成部分

1.管结构温室 2.栽培床 3.空气混入器 4.水泵 5.水池 6.营养液液面调节器 7.营养液交换箱 8.板条 9.营养液出口堵头 10.高位营养液罐 11.低位营养液罐 12.浮动开关 13.电源自动控制器

组十字型重叠的塑料闸门,会产生8条水流冲出,约可增加30%的空气混入,使溶氧量增加,维持3~6ug/mL。

4.排液器与定时器 栽培床一般有l~2%的倾斜度。在排水口处安装1个0~8cm高度的排水器,可以自动调节营养液的水位,它要与定时器联合工作,在上午10时至下午16时之间,每隔1h抽液1次,每次15min。其余时间每2~3h抽1次,每次15min。

(二)营养液配方与管理

各种蔬菜在生育过程中所需要的营养不同,因此要有不同的营养液配方。叶菜类作物所需要的基本配方见表6-2。这些蔬菜所需要的微量元素浓度都是一样的,但大量元素则需根据作物的种类乘上不同的倍数,就是该作物所需要的营养液浓度(见表6-3)。

配制营养液之前应先测定水的pH值,并确定其是否含有重金属。北方硬水地区的水质,其pH值常达到7.5以上,要用酸把pH值调整到pH6.0,否则有部分元素会产生沉淀。一般每1t水要下降1个pH值,需用95%的浓硫酸25~50mL。反之,pH值低于5.0时,要升高1个pH值,每1t水需加40%饱和氢氧化钠溶液50~100mL。

亚热带地区的气温高,叶菜类蔬菜生长速度快,l年内可连续种植十几茬。无论冬季、夏季,其生长速度都很快。例如小白菜在动态浮根系统内栽培,冬季生长20d

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就可以收获,每100m产268.4kg,而在夏季生长14d,同样面积就可以产294kg。

三、浮板水培技术

浮板水培技术简称FHT(Floating Hydroponics Technique),是指植物定植在浮板上,浮板在营养液池中自然漂浮的一种水培模式。它是DFT的一种栽培形式。池中营养液深度一般在10~100cm范围内,根据池中营养液的深浅,可分为深水漂浮栽培系统(DWFS,deep water floating system)和浅池漂浮栽培系统。深水漂浮栽培

表6-2 各种叶菜类所需的营养液浓度

化肥种类 浓度(mg/L)

大量元素 硝酸钙

硝酸钾 硫酸镁 磷酸一铵

微量元素 螯合铁 硼酸

氯化锰 硫酸铜 硫酸锌 钼酸钠

236 404 123 57 20 1.2 0.72 0.04 0.09 0.01

表6-3 叶菜类营养液的基本配方

蔬菜种类 大量元素浓度 电导率(ms) 氢离子浓度(nmol/L) 白菜、莴苣 ×1.5倍 1.3 1000(6.0) 菠菜、苋菜、油菜

苘蒿、空心菜 ×2.0倍 1.7 1000(6.0) 青梗白菜、芥菜

芥蓝、结球莴苣 ×2.5倍 2.0 1000(6.0)

注:氢离子浓度项括号内数字为pH值。

系统最初由美国亚利桑那大学于20世纪70年代末研究开发,后经加拿大HydrONov公司发展推广应用于商业化生产,在加拿大、美国以及我国的北京、深圳等地建立了深水漂浮栽培温室,用于水培蔬菜的商业化生产,推广较快。而浅池漂浮栽培系统与传统DFT水培的主要区别是定植板和定植杯以及植物根系均漂浮在种植槽内的营养液中,定植板随液位变化而上下浮动。

(一)设施结构

主要设施包括栽培床、定植板、营养液循环系统、自动控制系统和营养液消毒装置(见图6-17)。栽培床一般为砖和水泥砌成的水池,整个温室内部除两端留出少量的空间作为工作通道及放置移苗、定植的传送装置之外,全部建成一个或数个深约80~100cm的水池,整个水池中放入80~90cm深的营养液。在水池底部安装有连接压缩空气泵的出气口以及连接浓缩液分配泵的出液日。池中的营养液通过回流管道与

另一个水泵相连接,通过该水泵进行整个贮液池中营养液的自体循环。

每个栽培床宽4~10m,长数10m,大型连栋温室里往往多个栽培床平行排列,中间以走道分隔。

定植板一般为白色聚苯乙烯泡沫塑料板,用以固定植株。定植板上有许多定植孔,孔距因作物种类和生长阶段的不同而异。定植板依靠浮力漂浮在营养液上,没有其他支撑。

图6-17 全温室深液流水培设施示意图(单位;cm)

l.地面 2.工作通道 3.泡沫塑料定植板 4.植株 5.槽框 6.营养液 7.塑料薄膜 8.供液管道 9.喷头 10.槽底

营养液循环系统包括贮液池、泵、加液系统、回液系统以及补氧装置。

自动控制系统包括与计算机相连的电导率仪、pH计、温湿度计、光照测定装置及报警装置等,可以随时对营养液的浓度、酸碱度、温度进行监测,对温室的温度、湿度和光照进行监测,并按照设定程序自动调节营养液EC、pH等。

(二)栽培管理

深水漂浮栽培适宜于种植各种叶菜。作物在岩棉育苗块中把岩棉块连小苗定植到聚苯乙烯泡沫塑料板的定植孔中,然后把定植板放在营养液中,借助泡沫板的浮力使作物飘浮在营养液的表面。待作物稍大时则将苗从定植板中取出,另行种植在具有较疏株行距定植孔的定植板中。如果种植生菜,整个生长期要进行间疏3~4次。初始栽培需要大量的营养液以填满栽培床。以后每次换茬不需更换营养液,只需补充作物消耗的养分和水分。由于该栽培系统的定植板漂浮在营养液上,移动方便,根据植株的大小多次更换定植板以节省温室空间是深水漂浮栽培的特征之一。据此深水漂浮栽培的单位面积种植株数可提高1倍以上。

整个温室中的营养液池根据不同的苗龄大小而分为不同的区域,放入营养液池中的定植板可利用一种设置在温室一端的机构推杆从营养液池的一端沿液面推向温室的另一端。这样,在一个大型的温室中,合理安排播种时间(一般每天都需要播种一定量的种子,保证每天都有一定量的幼苗可定植到营养液池中),就可保证每天都有一定量的产品收获。如北京顺义的一套全温室深池浮板水培装置生产生菜,一年四季

水培和雾培技术与管理

术适应性广,适宜我国南北方各种气候条件和生态类型应用。目前FCH水培系统已在北京等十多个省市自治区示范应用,获得了良好的应用效果。(一)设施组成浮板毛管水培设施包括种植槽、地下贮液池、循环管道和控制系统四部分(图6-14)。除种植槽以外,其他三部分设施基本与NFT相同。种植槽(图6-15)由定型聚苯乙烯板做成长lm凹形槽,然后连接成长15~20m的长槽,其宽4
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