雨蔬农业

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泡沫塑料柱立体无土栽培系统的研制与应用

王久兴1,王子华1,汪晓云2

(1.河北职业技术师范学院园艺系,河北昌黎;2.北戴河集发农业综合开发公司,河北北戴河)

泡沫塑料柱立体无土栽培系统是完全不同于目前常用的由上海植物生理研究所、北京市农林科学院蔬菜研究中心开发的叠盆式栽培柱的一种新型无土栽培系统。结合有机生态型无土栽培技术,可降低立体无土栽培成本,简化栽培技术,提高蔬菜产量和品质。

1材料与方法

1泡沫塑料柱立体无土栽培的设备与搭建

1.1栽培柱

　　　　(1)栽培柱的结构与构件制作。栽培柱由中心柱、海绵、无纺布、侧壁板、铁丝箍等组装而成。栽培柱中心是一根长方体形聚苯乙烯泡沫塑料方柱,起支撑作用,称作中心柱,规格为cmx12.5cmx12.5cm,泡沫塑料的密度为20kg/m3。中心柱外侧是一层大孔隙的低密度海绵,2cm厚,与栽培柱等长。海绵外是一层无纺布,可阻止蔬菜根系和基质进入海绵。最外层是4块泡沫塑料侧壁板,规格为cmx18cmx2cm。每块侧壁板上打2列定植孔,共15个,两列定植孔交错排列(图1)。

用自制打孔器在侧壁板上烫定植孔。用直径50mm的钢管制作打孔器,钢管先端截成37°的马蹄形,销薄,后部焊手柄(图2)。打孔时,将打孔器先端在电炉上加热后,即可在侧壁板上烫出一个倾斜的定植孔。栽培柱外用铁丝箍捆束侧壁板,铁丝箍呈边长20cm的正方形,搭接处焊牢。定植时,在定植孔上安插插管,插管由直径50mm的U-PVC硬质塑料管经型材切割机切割而成(图2)。

(2)栽培柱的组装。

先用海绵包裹中心柱,并用胶带临时固定。而后在其外包裹无纺布,也用胶带临时固定。外围安放4块泡沫侧壁板,并从一端套入铁丝箍,共8道。在栽培柱的顶端,中心柱要比海绵、无纺布和侧壁板低5~10cm,以防供液时溢液。

1.1.2平面栽培槽

　　将温室地面整平,向一端倾斜,坡降1:,夯实。每两条栽培槽为一组,间隔距离25cm,各组栽培槽间隔cm,栽培槽之外的地面均铺水泥方砖,作为田间操作通道。用聚苯乙烯泡沫塑料制作栽培槽,用聚苯胶粘合槽框和槽底,栽培槽内铺0.1mm厚的黑色或黑白双色塑料薄膜,以防漏液。栽培槽上覆盖泡沫塑料盖板,在盖板中央位置每隔cm打1个20cmx20cm的方孔,用于安插栽培柱,同组内两条栽培槽盖板上的方孔相互交错。

1.1.3营养液循环系统

(1)贮液池与水泵

贮液池建在地下,要经防渗处理并加盖。根据栽培面积确定贮液池容积和水泵功率,例如,0~0m2的温室选用1台口径为25~50mm、扬程30m、功率为1.5kW的自吸泵即可,贮液池容积应在12m3以上。对于面积为m2的温室,贮液池容积应在4m3以上,水泵功率W。用具有存储记忆功能的电子定时器控制水泵的供液频率和时间。

(2)供液管道

主管道使用直径37~50mm的PVC或PE塑料管,支管道多采用PE软管。每行栽培柱上方悬吊一条直径16mm的支管道,一端连接上一级供液管,末端封堵。在供液支管上经过每个栽培柱顶端的位置连接1个滴液盒,或在供液支管上安插2根长约30cm直径2~3mm水阻管,水阻管另一端削尖,穿过栽培柱侧壁板顶部固定住。另一种方式是用直径25mm的PVC管作供液支管,在每个立柱上方安装一个塑料水龙头,这种方式可任意调节每个立柱的供液量,且不易堵塞。

(3)回流管道

回流管道预先埋于地下,在栽培槽较低的一端设置排液口,垂直安装一截直径50mm的PVC管并与水平埋设的直径75mm的PVC回流支管相连,回流支管再连接通向贮液池的直径~mm的PVC回流主管。这样,营养液经各级供液管道流经栽培柱后,又经各级回流管道流回贮液池,如此循环。

1.2泡沫塑料柱立体无土栽培系统的管理术技

1.2.1适宜栽培的蔬菜种类这一系统适宜栽培各种矮生叶菜,目前栽培成功的蔬菜有生菜、落葵、蕹菜、紫背天葵、叶菜、油菜等,其中以生菜、叶菜、落葵最为适宜。

1.2.2无土育苗以孔穴盘作为育苗容器,用草炭和蛭石等量混合配制复合基质。每穴播种1~2粒。因草炭中富含养分,育苗前期可只浇清水,后期可浇%的复合肥(有效成分含量N--15%,P2O5--15%,K2O--15%)溶液。

1.2.3基质准备

为降低成本,参照有机生态型无土栽培技术,用草炭和蛭石按1:1.5~2.0的比例配制栽培用复合基质,如每立方米基质可混入10kg消毒烘干鸡粪。并混入适量无机肥料,如0gNH4H2PO4、g(NH4)2SO4和gK2SO4,也可每立方米基质加入KNO30g、[Ca(H2PO4)2?H2O+CaSO4?2H2O]g、ZnSO4?7H2O14.2g、石灰或白云石粉0g。并适量补充微量元素,每立方米混入MnSO4?3H2O14.2g、CuSO4?5H2O14.2g、Na2Fe-EDTA23.4g、Na2B4O7?10H2O0.4g、(NH4)6Mo7O24?4H2O2.4g、FeSO4?7H2O42.5g,将各种微量元素肥料分别加水溶解,浇在基质上,混匀。

1.2.4定植

本研究中无土栽培技术采用独特的蔬菜定植方法,其操作过程是:在插管中加入半量基质,而后将穴盘苗放入插管,再加入少量基质将插管填满,不要用手大力按压,以防幼苗根系受伤,延迟缓苗。将插管暂时放入周转箱等容器中,积累到一定数量后再将其安插到栽培立柱上。定植后立即供液。

1.2.5营养液管理

因基质(草炭)中养分丰富,并且预先混入了肥料,因此定植后15~20d内可只浇清水。以后浇复合肥(有效成分含量N--15%,P2O5--15%,K2O--15%)水溶液,先将复合肥溶解,取上清液倒入贮液池,复合肥水溶液的浓度为%。每天供液3次,每次20~30min,以保证基质有足够的时间吸持水分和养分。

1.3应用效果试验

　　　　　　　　试验于1-2年在河北职业技术师范学院园艺试验站进行,栽培面积m2,栽培效果检验以生菜、落葵、叶菜等为试材,测定了几种蔬菜定植至采收的生长期、植株高度、多次采收的累计产量等指标。高温季节(6月20日定植)不同立体无土栽培系统基质温度比较,分别在生菜生长前期(定植后3~5d)、中期(定植后10~12d)、后期(定植后27~29d)测定空气和叠盆立柱、泡沫立柱基质表层以下5cm深处温度,每天11:00供液前观测,各设5个观测点,连测3d,求取平均值。系统供液对基质温度的影响,先供液30min,而后停机,分别测定了空气、不供液槽培基质(5cm)、营养液、不供液立柱基质(5cm)、供液立柱基质(5cm)的温度变化,各设5个观测点,求取平均值。基质积盐测定采用饱和CaSO4溶液浸提法,分别取基质槽培和泡沫塑料柱立体栽培系统中表层0~1cm风干基质10g,加饱和CaSO4溶液25mL,浸泡、振荡10min,取过滤液测EC值。

2结果与分析

2.1不同立体栽培系统基质温度比较

　　　　　　　　高温季节,各系统的基质温度均低于环境气温,两种系统基质温度差异显著(表1),在蔬菜生长前、中、后期,叠盆立柱基质分别比环境气温低0.6℃、5.8℃、8.7℃,泡沫立柱基质则分别低5.5℃、7.9℃、9.2℃。泡沫立柱基质温度明显低于叠盆立柱基质,以前期最明显,后期差异不大,这是因为前者的侧壁为泡沫塑料,隔热性能优于后者的硬质塑料侧壁,但栽培后期立柱被蔬菜所覆盖,导致两者的基质温度差异不明显。这说明,在高温季节使用泡沫塑料立柱,蔬菜根际温度较低,更有利于蔬菜生长。

　　　　　　　　注:小写字母不同表示差异显著(0.05),大写字母不同表示差异极显著(0.01).

　　2.2供液对基质温度的影响

　　　　　　　　　　泡沫塑料柱立体无土栽培系统借鉴了有机生态型基质槽培技术,但后者的营养液不循环利用,因而不能随意增加供液次数,否则会加速基质积盐并造成营养液浪费,而前者在高温季节则可利用地下贮液池中营养液温度较低的特点通过营养液循环降低基质温度(图3)。

在供液的30min内,泡沫塑料柱的基质温度迅速降低,接近营养液温度,停止供液后,其温度的回升也很缓慢。而同期的气温、槽培基质、不供液立柱基质的温度都很高。可见,高温季节进行营养液循环是泡沫柱立体无土栽培系统独特而有效的降低蔬菜根际温度的措施,这对在炎热的夏季利用温室进行蔬菜生产有重要意义。

2.3表层基质含盐类变化

定植蔬菜后,基质槽培和泡沫立柱栽培系统中的表层基质含盐量均逐渐升高,但前者升高速度快,定植后30d时可达4.1mS/cm,远高于适宜蔬菜生长的EC值上限(2.6mS/cm),而后者升高缓慢,30d时只有1.68mS/cm(图4)。这是因为,以基质槽培为代表的绝大多数基质培形式均采用从基质上方滴灌供液的灌溉方式,基质表层水分蒸发和基质的毛细管作用,会导致盐分上移并在基质表层积累,即积盐,而泡沫柱栽培系统是采用从基质下方浸润供液的方式,表层基质始终处于较干燥状态,水分蒸发少,根系下移,因而积盐较轻,蔬菜也不易受害。

2.4泡沫塑料柱无土栽培系统的栽培效果及生产效益比较

　　　　　　　　　　　　于1-2年进行了生菜等几种蔬菜的栽培试验(表2),栽培进程中各种蔬菜均未发生病虫害及生理异常,说明该系统适宜栽培矮生叶菜类蔬菜。生产效益比较(表3)表明,有机生态型基质槽培虽然不使用传统营养液,降低了栽培成本,但有效栽培面积比率(实际栽培面积/平面栽培面积)低;叠盆柱立体栽培有效栽培面积比率虽高,但使用标准营养液,运行费用高,对管理技术要求高,且一次性投资大;泡沫柱栽培吸收了两者的优点,不使用传统营养液,运行费用低,一次性投资也较少,蔬菜产量高。另外,即使在高温季节的大型温室内仍然能进行蔬菜生产。

2.5泡沫塑料柱立体无土栽培系统的成本核算

　　　　　　　　　　　　　　以栽培面积m2的温室为例,可建栽培柱根,总投资约万元(表4)。基质可使用4~5年,基础设施建成后,每年的主要费用为肥料消耗和补充基质。

3结论与讨论

泡沫塑料柱无土栽培系统是一种新颖的立体无土栽培方式,由于使用泡沫塑料、海绵、无纺布等相当廉价的材料,且可自行制作,因而成本较低,约为万元/m2。栽培成本低,采用了有机生态型无土栽培技术,不使用传统营养液。蔬菜生长的微环境良好,营养液始终在隔热性能良好的泡沫塑料侧壁板内侧及栽培槽中循环流动,高温季节基质温度稳定,并可通过供液降低基质温度,表层基质盐分积累缓慢。蔬菜产量高,有效栽培面积为平面栽培的4倍,每m2一茬蔬菜(生菜)产量可达kg。管理技术简单,避免了营养液的配制,pH值、EC值调控等操作。另外,如果使用烘干鸡粪、黄粉虫粪等有机肥料而不使用化学肥料,只灌溉清水,可生产出的AA级绿色食品蔬菜。

信息来源：中国知网

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