雨心工作室
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泡沫塑料柱立體無土栽培系統的研製與應用
王久興1, 王子華1, 汪曉雲2
( 1. 河北職業技術師範學院園藝系, 河北昌黎066600;2. 北戴河集發農業綜合開發公司, 河北北戴河066000)
泡沫塑料柱立體無土栽培系統是完全不同於目前常用的由上海植物生理研究所、北京市農林科學院蔬菜研究中心開發的疊盆式栽培柱的一種新型無土栽培系統。結合有機生態型無土栽培技術 , 可降低立體無土栽培成本, 簡化栽培技術, 提高蔬菜產量和品質。
1 材料與方法
1 泡沫塑料柱立體無土栽培的設備與搭建
1. 1 栽培柱
(1) 栽培柱的結構與構件製作。栽培柱由中心柱、海綿、無紡布、側壁板、鐵絲箍等組裝而成。栽培柱中心是一根長方體形聚苯乙烯泡沫塑料方柱, 起支撐作用, 稱作中心柱, 規格為200 cm x 12.5 cm x 12.5 cm, 泡沫塑料的密度為20 kg/ m3。中心柱外側是一層大孔隙的低密度海綿, 2 cm 厚, 與栽培柱等長。海綿外是一層無紡布, 可阻止蔬菜根系和基質進入海綿。最外層是4 塊泡沫塑料側壁板, 規格為200 cm x 18 cm x 2cm。每塊側壁板上打2 列定植孔, 共15 個, 兩列定植孔交錯排列( 圖1) 。
用自製打孔器在側壁板上燙定植孔。用直徑50 mm 的鋼管制作打孔器, 鋼管先端截成37°的馬蹄形, 銷薄, 後部焊手柄( 圖2) 。打孔時, 將打孔器先端在電爐上加熱後, 即可在側壁板上燙出一個傾斜的定植孔。栽培柱外用鐵絲箍捆束側壁板, 鐵絲箍呈邊長20 cm 的正方形, 搭接處焊牢。定植時, 在定植孔上安插插管,插管由直徑50 mm 的U- PVC 硬質塑料管經型材切割機切割而成( 圖2) 。
(2) 栽培柱的組裝。
先用海綿包裹中心柱, 並用膠帶臨時固定。而後在其外包裹無紡布, 也用膠帶臨時固定。外圍安放4 塊泡沫側壁板, 並從一端套入鐵絲箍, 共8 道。在栽培柱的頂端, 中心柱要比海綿、無紡布和側壁板低5~ 10 cm, 以防供液時溢液。
1. 1. 2 平面栽培槽
將溫室地面整平, 向一端傾斜, 坡降1:200,夯實。每兩條栽培槽為一組, 間隔距離25 cm, 各組栽培槽間隔100cm, 栽培槽之外的地面均鋪水泥方磚, 作為田間操作通道。用聚苯乙烯泡沫塑料製作栽培槽, 用聚苯膠粘合槽框和槽底, 栽培槽內鋪0.1 mm 厚的黑色或黑白雙色塑料薄膜, 以防漏液。栽培槽上覆蓋泡沫塑料蓋板, 在蓋板中央位置每隔100 cm 打1 個20 cm x 20 cm的方孔, 用於安插栽培柱, 同組內兩條栽培槽蓋板上的方孔相互交錯。
1.1. 3 營養液循環系統
(1) 貯液池與水泵
貯液池建在地下, 要經防滲處理並加蓋。根據栽培面積確定貯液池容積和水泵功率,例如, 1 000~ 2 000 m2 的溫室選用1 臺口徑為25~ 50 mm、揚程30 m、功率為1.5 kW 的自吸泵即可, 貯液池容積應在12 m3 以上。對於面積為300 m2 的溫室, 貯液池容積應在4 m3 以上, 水泵功率550 W。用具有存儲記憶功能的電子定時器控制水泵的供液頻率和時間。
(2) 供液管道
主管道使用直徑37~ 50 mm 的PVC 或PE 塑料管, 支管道多採用PE 軟管。每行栽培柱上方懸吊一條直徑16 mm 的支管道, 一端連接上一級供液管, 末端封堵。在供液支管上經過每個栽培柱頂端的位置連接1 個滴液盒, 或在供液支管上安插2 根長約30 cm 直徑2~ 3 mm 水阻管, 水阻管另一端削尖,穿過栽培柱側壁板頂部固定住。另一種方式是用直徑25 mm 的PVC 管作供液支管, 在每個立柱上方安裝一個塑料水龍頭, 這種方式可任意調節每個立柱的供液量, 且不易堵塞。
(3)回流管道
回流管道預先埋於地下, 在栽培槽較低的一端設置排液口, 垂直安裝一截直徑50 mm 的PVC 管並與水平埋設的直徑75 mm 的PVC 回流支管相連, 回流支管再連接通向貯液池的直徑110~ 160mm 的PVC 回流主管。這樣, 營養液經各級供液管道流經栽培柱後, 又經各級回流管道流回貯液池, 如此循環。
1.2 泡沫塑料柱立體無土栽培系統的管理術技
1.2. 1 適宜栽培的蔬菜種類 這一系統適宜栽培各種矮生葉菜, 目前栽培成功的蔬菜有生菜、落葵、蕹菜、紫背天葵、葉菜、油菜等, 其中以生菜、葉菜、落葵最為適宜。
1.2. 2 無土育苗 以128 孔穴盤作為育苗容器, 用草炭和蛭石等量混合配製複合基質。每穴播種1~ 2 粒。因草炭中富含養分, 育苗前期可只澆清水, 後期可澆011% 的複合肥( 有效成分含量N-- 15% , P2O5--15% , K2O-- 15% ) 溶液。
1. 2. 3 基質準備
為降低成本, 參照有機生態型無土栽培技術 , 用草炭和蛭石按1:1.5~ 2.0 的比例配製栽培用複合基質, 如每立方米基質可混入10 kg 消毒烘乾雞糞。並混入適量無機肥料, 如1 000 gNH4H2PO4、1 500 g ( NH4) 2SO4 和1 500 g K2SO4, 也可每立方米基質加入KNO3 1 000 g、[ Ca(H2PO4) 2•H2O+ CaSO4•2H2O] 600 g、ZnSO4•7H2O 14.2 g 、石灰或白雲石粉3 000 g。並適量補充微量元素, 每立方米混入MnSO4•3H2O 14.2 g、CuSO4•5H2O 14.2 g 、Na2Fe- EDTA 23.4 g、Na2B4O7•10H2O 0.4 g、( NH4) 6Mo7O24•4H2O 2.4 g、FeSO4•7H2O 42.5 g, 將各種微量元素肥料分別加水溶解, 澆在基質上, 混勻。
1. 2. 4 定植
本研究中無土栽培技術採用獨特的蔬菜定植方法, 其操作過程是: 在插管中加入半量基質, 而後將穴盤苗放入插管, 再加入少量基質將插管填滿, 不要用手大力按壓, 以防幼苗根系受傷, 延遲緩苗。將插管暫時放入周轉箱等容器中, 積累到一定數量後再將其安插到栽培立柱上。定植後立即供液。
1.2. 5 營養液管理
因基質( 草炭) 中養分豐富, 並且預先混入了肥料, 因此定植後15~ 20 d 內可只澆清水。以後澆複合肥( 有效成分含量N-- 15% , P2O5-- 15%, K2O-- 15% ) 水溶液, 先將複合肥溶解, 取上清液倒入貯液池, 複合肥水溶液的濃度為011% 。每天供液3 次, 每次20~ 30 min, 以保證基質有足夠的時間吸持水分和養分。
1.3 應用效果試驗
試驗於2001 - 2002 年在河北職業技術師範學院園藝試驗站進行, 栽培面積300 m2, 栽培效果檢驗以生菜、落葵、葉菜等為試材, 測定了幾種蔬菜定植至採收的生長期、植株高度、多次採收的累計產量等指標。高溫季節( 6 月20 日定植) 不同立體無土栽培系統基質溫度比較, 分別在生菜生長前期( 定植後3~ 5d) 、中期( 定植後10~ 12 d) 、後期( 定植後27~ 29 d) 測定空氣和疊盆立柱、泡沫立柱基質表層以下5 cm 深處溫度, 每天11: 00 供液前觀測, 各設5 個觀測點, 連測3 d, 求取平均值。系統供液對基質溫度的影響, 先供液30 min, 而後停機, 分別測定了空氣、不供液槽培基質( 5 cm) 、營養液、不供液立柱基質( 5 cm) 、供液立柱基質( 5 cm) 的溫度變化, 各設5 個觀測點, 求取平均值。基質積鹽測定採用飽和CaSO4 溶液浸提法, 分別取基質槽培和泡沫塑料柱立體栽培系統中表層0~ 1cm 風乾基質10 g, 加飽和CaSO4 溶液25 mL, 浸泡、振蕩10 min, 取過濾液測EC 值。
2 結果與分析
2. 1 不同立體栽培系統基質溫度比較
高溫季節, 各系統的基質溫度均低於環境氣溫, 兩種系統基質溫度差異顯著( 表1) , 在蔬菜生長前、中、後期, 疊盆立柱基質分別比環境氣溫低0.6 ℃ 、5.8 ℃ 、8.7 ℃ , 泡沫立柱基質則分別低5.5 ℃ 、7.9 ℃、9.2 ℃ 。泡沫立柱基質溫度明顯低於疊盆立柱基質, 以前期最明顯, 後期差異不大, 這是因為前者的側壁為泡沫塑料,隔熱性能優於後者的硬質塑料側壁, 但栽培後期立柱被蔬菜所覆蓋, 導致兩者的基質溫度差異不明顯。這說明, 在高溫季節使用泡沫塑料立柱, 蔬菜根際溫度較低, 更有利於蔬菜生長。
注: 小寫字母不同表示差異顯著( 0. 05) , 大寫字母不同表示差異極顯著( 0.01) .
2. 2 供液對基質溫度的影響
泡沫塑料柱立體無土栽培系統借鑑了有機生態型基質槽培技術, 但後者的營養液不循環利用, 因而不能隨意增加供液次數, 否則會加速基質積鹽並造成營養液浪費,而前者在高溫季節則可利用地下貯液池中營養液溫度較低的特點通過營養液循環降低基質溫度( 圖3) 。
在供液的30 min 內, 泡沫塑料柱的基質溫度迅速降低, 接近營養液溫度, 停止供液後, 其溫度的回升也很緩慢。而同期的氣溫、槽培基質、不供液立柱基質的溫度都很高。可見, 高溫季節進行營養液循環是泡沫柱立體無土栽培系統獨特而有效的降低蔬菜根際溫度的措施, 這對在炎熱的夏季利用溫室進行蔬菜生產有重要意義。
2. 3 表層基質含鹽類變化
定植蔬菜後, 基質槽培和泡沫立柱栽培系統中的表層基質含鹽量均逐漸升高, 但前者升高速度快, 定植後30 d 時可達4.1 mS/ cm, 遠高於適宜蔬菜生長的EC 值上限( 2.6 mS/ cm) , 而後者升高緩慢, 30 d 時只有1.68mS/ cm( 圖4) 。這是因為, 以基質槽培為代表的絕大多數基質培形式均採用從基質上方滴灌供液的灌溉方式,基質表層水分蒸發和基質的毛細管作用, 會導致鹽分上移並在基質表層積累, 即積鹽, 而泡沫柱栽培系統是採用從基質下方浸潤供液的方式, 表層基質始終處於較乾燥狀態, 水分蒸發少, 根系下移, 因而積鹽較輕, 蔬菜也不易受害。
2. 4 泡沫塑料柱無土栽培系統的栽培效果及生產效益比較
於2001- 2002 年進行了生菜等幾種蔬菜的栽培試驗( 表2) , 栽培進程中各種蔬菜均未發生病蟲害及生理異常, 說明該系統適宜栽培矮生葉菜類蔬菜。生產效益比較( 表3) 表明, 有機生態型基質槽培雖然不使用傳統營養液, 降低了栽培成本, 但有效栽培面積比率( 實際栽培面積/ 平面栽培面積) 低; 疊盆柱立體栽培有效栽培面積比率雖高, 但使用標準營養液, 運行費用高, 對管理技術要求高, 且一次性投資大; 泡沫柱栽培吸收了兩者的優點, 不使用傳統營養液, 運行費用低, 一次性投資也較少, 蔬菜產量高。另外, 即使在高溫季節的大型溫室內仍然能進行蔬菜生產。
2. 5 泡沫塑料柱立體無土栽培系統的成本核算
以栽培面積300 m2 的溫室為例, 可建栽培柱320 根, 總投資約217 萬元( 表4) 。基質可使用4~ 5 年, 基礎設施建成後, 每年的主要費用為肥料消耗和補充基質。
3 結論與討論
泡沫塑料柱無土栽培系統是一種新穎的立體無土栽培方式, 由於使用泡沫塑料、海綿、無紡布等相當廉價的材料, 且可自行製作, 因而成本較低, 約為217 萬元/ 300 m2。栽培成本低, 採用了有機生態型無土栽培技術, 不使用傳統營養液。蔬菜生長的微環境良好, 營養液始終在隔熱性能良好的泡沫塑料側壁板內側及栽培槽中循環流動, 高溫季節基質溫度穩定, 並可通過供液降低基質溫度, 表層基質鹽分積累緩慢。蔬菜產量高, 有效栽培面積為平面栽培的4 倍, 每300 m2 一茬蔬菜( 生菜) 產量可達1 480 kg 。管理技術簡單, 避免了營養液的配製, pH 值、EC 值調控等操作。另外, 如果使用烘乾雞糞、黃粉蟲糞等有機肥料而不使用化學肥料, 只灌溉清水, 可生產出的AA 級綠色食品蔬菜。
信息來源：中國知網
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