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水培和雾培技术与管理

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住杯底1~2cm,以使每一株幼苗有同等机会及时吸到水分和养分。这是保证植株生长均匀,不致出现大小苗现象的关键措施。但也不能将液面调得太高以致贴住定植板底,妨碍氧向液中扩散,同时也会浸住植株的根颈使其窒息死亡。当植株发出大量根群深入营养液后,液面随之调低,空间得以扩大,露于湿润空气中的根段就较长,这对解决根系呼吸需氧是相当有用的。由于悬挂栽培,植株和根系的绝大部分重量不是压在种植槽的底部,而是许多根系漂浮于液中,不会形成厚实的根垫阻塞根系底部的营养液的流通,同时避免了因形成厚实的根垫以致根垫内部严重缺氧而坏死,彻底克服了营养液膜技术(NFT)的这一突出缺点。

3.营养液的配制与管理 前面章节已作详细介绍。这里再强调一点:种植槽内液面的调节,这是悬杯式深液流水培技术中十分重要的技术环节,搞得不好会造成伤害根系,应十分注意。

在定植开始时,液面要浸住定植杯底l~2cm,当根系大量深入营养液后,液面应随之调低,使有较多根段露于空气中,以利呼吸而节省循环流动充氧的能耗。在这种情况下,露于潮湿空气中的根段会重新发生许多根毛,这些有许多根毛的根段不能再被营养液淹浸太久,否则就会坏死而伤及整个根系,所以液面不能无规则地任意升降。原则上液面降低以后,若上部的根段已产生大量根毛时,液面就稳定在这个水平。还要注意使存留于槽底的液量有足够植株2~3天吸水的需要,不能降得很浅维持不了植株1天的吸水量。生产上还应注意水泵出了故障或电源中断不能供液的问题。

4.建立科学的高效的管理制度

这是社会化大生产所必需的。每个技术部门和每项技术措施都要有专人负责,明确岗位责任,建立管理档案,列出需要记录的项目,制成表格和工作日记,逐项进行登记。这样才能对生产中出现的问题作科学的分析,从而使其得到有效的解决。科学的管理制度是先进的科学技术发挥作用的必要保证,没有科学的管理制度,再先进的科学技术也难在提高生产力上发挥作用。在我国长期自给经济基础形成的思想意识影响下,往往忽视科学的管理制度,因此在学习、引进先进的科学技术以提高生产力时,必须同时加以解决这一问题。

三、对DFT的评价 (一) 优点

1.液层深。根系伸展到较深的液层中,单株占液量较多。由于液量多而深,营养液的浓度(包括总盐分、各养分)、溶存氧、酸碱度、温度以及水分等都不易发生急剧变动,为根系提供了一个较稳定的生长环境。这是深液流水培的突出优点。

2.悬挂栽培。植株悬挂于定植板,有半水培半气培的性质,较易解决根系的水气矛盾。

3.营养液循环流动。营养液循环流动能增加营养液中的溶存氧;消除根表有害代谢产物(最明显的是生理酸碱性)的局部累积;消除根表与根外营养液的养分浓度差,使养分能及时送到根表,更充分地满足植物的需要;促使因沉淀而失效的营养物重新溶解,以阻止缺素症的发生。所以即使是栽培沼泽性植物或能形成氧气输导组织的植物,也有必要使营养液循环流动。

4.适宜栽培的作物种类多。除块根、块茎类作物之外,几乎所有的果菜类和叶菜类都可栽培。

5.养分利用率高。可达90%~95%以上,不会或很少污染周围环境。 (二) 缺点

1.投资较大,成本高,特别是永久式的深液流水培设施比拼装式的更高。

2.技术要求较高。深液流水培的技术比基质栽培要求高,但比营养液膜技术要求 低。

3.病害易蔓延。由于深液流水培是在一个相对封闭的环境下进行,营养液循环使 用,一旦发生根系病害,易造成相互传染甚至导致栽培失败。

第二节 营养液膜技术

营养液膜技术简称为NFT(Nutrient Film Technique),是一种将植物种植在浅层流动的营养液中的水培方法。它是由英国温室作物研究所库柏(A.J.Cooper)在1973年发明的。1979年以后,该技术迅速在世界范围内推广应用。据1980年的资料记载,当时已有68个国家正在研究和应用该技术进行无土栽培生产,我国在1984年也开始开展这种无土栽培技术的研究和应用工作,效果良好。

一、设施结构

NFT的设施主要由种植槽、贮液池、营养液循环流动装置三个部分组成(图6-7)。此外,还可以根据生产实际和资金的可能性,选择配置一些其他辅助设施,如浓缩营养液贮备罐及自动投放装置、营养液加温、冷却装置等。

(一)种植槽

NFT的种植槽按种植作物种类的不同可分为两类:一是栽培大株型作物用的(图6-7),二是栽培小株型作物用的(图6一8)。

1.栽培大株型作物用的种植槽 这种槽是用0.1~0.2mm厚的面白底黑的聚乙烯薄膜临时围合起来的等腰三角形槽,槽长20~25m,槽底宽25~30cm,槽高20cm。即取一幅宽75~80cm,长21~26m的上述薄膜,铺在预先平整压实的、且有一定坡降的(1:75左右)地面上,长边与坡降方向平行。定植时将带有苗钵的幼苗置于膜宽幅的中央排成一行,然后将膜的两边拉起,使膜幅中央有20~30cm的宽度紧贴地面,拉起的两边合拢起来用夹子夹住,成为一条高20cm的等腰三角形槽。植株的茎叶从槽顶的夹缝中伸出槽外,根部置于不透光的槽内底部。

营养液要从高端流向低端,故槽底下的地面不能有坑洼,以免槽内积水。用硬板(木材或塑料)垫槽,可调整坡降,坡降不要太小,也不要太大,以营养液能在槽内流动畅顺为好。营养液在槽内要以浅层流动,液层深度不宜超过1~2cm。在槽底宽20~30cm,槽长不超过25m的槽内,每分钟注入2~4L营养液是适宜的。

为改善作物的吸水和通气状况,可在槽内底部铺垫一层无纺布,它可以吸水并使水扩散,而根系又不能穿过它,然后将植株定植于无纺布上。其作用主要是:①浅层

营养液直接在塑料薄膜上流动会产生乱流,在植株幼小时,营养液会流不到根系中去,造成缺水。无纺布可使营养液扩散到整个槽底部,保证植株吸到水分;②根系直接贴住塑料薄膜生长,植株长到足够大时,根量多,重量大,形成一个厚厚的根垫与塑料薄膜贴得很紧,营养液在根的底部流动不畅,造成根垫底下缺氧,容易出现坏死。有一层根系穿不过的无纺布,根只能长在无纺布上面,根与塑料薄膜之间隔一层无纺布,营养液可在其间流动,解决了根垫底缺氧问题;③无纺布可吸持大量水分,当停电断流时,可缓解作物缺水而迅速出现萎蔫的危险。

图6-7 NFT设施组成示意图 A:全系统示意图;B:种植槽剖视图

1.回流管 2.贮液池 3.泵 4.种植槽 5.供液主管 6.供液支管 7.苗 8.育苗钵 9.夹子 10.聚乙烯薄膜

图6-8 小株型作物用NFT种植槽

A.横切面 B.侧俯视

1.支架 2.塑料波纹瓦 3.定植板盖 4.供液 5.回流

2.栽培小株型作物用的种植槽 这种槽是用玻璃钢或水泥制成的波纹瓦作槽底。波纹瓦的谷深2.5~5.0cm,峰距视株型的大小而伸缩,宽度为100~120cm,可种6~

8行,按此即计算出峰距的大小。全槽长20m左右,坡降1:75。波纹瓦接连时,叠口要有足够深度而吻合,以防营养液漏掉。一般槽都架设在木架或金属架上,高度以方便操作为度。波纹瓦上面要加一块板盖将它遮住,使其不透光。板盖用硬泡沫塑料板制作,上面钻有定植孔.孔距按种植的株行距来定,板盖的长宽与波纹瓦槽底相匹配,厚度2cm左右。

(二)贮液池

建造材料和建造方法见第四章内容。 (三)营养液循环流动装置

主要由水泵、管道及流量调节阀等组成。 1.水泵 水泵选择见第四章内容。

2.管道 均应采用塑料管道,以防止腐蚀。管道安装时要严格密封,最好采用牙接而不用套接。同时尽量将管道埋于地面以下,一方面方便工作,另一方面避免日光照射而加速老化。管道分两种:一是供液管,从水泵接出主管,在主管上接出支管。其中一条支管引回贮液池上,使一部分抽起来的营养液回流贮液池中,一方面起搅拌营养液作用,使之更均匀并增加液中的溶存氧;另一方面可通过其上的阀门调节流量。在支管上再接许多毛管输到每个种植槽的高端,每槽的毛管设流量调节阀,然后在毛管上接出小输液管引入种植槽中。大株型种植槽每槽设几条?2~3mm的小输液管,管数以控制到每槽2~4L/min的流量为度。多设几条小输液管的目的是在其中有1~2条堵塞时,还有1~2条畅通,以保证不会缺水。小株型种植槽每个波谷都设两条小输液管,保证每个波谷都有液流,流量每谷2L/min。二是回流管。种植槽的低端设排液口,用管道接到集液回流主管上,再引回贮液池中。集液回流的主管要有足够大的口径,以免滞溢。

(四)其他辅助设施

NFT因营养液用量少,致使营养液变化比较快,必须经常进行调节。为减轻劳动强度并使调节及时,可选用一些自动化控制的辅助设施进行自动调节。但即使不用这些辅助设施,用人工调节也同样能进行正常的生产,不过比较麻烦罢了。辅助设施包括定时器、电导率(EC)自动控制、pH自控装置、营养液温度调节装置和安全报警器等(图6-9)。

1.定时器 间歇供液是NFT水培特有的管理措施。通过在水泵上安装一个定时器从而实现间歇供液的准确控制。但设定间歇的时间要符合作物生长实际。

2.电导率(EC)自控装置 由电导率(EC)传感器和控制仪表及浓缩营养液罐(分A、B两个)加注入泵组成。当EC传感器感应到营养液的浓度降低到设定的限度时,就会由控制仪表指令注入泵将浓缩营养液注入贮液池中,使营养液的浓度恢复到原先的浓度。反之,如营养液的浓度过高,则会指令水源阀门开启,加水冲稀营养液使达到规定的浓度。

3.pH自控装置 由pH传感器和控制仪表及带注入泵的浓酸(碱)贮存罐组成,

图6-9 NFT营养液自动控制装置示意图 A、B:浓缩营养液贮罐;C:浓酸(碱)贮罐

1.泵 2.定时器 3.供液管 4.pH控制仪 5.EC控制仪 6.注入泵 7.营养液回流管 8.EC及pH感应器 9.加温或冷却管 10.暖气(冷水)来回管 11.暖气(冷水)控制阀 12.水泵滤网 13.贮液池 14.水源及浮球

其工作原理与EC自控装置相似(一般为硝酸或磷酸)或浓碱(一般用氢氧化钠,有时也用氢氧化钾)。

4.营养液的加温和冷却装置 液温太高或太低都会抑制作物的生长,通过调节液温以改善作物的生长条件,比对大棚或温室进行全面加温或降温要经济得多。

营养液温度控制装置主要由加温装置或降温装置及温度自控仪两部分组成。加温或降温方法见第二章内容。

5.安全装置 NFT的特点决定了种植槽内的液层很薄,一旦停电或水泵故障而不能及时循环供液,很容易因缺水而使作物萎蔫。有吸水无纺布做槽底衬垫的番茄,在夏季条件下,停液2h即会萎蔫。没有无纺布衬垫的种植槽种植叶菜,停液30min以上即会干枯死亡。所以NFT系统必须配置备用电机和水泵。还要在循环系统中装有报警装置,发生水泵失灵时及时发出警报以便及时补救。

电导率、pH、温度等自动调节装置的质量要灵敏而稳定,每天要经常监视其是否失灵,以保证不出错乱而危害作物。

二、栽培管理技术要点 (一)种植槽处理

对于新槽主要检查各部件是否合乎要求,特别是槽底是否平顺,塑料薄膜有无破损渗漏。换茬后重新使用的槽,在使用前注意检查有无渗漏并要彻底清洗和消毒。 (二)育苗与定植

1.大株型种植槽的育苗与定植 因NFT的营养液层很浅,定植时作物的根系都

水培和雾培技术与管理

住杯底1~2cm,以使每一株幼苗有同等机会及时吸到水分和养分。这是保证植株生长均匀,不致出现大小苗现象的关键措施。但也不能将液面调得太高以致贴住定植板底,妨碍氧向液中扩散,同时也会浸住植株的根颈使其窒息死亡。当植株发出大量根群深入营养液后,液面随之调低,空间得以扩大,露于湿润空气中的根段就较长,这对解决根系呼吸需氧是相当有用的。由于悬挂栽培,植株和根系的绝大部分重量不是压在种植槽的底部,而是
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