草莓無土栽培設(shè)施裝備探究應(yīng)用

1、草莓無土栽培設(shè)施裝備探究應(yīng)用隨著2012年第七屆世界草莓大會的召開，北京市 草莓產(chǎn)業(yè)已成為都市農(nóng)業(yè)的一大亮點(diǎn)。目前，北京市草莓主 要栽培方式仍以日光溫室土培為主，呈現(xiàn)種植面積持續(xù)增 長、栽培面積分布不均、栽培水平有待提高等特點(diǎn)。草莓是 一種不耐連作的作物，保護(hù)地草莓由于連續(xù)種植，易產(chǎn)生連 作障礙，特別是一些專業(yè)化生產(chǎn)基地，多年連茬種植，難以 輪作倒茬，常造成土壤和棚室中的病原菌、蟲卵連年積累， 如果土壤消毒不徹底，會造成植株生長弱，側(cè)芽分生少，病 蟲害重，果實(shí)小，品質(zhì)差，產(chǎn)量低，一定程度上制約了草莓 種植水平的提升1。針對此種情況，北京京鵬環(huán)球科技股 份有限公司采用了 5種不同現(xiàn)代化栽培裝置進(jìn)

2、行草莓種植， 開發(fā)了 1種無土基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)進(jìn)行草莓基質(zhì)的消毒，通過 試驗(yàn)展示蒸汽消毒機(jī)的消毒效果，為今后無土栽培的基質(zhì)消 毒提供了一定的依據(jù)。同時，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代草莓 種植中，實(shí)現(xiàn)了高新技術(shù)在草莓種植中的應(yīng)用2,提高了 北京市草莓種植水平。草莓無土栽培設(shè)施裝置的應(yīng)用現(xiàn)代化草莓栽培裝置主要采用無土栽培，不僅可以避免 連作障礙帶來的土傳病害，還可以節(jié)省空間，提高土地利用 率，提高作物產(chǎn)量。目前，常用的草莓立體栽培形式有很多3-6,下面主要介紹常用的5種栽培裝置。井型立體栽培架采用20x2鍍鋅鋼管焊接"井”字型桁架，骨架底部 寬0.3 m,高1. 05 mo栽培架長度為12 m

3、一組，桁架間距 1.5 m,桁架間設(shè)置6道縱拉桿（20x2鍍鋅鋼管），其中 底部兩道作為支架的支撐部分，與地面不連接，頂部兩道為 栽培槽膜和基質(zhì)網(wǎng)固定桿，支撐框間隔4.5 m做一組斜支撐。 如圖1。工藝要求有二點(diǎn)，一是“井型”骨架整體熱浸鍍鋅，規(guī) 范采用國標(biāo)gb/t3091-93,鍍鋅層厚薄均勻，無毛刺；二是 各部分之間連接均采用專用卡具和自攻螺絲聯(lián)接，無焊點(diǎn)， 既防腐又美觀。固定式吊掛栽培架采用60x40x2矩形管做吊掛橫梁，40x2.5鍍鋅鋼板 做吊掛框，每個吊掛框間距1.5 m,吊掛框設(shè)置4道縱拉桿 （020x2鍍鋅管），吊掛于溫室橫梁上。如圖2。工藝要求：吊掛框整體熱浸鍍鋅，規(guī)范采用國

4、標(biāo) gb/t3091-93,鍍鋅層厚薄均勻，無毛刺。各部分之間連 接均采用專用卡具和自攻螺絲聯(lián)接，無焊點(diǎn)，既防腐又美觀。升降式吊掛栽培架升降系統(tǒng)采用小體積，大起吊重量的電機(jī)，帶動線束型鋼絲繩（此 種鋼絲繩可減少普通鋼絲繩在受力狀態(tài)下的系統(tǒng)間摩擦力， 延長系統(tǒng)的使用壽命。）拉動吊掛橫梁升降。電機(jī)具備行程 限位功能，可設(shè)置升降限位，避免誤操作引發(fā)危險。電機(jī)還 具備停電自鎖功能，可避免運(yùn)行中停電引發(fā)的危險。共300 套。如圖3o設(shè)計(jì)要求：設(shè)置上下限位功能，具備停電自鎖，起吊高 度0.82. 5 m,起吊架長度11m,起吊速度單程34 min。電機(jī)參數(shù)：起吊質(zhì)量600廊，行程6 m,電源220v/50

5、hz, 功率1.2 kwo鋼絲繩采用：6mm線束型鋼絲繩。單根載荷400 kgo 栽培框采用60x40x2矩形管做吊掛橫梁，40x2.5鍍鋅鋼板 做吊掛框，每個吊掛框間距1.5 m,吊掛框設(shè)置4道縱拉桿（020x2鍍鋅管），安裝方式，吊掛于溫室橫梁上，可升降。 總長度為3142延長米。如圖3oa字型栽培架a字型栽培架采用熱鍍鋅鋼管組裝而成，每一組栽培架 有5條栽培槽，位于三個不同高度，提高溫室利用率，a字 型立體栽培密度為普通平面栽培密度的1. 8倍左右。如圖4o 可調(diào)角度型栽培架可調(diào)角度型栽培架（圖5）采用熱鍍鋅鋼管組裝而成， 每一組栽培架有3條栽培槽，中間一條是固定式，左右兩條栽培槽懸吊在

6、一個橫臂下，橫臂又通過繩索掛接在栽培架體 下。搖動搖把，通過管繩傳動機(jī)構(gòu)，可使橫臂與地面夾角發(fā) 生變化。平時，栽培架之間是無通道的，以達(dá)到溫室面積利 用的最大化，栽培密度為常規(guī)平面栽培密度的15倍左右。手搖產(chǎn)生通道的同時，橫臂與地面夾角發(fā)生變化，左右草莓 栽培槽水平距離變近的同時，高度也可錯開，這樣相互之間 不再遮扌當(dāng)，有利于光照均勻?；|(zhì)蒸汽消毒機(jī)在草莓栽培 基質(zhì)處理的應(yīng)用目前，國內(nèi)無土栽培中，基質(zhì)消毒基本上還是靠人工操 作，效率低下，安全性差，對環(huán)境影響大。雖然部分設(shè)施生 產(chǎn)單位采用了進(jìn)口的基質(zhì)蒸汽消毒設(shè)備，但存在設(shè)備價格昂 貴、占地面積大、零部件更換仍要全部進(jìn)口，售后服務(wù)無法 保證等弊端

7、。京鵬公司根據(jù)中國設(shè)施農(nóng)業(yè)基質(zhì)消毒設(shè)備發(fā)展 的需要，設(shè)計(jì)開發(fā)了無土栽培基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)（圖6）,生產(chǎn) 率達(dá)到2.8 m3/h,通過滅菌檢測均達(dá)到99. 9%以上。在進(jìn)行 草莓基質(zhì)消毒過程中取得了良好的成果?；|(zhì)蒸汽消毒機(jī)的構(gòu)成 無土栽培基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)主要包括蒸汽制備輸送系統(tǒng)、基質(zhì)攪拌系統(tǒng)和蒸汽消毒機(jī)控制系統(tǒng)三大部分。無土栽培基 質(zhì)蒸汽消毒機(jī)底盤下部裝有4只充氣輪胎，底盤一端配有牽 引鉤，方便拖拉機(jī)通過牽引鉤牽引裝備在各溫室之間移動。如圖6o蒸汽制備輸送系統(tǒng)由燃油蒸汽發(fā)生器、全自動軟化水設(shè) 備和補(bǔ)水裝置等三部分組成。燃油蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖7。具體操作過程：確認(rèn)連接電源；確定補(bǔ)充水箱內(nèi)是 否充滿水，

8、若無水要充滿水；將控制器上的電源開關(guān)移至 on位置；系統(tǒng)自檢；水泵開始運(yùn)行時，通過水位計(jì)觀察 水位，水位達(dá)到高水位后水泵自動停止；水位正常后，燃 燒器自動點(diǎn)火燃燒，蒸汽發(fā)生器啟動運(yùn)行；燃燒器初次點(diǎn) 火后，燃燒器觀察煙道的排煙情況；發(fā)生不點(diǎn)火或其他故 障時，解除故障后按復(fù)位按鈕；在正常運(yùn)行狀態(tài)下利用壓 力控制開關(guān)（壓力調(diào)節(jié)器）上的壓力調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)壓力?；|(zhì)攪拌系統(tǒng)包括消毒箱罐體、攪拌葉片、蒸汽進(jìn)口、 基質(zhì)進(jìn)料和卸料口和安全閥等。工作過程：燃油蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高溫蒸汽，蒸汽溫度控制在120200 "內(nèi)， 通過蒸汽進(jìn)口對進(jìn)入消毒箱罐體內(nèi)的基質(zhì)進(jìn)行高溫消毒處理，同時攪拌葉片通過軸體不停轉(zhuǎn)動，對

9、基質(zhì)進(jìn)行攪拌，便于基質(zhì)在罐體內(nèi)均勻受熱，消毒徹底。消毒后,由消毒箱罐體內(nèi)的基質(zhì)卸料口卸料，完成消毒過程。攪拌控制器安裝在消毒箱罐體右下側(cè)，采用plc控制， 共有3個檔位，分別為攪拌、停止和卸料。當(dāng)按鈕撥至“攪 拌”時，消毒箱罐體內(nèi)的攪拌葉開始攪拌罐體內(nèi)的基質(zhì)。當(dāng) 經(jīng)過一段時間后，攪拌停止，將檔位調(diào)至“卸料”，消毒罐 體內(nèi)的基質(zhì)開始自動卸料?；|(zhì)蒸汽消毒機(jī)滅菌率試驗(yàn)滅菌率計(jì)算方法菌落總數(shù)采用"平皿計(jì)數(shù)法”，做平皿菌落計(jì)數(shù)時，可 用眼睛直接觀察，必要時用放大鏡檢查，以防遺漏。在記下 各平皿的菌落數(shù)后，應(yīng)求出同稀釋度的平均菌落數(shù)。在求同 稀釋度的平均數(shù)時，若其中一個平皿有較大片狀菌落生長

10、時，則不宜采用，而應(yīng)以無片狀菌落生長的平皿作為該稀釋 度的平均菌落數(shù)。若片狀菌落不到平皿的一半，而其余一半 中菌落數(shù)分布又很均勻，則可將此半皿計(jì)數(shù)后乘以2以代表 全皿菌落數(shù)。公式：滅菌率二（進(jìn)料口菌數(shù)-出料口菌數(shù)）/進(jìn)料口菌 數(shù) x100%滅菌率試驗(yàn)準(zhǔn)備真空無菌袋12個，無土栽培基質(zhì)3 m3o取經(jīng)基質(zhì) 蒸汽消毒機(jī)處理前后的基質(zhì)樣品。為了研究消毒時間與基質(zhì) 消毒機(jī)滅菌率之間的關(guān)系，先后進(jìn)行了多輪次的試驗(yàn)。本次 檢測設(shè)置了兩種工況，一種是基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)消毒作業(yè)時間 為30 min,即通入加熱消毒罐體內(nèi)的高溫高壓蒸汽保持在 100125 °c, 15 min；另外一種是基質(zhì)蒸汽消毒作業(yè)時間

11、 為45 min,即通入加熱消毒罐體內(nèi)的高溫高壓蒸汽保持在 100125 °c, 30 mino基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)消毒作業(yè)30 min通蒸汽時間、溫度及料箱壓力見表1。消毒料箱直徑1. 2 m,長度1. 5 m,有效容積約為1. 7 m3, 裝料時裝入加熱罐體的80%,則一次加入1.4 m3o將1.4 m3 的無土栽培基質(zhì)裝入基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)內(nèi)，隨機(jī)取進(jìn)料口 25g 左右的基質(zhì)3份，標(biāo)號分別為"進(jìn)料口，15min (1)、進(jìn)料 口，15min (2)、進(jìn)料口，15min (3) ”。而后啟動燃油器 通入高溫高壓蒸汽，待消毒罐體內(nèi)溫度升至125 £時保持 15 min后進(jìn)

12、行卸料，隨機(jī)取出料口 25 g左右的基質(zhì)3份， 標(biāo)號分別為“出料口，15min (1)、出料口，15min (2)、出 料口，15min (3) ”。30 min完成一次消毒作業(yè)，消毒量是 1.4 m3基質(zhì)(生產(chǎn)率為2.8 m3/h)o基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)消毒作業(yè)45min 將1.4 m3的無土栽培基質(zhì)裝入基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)內(nèi)，隨機(jī)取進(jìn)料口 25 g左右的基質(zhì)3份，標(biāo)號分別為“進(jìn)料口 ,30 min (1)、進(jìn)料口，30 min (2)、進(jìn)料口，30 min (3) ”而后啟動燃油器通入髙溫高壓蒸汽,待消毒罐體內(nèi)溫度升至125 °c時保持30 min后進(jìn)行卸料，隨機(jī)取出料口 25 g左右 的基

13、質(zhì)3份，標(biāo)號分別為'出料口，30min (1)、出料口， 30min (2)、出料口，30min (3) ”。45 min 完成一次消毒 作業(yè)，消毒量是1.4 m3基質(zhì)(生產(chǎn)率為1.87 m3/h)o通蒸汽時間、溫度及料箱壓力見表2。將取好的樣品送至北京市理化測試中心進(jìn)行基質(zhì)蒸汽 消毒機(jī)的進(jìn)卸料口基質(zhì)進(jìn)行菌落總數(shù)的測定。草莓栽培基質(zhì)消毒效果分析經(jīng)過測定，通入高溫高壓蒸 汽溫度保持在100125 °c時，15 min的基質(zhì)樣品滅菌結(jié)果 如表3, 30 min的基質(zhì)樣品滅菌結(jié)果如表4。由表3、4可知，消毒15 min與消毒30 min的基質(zhì)蒸 汽消毒機(jī)的滅菌率均在99.9%以上，

14、作為生產(chǎn)應(yīng)用而言，基 質(zhì)蒸汽消毒機(jī)的消毒時間控制在15 min內(nèi)即可，此時蒸汽 消毒機(jī)的生產(chǎn)率為2.8 m3/ho物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在草莓種植中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在草莓種植中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在草莓種植 內(nèi)部環(huán)境的調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)智能化，如溫濕度、c02的檢測與 控制、灌溉施肥系統(tǒng)的應(yīng)用。本文主要介紹溫室計(jì)算機(jī)智能 控制系統(tǒng)及智能灌溉系統(tǒng)在草莓種植中的應(yīng)用。溫室計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)京鵬溫室計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)簡介“京鵬溫室計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)”是在先進(jìn)的計(jì)算機(jī) 自動控制系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上，采用高性能的可編程控制器設(shè)計(jì) 而成的農(nóng)業(yè)專業(yè)化控制系統(tǒng)，其廣泛用于溫室環(huán)境控制、環(huán) 保型畜禽舍氣候控制、動物實(shí)驗(yàn)室、溫室灌溉控制等不同

15、的 領(lǐng)域。該智能控制系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大、可靠性高、人機(jī)界面 直觀、易于掌握等優(yōu)點(diǎn)。該智能控制系統(tǒng)由智能控制器、傳感器、上位機(jī)及溫室 內(nèi)的各種調(diào)節(jié)環(huán)境的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（含通風(fēng)、降溫、加熱、遮陽、 灌溉等系統(tǒng)）構(gòu)成。智能控制器該智能控制器包括一個主控制器，每一個控制器控制一 個環(huán)境單元，由cpu單元、輸入輸出擴(kuò)充模塊組成，它具有 數(shù)據(jù)采集和控制功能，可以獨(dú)立于pc機(jī)工作。如果pc機(jī)沒 有開機(jī)，控制器也可自動進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并將測試數(shù) 據(jù)存入內(nèi)部的大容量存儲器中，等pc機(jī)開機(jī)后再將其傳入 pc機(jī)數(shù)據(jù)庫中。主控制特點(diǎn)是：可靠性高，豐富的內(nèi)置集 成功能；設(shè)置的控制參數(shù)掉電保護(hù)保存；具有時鐘計(jì) 時功能；強(qiáng)勁的

16、通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊。傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用及特點(diǎn)該系統(tǒng)所選的空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤 溫濕度傳感器、土壤ph值傳感器等具有接口簡單、性能穩(wěn) 定、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。其中，溫濕度傳感器選用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口元 件，徹底解決了目前國內(nèi)外大多數(shù)溫濕度傳感器不耐高溫， 在溫室環(huán)境中極易失效的難題，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定 性。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)系統(tǒng)軟件包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件釆 用組太軟件開發(fā)而成，下位機(jī)軟件采用c語言編寫。系統(tǒng) 軟件主要由實(shí)時監(jiān)測模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定模塊、智能決策模 塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、手動控制模塊、灌溉 模塊、幫助文件模塊等幾大模塊組成。上位機(jī)對整個系統(tǒng)進(jìn)行

17、配置和設(shè)定，對控制器的控制參 數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并可讀取控制器測量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能被存儲、 顯示和打印。生成曲線圖：系統(tǒng)能同時生成各項(xiàng)溫室參數(shù)的 全日、全周、全月、全年的變化趨勢曲線圖。數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計(jì) 功能：系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)每時段、每天、每月、每年的環(huán)境數(shù)據(jù) 的最大值、最小值和平均值。智能灌溉模式的應(yīng)用智能灌溉系統(tǒng)由灌溉首部、自動控制裝置、施肥部分、 不銹鋼框架、滴灌管等組成。其中，灌溉首部包括主水閥、 流量計(jì)、單向閥、壓力計(jì)、過濾器及各種配套裝配件；自控 控制裝置采用進(jìn)口的ec&ph采樣監(jiān)控單元，該監(jiān)控單元具有 接口簡單、性能穩(wěn)定、工作可靠、采集精度及靈敏度高等優(yōu) 點(diǎn)；施肥部分包括文丘里肥料泵及流量調(diào)節(jié)器、專用電動水 泵；自動灌溉施肥機(jī)上所有的部件都按模塊化方式緊湊地裝 配在不銹鋼框架上，具有安裝容易、運(yùn)移方便、不易被腐蝕 等特點(diǎn)。結(jié)束語采用現(xiàn)代化的草莓栽培裝置，不僅改善了草莓種植者的 勞動環(huán)境，而且提高了草莓的種植密度與產(chǎn)量；通過無土栽 培基質(zhì)蒸汽消毒機(jī)對草莓基質(zhì)消毒試驗(yàn)的研究，確定了基質(zhì) 消毒的最佳時間；將物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)應(yīng)用于草莓種植中， 實(shí)現(xiàn)了草莓種植的現(xiàn)代化與智能化，提高了草莓的現(xiàn)代化種 植水平，可促進(jìn)北京草莓產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 宗靜，馬欣，王瓊，王俊英北京市草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn) 狀與對策j作物雜志，2012 (3)： 16