無土栽培技術(shù)在農(nóng)業(yè)園區(qū)中的應(yīng)用

無土栽培技術(shù)在農(nóng)業(yè)園區(qū)中的應(yīng)用

自種植無土栽培技術(shù)以來，已經(jīng)運(yùn)行了100多年。人們對作物的營養(yǎng)和生理調(diào)節(jié)技術(shù)以及平坦的無土栽培植物的開發(fā)有了很多研究。而將無土栽培技術(shù)延伸到立體空間的利用,國內(nèi)外研究還很少。由于城市化發(fā)展,人口的高度密集已給城市環(huán)境、資源分配、食物供給帶來種種難題,使人們開始擔(dān)憂生存的壓力。為了解決這些問題,通過研究實(shí)踐,已成功地把無土栽培技術(shù)應(yīng)用到垂直面和斜面的立體表面進(jìn)行作物的栽培,研究設(shè)計(jì)出墻面立體無土栽培的設(shè)施裝置,申請并獲得了國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。這項(xiàng)技術(shù)的研究和墻面栽培農(nóng)作物的成功,為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市生態(tài)建設(shè)展現(xiàn)了美好前景。如果把這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用到城市部分有條件的建筑物表面,那就使城市的綠色面積成倍地得到延伸和擴(kuò)展。由于綠色植物具有吸收CO2、減輕溫室效應(yīng)、釋放氧氣、凈化空氣、吸納噪音等多種功能,從而使城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)得以較好改觀。此外,有條件的辦公室外、家庭陽臺的墻面上可以進(jìn)行栽培,既能達(dá)到凈化空氣、美化環(huán)境,也可足不出戶伸手摘到窗前、陽臺的蔬菜和鮮花。我們現(xiàn)在研制并已應(yīng)用的是在溫室設(shè)施條件下的墻面立體栽培設(shè)施及配套栽培技術(shù),從2000年首次在北戴河應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐后,很快得到各地農(nóng)業(yè)園區(qū)的效仿,現(xiàn)已在河北、山東、遼寧、北京、上海、廣東等省市的部分農(nóng)業(yè)園區(qū)推廣應(yīng)用。表面無土壤栽培的三維設(shè)備結(jié)構(gòu)墻面無土栽培設(shè)施主要由“栽培墻”、營養(yǎng)液池、供液系統(tǒng)、回液系統(tǒng)、控制系統(tǒng)五部分組成。聚苯板和火炬栽培墻體由兩層高密度聚苯板內(nèi)夾松軟的海綿或巖棉及無紡布組成。立體栽培墻有兩種模式,一是附著在建筑物表面的“單面栽培墻”;另一種是具硬質(zhì)內(nèi)撐骨架能自立成墻的“雙面栽培墻”。附著在建筑物表面時(shí),里層聚苯板就起隔離保護(hù)建筑物墻體不受肥水影響的作用,外層泡沫板上鉆有傾斜向上的“插植孔”。自立的雙面栽培墻,則必須在雙面泡沫板上都鉆有插植孔,兩層聚苯板之間必須增設(shè)能支撐墻體的硬質(zhì)骨架,可以用外徑與海綿體相同厚度的鍍鋅鋼管焊制,骨架的間距在80?100cm之間。聚苯板要求是阻燃和高密度的(每立方米為28?32Kg),以確保能支撐栽培作物的重量和保證栽培墻的壽命。聚苯板自重輕,安裝方便,保溫隔熱性能好,能保持根部溫濕度的相對穩(wěn)定,有利于根系生長。板、墻的寬度在建筑物垂直面安裝時(shí),可先在建筑物表面鉆孔埋設(shè)固定立體栽培墻的膨脹螺栓,縱向間隔30?40cm埋設(shè)一個(gè),橫向按每一單塊聚苯板的寬度(一般在40?50cm)來設(shè)定,螺栓露出墻面的長度要大于栽培墻體的厚度8?10mm。對獨(dú)立的雙面栽培墻,墻內(nèi)需設(shè)粗度與海綿厚度相等的鍍鋅鋼管或硬質(zhì)塑料管作為墻體支撐骨架。在墻面聚苯板上按40?50cm見方鉆孔并由螺栓兩頭的螺母固定,螺栓直徑一般在5?6mm即可,固定聚苯板時(shí)必須在聚苯板表面襯墊硬質(zhì)塑料墊片(直徑35?40mm、厚度2?3mm)以保護(hù)苯板不受損傷。巖棉和海綿兩層苯板之間設(shè)海綿或巖棉,海綿必須是吸水性好、透氣性好、發(fā)泡孔隙較大的松軟海綿,如用巖棉則最好選用專用的農(nóng)用巖棉。在巖棉和海綿外用60?80g/m2的吸水性好的無紡布包裹,無紡布起擴(kuò)展水肥和保護(hù)海綿、巖棉的作用。海綿和巖棉主要起保濕、疏松、透氣作用,是根系伸展和吸收水肥的載體。聚苯板厚度為2?2.5cm,海綿和巖棉厚度也為2?3cm即可。插植孔的直徑外層墻板上設(shè)有孔徑50?75mm,呈35°角傾斜向上的插植孔,孔距按栽培作物種類而定,一般橫向間距20?25cm,縱向間距30?32cm,上下兩行插植孔交錯(cuò)排列,行距為15?16cm。插植孔的直徑按定植杯的直徑來定,我們目前采用的是直徑50mm的PVC管截制而成,如果種植較大型植物,也必須相應(yīng)增大定植杯和插植孔的孔徑,并適當(dāng)增厚聚苯板和拉大孔距。栽培墻板和定植杯的制作比較麻煩,現(xiàn)已由專業(yè)廠家制模生產(chǎn)而成。貯液池的建造在近地面建筑物(墻)上布設(shè)栽培墻時(shí),營養(yǎng)液池一般設(shè)在地下為宜;如果栽培墻體離開地面較高時(shí),也可以在地面上砌營養(yǎng)液池或直接選用大型塑料罐,置于室內(nèi)陰涼處,以避免陽光直射。為了確保貯液池的溫度相對穩(wěn)定,建議還是設(shè)在地下為好,只需液池操作口露出地面10cm左右即可。營養(yǎng)液池容積大小按栽培面積來定,一般每100m2的栽培墻面設(shè)3?4m3的貯液池就可。在砌制貯液池時(shí),池底要略成“鍋底形”,并預(yù)留潛水泵坑。池壁要預(yù)留供液管口和回液管口,回液管口一般設(shè)在地面以下20?30cm處,供液管口設(shè)在地面5?10cm處。貯液池需做防水處理,以免內(nèi)滲外漏,如果是建在地面上時(shí)還應(yīng)做保溫隔熱處理。供液支管及泵的設(shè)置供液管可選用黑色PE塑料管或PVC管和相應(yīng)配套管件,在供液主管上必須設(shè)80?120目的管道過濾器,以過濾營養(yǎng)液中雜質(zhì)。在過濾器后的主管上設(shè)分流控制閥和攪拌控制閥,主管與潛水泵連接用螺紋管或軟塑料管。在栽培墻上方直接布設(shè)供液支管,根據(jù)單元栽培墻的長度來決定支管的粗細(xì),單元供液長度3?5m時(shí)選用￠16mm的供液支管即可;5?10m時(shí)選用￠20mm的供液支管;10?20m時(shí)選用￠25mm的供液支管;20?30m時(shí)選用￠32mm的供液支管;供液主管一般選用￠25?50mm之間的管子。從主管分流到支管時(shí)必須設(shè)控制閥,以便調(diào)控每個(gè)供液單元的流量。在供液支管上鉆直徑2.5?3mm的發(fā)絲管孔(發(fā)絲管內(nèi)徑為0.8?1.5mm),按15?20cm間距插入發(fā)絲管。發(fā)絲管的長短,一般離營養(yǎng)液池近處設(shè)長一些、遠(yuǎn)處設(shè)短些,每差1m,發(fā)絲管縮短1cm左右,通過剪截發(fā)絲管的長短來調(diào)節(jié)遠(yuǎn)近供液量的均勻度。潛水泵應(yīng)選擇耐腐耐用的單相或三相潛水泵,泵的功率大小、流量大小、揚(yáng)程高低依據(jù)栽培面積來定。泵的啟動由定時(shí)器控制,一般每次工作10?15min,停2?4h,根據(jù)光照強(qiáng)弱、溫濕度高低及作物長勢來設(shè)定供液和間隔的時(shí)間。集液槽和回液槽回液管道由集液槽和地下管道組成,集液槽位于“栽培墻”主體下方,槽內(nèi)寬與“栽培墻”總厚度一致或略寬一點(diǎn),每3?5m的集液槽底設(shè)一個(gè)￠50mm的回液口連接地下回液管。集液槽可在地面直接用水泥、磚砌制,也可選用塑料槽或金屬材料的槽體加工而成?；匾汗苡谩?0?110mm的PVC管配裝而成?；匾翰奂盎匾汗艿陌惭b應(yīng)有一點(diǎn)斜度,以便營養(yǎng)液回流暢通。檢測和調(diào)控裝置主要由供液定時(shí)控制器和營養(yǎng)液EC、pH、液溫的檢測和調(diào)控裝置組成,但目前生產(chǎn)上只采用了供液的定時(shí)控制器,營養(yǎng)液EC、pH的檢測和調(diào)控還是由人工來完成。般栽培的消毒和重復(fù)使用●設(shè)施安裝后必須先試水,啟動供液系統(tǒng),檢查每個(gè)定植孔中的無紡布是否濕潤,發(fā)絲管是否暢通,流量是否均勻,是否有外溢現(xiàn)象,回流系統(tǒng)是否暢通,接頭處是否有漏液等,調(diào)試一切正常后方可插植作物?！裨耘噙^程中要經(jīng)常檢查定時(shí)器和泵的運(yùn)行是否正常,發(fā)絲滴管是否有堵塞現(xiàn)象,要避免供液故障而導(dǎo)致作物缺水枯死?！褚话阍耘噙\(yùn)行一個(gè)周年左右,應(yīng)將定植板打開,取下無紡布和海綿。對所有栽培設(shè)施進(jìn)行清洗消毒,可以用0.2%?0.4%的漂白粉水浸泡后再用薄膜封閉24h,然后晾干即可使用,拆換下來的無紡布和海綿不能馬上投入使用,要先堆成堆并覆蓋封閉漚制15?20天,讓殘根全部腐爛,然后用清水浸泡、搓揉、漂去腐根和鹽分,擰干并用0.3%?0.4%漂白粉水浸泡消毒24h,曬干后儲存即可重復(fù)使用。所以有必要準(zhǔn)備兩套海綿和無紡布,以便輪換使用,定植板一般可連續(xù)使用5年以上。栽培和管理技術(shù)不同的植物,不同的植株,可減少植株定期問題墻面立體栽培一般以種植矮生的草本植物為主,不適宜栽培多年生的和木質(zhì)化程度高的植物,高桿植物由于植株固定和重心無法調(diào)控,一般也不提倡栽培,蔓生植物由于其攀緣性好,容易穩(wěn)定可以考慮栽培?，F(xiàn)已成功栽培了紫背天葵、番杏、木耳菜、藤三七、生菜、苦苣、香芹、油菜、甜菜等葉類蔬菜和鳳仙、海棠、矮牽牛等草本花卉。穴盤育苗技術(shù)采用基質(zhì)無土育苗,選用蛭石、珍珠巖、草炭等作為播種育苗介質(zhì),也可用巖棉育苗。將基質(zhì)平鋪于育苗床上,厚度在6?8cm左右,也可把基質(zhì)直接裝入多孔穴盤容器中育苗,要根據(jù)不同品種和培育的苗體大小來選擇穴盤的規(guī)格,一般采用128?200孔之間的穴盤為好。穴盤育苗每孔播種1?3粒種子,基質(zhì)平鋪的苗床種子直接散播,覆蓋基質(zhì)1?2cm并澆灑營養(yǎng)液充分濕潤基質(zhì)。穴盤育苗的基質(zhì)配制草炭應(yīng)占40%左右,散播苗床的基質(zhì)以單一的蛭石或珍珠巖為好。播種后要控制好苗床的溫濕度和光照,避免出現(xiàn)“高腳苗”和種苗“戴帽”現(xiàn)象,出苗后要及時(shí)間苗,間去弱苗和病苗?；|(zhì)樹的制作一般小苗生長到高5?6cm,具有2?4片真葉,便于分苗操作時(shí)即可裝入墻面立體栽培專用的“定植杯”中。起苗時(shí)要適當(dāng)控水,以便基質(zhì)和根系能順利從穴盤中脫出,可以減輕傷苗。定植杯內(nèi)的基質(zhì)配制:草炭所占的比例應(yīng)在30%左右,與蛭石、珍珠巖混合均勻并用稀釋好的營養(yǎng)液將基質(zhì)含水量調(diào)到65%?70%,手握能成團(tuán)為準(zhǔn)。操作時(shí)左手手掌心封住定植杯的下斜口,右手取基質(zhì)先灌注適量,用手指在基質(zhì)中間扎一小孔,再將小苗根坨塞入小孔中并添加基質(zhì),輕輕壓實(shí)根基周圍以固定小苗。小苗移植到定植杯中后要先集中傾斜布放在深度8cm的塑料箱中養(yǎng)護(hù),待苗長到具5?6片真葉,開展度超過定植杯直徑時(shí)即可栽植。測量栽植時(shí)下斜口接觸先檢查栽培墻上每一個(gè)定植孔的無紡布是否濕潤,檢查滴管供液是否正常,要確保插植后定植杯的下斜口與“墻體”內(nèi)的海綿無紡布密切接觸,以利于水分和養(yǎng)分吸收。栽培和管理營養(yǎng)液的更換周期和用量墻面立體無土栽培技術(shù)主要適宜栽培各種矮生花草蔬菜,營養(yǎng)液配制可選擇通用園試配方或?qū)Ｓ门浞?如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)栽培的品種多可選用通用配方,栽培單一品種時(shí)應(yīng)采用專用配方。營養(yǎng)液濃度(EC值)管理主要根據(jù)季節(jié)和生育期、空氣濕度來調(diào)節(jié),一般光照好,空氣干燥的季節(jié)EC值要低些;濕度高、光照差的冬季EC值要高些;生長前期EC值可低些,中后期生長旺盛期要逐步提高。大部分葉類蔬菜的適宜營養(yǎng)液EC值在1.5?2.5mS/cm之間,最高控制在3.0mS/cm以內(nèi),最低不要低于1.2mS/cm。營養(yǎng)液的pH值根據(jù)不同作物一般控制在5.5?6.5之間即可。營養(yǎng)液運(yùn)行與更換的周期,可根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)和受污染的程度、作物的生長狀態(tài)來確定,一般在水質(zhì)本身EC值低于0.5mS/cm的地區(qū),可3?4個(gè)月徹底更換一次營養(yǎng)液;水質(zhì)EC值在0.5?0.8mS/cm的地區(qū),可以2個(gè)月左右更換一次;水質(zhì)EC值在0.8?1.2mS/cm之間的地區(qū)必須一個(gè)月?lián)Q一次;水質(zhì)EC值在1.2mS/cm以上地區(qū)則15天就需更換一次。否則,會由于營養(yǎng)液理化性質(zhì)的惡化,養(yǎng)分的不平衡而引起生長障礙和造成對根系的直接傷害。水質(zhì)EC值高于1.5mS/cm時(shí),不能用于無土栽培營養(yǎng)液的配制。營養(yǎng)液的供液量和供液時(shí)間一般是根據(jù)作物生長狀態(tài)和生長的季節(jié)來確定。夏秋高溫干燥季節(jié)和植株生長茂盛時(shí),每天供液次數(shù)應(yīng)在4?6次,冬春低溫寡照季節(jié),植株需水較少時(shí),每天供液2?3次即可。每次供液的時(shí)間可根據(jù)季節(jié)和流量掌握在5?15min,流量的控制主要是能達(dá)到濕潤墻體內(nèi)的海綿、無紡布為準(zhǔn)。要避免水量過大,流速過快而向外溢流,一則浪費(fèi)營養(yǎng)