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1、常用水培和喷雾培生产设施及管理本章重点介绍 深液流水培技术 喷雾栽培技术 设施结构、建设及管理 水培是指植物根系悬挂生长在营养液液层中的一类无土栽培方法。 喷雾培是指植物根系生长在雾状的营养液环境中的一类无土栽培方法。 这两类无土栽培技术有别于基质栽培之处在于根系生长的环境是在营养液中而不是 在固体基质中。 水培根据其营养液液层的深度、设 施结构和供氧、供液等管理措施的不同 ,可划分为两大类型: 一深液流水培技术(Deep Flow Technique, DFT):指营养液液层较深 、植物由定植板或定植网框悬挂在营养 液液面上方,而根系从定植板或定植网 框伸入到营养液中生长的技术。也称深 水培
2、技术; 二是营养液膜技术(Nutrient Film Technique, NFT):营养液液层较 浅,植株直接放在种植槽槽底,根 系在槽底生长,而营养液以一浅层 在槽底流动的,有时也称浅水培技 术。 喷雾栽培可根据根系是否有部分浸没在营养液层中而分为半喷雾培(有部分根系浸入营养液层中)和喷雾培(根系完全裸露在含有营养的雾状水汽中)两种类型。其设施都必需具备以下四个基本功能:(1)种植槽能盛装营养液而不致于渗漏;(2)能固定植株并不会使植株根颈部浸没在营养液中,同时能让部分根系伸入到营养液中 生长(喷雾培的根系不需要浸入营养液层中 ,而半喷雾培的则需要);(3)根系能吸收到足够的氧气;(4)根
3、系和营养液处于黑暗之中,以利于根系生长并防止营养液中滋生绿藻。 第一节 深液流水培技术 深液流水培技术是最早成功应用于 商业化植物生产的无土栽培技术,在 1939年美国的格里克(W. F. Gericke)首 先将无土栽培技术应用于作物的商业化 生产时所取得的“水培植物设施”的专利 ,采用的就是一种深液流水培技术 深液流水培技术在日本使用得很普及, 我国的台湾省和大陆的许多地方也使用这一 技术。华南农业大学是国内研究和使用深液 流水培技术最早的一个单位,目前已在我国 的广东省的三十多个地方推广使用此技术, 在上海、山东、福建、湖北、广西、四川和 海南等许多省市也有一定的推广面积。据不完全统计,
4、目前的使用面积达100 多万平方米。多年的生产实践证明,深液流水培技术 较为适宜我国的经济和技术水平,特别是适 宜南方热带亚热带地区的气候条件,而且种 植效果良好、管理较为简便的一种无土栽培 技术。一、深液流水培技术的特征 1、深是指:(1) 盛装营养液的种植槽本身较深;(2) 种植槽内营养液液层较深。根系可伸入到较深厚的营养液中,整个种植 系统中的营养液总量较多,营养液的组成、浓度( 包括各种营养元素浓度、总盐浓度和营养液中溶 解氧浓度等)、酸碱度、水分和温度等不易产生急 剧变化,根系生长环境相对较稳定,营养的补充 和调节方便,这是深液流水培技术的显著特点。2、流是指营养液是循环流动的。目的
5、是: (1) 增加营养液中溶解氧的浓度; (2) 消除营养液静置时根表与根外营养液之间 的“ 养分亏竭区”,使得营养及时供应到根表 ; (3) 降低根系分泌并累积于根表的有害代谢产 物,例如有机酸、根系对离子选择吸收而产 生的生理酸碱性以及其它的代谢产物; (4) 使得因沉淀而失效的某些营养物质重新溶 解,供应作物生长需要。3、悬是指植物悬挂种植在营养液液面之上。 目的: 1、让根颈部远离液面,防止根颈部浸入营养液 中而产生腐烂甚至死亡(沼泽性植物或具有从 地上部向地下部的氧气输导组织的作物除外) ; 2、提高根系的供氧:部分根系可伸入到营养液 中生长,而另外的根系部分则裸露在营养液液 面于定
6、植板或定植网框之间的那部分潮湿空气 中,这样在营养液和空气中的根系都可以吸收 到氧气,根据作物的长势和气候条件来调节营 养液的液层深度和液面至定植板或定植网框之 间的空间大小,以调节根系对氧气的吸收。二、常用深液流水培实施的组成、 结构 (一)水泥砖结构固定式水培设施的组成和结构 包括:种植槽;定植板或定植网框;贮液池;营养液循环流动系统1、种植槽/plantation trough宽度一般为100150cm,一方面易于 操作,另一方面防止定植板或定植网框在 种植槽过宽时强度不够而产生弯曲变形或 折断。槽内深度控制在1215cm左右, 最深不超过20cm,槽长度为1020m左 右。 1.水泵2
7、.增氧及回流管3.阀门4.定植杯5.定植板6.供液管 7.营养液8.种植槽9.地面10.液位控制装置11.回流管12.地下贮液池 水泥砖结构深液流水培种植系统纵切面示意图 1.定植杯 2.定植板 3.液位控制装置 4.营养 液 5.回流管6.种植槽 7.地面 8.供液管 种植槽横切面示意图 种植槽在建造时首先把地面整平、 打实,在建槽的位置铺上一层35cm左右的河沙或石粉打实,然后在河沙或石 粉层上铺上5cm厚的混凝土作为槽底,在混凝土槽底上面的四周用水泥沙浆砌 砖成为槽框,再用高标号水泥沙浆批荡 种植槽内外,最后再加上一层水泥膏抹 光表面,以防止营养液的渗漏。 建造种植槽的地基必须是坚实的
8、,否则在种植槽建好之后可能会因地 基的不均匀下沉而造成种植槽断裂, 进而造成营养液的渗漏。在地基较为松软的地方建造种植槽 时,为了防止地基下陷而造成种植槽 断裂,可在槽底混凝土层中每隔20cm 加入一条8钢筋(820)。在建好种植槽框批荡时还可加入防 水涂料以防渗漏。 2、定植板或定植网框(1) 定植板 定植板示意图 单位:cm水培甜瓜幼苗芹菜水培(2)定植网框 1.基质 2.塑料纱网 3.植株 4.定植网框 5.营养液 6.种植槽7.槽底用定植网框种植作物 定植网框上种植的番茄定植杯示意图 3、贮液池地下贮液池设置的好处:作为营养液调节的场所:营养液pH值的调整、养分和水分的补充等均在贮液池
9、中进 行。增大种植系统营养液的总量,使每株占有的营养液量增大,从而使营养液的浓度、 组成、pH值、溶解氧含量以及液温等不易 发生较剧烈的变化。 地下贮液池以不渗漏为建造的总原则来进行。建造时池底要用1015cm混凝土加入20号钢筋倒制而成,池壁用1824cm砖砌,#100水泥砂浆批荡,水泥膏抹光,建池所用的水泥应为高标号、耐腐蚀的。同时地下贮液池池面要比地面高出1020cm并要有盖,防止雨水或其它杂物落入池中,保持池内黑暗以防藻类滋生。4、营养液循环系统 包括供液系统和回流系统两大部分组成供液系统包括 1、供液管道 2、水泵 3、调节流量的阀门等回流系统包括1、回流管道2、种植槽中的液位调节装
10、置(1)供液管道 指从地下贮液池经由水泵然后通向 各个种植槽的各级管道。所有的管 道均需采用塑料管,勿用镀锌水管 或其它金属管。 A. 供液管放置在槽底,从槽的一端延伸至另一端B. 供液管架设在种植槽的一端,营养液从槽的一端流向另一端C.供液管架设在种植槽分隔墙的侧上部,从槽的一端延伸至另一端深液流种植槽中供液管道的三种布置方法 种植槽中的供液入口和液位调节装置(2) 回流管道及种植槽内液位调节装置1.槽框 2.槽底 3.回流管道深液流水培种植槽纵切面示意图(示埋在地下的回流管道) 种植槽中液位控制装置利用预先定型生产的泡沫塑料或水泥预制板拼装成种植槽,然后在种植槽 内铺垫一层塑料薄膜以盛装营
11、养液,并 在槽底安装上一条开了小孔的供液管, 穿过种植槽底部薄膜安装营养液回流管 并与水泵相连,同时在水泵出口处附近 安装上一个空气混入器。 (二) 日本M式水培设施的结构和 组成 1.海绵块 2.定植板 3.PVC管道 4.水泵 5.入水口 6.喷液口 7.种植槽 8.塑料薄膜M式水培设施示意图 (三) 日本协和式水培设施的结构和 组成 协和式水培与上述的水泥砖结构深液流 水培的结构类似,但其中种植槽为拼装式 的,可拆迁,安装较为简单。 它主要由种植槽、定植板、营养液循环系 统、贮液池和供液控制系统等部分组成。 1、种植槽可用硬质塑料板、木板、钢板或水泥预制件做成可拼装的镶嵌式预制块,安装
12、时在水平的地面拼装在一起,然后在种植 槽内铺上一层塑料薄膜,以便盛装营养液 。 1.定植板 2.液位调节装置 3.栽培架 4.回流管道 5.供液管道6.贮液池 7.水泵 8.种植槽 9空气混入器叶菜类使用的协和式水培设施示意图 1.液位调节装置 2.液面 3.栽培架 4.回流管道 5.供液管道 6.贮液池7.育苗用的贮液池 8.育苗用水泵 9.供液及液温控制盘 10.追肥自控装置11.水泵 12.种植槽 13.空气混入器果菜类使用的协和式水培设施示意图 2、定植板及定植杯 与上述水泥砖结构深液流水培的类似。 3、营养液循环系统1.连接槽底的回流管 2.密封圈 3.紧固螺母4.衬垫 5.套筒 6
13、.调节液位高低的活芯协和式水培种植槽的液位调节装置 4、营养液自动控制系统 由计算机控制装置、营养液加热装置、连接 了蠕动泵的营养自动检测及补充装置等部分 组成。 营养液自动控制系统可提高生产过程的自动 化,使得管理过程更加准确、精细,降低劳 动强度。(1)营养液的加热装置 通过温度控制器来控制浸没在营养液中的电加热管的工作时间,一旦营养液温 度低于设定的作物生长最适温度下限时 ,加热管的电源即接通而开始工作,当 液温达到设定的作物生长最适温度上限 时即切断电源而停止工作。使根系始终 保持在一个最适生长的温度范围之内。 (2) 营养液自动检测和补充装置通过电导率测定(3) 计算机控制装置计算机
14、控制装置不仅可控制营养液种植系统中 营养和水分的补充及营养液温度的调节,而且 可以控制整个温室其它的环境条件,例如温室 中的光照、湿度、温度等。移苗网室中苗龄不同的幼苗肥 料 分 配 器未种植作物时大棚景观四、深液流水培技术的优缺 点 (一)优点 1、营养液总量较多,组成和浓度稳定,短期的停水停 电或设备故障对作物生长没有影响。管理较为方便 。 2、根系部分裸露在空气中(全温室水培技术的除外), 部分浸没在营养液层中,较好地解决水气矛盾。 3、设施建造容易,经久耐用,后续生产资料少。4、适种作物广泛。5、养分利用率高,可达90%95%以上,不会或很少 对周围的环境造成污染。(二) 缺点1、环境
15、相对封闭,营养液不断循环利用,一旦根系病害发生,易造成蔓延。2、设施的投资较大,特别是固定式的深液流水培设施的建设费用较拼装式的高。3、技术要求要比基质栽培的高,但比营养液膜技术要求来得低。第二节 喷雾栽培技术 喷雾栽培又称气雾培或喷雾培,它是利用喷雾装 置将营养液雾化为小雾滴状,直接喷射到植物根系 以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培 技术。 作物悬挂在一个密闭的栽培装置(槽、箱或床)中, 而根系裸露在栽培装置内部,营养液通过喷雾装置 雾化后喷射到根系表面。它是所有无土栽培技术中 根系的水气矛盾解决得最好的一种形式,同时它也 易于自动化控制和进行立体栽培,提高温室空间的 利用率。 可
16、根据植物根系是否有部分浸没在营养 液层而分为喷雾培和半喷雾培两种类型 。 所谓的喷雾培是指根系完全生长在雾化 的营养液环境的;而半喷雾培是指部分 根系浸没在种植槽下部的营养液层中, 而另外的那部分根系则生长在雾化的营 养液环境的。1.植株 2、3.泡沫塑料板 4.根系 5.雾状营养液 6.喷头 7.供液管 8.地面梯形喷雾培种植槽示意图一、喷雾栽培的设施结构(一) 栽培床1.泡沫塑板 2.塑料薄膜 3.结球生菜地上部分 4.根系 5.供液管 6.喷头A形喷雾培种植槽示意图喷雾培装置1.植株 2.定植杯 3.定植板 4.喷头 5.种植槽 6.地面 7.根系 8.营养液层半喷雾培种植槽示意图 (二)供液系统 供液系统主要包括营养液池、水泵、 管道、过滤器、喷头等部分组成。 有些喷雾培不用喷头,而用超声气雾 机来雾化营养液。1、营养液池(贮液池)体积要保证水泵有一定的供液时间而不 至于很快就