植物工厂系列谈_五_植物工厂栽培设施体系_下_.pdf

40 GREENHOUSE HORTICULTURE 植物工厂系列谈 五 植物工厂栽培设施体系 下 杨其长 张成波 N F T 技术 N F T 技术是指营养液以浅层流动的形式在种植槽中从较高的一端 流向较低的另一端的水培技术 因这一层营养液很浅 约0 5 c m 像一层水膜 故称之为营养液膜技术 它是1 9 7 3 年由印度的S h o l t o D o u g l a s 发明并命名的 1 9 7 9 年英国温室作物研究所的库柏 A l l e n C o o p e r 在此基础上进行了改良 确定了N F T 应用技术体系 此后 世界上许多国家都把它作为营养液栽培的主要方式之一开始推广 目前已成为植物工厂领域重要的水培手段 日本是1 9 8 0 年开始引进 并首先在千叶县农业试验场进行研究试验的 由于这种技术具有造 价低廉 易于实现生产管理自动化等特点 很快得到普及 我国于 1 9 8 4 年开始这方面的研究 但主要局限于试验研究 直到最近几年 才扩大到生产应用领域 N F T 技术特征 营养液膜技术是针对以往基质培或深液流水培种植槽等生产设 施较为笨重 造价昂贵 根系的通气供氧问题较难解决等问题而设 计的 它的一个显著特征是种植槽中的营养液是以数毫米至 1 2 c m 的浅层状态流动 作物根系只有一部分浸泡在这一浅层营养液 中 而绝大部分的根系是裸露在种植槽潮湿的空气里 这样由浅层 的营养液层流经根系时可以较好地解决根系的供氧问题 也能够保 证作物对水分和养分的需求 同时 N F T 生产设施中的种植槽主要是 由塑料薄膜或其他轻质材料做成的 使设施的结构更为简单和轻便 安装和使用更为便捷 大大降低了设施的基本建设投资 更易于生 产中推广应用 N F T 设施结构 N F T 设施由种植槽 贮液池 营养液循环流动装置三个主要部分 组成 图7 也有的增加了浓缩营养液的自动供给装置 营养液加 温 冷却和消毒装置等 种植槽 按照种植作物的不同 分为低架型和高架型两种 图8 低架型 主要用于生产番茄 黄瓜 茄子等大株型作物 槽长 2 5 m 左右 槽底宽2 5 3 0 c m 槽高2 0 2 5 c m 槽的坡降为1 7 5 1 1 0 0 槽中的营养液以浅层的形式流动 深度为 1 0 2 0 m m 营 养液的流量达到2 4 L m i n 时 可满足大多数作物生长需求 高架型 主要用于生产草莓 沙拉莴苣 菠菜等矮小型作物 与低架型种植槽相比 高架型种植槽必须适当增加种植密度才能保 证小株型作物有较高的单产 可采用每行并排的密植槽 密度将视 作物根的生长量而定 种植槽的坡降为1 8 0 槽长一般在2 0 m 左右为 宜 为了促进根的发育 槽沟要与根的增长相适应 适当大些深些 否 则 随着根系的增大 会阻塞营养液流动 造成生长障碍 槽的高度 1 供液管 2 p H 控制仪 3 E C 控制仪 4 定时器 5 暖气 冷水 管 6 注入泵 7 水泵 8 暖气 冷水 控制阀 9 水源和浮球阀 1 0 贮液池 1 1 水泵过滤网 1 2 E C 及p H 传感器 1 3 营养液回流管 1 4 加温 冷却 管 图9 N F T 自动控制装置示意图 图8 N F T 种植槽 1 浮球 2 水泵 3 定植苗 4 黑色塑料膜 5 夹子 图7 N F T 结构图 GREENHOUSE HORTICULTURE 41 一般在8 0 1 0 0 c m 可以避免或减少重复作业 减轻劳动强度 贮液池 罐 为了保证足够的营养液供给 必须配置贮液装置 有的建池 有的直接用罐 贮液池 罐 的位置一般设在地平面以 下 这样做一是有利于营养液从种植槽流回到贮液池 罐 里 二 是有利于保持营养液温度 减少气温对液温的影响 贮液池 罐 容 积的确定以确保作物生长之需为前提 大株作物如番茄 黄瓜等以 每株5 L 计算 小株作物如沙拉莴苣 菠菜等为每株1 L 计算 营养液 少固然可以节省建设成本 但液温易受气温的影响 因此 必须添 加加温 冷却装置 反之 适当增加营养液总量有利于稳定液温 但 建设投资也相应增加 营养液循环流动装置 主要由水泵 进回流管道和调节阀门等部 分组成 图9 固体基质栽培技术及设施 固体基质栽培技术特点和要求 固体基质栽培技术特点 固体基质栽培是通过固体基质支持作物根系并提供作物一定水 分和营养元素的栽培模式 是营养液栽培的重要方式之一 主要形 式有槽培 袋培 岩棉培等 供液方式主要为滴灌 供液系统根据 其营养液是否循环利用分为开路系统和闭路系统两种 这几种方式 各有特点 在实际应用中要根据自己的技术水平 管理水平和经济 发展的实际情况选择不同的系统 相对而言 闭路系统的设施投资 较高 营养液管理复杂 技术难度较大 所以 发展中国家和经济 欠发达地区应选择开路系统 对基质的基本要求 具有一定大小的粒径 粒径大小不同 其容重 孔隙度 空气和 水的含量也不相同 可以根据栽培作物种类 根系生长特点 当地 资源状况加以选择 具有良好的物理性状 基质必须疏松 保水 保肥又透气 具有稳定的化学性状 本身不含有害成分 不使营养液发生变化 砾培生产技术 砾培生产技术特征 砾培是指以石砾为植物生长基质的营养液栽培技术 也是最早 应用于商业化生产的营养液栽培技术之一 它的营养液供给方式是 向种植槽的石砾层中灌溉 方式多是滴灌 营养液供给系统采用的 是闭路系统 营养液循环利用 主要设施 图1 0 所示为砾培设施系统 主要由种植槽 供液与排液系统 贮液池 自动控制系统等组成 岩棉培生产技术 岩棉培是以岩棉作为植物生长基质的营养液栽培技术 岩棉最 早由美国研制而成 农业用岩棉是在 1 9 6 8年由丹麦的格罗丹 G r o d a n 公司开发研制出来的 1 9 8 0 年以后 在以荷兰为中心的 欧洲各国迅速普及 1 9 8 6 年荷兰应用该技术的种植面积已超过 2 0 0 0 h m 2 连N F T 的起源地英国也转向使用岩棉培 日本最近几年 无土栽培面积的增长 主要是岩棉培面积增加 我国广东省江门市 于1 9 8 8 年从荷兰引进一套岩棉培生产线 面积1 0 0 0 0 m 2 同年 江 苏省南京市玻璃纤维研究设计院和江苏省农业科学院首次研究开发 成功了国产农用岩棉 为我国在岩棉方面的研究与开发应用奠定了 基础 开放式岩棉培生产设施 所谓 开放式 也叫开路系统 是指提供给作物的营养液流到 岩棉基质被吸收后 剩下的部分通过排液管道流到种植系统外部 不循环利用 这种方式比较适合于小规模营养液栽培 开放式岩棉 培的设施由岩棉种植垫 供液系统和排液系统等组成 图1 1 循环式岩棉培生产设施 所谓循环式 是指营养液被滴灌到岩棉后 多余的营养液不是 被排掉废弃 而是通过回流管道 流回地下集液池中 供循环使用 其优点是不会造成营养液的浪费及环境污染 缺点是工程设计比开 放式复杂 基本建设投资较高 容易传播根际病害 循环式岩棉培生产设施结构主要包括 供液池 过滤器 畦内 滴灌管 集液池 水泵 图1 2 喷雾栽培技术及设施 喷雾栽培生产技术 喷雾培是利用喷雾装置将营养液雾化直接喷射到植物的根系以 提供其生长所需的水分和养分的一种营养液栽培技术 雾喷培技术 较好地解决了营养液栽培技术中根系的水气矛盾 特别适宜于叶菜 42 GREENHOUSE HORTICULTURE 类作物的生产 雾喷栽培生产设施 喷雾培设施由种植槽和供液系统两大部分组成 种植槽材料有硬质塑料板 泡沫塑料板 木板和水泥预制板等 形 状有三角板形也叫A 型 图1 3 梯形 图1 4 等多种 还有一种是 类似于D F T 图1 5 但比D F T 的种植槽要深 用于半喷雾栽培 供液系统包括贮液池 水泵 管道 过滤器和喷头等 其中 喷头和过滤器是关键部分 过滤不好和