主要水培设施类型

二、主要水培设施类型

水培设施主要适合我国南方地区各省,已推广的水培技术的类型主要有深液流技术、浮板毛管技术和营养液膜技术等。其中,深液流技术在广东推广得最好,而长江附近地区则以推广浮板毛管技术和营养液膜技术为主。

(一)深液流技术

深液流技术是指植株根系生长在较深厚且流动的营养液层的一种水培技术,是最早开发成的可以进行农作物商品生产的无土栽培技术。世界各国在其发展过程中做了不少改进,是一种有效实用、具有竞争力的水培生产类型。深液流技术在日本普及面广,我国的台湾、广东、山东、福建、上海、湖北、四川等省市也有一定的推广面积,尤其在广东省有较大的使用面积,能生产出番茄、黄瓜、辣椒、节瓜、丝瓜、甜瓜、西瓜等果菜类以及菜心、小白菜、生菜、通菜、细香葱等叶菜类,是比较适合我国现阶段国情,特别是适合南方热带亚热带气候特点的水培类型。

1.技术特征

深液流水培的技术特征为“深、流、悬”。

1)深

“深”是指营养液种植槽较深和种植槽内的营养液层较深。作物的根伸入较深的营养液层中,营养液总量较多,水培过程中营养液的酸碱度、成分、温度、浓度等不会剧烈变化,给作物提供了稳定的生长环境。

2)流

“流”是指水培过程中营养液循环流动。营养液的循环流动能增加营养液的溶氧量,消除营养液静止状态下根表皮与营养液的“养分亏竭区”,降低根系分泌的有害代谢产物,使失效沉淀的营养物质重新溶解。

3)悬

“悬”是指作物悬挂种植在营养液面上。作物的根颈不浸入营养液中,防止烂根;作物的部分根系浸入营养液中,部分根系暴露在定植板和液面间的潮湿空气中,保证了根部氧气供应的充足。

2.设施结构

深液流水培设施一般由种植槽、定植板(定植网框)、储液池、营养液循环流动系统等四大部分组成。由于建造材料不同和设计上的差异,已有多种类型面世,如在日本有两大类型,一类是全用塑料制造,由专业工厂生产成套设备投放市场供用户购买使用,用户不能自制(日本M式与协和式等);另一类是水泥构件制成,用户可以自制(日本神园式)。目前在我国南方地区推广使用的是改进型神园式深液流水培设施,原神园式种植槽是用水泥预制板块加塑料薄膜构成,为半固定的设施,而后改成了水泥砖结构永久固定的设施(图4.1)。

图4.1 改进型神园式深液流水培设施结构示意图

种植槽:在平整的地面上铺上一层3~5cm厚的河沙,夯实后抹一层水泥砂浆成为槽底,槽框用水泥砂浆砖砌成,宽度一般为80~100cm,槽深15~20cm,槽长10~20cm,砌好后槽的内外用高标号耐酸水泥抹面防止渗水。种植槽的槽底建造时可加钢筋,槽四周可考虑做一层防水涂料。

定植板:用硬泡沫聚苯乙烯板制成,板面开若干个孔,放入与定植板的孔直径相同的定植杯。定植杯的杯口有0.5~1cm宽的唇,用于卡在定植板上。定植杯的中下部有小孔。

储液池:设置于地下,用于提供营养液、调节营养液和回收营养液。储液池体积大,使营养液的成分与性质不会发生剧烈变化。储液池的建造须考虑防渗漏,池的顶部应高于地面和设置盖子,防止雨水流入。

营养液循环流动系统包括营养液供液系统和回流系统两部分。供液系统包括供液管道、水泵、定时器、流量阀等,回流系统包括回流管道和液位调节器。管道采用硬质聚乙烯(PE)管,不能采用镀锌管和其他金属管,设计时应还考虑供液管道和回流管道的直径,防止回流速度慢导致液面升高使营养液溢出。

3.种植管理

新的种植设施先浸泡2~3d,抽掉浸泡液后用清水清洗,再加入清水浸泡,反复操作多次。也可加入稀酸(硫酸或磷酸)浸泡,缩短浸泡清洗的时间。

采用无土栽培的方式育苗,然后移栽定植。刚移栽时,种植杯的杯底应浸在营养液中,随作物的长大逐渐降低种植槽液面,使部分根毛暴露在定植板和营养液液面之间的空气中。

换茬时需要对定植杯、种植槽、储液池和循环管道等设施清洗、消毒。

(二)营养液膜技术

营养液膜技术是一种将植物种植在浅层流动的营养液中的水培方法,营养液在种植槽中从较高的一端流向较低的另一端。该技术由英国人库柏(CooperA. J.)发明。1979年以来,该技术迅速在世界范围内推广应用,能够用来种植药材、蔬菜和花卉。我国从1984年起也开始开展这种无土栽培技术的研究和应用工作,取得了较好的效果。

1.技术特征

1)营养液层薄

种植槽成一定的斜面,流动的营养液层薄,为1~2cm厚,作物的根能够很好地吸收氧气,定植槽底铺塑料薄膜,塑料薄膜上铺设一层无纺布,起到防止根系缺氧和断电后营养液断流造成的根部缺水枯死。

2)功能多

能实现营养液自动检测、添加、调整pH等功能。

2.设施结构

营养液膜技术的设施主要由种植槽、储液池、营养液循环流动装置、控制装置四大部分组成(图4.2),还可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,如浓缩营养液储备罐及自动投放装置、营养液加温、冷却装置等。

图4.2 营养液膜系统

种植槽、储液池、营养液循环系统应防渗漏、耐酸碱,设施维护难度高于深液流水培装置,耐用性较差。图4.3为改进型的营养液膜设施,通过设置种植槽横向坡度,使营养液流动更加均匀。

图4.3 改进型的营养液膜设施示意图

3.注意事项

1)营养液配方

营养液膜设施使用的营养液总量小,性质容易发生变化,应根据作物的需求,精心选择较稳定的营养液配方。

2)营养液浓度

由于液层较薄,槽头的养分浓度高于槽尾的养分浓度,会造成作物生长不均匀,因而营养液浓度不能过稀。

(三)浮板毛管技术

浮板毛管技术是对营养液膜技术的改进,其设施的储液池、营养液循环流动装置、控制装置均与营养液膜的设施相同,只是改进了种植槽,克服了营养液膜技术营养液少、缺氧、营养液养分不均匀、容易干燥死苗等缺点。种植槽中液层3~6cm厚,液面两行定植杯之间漂浮聚乙烯泡沫板,板上覆盖一层亲水无纺布,无纺布两侧延伸入营养液中。作物的根系一部分伸入营养液中,另一部分爬在漂浮板的无纺布上(图4.4、图4.5)。

图4.4 浮板毛管设施的种植槽横向图

图4.5 大棚中的浮板毛管设施