无土栽培生产设施建造及管理

无土栽培张贵合贵州农业职业学院农艺工程系前课回顾1．何谓无土育苗？为什么要采用无土育苗？2．概括穴盘育苗的技术要求？3．无土育苗对光照、温度条件有何要求？如何调控？4．普通无土育苗与工厂化穴盘育苗有何区别？5．工厂化育苗需要哪些育苗设备？项目六无土栽培生产设施建造及管理张贵合贵州农业职业学院农艺工程系本章重难知识点深液流水培技术(DeepFlowTechnique,DFT)浮板毛管水培技术(Floatingcapilaryhydroponics,FCH）营养液膜技术(NutrientFilmTechnique,NFT)喷雾栽培技术(SprayCultureTechnique,SCT)设施结构、建设及管理Thestructures,constructionsandmanagementofthefacilities水培是指植物部分根系悬挂生长在营养液中，而另一部分根系裸露在潮湿空气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。一、概述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(DeepFlowTechnique,DFT)二、营养液膜技术(NutrientFilmTechnique,NFT)水培喷雾栽培可根据根系是否有部分浸没在营养液层中，可划分为两大类型：一、半喷雾培(有部分根系浸入营养液层中)二、喷雾培(根系完全裸露在含有营养的雾状水汽中)雾培其设施均必需具备的基本功能(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。二、深液流水培技术深液流水培技术(DeepFlowTechnique,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二、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，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。1、深(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。2.1深液流水培技术的特征2.1深液流水培技术的特征2、流：是指营养液是循环流动的。目的：(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。2.1深液流水培技术的特征3、悬---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。2.2常用深液流水培实施的组成、结构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/plantationtrough宽度一般为100~150cm，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12~15cm左右，最深不超过20cm，槽长度为10~20m左右。水泥砖结构固定式水培设施的组成和结构1.水泵/pump2.增氧及回流管/oxygenenrichmentandoutletpipe3.阀门/valve4.定植杯/plantationcup5.定植板/plantationplate6.供液管/supplypipe7.营养液/solution8.种植槽/plantationtrough9.地面/ground10.液位控制装置/layercontroldevice11.回流管/refluxpipe12.地下贮液池/tankunderneath水泥砖结构深液流水培种植系统纵切面示意图ThesketchmapoflongitudinalsectionofaDFTsystemmadebycementandbrick1.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3~5cm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。水泥砖结构固定式水培设施的组成和结构建造种植槽的地基必须是坚实的，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φ8钢筋。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Thesketchmapofplantationcup3、贮液池/tank地下贮液池设置的好处：①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中进行。②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10~15cm混凝土加入φ8钢筋倒制而成，池壁用18~24cm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10~20cm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/supplyingpipe2、水泵/pump3、调节流量的阀门等/valveforthecontroloffluxrateandetc.回流系统包括/refluxsystem1、回流管道/refluxpipes2、种植槽中的液位调节装置/layercontrollingdeviceinplantationtrough（1）供液管道/supplyingpipe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。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供液管放置在槽底，从槽的一端延伸至另一端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种植槽中的供液入口和液位调节装置Thesupplyinginletofnutrientsolutionandthelayercontrollingdeviceinplantationtrough(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1.可上下移动的橡胶管2.PVC硬管3.开孔的橡皮塞4.回流管5.槽底种植槽内液位调节装置种植槽中液位控制装置Layercontrollingdeviceinplantationtrough罩住液位调节装置的塑料管1.带缺刻的硬塑料管2.液位调节管3.PVC硬管4.橡胶塞5.液面6.槽底7.营养液及其流向(箭头表示)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1.营养液2.空气3.气泡4.外管5.空气入口6.口径突然收窄的内管空气混入器示意图(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.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与NFT的类似，可参考有关的内容。(3)计算机控制装置计算机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。有关这部分内容可参见“植物工厂”的论述。(四)日本神园式水培设施的组成和结构神园式水培的种植槽示意图其与“水泥砖结构深液流水培”类似，略有不同。1.一是种植槽为水泥预制件，拼装式的，但需衬垫一层或2层塑料薄膜，如垫2层薄膜要将厚的一层(0.3~0.4mm)先垫上，然后再垫上一层薄的(0.1mm)，换茬时将上面一层薄膜更换掉。这样的后续生产资料投入较大，操作手续麻烦。2.二是神园式水培的种植槽中