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與常規(guī)有土栽培相比,無土栽培有提高作物產(chǎn)量與品質(zhì),有效防止土壤連作障礙和土傳病害,節(jié)水、節(jié)肥、省工及不受自然條件限制等優(yōu)點?,F(xiàn)將溫室番茄的有機生態(tài)型無土栽培技術介紹如下。
1栽培設施
1.1栽培槽
溫室內(nèi)北面留80 cm寬作道路,南面余30 cm,用磚砌成南北走向的栽培槽,內(nèi)徑寬48 cm,槽邊框高24 cm,磚要平放,槽距72 cm。為防止?jié)B漏并使基質(zhì)與土壤隔離,槽基部鋪1層0.1 mm厚的塑料薄膜,用最上層的磚壓緊膜邊,膜上鋪3 cm厚的潔凈河沙,沙上鋪1層編織袋,袋上填栽培基質(zhì)[1]。
1.2栽培基質(zhì)
用煤矸石、鋸末、玉米秸按1∶2∶2的比例混合成基質(zhì),在使用前15 d將其堆成25 cm厚,噴濕蓋膜以消毒滅菌。1 m3基質(zhì)中加入2 kg有機生態(tài)無土栽培專用肥、10 kg消毒雞糞,混勻后即可填槽。每茬作物收獲后可進行基質(zhì)消毒,基質(zhì)更新年限一般為3~5年[2]。
1.3灌水設施
采用滴灌設施。用自來水設施或建水位差為1.5 m的蓄水池,單個溫室建成獨立的灌水系統(tǒng)。棚內(nèi)主管道及栽培槽內(nèi)的滴灌帶均可用塑料管,槽內(nèi)設滴灌帶1~2根,并套上0.1 mm厚的塑料薄膜,以防止滴灌水外噴。
2穴盤無土育苗
2.1品種選擇
選耐低溫、豐產(chǎn)、抗病性強的品種,如東圣,金棚一號等。
2.2浸種催芽
用溫湯浸種12 h后淘洗干凈,均勻擺放在濕毛巾上,卷包好,放在25~26 ℃環(huán)境下催芽。當芽長至針尖大小時播種育苗。
2.3裝盤
選用72孔吸塑盤,用草炭土、蛭石按3∶1的比例配好基質(zhì),1 m3基質(zhì)中加入0.5 kg蛭石復合肥,混勻后填入苗盤中,澆水濕潤,用另一穴盤底部壓播種穴,可保證種子深度一致[3]。
2.4播種
將種子點播在穴盤中,每孔1粒,覆蓋蛭石1 cm厚,灑透水后,在穴盤上蓋1層報紙,盤下用塑料薄膜與土壤隔開。
2.5育苗管理
出苗前溫度保持25~30 ℃;出苗后溫度白天保持20~25 ℃,夜間保持10~15 ℃。苗盤保持濕潤,約30 d,苗長出3~4片真葉即可出盤定植。
3栽培管理
3.1定植前的準備
定植前將基質(zhì)翻勻整平,風口可設置40目防蟲網(wǎng),然后密閉溫室高溫悶棚3~5 d進行消毒處理。
3.2定植
用自來水浸灌栽培槽,使基質(zhì)充分吸水,水滲后,按每槽2行調(diào)角扒坑定植,基質(zhì)略高于苗坨,株距30 cm,定植4.5萬株/hm2。栽后澆小水,以利基質(zhì)與番茄根系密接。
3.3定植后管理
3.3.1溫度、光照及濕度管理。定植后,溫度保持白天22~25 ℃,夜間10~15 ℃;坐果后,保持白天25~28 ℃,夜間12 ℃左右。番茄喜光,在整個栽培期間,要保證正常的室溫,適宜降低棚內(nèi)溫度,早拉晚放草苫,盡量讓植株多見光。整個生長期間,要求空氣相對濕度在60%左右。注意通風排濕,以防止病害發(fā)生。
3.3.2肥水管理。定植后每3~5 d選晴天的上午澆1次水;坐果后勤澆水,晴天的上午和下午各澆1次,澆水時間15~20 min,陰天少澆或不澆。一般在定植后20 d開始追肥,每隔10 d追1次肥,每次每株追專用肥15 g;果后7 d追1次肥,每次每株25 g。將肥料均勻撒在離根5 cm處,可隨滴灌水滲入基質(zhì),也可將肥料摻入基質(zhì),不可接觸根部,以免損傷植株。針對溫室內(nèi)二氧化碳氣體虧缺的情況,可于棚內(nèi)進行二氧化碳氣體追肥,以增強番茄的抗逆性,提高產(chǎn)量[4]。
3.3.3吊蔓與整枝打杈。番茄6~7葉時用塑料繩吊蔓,繩上部固定,下部系在莖基上,莖蔓與吊繩相互纏繞,以保持直立生長。整枝時采用單干整枝,即只保留主軸生長結(jié)果,摘除全部葉腋內(nèi)的側(cè)枝。在側(cè)枝10~15 cm長時打杈。
與常規(guī)有土栽培相比,無土栽培有提高作物產(chǎn)量與品質(zhì),有效防止土壤連作障礙和土傳病害,節(jié)水、節(jié)肥、省工及不受自然條件限制等優(yōu)點?,F(xiàn)將溫室番茄的有機生態(tài)型無土栽培技術介紹如下。
1栽培設施
1.1栽培槽
溫室內(nèi)北面留80 cm寬作道路,南面余30 cm,用磚砌成南北走向的栽培槽,內(nèi)徑寬48 cm,槽邊框高24 cm,磚要平放,槽距72 cm。為防止?jié)B漏并使基質(zhì)與土壤隔離,槽基部鋪1層0.1 mm厚的塑料薄膜,用最上層的磚壓緊膜邊,膜上鋪3 cm厚的潔凈河沙,沙上鋪1層編織袋,袋上填栽培基質(zhì)[1]。
1.2栽培基質(zhì)
用煤矸石、鋸末、玉米秸按1∶2∶2的比例混合成基質(zhì),在使用前15 d將其堆成25 cm厚,噴濕蓋膜以消毒滅菌。1 m3基質(zhì)中加入2 kg有機生態(tài)無土栽培專用肥、10 kg消毒雞糞,混勻后即可填槽。每茬作物收獲后可進行基質(zhì)消毒,基質(zhì)更新年限一般為3~5年[2]。
1.3灌水設施
采用滴灌設施。用自來水設施或建水位差為1.5 m的蓄水池,單個溫室建成獨立的灌水系統(tǒng)。棚內(nèi)主管道及栽培槽內(nèi)的滴灌帶均可用塑料管,槽內(nèi)設滴灌帶1~2根,并套上0.1 mm厚的塑料薄膜,以防止滴灌水外噴。
2穴盤無土育苗
2.1品種選擇
選耐低溫、豐產(chǎn)、抗病性強的品種,如東圣,金棚一號等。
2.2浸種催芽
用溫湯浸種12 h后淘洗干凈,均勻擺放在濕毛巾上,卷包好,放在25~26 ℃環(huán)境下催芽。當芽長至針尖大小時播種育苗。
2.3裝盤
選用72孔吸塑盤,用草炭土、蛭石按3∶1的比例配好基質(zhì),1 m3基質(zhì)中加入0.5 kg蛭石復合肥,混勻后填入苗盤中,澆水濕潤,用另一穴盤底部壓播種穴,可保證種子深度一致[3]。
2.4播種
將種子點播在穴盤中,每孔1粒,覆蓋蛭石1 cm厚,灑透水后,在穴盤上蓋1層報紙,盤下用塑料薄膜與土壤隔開。
2.5育苗管理
出苗前溫度保持25~30 ℃;出苗后溫度白天保持20~25 ℃,夜間保持10~15 ℃。苗盤保持濕潤,約30 d,苗長出3~4片真葉即可出盤定植。
3.3.4?;ū9c疏果。于7:00—9:00用10%~15%的2,4-D溶液蘸花,以提高坐果率。另外,為確保果大質(zhì)優(yōu),均勻一致,每株只留3~4個果,其余花果及時疏除。
4病蟲害防治
病害主要有臍腐病、葉霉病、早疫病、病毒病、灰霉病,蟲害主要有蚜蟲、白粉虱。臍腐病可從初花期開始葉面噴灑0.1%氯化鈣防治,隔l5 d噴1次,連噴2~3次;葉霉病可選用70%甲基托布津800倍液噴霧防治,隔7 d葉面噴施1次,連噴2~3次;早疫病可選用75%百菌清可濕性粉劑600倍液噴霧防治,隔7 d噴防1次,連噴2~3次;病毒病可選用20%病毒A可濕性粉劑500倍液噴霧防治,隔5 d噴1次,連噴2~3次;灰霉病可選用25%嘧菌酯懸浮劑1 500倍液噴霧防治,隔10 d噴1次,連噴2~3次;蚜蟲、白粉虱可選用10%吡蟲啉可濕性粉劑2 000倍液噴霧防治。
5采收
果實進入自熟期后即可準備采收上市。采收后即上市的,可在成熟期果色較好時采摘。隔天上市的,可在變色中期采收。
6參考文獻
[1] 鞏俊華.大棚蔬菜有機生態(tài)型無土栽培實用技術[J].山東蔬菜,2010(1):33.
[2] 劉洋.早春大棚番茄高產(chǎn)栽培技術[J].西北園藝:蔬菜,2009(3):14-15.
關鍵詞:無土栽培;蔬菜;問題及對策
中圖分類號: S-3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-02-0099-1
無土栽培技術是利用含有營養(yǎng)溶液的非土壤作為植物生長基質(zhì),同時利用現(xiàn)代化的科技設備與植物的生理生化特性密切結(jié)合,而發(fā)展出來的一種先進實用技術。無土栽培可有效地避免蔬菜生產(chǎn)中的病蟲害,明顯地提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,節(jié)約能源、肥力、勞動力[1,2]。
1 國內(nèi)外無土栽培發(fā)展現(xiàn)狀
無土栽培1859年始創(chuàng)于德國,直至100多年后巖棉栽培技術和NFT技術的形成才使此技術得到真正的發(fā)展。美國在1929年首先培育出7.5m高的番茄,標志著蔬菜無土栽培實用化的開端,后逐漸在黃瓜、番茄中推廣開來,平均產(chǎn)量均在135t/hm2以上。荷蘭的設施園藝面積中90%是無土栽培,而且基本實行自動化、工廠化、機械化、程序化。
20世紀70年代,山東農(nóng)業(yè)大學首先開始無土栽培生產(chǎn)試驗,并且隨后進行了系統(tǒng)地研究和技術的推廣應用。隨著進口的溫室及無土栽培設施相繼投產(chǎn),以及綠色食品、無公害或有機果蔬越來越受到人們的青睞,全國各地的蔬菜無土栽培也隨之蓬勃興起。據(jù)統(tǒng)計,目前全國無土栽培面積大約270hm2,并且以降低成本、提高品質(zhì)為發(fā)展的重點。我國應用的無土栽培的系統(tǒng)主要包括有機生態(tài)型無土栽培、浮板毛管法水培(Floating Capillary Hydroponics,FCH)技術系統(tǒng)、溫室自動化調(diào)控系統(tǒng)、營養(yǎng)液成分自動檢測系統(tǒng)、魯SC栽培等,果菜類主要采用配備滴灌設施的基質(zhì)栽培;葉菜類主要采用配備營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)的營養(yǎng)液栽培[3]。
2 無土栽培的優(yōu)點
2.1 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),商品率高
由于無土栽培可以通過人工調(diào)控來盡量滿足作物的生長需要,使其單產(chǎn)高于土耕栽培。同時,無土栽培可以周年生產(chǎn),年產(chǎn)量高。而且無土栽培的蔬菜體積大、質(zhì)量優(yōu)。據(jù)報道,無土栽培可提高番茄維生素C含量30%。
2.2 提高土地和空間利用率
無土栽培可以使不宜耕種農(nóng)作物的地方,如鹽堿地、荒山、廢棄地、島嶼等土地得到充分利用,尤其可以解決溫室、大棚多年連作病蟲害的增加;土壤次生鹽堿化加重等問題,同時,利用溫室的立體空間優(yōu)勢,增加單位產(chǎn)量,增加農(nóng)民收入。
2.3 省時、省工、省力,能源利用率高
無土栽培技術在一次性投入后,可免去中耕、施肥、除草等繁重勞動,產(chǎn)量產(chǎn)值高,勞動生產(chǎn)率高。
3 現(xiàn)階段蔬菜無土栽培存在的問題及對策
3.1 對基質(zhì)來源的要求
基質(zhì)培因具有良好的物理性質(zhì)和穩(wěn)定的化學性質(zhì),但應用巖棉的每畝成本達4000-5000元;泥炭資源分布又不均勻;碧糠灰和鋸木屑的C/N比較高,需進行針對性配比等措施才能發(fā)揮較好效果。因此急需開發(fā)一種適應性強、取材方便、價格低廉的基質(zhì)[4]。
3.2 根系病害的防治
水培成功的關鍵是根系病害的防治。病菌傳染途徑主要通過種子、育苗基質(zhì)、定植缽及人員操作等方式[5,6],如黃瓜枯萎病、番茄疫病等常在2-3d內(nèi)傳染至整個系統(tǒng)。目前缺乏有效的防治藥劑和營養(yǎng)液消毒設備。
3.3 專用品種的選育
生產(chǎn)過程中缺少實用型的專用品種,有針對性地選育抗根系病害,耐低溫、弱光、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)的專用品種,不僅可以提高生產(chǎn)效率,而且可以創(chuàng)新品種市場,使蔬菜商品多樣化,橫向縱向共同發(fā)展,進而增加生產(chǎn)收入。
3.4 對生產(chǎn)者技術水平的要求
無土栽培技術的實施不僅要求生產(chǎn)者掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術,而且要求其具有豐富蔬菜的生理生化及電子機械方面的知識儲備[7],我國無土栽培技術的研究也需要這樣的優(yōu)秀人才,人才的缺失也導致了技術發(fā)展滯后,因此我國的大專院校、農(nóng)業(yè)科研單位要大力培養(yǎng)一批又一批的農(nóng)業(yè)專業(yè)技術人才投入到蔬菜無土栽培的第一線中去。
綜上所述,生產(chǎn)成本低、優(yōu)質(zhì)高效、集約型、規(guī)?;臒o土栽培及管理技術是蔬菜無土栽培研究和生產(chǎn)的重點方向。通過創(chuàng)新無土栽培技術、設備、模式,重規(guī)?;c集約化生產(chǎn),注重規(guī)模效益,創(chuàng)新生產(chǎn)模式與蔬菜系列產(chǎn)品,實施多樣化的栽培,增加市場競爭力,真正的走產(chǎn)研銷的道路,加速供需良性循環(huán),創(chuàng)造更大的經(jīng)濟與社會效益。
參考文獻
[1] 馬太和.無土栽培[M].北京:北京出版社,1985.
[2] 刑禹賢.無土栽培原理與技術[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,
1990.
[3] 劉興發(fā),樊桂云.蔬菜無土栽培現(xiàn)狀及前景[J].吉林農(nóng)業(yè),
2002,6:24-25.
[4] 段彥丹,樊力強,吳志剛,等.蔬菜無土栽培現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].北方園藝,2008,8:63.
[5] 林巖,馬源,吳娟.蔬菜無土栽培技術發(fā)展概況[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008,19:143-146.
[6] 李海燕,韓萍,穆楠.無土栽培技術概述[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008,10:55.
[關鍵詞] 西紅柿 栽培技術 天鎮(zhèn)縣西紅柿栽培
[中圖分類號] S641.2 [文獻標識碼] B [文章編號] 1003-1650 (2013)05-0137-02
一、引言
西紅柿是一種容易種植栽培,適用地域廣泛,產(chǎn)量高,營養(yǎng)豐富的蔬菜,同時它口味酸甜,也可作為水果食用。隨著人們環(huán)保意識的增強消費檔次的提高,西紅柿越來越受到人們的歡迎和喜愛。西紅柿的大范圍種植,不僅為天鎮(zhèn)縣帶來了巨大的經(jīng)濟收益,更促進了當?shù)剞r(nóng)業(yè)向著科技化,現(xiàn)代化的方向發(fā)展。
二、天鎮(zhèn)縣總體情況概述
1.天鎮(zhèn)縣地理概況
山西省東北方得天鎮(zhèn)縣,處在山西,河北以及內(nèi)蒙古三個省市的交界處。總面積是一千六百三十多平方米,海拔高度在976到2016米之間,縣城屬于斷陷的盆地地形,以山地為主,平原很少。
2.天鎮(zhèn)縣西紅柿栽培技術的選擇
天鎮(zhèn)縣耕地面積有五萬多萬公頃,其氣候主要是大陸性北溫帶干旱季風氣候。日照較強,空氣干燥而且寒冷,冬季長,晝夜溫差大,降水量非常稀少分布不均勻,而且蒸發(fā)量大。面對這樣的環(huán)境條件,所以當?shù)夭宿r(nóng)們采用了拱棚,春用型塑料大棚和日光溫室塑料大棚等多種保護栽培方式,實現(xiàn)了大量新鮮西紅柿的上市,增加了淡季供應量,為當?shù)貛砹司薮蟮慕?jīng)濟效益。
三、天鎮(zhèn)縣的栽培方式
1.日光溫室塑料大棚栽培技術
日光溫室塑料大棚栽培也就是說是在棚中育苗、棚中分畦的一種栽培方式。這種栽培方式的優(yōu)點是:溫度比較容易控制,而且利用陽光,可以節(jié)省人力和物力,而且方便管理。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,如果選種,生產(chǎn)技術都比較得當,每一畝地的西紅柿產(chǎn)量可以達到1.5萬斤。
1.1品種的選擇
西紅柿的種類繁多,光飽和點為 70000Lx。對光照要求較高,在天鎮(zhèn)縣這樣的氣候環(huán)境下,冬季過于嚴寒,所以多采用秋天播種、冬季和春季采摘的方式。這種情況下就必須選擇一些中晚熟的品種,這些品種的果實都比較肥大。比如毛粉802、斯洞雙田、強力末壽、強豐、荷蘭克瑞撒、中豐、早豐、美國大紅等。
1.2消毒方法的選擇
采用日光溫室塑料大棚栽培最好的消毒方法就是通過環(huán)中菌毒清噴霧法,甲醛、高錳酸鉀反應法,粉塵法以及熏煙法對大棚里的空氣進行消毒,實現(xiàn)高溫熏棚。從而把大棚空氣中的病菌消滅干凈。
1.3壯苗的培育
壯苗能否培育好,有育苗床的培育和溫度的選擇兩個關鍵因素。選擇的時候要把大棚兩頭和兩側(cè)揭開進行通風換氣,遇大雨將側(cè)膜落下。白天溫度要低于30℃,晚間要高于15℃。出苗時的溫度應25~30℃,相對濕度保持在40%以下,溫度過高則要通風降溫排濕。70%幼苗出土后去掉地膜放風。有2~3片真葉后進行分苗。
1.4肥水管理
西紅柿在生產(chǎn)過程中,需要大量的氮元素和鉀元素以及適量的磷元素。氮肥在植株生長的前期可以使莖葉和果實生長更快,磷肥對果實和種子發(fā)育及培育壯苗起著重要作用,鉀肥能增強植株的抗病能力,能促進植株對氮素的吸收和促進碳水化合物向果實輸送,,延遲植株的衰老,延長結(jié)果期,對改進果實的品質(zhì)也有良好的作用。因此,要獲得西紅柿的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),必須以有機肥為主,氮、磷、鉀肥配合,施足底肥。掌握好溫度及時澆好第1次水。
1.5中后期及盛果期管理
根據(jù)密度定好果穗數(shù)量,根據(jù)果穗數(shù)量定好大小。注意定植后的蹲苗。凡起壟定植的,壟上不中耕,但要注意對大行適時松土,防止板結(jié)。對于普撒基肥深翻而未起壟的可多次中耕,深度10~15cm,可提高地溫,增加土壤透性。但要注意深中耕不傷根。盛果期溫度以氣溫25~28℃,地溫24~25℃為宜,注意適宜的放風時間(待地溫上升到適宜的溫度時再放);適宜的土壤含水量20%~25%,10~15d澆水1次;保持充足的光照,經(jīng)??了芰媳∧?,對草簾要早拉晚蓋;經(jīng)常增施二氧化碳,可至5月份結(jié)束;噴施磷酸二氫鉀300倍液,7~10d噴1次,也可用K100有機液體肥300~500倍液,或施爾得液體肥400倍液,7~10d噴1次,連噴7~8次。高產(chǎn)棚室或植株缺氮棚室也可噴施赤霉素(九二)促使植株健壯,葉片肥厚,用赤霉素15g/hm2對水1 500kg另加0.5%~2.0%的尿,7~10d噴1次,至少噴灑4~5次;清除病殘葉,及時采收待熟果實;澆水前用藥噴霧防病,澆水后用百菌清煙霧劑或粉塵法防??;多種藥物交替應用,認真防治病蟲害。重點防治早疫病、晚疫病、灰霉病、病毒病、粉虱和蚜蟲等。
四、番茄栽培種應該注意的問題
在現(xiàn)有的條件下,日光溫室塑料大棚栽培極易發(fā)生西紅柿葉霉病和西紅柿根結(jié)線蟲病。如果發(fā)現(xiàn)葉背面病斑上長出灰紫色至黑褐色的絨狀霉層,葉面出現(xiàn)橢圓形或不規(guī)則形淡黃色病斑的情況,就要注意了,這樣的果實是不能食用的。必須注意通風降濕并適當控制澆水;增施磷、鉀肥,提高植株抗病性;及時摘去病葉、老葉,以利通風透光;西紅柿需水量比較大,大棚西紅柿可采用按不同生育期特點進行澆灌,邊定植邊澆水,根據(jù)茬次特點進行澆水或者根據(jù)長勢澆水等澆水方法。大棚內(nèi)會經(jīng)常出現(xiàn)西紅柿果實掉落的現(xiàn)象。引起這種現(xiàn)象有溫度的高低、光照充足度、水分多少等原因。所以在種植過程中,應該時刻觀察,加強對這些因素的控制。
番茄是溫室大棚栽培的主要蔬菜作物之一。無土栽培能充分發(fā)揮作物的生產(chǎn)潛力與土壤栽培相比,產(chǎn)量可以成倍或幾十倍地提高。并且無土栽培使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)擺脫了自然環(huán)境的制約,可以按照人的意志進行生產(chǎn),所以是一種受控農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式。較大程度地按數(shù)量化指標進行耕作有利于實現(xiàn)機械化、自動化從而逐步走向工業(yè)化的生產(chǎn)方式。山東省壽光市第五屆國際蔬菜科技博覽會上一株神奇的番茄樹吸引了許多參觀者。該番茄樹是用營養(yǎng)液無土栽培而成累計年產(chǎn)量可達4000公斤。番茄無土栽培技術具有十分廣闊的發(fā)展前景,預計今后無土栽培將會出現(xiàn)蓬勃發(fā)展的新局面。
參考文獻
[1]謝河山、林沛林等,番茄無土栽培技術,2009,農(nóng)業(yè)科技通訊,1,159160.
[2]王翠玲.番茄無土栽培技術, 2010, 吉林蔬菜,03,20 .
[3]李光,溫室番茄無土栽培技術,2010, 吉林蔬菜,01,30 .
無土栽培模式霧培
霧培又稱氣培或霧氣培。它是將營養(yǎng)液壓縮成氣霧狀而直接噴到作物的根系上,根系懸掛于容器的空間內(nèi)部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距離鉆孔,于孔中栽培作物。兩塊泡沫板斜搭成三角形,形成空間,供液管道在三角形空間內(nèi)通過,向懸垂下來的根系上噴霧。一般每間隔2~3 min噴霧幾秒鐘,營養(yǎng)液循環(huán)利用,同時保證作物根系有充足的氧氣。
水培
水培是指植物根系直接與營養(yǎng)液接觸,不用基質(zhì)的栽培方法。它的原理是使一層很薄的營養(yǎng)液層,不斷循環(huán)流經(jīng)作物根系,既保證不斷供給作物水分和養(yǎng)分,又不斷供給根系新鮮O20??煞譃椋篈字架水培、平鋪圓管式,平鋪方管式,立體圓管式,單層水培,雙層水培,三層水培等。
基質(zhì)栽培
基質(zhì)栽培是無土栽培中推廣面積最大的一種方式。它是將作物的根系固定在有機或無機的基質(zhì)中,通過無土栽培滴灌或細流灌溉的方法,供給作物營養(yǎng)液。栽培基質(zhì)可以裝入塑料袋內(nèi),或鋪于栽培溝或槽內(nèi)?;|(zhì)栽培的營養(yǎng)液是不循環(huán)的,稱為開路系統(tǒng),這可以避免病害通過營養(yǎng)液的循環(huán)而傳播?;|(zhì)栽培緩沖能力強,不存在水分、養(yǎng)分與供O2之間的矛盾,且設備較水培和霧培簡單,甚至可不需要動力,所以投資少、成本低,生產(chǎn)中普遍采用。可分為:A宇架基質(zhì)培、立柱式基質(zhì)培、墻體栽培、立體管式基質(zhì)培、弧形管式基質(zhì)培、平鋪管式基質(zhì)培、塑料槽式基質(zhì)培、磚槽式基質(zhì)培、單層基質(zhì)培、多層基質(zhì)培等。
控根栽培
控根栽培設施是一種以調(diào)控根系生長的新型快速育苗技術,它由控根育苗容器獨特的設計原理和專用育苗基質(zhì)的科學配方,以及輔助控根培育管理技術組成。對防止根腐病和主根的盤繞有獨特的功效??馗萜骺梢允箓?cè)根形狀粗而短。不會形成纏繞的盤根,克服了常規(guī)容器育苗帶來根纏繞的缺陷,總根量增加30~50倍,苗木成活率達到98%以上,育苗周期縮短一半,移栽后管理工作量減少50%以上,植物側(cè)根的總數(shù)量比常規(guī)育苗側(cè)根增加20~30倍,該容器能使苗木根系健壯,生長旺盛。
模型栽培
蔬菜模型是根據(jù)各種蔬菜形狀設計的,在容器內(nèi)添加無土栽培基質(zhì)即可種植。此模型具有較高觀賞價值,為無土栽培增添趣味性。如番茄樹栽培等。
適合無土栽培的植物
大多數(shù)植物栽培種植都可以用無土栽培技術。蔬菜類中,生菜、紫甘藍、辣椒、彩椒、番茄、黃瓜、草莓等可以進行無土栽培。花卉中,一般較耐陰的植物無土栽培很好。天南星科植物、鴨跖草科植物、蘭科,、花燭類等室內(nèi)觀葉類植物,一、二年生草花,球根花卉,宿根花卉,仙人掌科植物也可以進行無土栽培。水生植物中,蓮、菱、蒲、風車草、水草等都可以進行無土栽培。
無土栽培技術要點水質(zhì)
水質(zhì)與營養(yǎng)液的配制有密切關系。水質(zhì)標準的主要指標是指EC值、pH值和有害物質(zhì)含量是否超家庭種植果菜指標。EC值是溶液含鹽濃度的指標,通常用毫西門子(mS/cm)表示。各種作物耐鹽性不同,耐鹽性強的(EC=10 mS/cm)如甜菜、菠菜、甘藍類,耐鹽中等的(EC=4 mS/cm)如黃瓜、萊豆、甜椒等。無土栽培對水質(zhì)要求嚴格,尤其是水培,因為它不像土栽培具有緩沖能力,所以許多元素含量都比土壤栽培允許的濃度標準低,否則就會發(fā)生毒害,一些農(nóng)田用水不一定適合無土栽培,收集雨水做無土栽培,是很好的方法。無土栽培的水,DH值不要太高或太低,一般作物對營養(yǎng)液pH值的要求以中性為好,如果水質(zhì)本身pH值偏低或偏高,就要用堿或酸進行調(diào)整,既浪費藥品又費時費工。
營養(yǎng)液
營養(yǎng)液是無土栽培的關鍵,不同作物要求不同的營養(yǎng)液配方。目前,世界上發(fā)表的配方很多,但大同小異,因為最初的配方本源于對土壤浸提液的化學成分分析。營養(yǎng)液配方中,差別最大的是其中氮和鉀的比例。配制營養(yǎng)液要考慮到化學試劑的純度和成本,生產(chǎn)上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原液),再進行稀釋,可以節(jié)省容器便于保存。需將含鈣的物質(zhì)單獨盛在一容器內(nèi),使用時將母液稀釋后再與含鈣物質(zhì)的稀釋液相混合,盡量避免形成沉淀。營養(yǎng)液的pH值要經(jīng)過測定,必須調(diào)整到適于作物生育的pH值范圍,水增時尤其要注意pH值的調(diào)整,以免發(fā)生毒害。
基質(zhì)
具有一定大小的固形物質(zhì)?;|(zhì)顆粒大小會影響容量、孔隙無土栽培度、空氣和水的含量。按著粒徑大小可分為五級、即:1 mm;1~5mm:5~10mm;10~20mm;20~50mm??梢愿鶕?jù)栽培作物種類、根系生長特點、當?shù)刭Y源狀況加以選擇。
具有良好的物理性質(zhì)?;|(zhì)必須疏松,保水保肥又透氣。南京農(nóng)業(yè)大學吳志行等研究認為,對蔬菜作物比較理想的基質(zhì),其粒徑最好以0.5-10 iq3m,總孔隙度>55%,容重為0.1~0.8 g/cm3,空氣容積為25%~30%,基質(zhì)的水氣比為1:4。
具有穩(wěn)定的化學性狀,本身不含有害成分,不使營養(yǎng)液發(fā)生變化。基質(zhì)的化學性狀主要指以下幾方面:①pH值:反應基質(zhì)的酸堿度,非常重要。它會影響營養(yǎng)液的pH值及成分變化。pH值6~7被認為是理想的基質(zhì)。②EC值:反映已經(jīng)電離的鹽類溶液濃度,直接影響營養(yǎng)液的成分和作物根系對各種元素的吸收。③緩沖能力:反映基質(zhì)對肥料迅速改變pH值的緩沖能力,要求緩沖能力越強越好。④鹽基代換量:是指在pH等于7時測定的可替換的陽離子含量。一般,有機質(zhì)如樹皮、鋸末、草炭等可代換的物質(zhì)多:無機基質(zhì)中蛭石可代換物質(zhì)較多,而其他惰性基質(zhì)則可代換物質(zhì)就很少。
要求基質(zhì)取材方便,來源廣泛,價格低廉。在無土栽培中,基質(zhì)的作用是固定和支持作物,吸附營養(yǎng)液,增強根系的透氣性。基質(zhì)是十分重要的材料,直接關系栽培的成敗?;|(zhì)栽培時,一定要按上述幾個方面嚴格選擇。
供液系統(tǒng)
無土栽培供液方式很多,有營養(yǎng)液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、雙壁管式灌溉系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)、虹吸法、噴霧法和人工澆灌等。歸納起來可以分為循環(huán)水(閉路系統(tǒng))和非循環(huán)水(開路系統(tǒng))兩大類。目前,生產(chǎn)中應用較多的是營養(yǎng)液膜法和滴灌法。
無土栽培應用領域
用于反季節(jié)和高檔園藝產(chǎn)品的生產(chǎn)。用無土栽培生產(chǎn)潔凈、優(yōu)質(zhì)、高檔、新鮮、高產(chǎn)的蔬菜產(chǎn)品,多用于反季節(jié)和長季節(jié)栽培。用專用裝置,采用有機基質(zhì)培技術,提供了種植的有效途徑,在早春和秋冬栽培上市,經(jīng)濟效益十分可觀。無土栽培也可用于花卉栽培,多用于栽培切花、盆花用的草本和木本花卉,尤其是家庭、賓館等場所無土栽培盆花深受歡迎。
在沙漠、荒灘、礁石島、鹽堿地等進行作物生產(chǎn)。在沙灘薄地、鹽堿地、沙漠、礁石島、南北極等不適宜進行土壤栽培的不毛之地可利用無土栽培大面積生產(chǎn)蔬菜和花卉,具有良好的效果。
在設施園藝中,無土栽培技術是解決土壤連作障礙的有效途徑。我國是世界設施園藝面積最大的國家,但土壤栽培連作障礙日益嚴重,適合國情的各種無土栽培形式在解決連作障礙的難題中發(fā)揮了重要的作用,為設施園藝的可持續(xù)發(fā)展提供了技術保障。
日本農(nóng)林水產(chǎn)省數(shù)據(jù)顯示,早在1955年,水稻占日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的60%。到2013年,水稻所占比例降低到30%左右。然而蔬菜的比例大幅增加,其中設施栽培占到蔬菜栽培總面積的50%以上(圖1),在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的中起著主導作用。2000年,日本設施栽培面積降低到50000 hm2,
然而總產(chǎn)量并沒有下降,其主要原因是現(xiàn)代化工業(yè)及科學技術的發(fā)展帶動了設施高效化生產(chǎn)。
自2008年起,日本農(nóng)林水產(chǎn)省和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省開始啟動植物工廠發(fā)展計劃,陸續(xù)在全國范圍建立起6處示范型植物工廠基地,供研究、示范、推廣等,從而推動設施園藝的地域性發(fā)展。2013~2015年期間,日本在不斷學習借鑒荷蘭的設施園藝技術的基礎上,靈活運用地域能源,實行高精度環(huán)境控制,構(gòu)筑周年穩(wěn)定生產(chǎn)體系,截止到2015年5月,由農(nóng)林水產(chǎn)省和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省共同出資補助科研單位、企業(yè)、農(nóng)戶,2年間在全國范圍建立起10處植物工廠示范點,每處示范點平均栽培面積在2~4 hm2。以生產(chǎn)草莓、番茄、櫻桃番茄、甜椒、黃瓜等為主。其目的在于以各個示范點為中心,逐漸向全國擴散,進行大規(guī)模設施栽培管理技術數(shù)據(jù)累積及相關技術人員的培養(yǎng),最終實現(xiàn)高品質(zhì)蔬菜周年穩(wěn)定供應,被稱為“次世代”設施園藝發(fā)展計劃。
植物工廠是一種技術高度密集的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),是多項技術要素的集合體,包括與內(nèi)部資材的選用、栽培品種的選擇、ICT環(huán)控系統(tǒng)、加溫設備、細霧降溫設備、無土栽培技術、營養(yǎng)液管理系統(tǒng)、機器人技術、廢液處理設備、CO2施肥系統(tǒng)等技術。目前,在日本的植物工廠主要有兩種模式,一種是太陽光利用型植物工廠(圖2),是在封閉或半封閉的溫室環(huán)境下,采用自然光(或人工補光)與營養(yǎng)液栽培進行植物工廠化生產(chǎn)。由于系統(tǒng)未完全封閉,受外界氣候環(huán)境影響較大,有時生產(chǎn)不太穩(wěn)定,但建設與運行成本相對較低。另一種是人工光利用型植物工廠(圖3),是在完全密閉可控的環(huán)境下采用人工光源與營養(yǎng)液栽培技術進行植物工廠化生產(chǎn)的方式。由于系統(tǒng)密閉,受外界氣候環(huán)境影響較小,但其能源消耗較大,建設與運行成本較高。
日本植物工廠的關鍵技術
荷蘭是世界上設施園藝發(fā)達的國家之一,日本在植物工廠技術的研發(fā)方面,一直在不斷引入和借鑒荷蘭的高新技術,同時結(jié)合日本地域性特征及市場需求,使植物工廠朝著更加智能化精準控制,更加節(jié)能和低運行成本的實用化方向發(fā)展,以實現(xiàn)技術的普及化。
品種選擇
植物工廠生產(chǎn)中,栽培品種的選擇至關重要,應選擇適于在植物工廠智能化精準控制的栽培條件下生長,具有高產(chǎn)高質(zhì)量、滿足市場需求的特性。2016年1月,日本設施園藝學會對“次世代”設施園藝發(fā)展中關于番茄品種的選擇進行了如下總結(jié):
產(chǎn)量 日本培育出一系列高光能利用率、高品質(zhì)的番茄品種,如安飩幌盜校在高精度環(huán)境控制下,果實的干物質(zhì)含量可達5.5%,年產(chǎn)量達55 t/1000 m2。
抗病性 在番茄的無土栽培中,地下部病害較少,而地上部煙草花葉病毒(TMV)及黃化卷葉病毒(TYLCV)等其他病毒病頻發(fā)。因此,地上部抗病性也作為品種篩選的一項參考因素。
栽培方法 番茄的栽培方法一般分為低段高密度周年栽培與多段長季節(jié)栽培兩種方式。前者可根據(jù)季節(jié)變化選擇不同品種,如夏季高溫期,選擇花芽分化穩(wěn)定的品種。而長季節(jié)栽培中,一般選擇適宜長短栽培及耐病性強的品種。
植株形態(tài) 適用于長季節(jié)栽培的番茄品種,一般具有植株節(jié)間長、冠層透光率高的特性。
單性結(jié)實 培育無需授粉或激素處理而結(jié)實的品種,從而大大降低生產(chǎn)成本。
育苗
一般來講,設施栽培的成敗50%決定于種苗,培育整齊一致的優(yōu)質(zhì)種苗是保證大規(guī)模設施栽培正常運行的關鍵。目前,日本用于大規(guī)模生產(chǎn)的育苗設備是全封閉育苗室(圖4),主要以不透光的絕熱材料為圍護結(jié)構(gòu),熒光燈等人工光作為光源,可對內(nèi)部光環(huán)境(光量子密度、照明時間、光譜組成、照射方向)、溫濕度、氣流、CO2濃度等環(huán)境因子進行自動控制,全天候穩(wěn)定運行,種苗品質(zhì)與生產(chǎn)技術實現(xiàn)標準化管理。育苗室一般都采用多層立體栽培,根據(jù)育苗所需光強度及溫度進行人為調(diào)節(jié),如在育苗適宜光強范圍內(nèi)100~400 μmol/(m2?s),選擇相對較低的光強,降低用電成本的同時滿足了植株光合作用所需。圖5為全封閉育苗室育出的番茄苗,播種21天后,4片真葉完全展開,外觀形態(tài)表現(xiàn)為節(jié)間短、莖粗、葉色深、葉片厚,且通過調(diào)控生長環(huán)境保證幼苗生長整齊一致(圖6)。此外,水肥循環(huán)式供應系統(tǒng)(圖7),極大降低水的使用量及減少化學肥料的浪費。
營養(yǎng)液無土栽培技術
2010年,日本無土栽培面積達1741 hm2,占設施栽培總面積49000 hm2的4%左右。利用無土栽培技術實現(xiàn)了水肥自動化管理,不僅節(jié)省了水資源,肥料利用率也高達90%以上,并且降低了勞動力,減少病蟲害。無土栽培結(jié)合環(huán)控技術能合理調(diào)節(jié)作物生長的光、溫、水、氣、肥等環(huán)境條件,充分發(fā)揮作物的生產(chǎn)潛力。因此,無土栽培是大規(guī)模設施栽培以及植物工廠的基礎。日本目前應用較多的無土栽培類型(圖8)。
地上部環(huán)境控制技術
熱泵調(diào)溫節(jié)能技術
2000年以來,隨著石油價格上漲,熱泵由于其熱性能系數(shù)(COP)較高,節(jié)能效果明顯逐漸受到關注。到2015年為止,熱泵調(diào)溫節(jié)能技術在日本利用面積占到加熱設施栽培面積(1500 hm2)的7%。熱泵具有加熱、降溫、濕度調(diào)節(jié)、增加室內(nèi)氣流循環(huán)等功能。一般有立式與吊式兩種類型(圖9)。在人工光植物工廠中,主要用熱泵進行降溫;在太陽光植物工廠中,熱泵主要用于夏季夜晚降溫,冬季加溫。對于太陽光植物工廠而言,由于室內(nèi)制冷、制熱負荷受太陽輻射、室內(nèi)外溫度差影響較大,還需結(jié)合其他輔助設施,如夏季結(jié)合噴霧降溫,冬季結(jié)合傳統(tǒng)加溫裝置,進行聯(lián)合調(diào)控。
噴霧降溫技術
噴霧降溫是向空氣中噴灑細霧達到降溫增濕效果的技術。一般可使室內(nèi)溫度降低2~4℃。日本目前利用細霧降溫主要有兩種類型;一類是將噴頭均勻安裝在設施內(nèi)直接噴霧(圖10);另一類是將噴頭接在循環(huán)扇邊緣,借助循環(huán)扇的風力進行噴霧(圖11)。研究證明,噴霧粒徑在30 μm以下葉片不易沾濕。粒徑過大葉片易沾濕,病害增加。
CO2施用技術
2011年,在日本三重縣植物工廠生產(chǎn)中的實驗研究表明,在6:00~16:00增施CO2,使室內(nèi)CO2濃度維持在800~1000 μmol/mol,換氣時的CO2濃度維持450~550 μmol/mol,番茄的產(chǎn)量有明顯提高。日本在植物工廠增施CO2技術方面,主要通過以下三種途徑(圖12):
一是煤油燃燒法;二是LP液化氣燃燒法;三是液態(tài)CO2氣化方法。其中煤油燃燒法的投入及運行成本相對較低,利用面積較大。然而,煤油中雜質(zhì)較多,容易引起不完全燃燒,產(chǎn)生有毒氣體,通常對設備及煤油的質(zhì)量進行定期檢查。
植株生長發(fā)育狀態(tài)定期監(jiān)測
對于番茄等果菜類蔬菜長季節(jié)周年穩(wěn)定生產(chǎn),植株的生長發(fā)育容易受外界環(huán)境的影響。正確把握好植株的生長與發(fā)育二者的平衡,是保證長季節(jié)栽培成功的關鍵。需要對植株的生長狀態(tài)進行定期監(jiān)測,如測定一周內(nèi)莖的伸長量、生長點下方15 cm處的莖粗、葉面積、葉片數(shù)。
機器人采收技術
近年來,日本國家農(nóng)業(yè)研究中心農(nóng)機研究組致力于研發(fā)采收機器人。成功應用于實際栽培中的有番茄和草莓采收機器人,主要由采收手、攝像頭(人眼)、畫面處理器、計算機(人腦)、操縱器、走行器構(gòu)成六部分組成。攝像頭識別成熟的紅色果實,將畫面?zhèn)鬏數(shù)疆嬅嫣幚砥?,?jīng)過信號傳送,操縱器控制采收手,移動到果柄附近,將果柄切斷,果實直接落在傳送帶上完成采收。此采收方法稱為“果房采收”,極大地減少勞動力。此外,草莓采收機器人,是充分利用草莓栽培槽的可移動性,將機器人固定在一個位置進行自動化采收。
日本植物工廠生產(chǎn)實例連體缽高品質(zhì)番茄栽培
果菜類植株相對高大,光飽和點較高,一般以太陽光利用型植物工廠生產(chǎn)為主。靜岡縣作為日本農(nóng)林水產(chǎn)省植物工廠發(fā)展計劃中的一個示范點,根據(jù)其地域性,以靜岡大學與靜岡農(nóng)業(yè)經(jīng)濟研究所為中心,日本Amela公司作為技術示范平臺,進行高品質(zhì)番茄植物工廠化生產(chǎn)技術的研究及推廣。2008年,在靜岡農(nóng)業(yè)經(jīng)濟研究所建成2000 m2太陽光利用型植物工廠,進行高品質(zhì)番茄周年連續(xù)生產(chǎn),年產(chǎn)量達40 t/1000m2,干物率達6%以上,果重為M號(200~140 g)。其栽培技術特點為:10個250 mL小苗缽連在一起形成一個連體缽(圖13),以巖棉為栽培基質(zhì),將每株番茄種植在250 mL的巖棉中,株間距在24 cm,低段(3~4穗果)高密度(3600~
4320株/1000m2)栽培(圖14),根據(jù)太陽輻射強度植株水肥需求量,然后利用營養(yǎng)液自動灌溉系統(tǒng)進行灌溉。由于其使用基質(zhì)較少,根際蓄水能力有限,需采取少量高頻度灌溉營養(yǎng)液,每次每株灌溉營養(yǎng)液40~80 mL。以果實成熟期為例,植株吸水量可達1200~1500 mL/(日?株),如果每次給液60 mL/株,一天給液次數(shù)要達到20次以上。此外,植株的吸水量根據(jù)溫度日射的變化而變化,在中午前后(10:00~14:00)達到最高,因此,中午前后的給液頻率高于早晚。營養(yǎng)液濃度控制在EC1.2~1.5 mS/cm。此栽培系統(tǒng)易于對植株進行水分脅迫,達到低成本生產(chǎn)高品質(zhì)番茄的目的。另外,此種栽培方式同樣用在哈密瓜的實證栽培,取得較好效果(圖15)。
番茄立體栽培(Kanjin農(nóng)場)
此立體栽培農(nóng)場位處日本北部心鞠兀占地0.92 hm2,栽培床采用上下層構(gòu)造模式(圖16),有效提高土地利用面積,采用低段密植(留4穗果),下層為收獲期番茄,上層為定植到采收前番茄,下層番茄收獲完畢后將上層栽培床降下,開始采收。日產(chǎn)1.6 t番茄,此公司產(chǎn)品95%專供大型酒店以及出口。
太陽光-人工光并用型植物工廠(綠葉菜)
日本有一家太陽光-人工光并用型植物工廠,1989年建成,占地0.53 hm2,生菜營養(yǎng)液栽培,周年連續(xù)生產(chǎn)(圖17),定植盤漂浮在營養(yǎng)液面上,太陽光結(jié)合高壓鈉燈盡興照明,泡沫板按照栽培生菜的苗齡在栽培槽內(nèi)從定植端漂浮到采收端。夏季利用水簾降溫,冬季利用熱泵加溫。從播種到收獲經(jīng)歷40天,可實現(xiàn)周年穩(wěn)定供應。
完全人工光植物工廠(功能性葉菜類生產(chǎn))
日本村上農(nóng)園株式會社(圖18),是一家利用完全人工光型植物工廠進行芽苗菜生苗菜生產(chǎn)過程包括:催芽、播種、發(fā)芽、綠化、預冷、收獲、包裝、發(fā)貨。全部生產(chǎn)過程采用聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控,可對8家分公司同步監(jiān)控管理。從采收到銷售點保證完全冷鏈過程。主要生產(chǎn)豆苗及芽苗菜,包括卷心菜芽苗,紫色卷心菜芽苗,芥菜芽苗,花椰菜芽苗、白蘿卜芽苗等。其產(chǎn)品富含蘿卜硫素、β-胡蘿卜素、維生素C、維生素E等功能性成分。其中花椰菜芽苗因富含蘿卜硫素被稱為“超級保健品”。
日本SPREAD株式會社成立于2006年,是一家利用完全人工光,從育苗到采收完全自動化的植物工廠,生菜日產(chǎn)量達30000株,β-胡蘿卜素含量高達2710 μg/100g,是普通生菜的11倍,堪稱“世界第一”的人工光利用型植物工廠(圖19)。