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與常規有土栽培相比,無土栽培有提高作物產量與品質,有效防止土壤連作障礙和土傳病害,節水、節肥、省工及不受自然條件限制等優點。現將溫室番茄的有機生態型無土栽培技術介紹如下。
1栽培設施
1.1栽培槽
溫室內北面留80 cm寬作道路,南面余30 cm,用磚砌成南北走向的栽培槽,內徑寬48 cm,槽邊框高24 cm,磚要平放,槽距72 cm。為防止滲漏并使基質與土壤隔離,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[1]。
1.2栽培基質
用煤矸石、鋸末、玉米秸按1∶2∶2的比例混合成基質,在使用前15 d將其堆成25 cm厚,噴濕蓋膜以消毒滅菌。1 m3基質中加入2 kg有機生態無土栽培專用肥、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消毒,基質更新年限一般為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。棚內主管道及栽培槽內的滴灌帶均可用塑料管,槽內設滴灌帶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、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,1 m3基質中加入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
定植前將基質翻勻整平,風口可設置40目防蟲網,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,使基質充分吸水,水滲后,按每槽2行調角扒坑定植,基質略高于苗坨,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,也可將肥料摻入基質,不可接觸根部,以免損傷植株。針對溫室內二氧化碳氣體虧缺的情況,可于棚內進行二氧化碳氣體追肥,以增強番茄的抗逆性,提高產量[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果,摘除全部葉腋內的側枝。在側枝10~15 cm長時打杈。
與常規有土栽培相比,無土栽培有提高作物產量與品質,有效防止土壤連作障礙和土傳病害,節水、節肥、省工及不受自然條件限制等優點。現將溫室番茄的有機生態型無土栽培技術介紹如下。
1栽培設施
1.1栽培槽
溫室內北面留80 cm寬作道路,南面余30 cm,用磚砌成南北走向的栽培槽,內徑寬48 cm,槽邊框高24 cm,磚要平放,槽距72 cm。為防止滲漏并使基質與土壤隔離,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[1]。
1.2栽培基質
用煤矸石、鋸末、玉米秸按1∶2∶2的比例混合成基質,在使用前15 d將其堆成25 cm厚,噴濕蓋膜以消毒滅菌。1 m3基質中加入2 kg有機生態無土栽培專用肥、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消毒,基質更新年限一般為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。棚內主管道及栽培槽內的滴灌帶均可用塑料管,槽內設滴灌帶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、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,1 m3基質中加入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保花保果與疏果。于7:00—9:00用10%~15%的2,4-D溶液蘸花,以提高坐果率。另外,為確保果大質優,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溶液的非土壤作為植物生長基質,同時利用現代化的科技設備與植物的生理生化特性密切結合,而發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中的病蟲害,明顯地提高產品質量和產量,節約能源、肥力、勞動力[1,2]。
1 國內外無土栽培發展現狀
無土栽培1859年始創于德國,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,山東農業大學首先開始無土栽培生產試驗,并且隨后進行了系統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,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。據統計,目前全國無土栽培面積大約270hm2,并且以降低成本、提高品質為發展的重點。我國應用的無土栽培的系統主要包括有機生態型無土栽培、浮板毛管法水培(Floating Capillary Hydroponics,FCH)技術系統、溫室自動化調控系統、營養液成分自動檢測系統、魯SC栽培等,果菜類主要采用配備滴灌設施的基質栽培;葉菜類主要采用配備營養液循環系統的營養液栽培[3]。
2 無土栽培的優點
2.1 高產優質,商品率高
由于無土栽培可以通過人工調控來盡量滿足作物的生長需要,使其單產高于土耕栽培。同時,無土栽培可以周年生產,年產量高。而且無土栽培的蔬菜體積大、質量優。據報道,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勢,增加單位產量,增加農民收入。
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,產量產值高,勞動生產率高。
3 現階段蔬菜無土栽培存在的問題及對策
3.1 對基質來源的要求
基質培因具有良好的物理性質和穩定的化學性質,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揮較好效果。因此急需開發一種適應性強、取材方便、價格低廉的基質[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、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內傳染至整個系統。目前缺乏有效的防治藥劑和營養液消毒設備。
3.3 專用品種的選育
生產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、優質、豐產的專用品種,不僅可以提高生產效率,而且可以創新品種市場,使蔬菜商品多樣化,橫向縱向共同發展,進而增加生產收入。
3.4 對生產者技術水平的要求
無土栽培技術的實施不僅要求生產者掌握農業生產技術,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秀人才,人才的缺失也導致了技術發展滯后,因此我國的大專院校、農業科研單位要大力培養一批又一批的農業專業技術人才投入到蔬菜無土栽培的第一線中去。
綜上所述,生產成本低、優質高效、集約型、規模化的無土栽培及管理技術是蔬菜無土栽培研究和生產的重點方向。通過創新無土栽培技術、設備、模式,重規模化與集約化生產,注重規模效益,創新生產模式與蔬菜系列產品,實施多樣化的栽培,增加市場競爭力,真正的走產研銷的道路,加速供需良性循環,創造更大的經濟與社會效益。
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:中國農業出版社,
1990.
[3] 劉興發,樊桂云.蔬菜無土栽培現狀及前景[J].吉林農業,
2002,6:24-25.
[4] 段彥丹,樊力強,吳志剛,等.蔬菜無土栽培現狀及發展前景[J].北方園藝,2008,8:63.
[5] 林巖,馬源,吳娟.蔬菜無土栽培技術發展概況[J].現代農業科技,2008,19:143-146.
[6] 李海燕,韓萍,穆楠.無土栽培技術概述[J].現代農業科技,2008,10:55.
[關鍵詞] 西紅柿 栽培技術 天鎮縣西紅柿栽培
[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,產量高,營養豐富的蔬菜,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,不僅為天鎮縣帶來了巨大的經濟收益,更促進了當地農業向著科技化,現代化的方向發展。
二、天鎮縣總體情況概述
1.天鎮縣地理概況
山西省東北方得天鎮縣,處在山西,河北以及內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.天鎮縣西紅柿栽培技術的選擇
天鎮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,而且蒸發量大。面對這樣的環境條件,所以當地菜農們采用了拱棚,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,實現了大量新鮮西紅柿的上市,增加了淡季供應量,為當地帶來了巨大的經濟效益。
三、天鎮縣的栽培方式
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。這種栽培方式的優點是:溫度比較容易控制,而且利用陽光,可以節省人力和物力,而且方便管理。據調查數據顯示,如果選種,生產技術都比較得當,每一畝地的西紅柿產量可以達到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,在天鎮縣這樣的氣候環境下,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揭開進行通風換氣,遇大雨將側膜落下。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,延長結果期,對改進果實的品質也有良好的作用。因此,要獲得西紅柿的高產優質,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
根據密度定好果穗數量,根據果穗數量定好大小。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。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,經常揩擦塑料薄膜,對草簾要早拉晚蓋;經常增施二氧化碳,可至5月份結束;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病;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
在現有的條件下,日光溫室塑料大棚栽培極易發生西紅柿葉霉病和西紅柿根結線蟲病。如果發現葉背面病斑上長出灰紫色至黑褐色的絨狀霉層,葉面出現橢圓形或不規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,根據茬次特點進行澆水或者根據長勢澆水等澆水方法。大棚內會經常出現西紅柿果實掉落的現象。引起這種現象有溫度的高低、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。無土栽培能充分發揮作物的生產潛力與土壤栽培相比,產量可以成倍或幾十倍地提高。并且無土栽培使農業生產擺脫了自然環境的制約,可以按照人的意志進行生產,所以是一種受控農業的生產方式。較大程度地按數量化指標進行耕作有利于實現機械化、自動化從而逐步走向工業化的生產方式。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。該番茄樹是用營養液無土栽培而成累計年產量可達4000公斤。番茄無土栽培技術具有十分廣闊的發展前景,預計今后無土栽培將會出現蓬勃發展的新局面。
參考文獻
[1]謝河山、林沛林等,番茄無土栽培技術,2009,農業科技通訊,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,營養液循環利用,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液接觸,不用基質的栽培方法。它的原理是使一層很薄的營養液層,不斷循環流經作物根系,既保證不斷供給作物水分和養分,又不斷供給根系新鮮O20。可分為:A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。
基質栽培
基質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中,通過無土栽培滴灌或細流灌溉的方法,供給作物營養液。栽培基質可以裝入塑料袋內,或鋪于栽培溝或槽內。基質栽培的營養液是不循環的,稱為開路系統,這可以避免病害通過營養液的循環而傳播。基質栽培緩沖能力強,不存在水分、養分與供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,生產中普遍采用。可分為:A宇架基質培、立柱式基質培、墻體栽培、立體管式基質培、弧形管式基質培、平鋪管式基質培、塑料槽式基質培、磚槽式基質培、單層基質培、多層基質培等。
控根栽培
控根栽培設施是一種以調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。控根容器可以使側根形狀粗而短。不會形成纏繞的盤根,克服了常規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,植物側根的總數量比常規育苗側根增加20~30倍,該容器能使苗木根系健壯,生長旺盛。
模型栽培
蔬菜模型是根據各種蔬菜形狀設計的,在容器內添加無土栽培基質即可種植。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
水質與營養液的配制有密切關系。水質標準的主要指標是指EC值、pH值和有害物質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,否則就會發生毒害,一些農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,一般作物對營養液pH值的要求以中性為好,如果水質本身pH值偏低或偏高,就要用堿或酸進行調整,既浪費藥品又費時費工。
營養液
營養液是無土栽培的關鍵,不同作物要求不同的營養液配方。目前,世界上發表的配方很多,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。營養液配方中,差別最大的是其中氮和鉀的比例。配制營養液要考慮到化學試劑的純度和成本,生產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,可以節省容器便于保存。需將含鈣的物質單獨盛在一容器內,使用時將母液稀釋后再與含鈣物質的稀釋液相混合,盡量避免形成沉淀。營養液的pH值要經過測定,必須調整到適于作物生育的pH值范圍,水增時尤其要注意pH值的調整,以免發生毒害。
基質
具有一定大小的固形物質。基質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。可以根據栽培作物種類、根系生長特點、當地資源狀況加以選擇。
具有良好的物理性質。基質必須疏松,保水保肥又透氣。南京農業大學吳志行等研究認為,對蔬菜作物比較理想的基質,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%,基質的水氣比為1:4。
具有穩定的化學性狀,本身不含有害成分,不使營養液發生變化。基質的化學性狀主要指以下幾方面:①pH值:反應基質的酸堿度,非常重要。它會影響營養液的pH值及成分變化。pH值6~7被認為是理想的基質。②EC值:反映已經電離的鹽類溶液濃度,直接影響營養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,有機質如樹皮、鋸末、草炭等可代換的物質多:無機基質中蛭石可代換物質較多,而其他惰性基質則可代換物質就很少。
要求基質取材方便,來源廣泛,價格低廉。在無土栽培中,基質的作用是固定和支持作物,吸附營養液,增強根系的透氣性。基質是十分重要的材料,直接關系栽培的成敗。基質栽培時,一定要按上述幾個方面嚴格選擇。
供液系統
無土栽培供液方式很多,有營養液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、雙壁管式灌溉系統、滴灌系統、虹吸法、噴霧法和人工澆灌等。歸納起來可以分為循環水(閉路系統)和非循環水(開路系統)兩大類。目前,生產中應用較多的是營養液膜法和滴灌法。
無土栽培應用領域
用于反季節和高檔園藝產品的生產。用無土栽培生產潔凈、優質、高檔、新鮮、高產的蔬菜產品,多用于反季節和長季節栽培。用專用裝置,采用有機基質培技術,提供了種植的有效途徑,在早春和秋冬栽培上市,經濟效益十分可觀。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。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揮了重要的作用,為設施園藝的可持續發展提供了技術保障。
日本農林水產省數據顯示,早在1955年,水稻占日本農業生產總值的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),在農業經濟發展的中起著主導作用。2000年,日本設施栽培面積降低到50000 hm2,
然而總產量并沒有下降,其主要原因是現代化工業及科學技術的發展帶動了設施高效化生產。
自2008年起,日本農林水產省和經濟產業省開始啟動植物工廠發展計劃,陸續在全國范圍建立起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,實行高精度環境控制,構筑周年穩定生產體系,截止到2015年5月,由農林水產省和經濟產業省共同出資補助科研單位、企業、農戶,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,進行大規模設施栽培管理技術數據累積及相關技術人員的培養,最終實現高品質蔬菜周年穩定供應,被稱為“次世代”設施園藝發展計劃。
植物工廠是一種技術高度密集的高效農業生產系統,是多項技術要素的集合體,包括與內部資材的選用、栽培品種的選擇、ICT環控系統、加溫設備、細霧降溫設備、無土栽培技術、營養液管理系統、機器人技術、廢液處理設備、CO2施肥系統等技術。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境下,采用自然光(或人工補光)與營養液栽培進行植物工廠化生產。由于系統未完全封閉,受外界氣候環境影響較大,有時生產不太穩定,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境下采用人工光源與營養液栽培技術進行植物工廠化生產的方式。由于系統密閉,受外界氣候環境影響較小,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達的國家之一,日本在植物工廠技術的研發方面,一直在不斷引入和借鑒荷蘭的高新技術,同時結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,更加節能和低運行成本的實用化方向發展,以實現技術的普及化。
品種選擇
植物工廠生產中,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,具有高產高質量、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”設施園藝發展中關于番茄品種的選擇進行了如下總結:
產量 日本培育出一系列高光能利用率、高品質的番茄品種,如安飩幌盜校在高精度環境控制下,果實的干物質含量可達5.5%,年產量達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。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栽培兩種方式。前者可根據季節變化選擇不同品種,如夏季高溫期,選擇花芽分化穩定的品種。而長季節栽培中,一般選擇適宜長短栽培及耐病性強的品種。
植株形態 適用于長季節栽培的番茄品種,一般具有植株節間長、冠層透光率高的特性。
單性結實 培育無需授粉或激素處理而結實的品種,從而大大降低生產成本。
育苗
一般來講,設施栽培的成敗50%決定于種苗,培育整齊一致的優質種苗是保證大規模設施栽培正常運行的關鍵。目前,日本用于大規模生產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構,熒光燈等人工光作為光源,可對內部光環境(光量子密度、照明時間、光譜組成、照射方向)、溫濕度、氣流、CO2濃度等環境因子進行自動控制,全天候穩定運行,種苗品質與生產技術實現標準化管理。育苗室一般都采用多層立體栽培,根據育苗所需光強度及溫度進行人為調節,如在育苗適宜光強范圍內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,外觀形態表現為節間短、莖粗、葉色深、葉片厚,且通過調控生長環境保證幼苗生長整齊一致(圖6)。此外,水肥循環式供應系統(圖7),極大降低水的使用量及減少化學肥料的浪費。
營養液無土栽培技術
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了水肥自動化管理,不僅節省了水資源,肥料利用率也高達90%以上,并且降低了勞動力,減少病蟲害。無土栽培結合環控技術能合理調節作物生長的光、溫、水、氣、肥等環境條件,充分發揮作物的生產潛力。因此,無土栽培是大規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)。
地上部環境控制技術
熱泵調溫節能技術
2000年以來,隨著石油價格上漲,熱泵由于其熱性能系數(COP)較高,節能效果明顯逐漸受到關注。到2015年為止,熱泵調溫節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、濕度調節、增加室內氣流循環等功能。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,由于室內制冷、制熱負荷受太陽輻射、室內外溫度差影響較大,還需結合其他輔助設施,如夏季結合噴霧降溫,冬季結合傳統加溫裝置,進行聯合調控。
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直接噴霧(圖10);另一類是將噴頭接在循環扇邊緣,借助循環扇的風力進行噴霧(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中的實驗研究表明,在6:00~16:00增施CO2,使室內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,煤油中雜質較多,容易引起不完全燃燒,產生有毒氣體,通常對設備及煤油的質量進行定期檢查。
植株生長發育狀態定期監測
對于番茄等果菜類蔬菜長季節周年穩定生產,植株的生長發育容易受外界環境的影響。正確把握好植株的生長與發育二者的平衡,是保證長季節栽培成功的關鍵。需要對植株的生長狀態進行定期監測,如測定一周內莖的伸長量、生長點下方15 cm處的莖粗、葉面積、葉片數。
機器人采收技術
近年來,日本國家農業研究中心農機研究組致力于研發采收機器人。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、走行器構成六部分組成。攝像頭識別成熟的紅色果實,將畫面傳輸到畫面處理器,經過信號傳送,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。
日本植物工廠生產實例連體缽高品質番茄栽培
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為主。靜岡縣作為日本農林水產省植物工廠發展計劃中的一個示范點,根據其地域性,以靜岡大學與靜岡農業經濟研究所為中心,日本Amela公司作為技術示范平臺,進行高品質番茄植物工廠化生產技術的研究及推廣。2008年,在靜岡農業經濟研究所建成2000 m2太陽光利用型植物工廠,進行高品質番茄周年連續生產,年產量達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,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),根據太陽輻射強度植株水肥需求量,然后利用營養液自動灌溉系統進行灌溉。由于其使用基質較少,根際蓄水能力有限,需采取少量高頻度灌溉營養液,每次每株灌溉營養液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,一天給液次數要達到20次以上。此外,植株的吸水量根據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。營養液濃度控制在EC1.2~1.5 mS/cm。此栽培系統易于對植株進行水分脅迫,達到低成本生產高品質番茄的目的。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農場)
此立體栽培農場位處日本北部心鞠兀占地0.92 hm2,栽培床采用上下層構造模式(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1.6 t番茄,此公司產品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,生菜營養液栽培,周年連續生產(圖17),定植盤漂浮在營養液面上,太陽光結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。從播種到收獲經歷40天,可實現周年穩定供應。
完全人工光植物工廠(功能性葉菜類生產)
日本村上農園株式會社(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過程包括:催芽、播種、發芽、綠化、預冷、收獲、包裝、發貨。全部生產過程采用聯網監控,可對8家分公司同步監控管理。從采收到銷售點保證完全冷鏈過程。主要生產豆苗及芽苗菜,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)。