適合拉薩高效日光溫室的果菜立體栽培裝置設(shè)計(jì)

楊斌

（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院蔬菜研究所，西藏拉薩 850032）

適合拉薩高效日光溫室的果菜立體栽培裝置設(shè)計(jì)

楊斌

（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院蔬菜研究所，西藏拉薩 850032）

根據(jù)拉薩大多數(shù)高效日光溫室的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適合拉薩日光溫室內(nèi)安裝的果菜立體栽培裝置。本裝置通過計(jì)算機(jī)控制終端，集成了環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)施肥澆灌系統(tǒng)、肥水循環(huán)利用系統(tǒng)，不僅節(jié)省了人力成本，還大幅度提高了單位面積內(nèi)的蔬菜產(chǎn)量，對拉薩設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向具有一定的指導(dǎo)意義。

拉薩；日光溫室；果菜立體栽培裝置；櫻桃番茄

拉薩高原光熱資源豐富，有“日光城”之稱，是我國較適宜發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的地區(qū)之一，近年來發(fā)展迅速。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，截至2013年底，拉薩市蔬菜種植大棚面積達(dá)1233hm2。在13年前，拉薩市蔬菜種植大棚面積約為332hm2。13年的時(shí)間，溫室的面積增長了900余hm2。設(shè)施蔬菜的迅猛發(fā)展，為保障西藏本地蔬菜的供應(yīng)起到了重要作用，也增加了農(nóng)牧民的收入。

設(shè)施蔬菜立體無土栽培是指通過設(shè)施工程手段，將無土栽培技術(shù)與工程裝備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)垂直面、斜面、多層立體種植蔬菜的方法，提高土地利用率和單位面積產(chǎn)量[1-3]，有利于解決目前西藏設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的突出問題。但目前拉薩市設(shè)施農(nóng)業(yè)立體栽培技術(shù)才剛剛起步，還存在著肥水利用率較低、自動(dòng)化程度不高、增產(chǎn)幅度較小等諸多問題。因此，根據(jù)拉薩當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑸a(chǎn)條件，結(jié)合市場需求，研發(fā)高效的設(shè)施農(nóng)業(yè)立體栽培設(shè)施有著廣闊的發(fā)展前景。

1 裝置的結(jié)構(gòu)組成與建造

1.1 栽培架

采用幾字型栽培槽，栽培區(qū)地面采用白色園藝地布，保留靠近北墻混泥土道路0.8m寬，室內(nèi)地面比現(xiàn)有室內(nèi)道路低0.1m，布置17列一層栽培架，17列梯形二層栽培架。地面第一層栽培架長度6m，第二層栽培架長3m，二層栽培架支撐骨架采用50×50×2mm矩形管。栽培槽行距1.6m，栽培框架上鋪放椰糠條，營養(yǎng)液及水分供給采用滴箭頭，滴箭頭的布置密度為一株一個(gè)滴箭頭，1m栽培槽上布置3株，栽培架設(shè)計(jì)如圖1。

1.2 營養(yǎng)液池與廢液池的設(shè)計(jì)與建造

溫室實(shí)際使用面積為380m2，需建造一個(gè)3.5m3的營養(yǎng)液池供應(yīng)所種植番茄的全部營養(yǎng)物質(zhì)和水分，為最大程度的循環(huán)利用營養(yǎng)液，裝置又設(shè)計(jì)了一個(gè)3m3的廢液池，廢液池與紫外線消毒系統(tǒng)連接，回流的營養(yǎng)液經(jīng)過紫外線消毒后再次進(jìn)入營養(yǎng)液池，以達(dá)到營養(yǎng)液的循環(huán)利用的目的，設(shè)計(jì)圖如圖2（見78頁）。

1.3 水肥一體化灌溉及回流系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建造

裝置為最大程度的節(jié)約各項(xiàng)成本，設(shè)計(jì)并配備了水肥一體化的灌溉與回流系統(tǒng)，采用營養(yǎng)液與澆灌一體化的設(shè)計(jì)，植株的澆水與施肥同時(shí)進(jìn)行，未被植株及時(shí)吸收的營養(yǎng)液通過本系統(tǒng)的回流裝置回流到廢液池中，通過紫外線消毒以后進(jìn)入到營養(yǎng)液池。系統(tǒng)安裝的紫外線消毒設(shè)備利用了波長為225～275nm的紫外線對回流液中的病菌進(jìn)行殺滅，具有殺菌的種類多且速度快，對水的理化性質(zhì)無改變等特點(diǎn)。溫室面積為380m2，17列1層栽培架和17列2層栽培架，水壓必須達(dá)到0.3～0.4MPa才能保證所有栽培架灌溉系統(tǒng)的正常灌溉，溫室內(nèi)采用PPR給水管，給水主管埋于0.15m土層以下，管線安裝要求平直，有螺紋的管件必須纏結(jié)生膠帶以防滲漏，設(shè)計(jì)如圖3（見79頁）。

1.4 計(jì)算機(jī)智能自動(dòng)化控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是本套裝置最為核心的部分。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由采集環(huán)境數(shù)據(jù)系統(tǒng)（溫度、濕度、CO2、光照），營養(yǎng)液參數(shù)傳感器（EC、pH、溫度、溶解氧），營養(yǎng)液智能化配置系統(tǒng)，自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成。通過專門為本套裝置編寫的拉薩日光溫室栽培控制軟件，實(shí)現(xiàn)本套裝置對溫室內(nèi)的水、肥、氣、溫的智能化、精準(zhǔn)化控制，給予植株在生長過程中所需的最佳外部環(huán)境條件，以達(dá)到大幅度提高產(chǎn)量的目的，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅避免了人工憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作的失誤，也大大的節(jié)省了人力成本。

1.4.1 環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

利用了高靈敏度的溫濕度傳感器、CO2傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、營養(yǎng)液參數(shù)（EC、PH、溶解氧傳感器），和計(jì)算機(jī)終端組成了一套完整的日光溫室內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。不僅可以對溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控，還能自動(dòng)儲存1年時(shí)間的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)并自動(dòng)繪制環(huán)境參數(shù)變化曲線圖，以方便隨時(shí)查詢。設(shè)計(jì)方案如圖4（見79頁）和圖5（見80頁）。

1.4.2 營養(yǎng)液自動(dòng)化配置灌溉系統(tǒng)

由計(jì)算機(jī)軟件、區(qū)域控制柜、分路控制器、電磁閥、營養(yǎng)液桶、液位儀等部分組成。通過與給水系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的智能化配置、水分的自動(dòng)化灌溉。可以根據(jù)時(shí)間段調(diào)度整個(gè)灌溉區(qū)域的電磁閥輪流工作，充分提高肥料和水分的利用效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，降低人力成本。營養(yǎng)液自動(dòng)配置澆灌控制系統(tǒng)主界面如圖6（見80頁）。

2 拉薩高效日光溫室立體栽培設(shè)施的特點(diǎn)

2.1 全新生產(chǎn)方式

結(jié)合拉薩本地特殊的自然環(huán)境條件，通過計(jì)算機(jī)終端控制，實(shí)現(xiàn)了作物周年連續(xù)生產(chǎn)，由計(jì)算機(jī)極其配套軟件對作物生長環(huán)境的光照、CO2濃度、溫度、濕度、營養(yǎng)液等環(huán)境要素進(jìn)行智能化調(diào)控的全新生產(chǎn)方式。充分運(yùn)用了現(xiàn)代工業(yè)、生物工程、植物栽培技術(shù)和信息技術(shù)等手段，技術(shù)高度密集，多年來一直被國際上公認(rèn)為設(shè)施農(nóng)業(yè)的較高級發(fā)展階段[4-6]。

2.2 提高蔬菜單位面積產(chǎn)量

立體栽培模式體現(xiàn)了蔬萊的工廠化生產(chǎn)模式，具有節(jié)約型和可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)特點(diǎn)，不受地區(qū)季節(jié)的限制，適合多種植物生長，能滿足不同層次居民需要。若采用立體種植模式，單位面積上定植的作物植株數(shù)會(huì)提高數(shù)倍，立體種植與工廠化無土栽培技術(shù)的結(jié)合，可使單位面積作物產(chǎn)量提高1～2倍[7-10]。另外，安全、科學(xué)的管理模式也為生產(chǎn)出綠色無公害蔬菜做出了努力。

3 使用效果評價(jià)

用新研發(fā)的果菜立體栽培系統(tǒng)裝置種植的櫻桃番茄（京丹6號），2016年3月～7月在拉薩國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)內(nèi)B-19溫室內(nèi)進(jìn)行種植試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，櫻桃番茄的平均產(chǎn)量可達(dá)到12.01kg/m2，相較于傳統(tǒng)土壤栽培產(chǎn)量提高了51.2%。拉薩的櫻桃番茄價(jià)格批發(fā)5～8元/kg，每667m2收益可達(dá)4.0～6.4萬元。在農(nóng)藥使用量方面，該裝置采用經(jīng)過嚴(yán)格滅菌消毒的椰糠條作為栽培基質(zhì)，可杜絕土傳病害的發(fā)生，僅有少量的粉虱、蚜蟲等蟲害，通過懸掛黃板等物理手段處理后，也得到了有效控制。因此，栽培系統(tǒng)裝置在生產(chǎn)過程中農(nóng)藥使用量大幅度減少。

4 小結(jié)

本裝置在高效日光溫室內(nèi)設(shè)計(jì)了單雙層幾字型栽培架，提高了蔬菜單位面積內(nèi)的種植數(shù)量。設(shè)計(jì)了自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)、營養(yǎng)液體回收循環(huán)利用系統(tǒng)，最大限度的節(jié)約了肥水，做到了肥水的重復(fù)利用。以計(jì)算機(jī)終端集成了環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)等模塊，實(shí)現(xiàn)了溫室內(nèi)環(huán)境的自動(dòng)判斷和調(diào)解，達(dá)到了蔬菜精準(zhǔn)化栽培的目的。不僅節(jié)省了人力成本，大幅度的提高了產(chǎn)量，對西藏設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向具有一定的指導(dǎo)意義。

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Design of Stereo-cultivation for Fruit and Vegetables in Solar Greenhouse in Lhasa

YANG Bin
(Institute of Vegetable Sciences,Tibet Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Lhasa 850032,China)

According to the structure and characteristics of the most solar greenhouse in Lhasa,this cultivation model has been designed and developed,which is a stereo-cultivation cultivation device for fruit and vegetables,are suitable for installation in solar greenhouse in Lhasa.The cultivation systems integrates environmental data acquisition,automatic fertilizer and irrigation,fertilizer and water recycling system controlled by computer system,not only carry out labor saving, but also improves the vegetable yield significantly.This cultivation model system can guide the vegetable planting effectively in solar greenhouse in Lhasa.

Lhasa;solar greenhouse;stereo-cultivation of fruit and vegetables;Lycopersicon esculentum Mill

S626

A

1008-1038(2017)05-0076-06

10.19590/j.cnki.1008-1038.2017.05.023

2017-01-23

“十二五”國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2013AA103002-3）

楊斌（1982—），男，助理研究員，主要從事設(shè)施蔬菜栽培技術(shù)研究