適合拉薩高效日光溫室的果菜立體栽培裝置設計

楊斌

（西藏自治區農牧科學院蔬菜研究所，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計

楊斌

（西藏自治區農牧科學院蔬菜研究所，西藏拉薩 850032）

根據拉薩大多數高效日光溫室的結構和特點，設計了適合拉薩日光溫室內安裝的果菜立體栽培裝置。本裝置通過計算機控制終端，集成了環境數據采集系統、自動施肥澆灌系統、肥水循環利用系統，不僅節省了人力成本，還大幅度提高了單位面積內的蔬菜產量，對拉薩設施蔬菜產業的發展方向具有一定的指導意義。

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，是我國較適宜發展設施農業的地區之一，近年來發展迅速。據相關部門統計，截至2013年底，拉薩市蔬菜種植大棚面積達1233hm2。在13年前，拉薩市蔬菜種植大棚面積約為332hm2。13年的時間，溫室的面積增長了900余hm2。設施蔬菜的迅猛發展，為保障西藏本地蔬菜的供應起到了重要作用，也增加了農牧民的收入。

設施蔬菜立體無土栽培是指通過設施工程手段，將無土栽培技術與工程裝備相結合，實現垂直面、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量[1-3]，有利于解決目前西藏設施農業生產上的突出問題。但目前拉薩市設施農業立體栽培技術才剛剛起步，還存在著肥水利用率較低、自動化程度不高、增產幅度較小等諸多問題。因此，根據拉薩當地的氣候、生產條件，結合市場需求，研發高效的設施農業立體栽培設施有著廣闊的發展前景。

1 裝置的結構組成與建造

1.1 栽培架

采用幾字型栽培槽，栽培區地面采用白色園藝地布，保留靠近北墻混泥土道路0.8m寬，室內地面比現有室內道路低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，營養液及水分供給采用滴箭頭，滴箭頭的布置密度為一株一個滴箭頭，1m栽培槽上布置3株，栽培架設計如圖1。

1.2 營養液池與廢液池的設計與建造

溫室實際使用面積為380m2，需建造一個3.5m3的營養液池供應所種植番茄的全部營養物質和水分，為最大程度的循環利用營養液，裝置又設計了一個3m3的廢液池，廢液池與紫外線消毒系統連接，回流的營養液經過紫外線消毒后再次進入營養液池，以達到營養液的循環利用的目的，設計圖如圖2（見78頁）。

1.3 水肥一體化灌溉及回流系統設計與建造

裝置為最大程度的節約各項成本，設計并配備了水肥一體化的灌溉與回流系統，采用營養液與澆灌一體化的設計，植株的澆水與施肥同時進行，未被植株及時吸收的營養液通過本系統的回流裝置回流到廢液池中，通過紫外線消毒以后進入到營養液池。系統安裝的紫外線消毒設備利用了波長為225～275nm的紫外線對回流液中的病菌進行殺滅，具有殺菌的種類多且速度快，對水的理化性質無改變等特點。溫室面積為380m2，17列1層栽培架和17列2層栽培架，水壓必須達到0.3～0.4MPa才能保證所有栽培架灌溉系統的正常灌溉，溫室內采用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生膠帶以防滲漏，設計如圖3（見79頁）。

1.4 計算機智能自動化控制系統

計算機自動化控制系統是本套裝置最為核心的部分。計算機控制系統由采集環境數據系統（溫度、濕度、CO2、光照），營養液參數傳感器（EC、pH、溫度、溶解氧），營養液智能化配置系統，自動化灌溉控制系統等分系統組成。通過專門為本套裝置編寫的拉薩日光溫室栽培控制軟件，實現本套裝置對溫室內的水、肥、氣、溫的智能化、精準化控制，給予植株在生長過程中所需的最佳外部環境條件，以達到大幅度提高產量的目的，通過計算機自動化控制系統不僅避免了人工憑經驗進行操作的失誤，也大大的節省了人力成本。

1.4.1 環境數據采集系統

利用了高靈敏度的溫濕度傳感器、CO2傳感器、光照強度傳感器、營養液參數（EC、PH、溶解氧傳感器），和計算機終端組成了一套完整的日光溫室內的環境數據采集系統。不僅可以對溫室內的環境參數進行及時的監控，還能自動儲存1年時間的環境參數數據并自動繪制環境參數變化曲線圖，以方便隨時查詢。設計方案如圖4（見79頁）和圖5（見80頁）。

1.4.2 營養液自動化配置灌溉系統

由計算機軟件、區域控制柜、分路控制器、電磁閥、營養液桶、液位儀等部分組成。通過與給水系統的有機結合，實現營養液的智能化配置、水分的自動化灌溉。可以根據時間段調度整個灌溉區域的電磁閥輪流工作，充分提高肥料和水分的利用效率，減少勞動強度，降低人力成本。營養液自動配置澆灌控制系統主界面如圖6（見80頁）。

2 拉薩高效日光溫室立體栽培設施的特點

2.1 全新生產方式

結合拉薩本地特殊的自然環境條件，通過計算機終端控制，實現了作物周年連續生產，由計算機極其配套軟件對作物生長環境的光照、CO2濃度、溫度、濕度、營養液等環境要素進行智能化調控的全新生產方式。充分運用了現代工業、生物工程、植物栽培技術和信息技術等手段，技術高度密集，多年來一直被國際上公認為設施農業的較高級發展階段[4-6]。

2.2 提高蔬菜單位面積產量

立體栽培模式體現了蔬萊的工廠化生產模式，具有節約型和可持續發展的生產特點，不受地區季節的限制，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會提高數倍，立體種植與工廠化無土栽培技術的結合，可使單位面積作物產量提高1～2倍[7-10]。另外，安全、科學的管理模式也為生產出綠色無公害蔬菜做出了努力。

3 使用效果評價

用新研發的果菜立體栽培系統裝置種植的櫻桃番茄（京丹6號），2016年3月～7月在拉薩國家農業科技園區內B-19溫室內進行種植試驗，試驗結果表明，櫻桃番茄的平均產量可達到12.01kg/m2，相較于傳統土壤栽培產量提高了51.2%。拉薩的櫻桃番茄價格批發5～8元/kg，每667m2收益可達4.0～6.4萬元。在農藥使用量方面，該裝置采用經過嚴格滅菌消毒的椰糠條作為栽培基質，可杜絕土傳病害的發生，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，栽培系統裝置在生產過程中農藥使用量大幅度減少。

4 小結

本裝置在高效日光溫室內設計了單雙層幾字型栽培架，提高了蔬菜單位面積內的種植數量。設計了自動灌溉施肥系統、營養液體回收循環利用系統，最大限度的節約了肥水，做到了肥水的重復利用。以計算機終端集成了環境數據采集系統、自動灌溉施肥系統等模塊，實現了溫室內環境的自動判斷和調解，達到了蔬菜精準化栽培的目的。不僅節省了人力成本，大幅度的提高了產量，對西藏設施蔬菜產業的發展方向具有一定的指導意義。

[1]姜新法.立體無土栽培技術淺述[J].農技服務,2007,24(12): 102.

[2]張志斌.國外設施蔬菜技術發展趨勢[J].中國蔬菜,2008,(5): 4-6.

[3]杜艷艷.國內外設施農業技術研究進展與發展趨勢[J].廣東農業科學,2010,(4):346-349.

[4]孫立勇,朱玉東.美國的蔬菜無土栽培技術[J].世界農業, 2003,(3):46-48.

[5]孫竹波,汪東,柳新明,等.我國蔬菜無土栽培研究應用進展及發展前景[J].北方園藝,2000,(12):11-12.

[6]李婷婷,馬蓉麗,成妍,等.中國蔬菜基質栽培研究新進展[J].農學學報,2013,3(4):30-34.

[7]蘇平.無土栽培基質的研究進展[J].中國林副特產,2012,(6): 97-99.

[8]李程,馮志紅,李丁仁.蔬菜無土栽培發展現狀及趨勢[J].北方園藝,2002,(6):9-11.

[9]韓永峰,屠揚,王紅生.無土栽培的概況及發展對策[J].河北林果研究,2010,25(3):296-298.

[10]林碧英,陳玉釵.福建省無土栽培技術的發展現狀及其應用前景[J].北方園藝,2010,(15):56-59.

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”計劃項目（2013AA103002-3）

楊斌（1982—），男，助理研究員，主要從事設施蔬菜栽培技術研究