深液流水培設施及種植技術

2022-03-23 12:19:05王景功

中國農業文摘·農業工程 2022年2期

王景功

摘要：水培葉菜采用深液層旋轉浮板系統，大部分根系在深5-10cm的營養液中，通過羅茨風機和兩臺對角循環器使營養液流動和增加營養液氧含量。采用自動施肥系統，對各種植區水培液EC、pH值及微量元素進行監測，自動調整營養液中的微量元素配比，從而提高蔬菜生長效率，降低生產成本。

關鍵詞：深液流;水培設施;種植;營養液

前言

無土栽培技術是利用含有營養液的非土壤介質作為植物生長基質，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的作物生產實用技術。與土壤栽培相比，無土栽培的主要優點是能克服土壤連作障礙，有效避免蔬菜、果蔬、花卉等作物生產中的病蟲害，節約能源、肥力、勞動力，使得作物產量高、品質好、商品價值高。水培是植物大部分根系直接生長在營養液液層中的無土栽培方式，根據營養液液層深淺又分為營養液膜技術、深液流水培技術、浮板毛管水培技術、霧培等。

1 深液流水培設施建設

深液流技術是植株根系生長在較為深厚（5-10cm）并且是流動的營養液層的一種栽培技術。其植株大部分根系浸泡在營養液中，根系的通氣靠向營養液中加氧來解決，是最早開發成可以進行農作物商品生產的無土栽培技術。深液流水培設施一般由營養液種植槽、浮板、營養液循環系統、施肥系統、凈水設備、羅茨風機等部分組成。

圖1 深液流水培床

1.1 基礎建設

1）水床地面：水床地面整體找平夯實，一組水床（南北為一組）整體床面高低差控制在1cm以內，找平夯實前將直徑大于2cm的石塊清理干凈。

2）設備區：地面整體找平夯實，混凝土澆筑10cm，整體地面高低差控制在1cm以內。

3）下挖通道：雙側共用通道寬度2.3m左右（內徑），單側操作通道1.4m寬（內徑），操作通道挖深90cm，底部用混凝土澆筑10cm，澆筑后通道底面到離水培床面高度80cm;兩側用磚壘成二四墻并抹灰，通道墻面壘完后如墻體與水床支撐區域有縫隙則需填土夯實。

4）下挖通道臺階：在通道兩側制作臺階，臺階總高度為80cm，總寬度為80cm，由上到下踢面依次為30cm、25cm、25cm，踏面為30cm、30cm。

5）下挖排水井：排水地井位于下挖通道回水段，排水井頂部與下挖操作通道底部齊平，用磚壘成二四墻，尺寸為50×50×50cm。

6）下挖循環器地井：循環器位于每組水床的中間位置，以下挖操作通道底部為起點下埋1.8m。離水床基礎45cm處進行安裝，尺寸為43cm×27cm;地井底部使用磚混打底，防止下陷，地井上沿高出操作通道5cm（單層磚），防止雜物墜落和水灌入循環器地井。

1.2 系統安裝

深液層旋轉浮板系統由水床、浮板、回水管、循環器、肥料回抽檢測泵、肥料板（營養液檢測和加肥）、母液桶、羅茨風機等部分組成。

1）床體：水培床板采用L形鍍鋅鋼板、U形床體固定鍍鋅鋼板和Z形床頭蓋板鍍鋅鋼板組成，寬度一般為250cm，深度15cm，長度20-26m。中間拉幕線4道，幕線用pe管固定床面上每6m一個，兩頭用支架固定在床面上，幕線直徑2.5mm;上下水用增接口螺栓連接到水床上，用內絲或外絲加PVC管直接連接到回水管上，回水管用PVC160mm管連接到循環器。

2）浮板：浮板長度1 212mm寬度280mm，單塊面積0.3m2，浮板分為9列、5行、23孔。可以根據不同品種更改定植孔位來調節蔬菜種植密度。

3）精準自動施肥系統：該系統根據傳感器反饋的各種植區水培液EC值，監測缺少的微量元素，并自動向該區域輸送相應的缺少營養液。同時對應不同的生長周期，系統會自動調整營養液中的EC值，滿足蔬菜在不同的生長時期的需求，從而提高蔬菜生長效率，降低生產成本。

4）水處理反滲透設備：原水通過凈水設備反滲透膜除去水中懸浮物、膠體、有機物（微生物）等物質更好地滿足水培葉菜生長需求。

5）供液系統：供液系統包括供液管道、水泵、施肥機、調節流量閥門等。供液管道由水泵從水床中將營養液抽起后，通過施肥機檢測營養液濃度及pH值，根據施肥機設定值進行加肥，完成后由水泵送到循環器，羅茨風機提供動力將營養液注入水床。

6）供氣系統：羅茨風機出口安裝U形DN50鍍鋅鋼管防止營養液倒流，由PE90mm主管送到棚內，再由分管分到每個分水器;分水器出氣口根據水培床循環器的數量決定，從分水器分出的PE8mm細管插到循環器底部的營養液管中。

2 種植技術

深液層旋轉浮板系統是蔬菜大部分根系在深5-10cm的營養液中，通過羅茨風機和兩臺對角循環器使營養液流動和增加營養液氧含量，使含營養液的水流經植物根系后沿管道自動回流，并在回流過程中增加氧氣過程，增加水肥中含氧量、檢測其中EC值并做營養補充，節水省肥，減少病蟲害的發生。

2.1 育苗

1）葉菜采用進口克拉斯曼的黑泥炭為基質，壓制泥炭塊時要調節水量，泥炭濕度過高或過低都不易成塊，以用手抓起泥炭用力攥緊不散為宜，也可邊壓邊調使所壓泥炭塊拿于手中不散不變形為宜，一袋泥炭兌水約6-10L，加水量視季節和初始泥炭含水量定。

2）將混合均勻的泥炭土放入育苗機泥炭土槽內，再由用專用的育苗壓塊機將泥炭壓制切割成3cm×3cm×4cm小塊。

3）將種子（小白菜、上海青、西芹）放入種子槽（根據種子大小更換吸管探針）。

4）將未加水的泥炭揉碎，均勻覆蓋于泥炭之上，厚度視品種和季節決定，在0.5-1cm之間，過薄不能將種子覆蓋（一部分種子發芽環境無光），過厚可能造成種子因為缺氧發芽率低或不發芽。保持種子出芽時的黑暗環境，并能起到保溫保濕的作用。每天查看育苗基質、定期澆水（澆透），避免基質缺水導致苗子萎蔫。待幼苗兩片子葉展平時，進行間苗，避免一孔多苗影響后期每棵葉菜生長。

2.2 定植

1）定植前：檢查水培床營養液水位是否超過4cm。移栽前葉菜最少3h不澆水，以免泥炭塊松散。

2）油菜、小白菜、油麥菜等小葉和細長葉作物種植密度為每平方32顆，每塊浮板定植10-13顆（不同品種和采收標準決定種植密度）。13顆浮板定植孔使用第1、3、5、7、9列中間孔和第2、4、6、8列上下兩行，10顆顆浮板定植孔使用第1、3、5、7、9列上下兩行。移栽過后保證水床浮板沒有空缺，將兩邊營養液不見光。

3）幼苗長至2-3片真葉時，移栽至水培床。

2.3 移栽后管理

水培床營養液EC值控制在1.5-2ms/cm左右，pH值為5.5-6.5。移栽之后每天巡查首先查看棚內溫度是否在正常范圍，若不在正常范圍則需要進行升溫或者降溫。并查看葉菜長勢，是否有葉片發黃，或者病蟲害。

2.4 采收

待葉菜長至達到采時收標準進行采收（不同品種采收標準不同）。例如：上海青，株高15cm左右，單棵重120g左右可進行采收;西芹50cm，單棵重200g左右進行采收;小白菜，株高35cm左右，單棵重150g左右可進行采收。

3 營養液管理技術

營養液調節與控制是水培系統種植的關鍵技術。作物的根系大部分生長在營養液中，吸收其中的水分、養分和氧氣，從而使其濃度、成分、pH值和溶解氧等都在不斷變化。同時，根系分泌的有機物、少量衰老脫落的殘根以及各種微生物等都會影響營養液質量。

營養液濃度直接影響到作物的產量和品質。作物生長初期對濃度的要求較低，隨著作物的不斷發育對濃度的要求也逐漸變高。同時，氣溫對濃度的影響也較大，在高溫干燥時期要進行低濃度控制，而在低溫高濕時期濃度控制則要略高。

營養液的pH值因鹽類的生理反應不同而發生變化，如硝酸鈣和硝酸鉀為氮鉀肥源的多呈生理堿性，硝酸銨和硫酸鉀為氮鉀肥源的多呈生理酸性。當pH值上升時，采用硫酸、硝酸和磷酸去中和;pH值下降時，采用氫氧化鈉和氫氧化鉀中和。

溫度對作物生長的影響具有一定的互動性，水培管理中可以通過對營養液液溫的調控來促進作物的生長。一般來說，適宜的液體溫度為18-22℃，如果超過30℃或者低于13℃時，作物對養分和水分的吸收就會與正常值發生很大變化，進而對作物的生長、產量和品質都會造成嚴重影響。

營養液配置的總原則是不產生沉淀，配方合理的平衡營養液不會產生沉淀，但潛伏著產生沉淀的可能性，尤其在濃度較高時可能性更大。一些容易與其他化合物起作用產生沉淀的鹽類，在濃溶液時不能混合在一起，但經過稀釋后就不會產生沉淀，此時可以混合在一起。例如，要把Ca2+和SO42-、PO43-分開，即硝酸鈣濃溶液不能和硫酸鹽（如硫酸鎂）混在一起，否則容易產生硫酸鈣沉淀，也不可與磷酸二氫鉀混在一起，否則容易產生磷酸鈣沉淀。因此，這里就需要至少三個貯液罐，一個以鈣為中心，凡是不與鈣離子反映產生沉淀的鹽溶于其中，主要裝硝酸鈣、硝酸鉀;另一個以磷酸鹽和硫酸鹽為中心，凡不與磷酸根和硫酸根反映產生沉淀的鹽溶于其中;最后，為了調整營養液的pH值，還要有一個專門裝酸或堿的酸液罐，酸或堿液濃度一般要稀釋到10%（視當地水pH值決定使用酸還是堿）。

4 深液流水培技術分析

4.1 有利的方面

1）設施內營養液總量較多，營養液的組成和濃度變化緩慢，不需要頻繁地調整濃度。

2）床體中的熱量高，作物根圈溫度變化不大，可以比較容易地進行加溫或冷卻。

3）營養液循環系統中有空氣混入裝置，很容易調節溶存氧，根部對養分的吸收率高。

4）可以在營養液循環過程中，對營養液濃度、養分和pH值等進行綜合調控，保持營養液的穩定性。

5）營養液僅在內部循環，不會流到系統外，因此，不會或者很少對周圍水體和土壤造成污染。

6）適生作物的種類較多，除了塊根、塊莖作物外，生長期長的果菜類和生長期短的葉菜類皆可種植。

4.2 不利方面

1）由于需要的營養液量大，貯液池的容積也要加大，成本相應增加。

2）營養液處于循環狀態，水泵運行時間長，動力消耗大。

3）營養液循環在一個相對封閉的環境之中，一旦發生病原菌就有可能造成迅速傳染甚至蔓延到整個種植系統。