魏 闖，雷成霞，王青蘭

（山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城 044004）

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化溫室生產(chǎn)技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。根據(jù)溫室生產(chǎn)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，結(jié)合高職院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求，省水職院在2007年建成的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實(shí)訓(xùn)基地即山西省農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉示范園的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能化溫室無(wú)土栽培設(shè)施與節(jié)水灌溉設(shè)施配套使用的新特點(diǎn)，于2011年10月在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實(shí)訓(xùn)基地二區(qū)新建了一座576m2的智能溫室大棚，將溫室大棚的生產(chǎn)型節(jié)水灌溉技術(shù)與教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相結(jié)合，用真實(shí)的職場(chǎng)氛圍為學(xué)生提供了良好的教學(xué)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所，為促進(jìn)學(xué)生職業(yè)技能的提高發(fā)揮了重要作用。

1 智能溫室水培系統(tǒng)設(shè)施簡(jiǎn)介

省水職院智能溫室大棚由環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信息控制中心、管道灌溉和排水系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和無(wú)土栽培技術(shù)等五部分構(gòu)成。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)溫室的溫度、濕度、光照和CO2濃度等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸和監(jiān)測(cè)，為信息控制中心適時(shí)進(jìn)行優(yōu)化決策提供依據(jù)。信息控制中心主要根據(jù)監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)溫室中環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)施如天窗、側(cè)窗、內(nèi)遮陽(yáng)幕、外遮陽(yáng)幕、濕簾、風(fēng)扇系統(tǒng)、微噴降溫加濕系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)和環(huán)流風(fēng)機(jī)等實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化控制，以滿足溫室大棚作物生長(zhǎng)所需的最適環(huán)境。智能溫室生產(chǎn)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工廠化、自動(dòng)化和信息化。

智能溫室大棚無(wú)土栽培形式有水培和基質(zhì)培（基質(zhì)培中用節(jié)水滴灌管道設(shè)施供給營(yíng)養(yǎng)液）兩種。水培系統(tǒng)設(shè)施由蓄水池（水源）、供水管道系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液池、水培栽植管道、回水管道系統(tǒng)和自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)六部分組成。在自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)中通過(guò)設(shè)置電磁閥工作時(shí)間來(lái)確定水培營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)的時(shí)間，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)來(lái)滿足蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程中根系呼吸作用的需氧條件，確保蔬菜的正常生長(zhǎng)。

根據(jù)該溫室的控制需要，采用WK-Z型溫室控制器。用戶根據(jù)種植品種和作物不同生長(zhǎng)期需要的相應(yīng)環(huán)境條件，簡(jiǎn)單設(shè)置目標(biāo)值，溫室控制器就可自動(dòng)控制溫室設(shè)備的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

2《給排水工程》課程實(shí)訓(xùn)內(nèi)容探索

根據(jù)《給排水工程》的教學(xué)內(nèi)容，課題組充分利用智能溫室的水培生產(chǎn)設(shè)施，從提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和生產(chǎn)實(shí)踐能力入手，開(kāi)發(fā)了《給排水工程》中管道工程布設(shè)、管道工程安裝和維修兩項(xiàng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

2.1 水培管道工程布設(shè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

2.1.1 了解管道工程布設(shè)技術(shù)

溫室水培從水源地（蓄水池）用水泵提水后，通過(guò)輸水管道系統(tǒng)將自來(lái)水引入營(yíng)養(yǎng)液池（營(yíng)養(yǎng)液池為引入的自來(lái)水與無(wú)土栽培專用肥按一定的配比溶解后形成滿足蔬菜生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的水溶液），在營(yíng)養(yǎng)液池通過(guò)微型水泵提水后使?fàn)I養(yǎng)液首先輸入最上層（第四層，高約2.5m）管道，通過(guò)不斷循環(huán)流動(dòng)逐步輸入以下各層，隨著營(yíng)養(yǎng)液在各級(jí)管道中不斷循環(huán)來(lái)保證栽植管道中營(yíng)養(yǎng)液的供氧量，使根系在生長(zhǎng)過(guò)程中有充足的氧氣，因此蔬菜根系雖浸泡在水中但保證了根系呼吸作用的正常進(jìn)行。營(yíng)養(yǎng)液在通過(guò)各級(jí)管道循環(huán)流動(dòng)后進(jìn)入埋入地下的回水管道系統(tǒng)，再由回水管道回流入營(yíng)養(yǎng)液池。學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)地下供水管道、營(yíng)養(yǎng)液輸送管道、地上水培栽植管道、地下回流管道等管道布設(shè)工程，使?fàn)I養(yǎng)液管道中的反復(fù)循環(huán)，將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)與給排水管道設(shè)施布設(shè)的基本內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，通過(guò)真實(shí)的職場(chǎng)氛圍學(xué)生認(rèn)識(shí)到管道工程布設(shè)的線路、技術(shù)以及應(yīng)用效果。

供液管道分為主管道、支管道和毛管，與栽培槽最高端供液口連接供液。供液管道采用PVC管道，主管道管徑32mm，埋于地下，每個(gè)栽培架下設(shè)1個(gè)出地支管，支管管徑20mm，分布在栽培架一端中間，向兩側(cè)均勻分配供液，每個(gè)栽培管首端設(shè)有PVC閥門，便于控制流量、日常維修和清洗。栽培架的另一端設(shè)有排液口，排液口設(shè)有控制水位的裝置，主要控制管道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液液面深度，以保持作物的根系在不同生長(zhǎng)階段處于不同的液面深度?？刂扑恢饕梢桓叱龀龉艿祝ú鄣装澹┑乃芨叩蛠?lái)實(shí)現(xiàn)管內(nèi)液位控制，高出排液口的營(yíng)養(yǎng)液順排液口進(jìn)入排液管系統(tǒng)，匯集后流回營(yíng)養(yǎng)液池，完成一個(gè)循環(huán)。

2.1.2 地埋式營(yíng)養(yǎng)液池結(jié)構(gòu)與功能實(shí)訓(xùn)

地埋式營(yíng)養(yǎng)液池位于溫室內(nèi)地下，其容量大且不占用地面空間，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)液具有環(huán)保無(wú)污染和水溫變化較小等特點(diǎn)。營(yíng)養(yǎng)液池在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)滿足不漏水、不滲水和不返水的功能要求，施工技術(shù)性強(qiáng)，施工中需使用防滲材料并在液池內(nèi)外壁粉刷防水材料。

該營(yíng)養(yǎng)液池設(shè)計(jì)時(shí)采用兩個(gè)分開(kāi)使用的形式，具有獨(dú)立功能，單個(gè)池尺寸為1.50m×1.20m×1.40m，可容納2.5m3的營(yíng)養(yǎng)液，兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)液池共計(jì)儲(chǔ)存5m3的營(yíng)養(yǎng)液。按照1畝地（667m2）的水培面積需要5～7t水的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可以滿足溫室576m2的水培和基質(zhì)培使用。使用時(shí)，考慮到營(yíng)養(yǎng)液不同濃度的使用功能，要求一個(gè)營(yíng)養(yǎng)液池供給水培管道系統(tǒng)，另一個(gè)供給基質(zhì)栽培系統(tǒng)，以配置不同的濃度，滿足不同作物的生長(zhǎng)需求。液池的池底建造有20cm見(jiàn)方的圓形泵坑，可確保水泵進(jìn)口維持一定的供水量，便于液池的清洗、定期消毒和及時(shí)檢修，營(yíng)養(yǎng)液池開(kāi)口處放置50cm見(jiàn)方的活動(dòng)井蓋。

使用這種地埋式營(yíng)養(yǎng)液池必須靠泵的動(dòng)力加壓供液，采用單相多級(jí)潛水泵，功率1.5kW，可提供30m水頭，每小時(shí)供給6m3流量的營(yíng)養(yǎng)液。管道系統(tǒng)首部根據(jù)功能需要設(shè)有供給管道、減壓管道、排水管道和注水管道。供給管道一端連接水泵，另一端連接供水管道系統(tǒng)，直接向水培管道供給營(yíng)養(yǎng)液，管道設(shè)有過(guò)濾器，以防管道阻塞。減壓管道一端連接供給管道，另一端連接水池，宣泄多余水壓。排水管道一端連接水泵，另一端連接出地管，將需要更換清洗的水排出水池。注水管道一端連接清水管道，另一端連接營(yíng)養(yǎng)液水池，將新鮮的水源注入營(yíng)養(yǎng)液池配置營(yíng)養(yǎng)液。

利用軟件和配套電子設(shè)備控制水泵，可以根據(jù)用戶和作物的需求合理設(shè)置啟閉和持續(xù)時(shí)間。溫室水培采用間歇式供液方式，這種方式可以節(jié)約能源，控制植株的生長(zhǎng)發(fā)育，解決了根系供氧和供液的矛盾，其特點(diǎn)是在連續(xù)供液系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加一個(gè)定時(shí)器裝置。

2.2 給排水管道工程安裝和維修實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

在管道安裝中，先安裝首部設(shè)施及附屬管道，再布設(shè)安裝供、排液管道的干、支管地埋部分，管溝開(kāi)挖深度要到位，管道下鋪設(shè)沙土墊層。最后連接到栽培架的供液和排液系統(tǒng)。安裝時(shí)，管道和管件閥門等使用PVC專用膠水粘結(jié)連接，注意管道和管件的清潔，膠水涂抹均勻，安裝快速到位，并保持靜止?fàn)顟B(tài)5min，確保粘結(jié)效果和質(zhì)量。管道系統(tǒng)連接完成后，靜止?fàn)顟B(tài)保持24h，帶壓試水，確保管道無(wú)漏水滲水時(shí)進(jìn)行管溝回填，回填土分層壓實(shí)，確保質(zhì)量。

運(yùn)行過(guò)程中，供排系統(tǒng)的維護(hù)工作至關(guān)重要，主要包括管道清洗和消毒等工作。首先要注意作物的根系或葉子等雜物不得殘留在管道內(nèi)，其次要勤洗管道，特別是夏季，水銹很多，清洗次數(shù)要增多，清洗時(shí)可以關(guān)閉一部分管道水流，逐個(gè)輪流清洗，水流清洗要輔助人工用刷子在管道內(nèi)壁刷動(dòng)，達(dá)到清潔目的。污物嚴(yán)重時(shí)，可以取下栽培管道，用細(xì)竹竿等一端固定海綿或抹布進(jìn)行管道清潔。消毒選擇1∶5000的高錳酸鉀溶液，營(yíng)養(yǎng)液水池內(nèi)存儲(chǔ)一半水，按比例兌好高錳酸鉀溶液，開(kāi)啟循環(huán)水泵，循環(huán)消毒1h，或根據(jù)情況而定。除了栽培管的清潔消毒外，水泵的出水口和供排液管道與栽培管的進(jìn)出口處要加上過(guò)濾裝置，避免出現(xiàn)干、支管路的堵塞現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，從實(shí)訓(xùn)學(xué)生反饋的情況看，效果很好，基本達(dá)到了實(shí)訓(xùn)目的。但智能溫室的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容還處于初步開(kāi)發(fā)與探索階段，還需要更多的時(shí)間在實(shí)踐中根據(jù)具體情況不斷調(diào)整實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、要求和時(shí)間，以期達(dá)到更好的實(shí)訓(xùn)效果，更好地為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的職場(chǎng)氛圍和崗位技能。當(dāng)然智能溫室還有很多潛在的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，仍需研究開(kāi)發(fā)，從而為學(xué)生提供更全面的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。