郭恒源，呂全貴，陳青云，張振國(guó)，吳 慧，許紅軍，白紫勛，張寧寧，李昊坤（.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆　烏魯木齊　83005；.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院）

陽臺(tái)蔬菜栽培架對(duì)蔬菜生長(zhǎng)影響因素的試驗(yàn)

郭恒源1，呂全貴1，陳青云2，張振國(guó)1，吳 慧2，許紅軍2，白紫勛1，張寧寧1，李昊坤1
（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院）

為了更好地滿足城市居民對(duì)陽臺(tái)蔬菜栽培架的需求，在分析研究陽臺(tái)農(nóng)業(yè)及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)及大量蔬菜種植試驗(yàn)，得到了栽培架影響蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的三種關(guān)鍵性因素。以生菜為試驗(yàn)對(duì)象，選取定植籃深度、間隔時(shí)間以及循環(huán)時(shí)間為影響因素，以生菜葉單位時(shí)間內(nèi)平均生長(zhǎng)長(zhǎng)度為指標(biāo)，進(jìn)行種植試驗(yàn)。通過正交試驗(yàn)的方法并借助SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到了三種關(guān)鍵性因素的最優(yōu)組合，即當(dāng)采用50 mm深的定植籃，間隔1.5 h，循環(huán)20 min時(shí)，生菜葉在單位時(shí)間內(nèi)平均生長(zhǎng)長(zhǎng)度最大。該研究結(jié)果可為無土栽培領(lǐng)域自動(dòng)控制循環(huán)系統(tǒng)的研制與開發(fā)提供參考。

陽臺(tái)農(nóng)業(yè)；正交試驗(yàn)；SPSS軟件

近年來，城市建設(shè)用地與綠化用地間矛盾日益突出，陽臺(tái)農(nóng)業(yè)作為被侵占土地的有效補(bǔ)償形式之一，越來越引起人們的關(guān)注。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)一棟五層樓房，墻壁與陽臺(tái)可綠化面積相當(dāng)于建筑占地面積的3.4倍左右，對(duì)一些人口密集、土地緊缺的城市，發(fā)展陽臺(tái)農(nóng)業(yè)尤為適用［1］。陽臺(tái)農(nóng)業(yè)及其種植設(shè)備逐漸走進(jìn)城市居民的生活。因此，開展針對(duì)城市居民陽臺(tái)蔬菜栽培架對(duì)蔬菜生長(zhǎng)影響因素的研究具有一定的必要性。

陽臺(tái)農(nóng)業(yè)是指在居室陽臺(tái)、居民庭院、屋頂、墻體等閑置空間進(jìn)行的農(nóng)業(yè)活動(dòng)，與在地面土壤進(jìn)行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有相同的作用，但從技術(shù)角度方面看，陽臺(tái)農(nóng)業(yè)所涉及的技術(shù)更具高新興、栽培模式更具無土性、生產(chǎn)產(chǎn)品更具觀賞性與自給性［2］。陽臺(tái)農(nóng)業(yè)集成了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高科技，拓展了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵，既可美化居室，增加觀賞性又可生產(chǎn)新鮮瓜果蔬菜；既具有高效率的生產(chǎn)性又具有改善環(huán)境的生態(tài)性，使城市空氣更清新，緩解城市的熱島高溫效應(yīng)，改善城市氣候，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造了和諧自然綠色的優(yōu)美環(huán)境。同時(shí)利用城市資金發(fā)展農(nóng)業(yè)，利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施，就近生產(chǎn)就近供應(yīng)，可部分解決城市食物供應(yīng)問題，降低部分長(zhǎng)途運(yùn)輸農(nóng)產(chǎn)品的成本。

陽臺(tái)農(nóng)業(yè)最早出現(xiàn)于歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，其中美國(guó)擁有當(dāng)今世界上最發(fā)達(dá)的陽臺(tái)農(nóng)業(yè)。經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展和技術(shù)的不斷成熟完善，如今國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的城市居民吃的蔬菜有2～3成靠自家陽臺(tái)供給［3］。我國(guó)陽臺(tái)農(nóng)業(yè)起步較晚，在20世紀(jì)80年代，一些農(nóng)村宅院中悄然興起的庭院種植業(yè)便是陽臺(tái)農(nóng)業(yè)的雛形［4］。隨著人們生活水平的提高，城市居民對(duì)生活質(zhì)量和食品安全的追求使陽臺(tái)農(nóng)業(yè)越來越熱。除了速生型和葉菜類外，辣椒、小番茄、水果、黃瓜等瓜果類蔬菜亦成為適宜陽臺(tái)農(nóng)業(yè)種植的品種［5～8］。

本文以研究影響陽臺(tái)蔬菜生長(zhǎng)關(guān)鍵因素為目的，調(diào)查了目前市場(chǎng)上常見的陽臺(tái)水培蔬菜栽培架，發(fā)現(xiàn)盡管栽培架的空間結(jié)構(gòu)形式千變?nèi)f化，但決定蔬菜生長(zhǎng)狀況的關(guān)鍵因素卻是一致的。因此，在常見的水培栽培架上進(jìn)行了大量的蔬菜種植試驗(yàn)，確定了關(guān)鍵因素的最優(yōu)組合，以期獲得陽臺(tái)蔬菜種植的最優(yōu)效果。

1　試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)條件

試驗(yàn)選取管道材質(zhì)為PVC-U，該材質(zhì)符合歐盟飲用水管道生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及中國(guó)飲用水管道生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，管道不含任何重金屬，保證水培生產(chǎn)安全，適用于葉菜水培生產(chǎn)。

1.2試驗(yàn)方法

通過正交試驗(yàn)分析的方法并借助SPSS軟件找到最適合生菜生長(zhǎng)發(fā)育的客觀條件。

將生菜葉在單位時(shí)間內(nèi)平均生長(zhǎng)長(zhǎng)度作為衡量生菜生長(zhǎng)狀況優(yōu)劣的指標(biāo)，通過在不同試驗(yàn)條件下，測(cè)量生菜葉的增長(zhǎng)長(zhǎng)度來確定實(shí)驗(yàn)條件的好壞，生菜葉單位時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)越長(zhǎng)表示生長(zhǎng)環(huán)境條件越好，即各影響因素搭配越合理。根據(jù)已有的無土栽培生菜種植實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，選擇每5天作為一個(gè)時(shí)間單位，測(cè)量生菜葉的長(zhǎng)度變化，可以比較明顯的觀察出生菜葉長(zhǎng)度的變化，從而較準(zhǔn)確地記錄并且發(fā)現(xiàn)生菜生長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)條件關(guān)系的規(guī)律。

本部分試驗(yàn)根據(jù)已有的生菜無土栽培種植實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)選取了三個(gè)影響因素，每個(gè)因素取三個(gè)水平：A—間隔時(shí)間（1 h、1.5 h、2 h）；B—循環(huán)時(shí)間（10 min、15 min、20 min）；C—定植籃的深度（40 mm、45 mm、50 mm）。因此該正交試驗(yàn)屬于三因素三水平的正交試驗(yàn)L933。正交試驗(yàn)因素水平見表1。

本次試驗(yàn)所需的生菜苗均在相同的自然環(huán)境條件下培育，待生菜長(zhǎng)出兩片子葉的時(shí)候，將生長(zhǎng)狀況相近的幼苗移栽到栽培架的栽培管中，每組選取10顆幼苗進(jìn)行試驗(yàn)，然后取其平均長(zhǎng)度作為每組生長(zhǎng)條件下生菜葉的試驗(yàn)長(zhǎng)度，然后再求其單位時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)量。移栽幼苗時(shí)期為2015年8月10日，并同時(shí)開始分別記錄每組幼苗的菜葉長(zhǎng)度，每5天記錄一次，直至生菜成熟停止記錄，停止記錄時(shí)間為2015年9月29日，每組共記錄10個(gè)數(shù)據(jù)。正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　陽臺(tái)蔬菜種植試驗(yàn)

從表3方差分析可以看出，間隔時(shí)間，循環(huán)時(shí)間，定植籃的深度這三個(gè)因素對(duì)生菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響有明顯的差異，影響作用的大小依次為B＞C＞A，即循環(huán)時(shí)間＞定植籃的深度＞間隔時(shí)間。

表3　方差分析表

表4　單因素統(tǒng)計(jì)量表

表5　成對(duì)比較表

綜合表4、5可以看出，B3均數(shù)最大（13.557），且B1、B2、B3之間存在顯著性的差異（P＜0.05），B1、B3之間不存在顯著性的差異（P=0.099＞0.05）.

同理可以分析得到：A2均數(shù)最大（13.467），且A1、A2、A3之間存在明顯的差異；C3均值最大（13.623），且C1、C2、C3之間也存在明顯的差異。

因此，陽臺(tái)蔬菜栽培架各關(guān)鍵性因素之間的最佳組合方式為：A2B3C3，即間隔時(shí)間為1.5 h，循環(huán)時(shí)間為20 min，定植籃的深度為50 mm。

2　結(jié)論

為了更好地滿足城市居民對(duì)陽臺(tái)蔬菜栽培架的需求，本文初步探究了栽培架對(duì)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響的三種關(guān)鍵性因素。通過數(shù)據(jù)分析得出了以下重要結(jié)論：

（1）確定了自動(dòng)控制循環(huán)設(shè)備的最佳間隔時(shí)間為1.5 h，循環(huán)時(shí)間為20 min。

（2）確定了適合蔬菜生長(zhǎng)的定植籃的最佳深度為50 mm。

該結(jié)論為常見的陽臺(tái)葉菜類蔬菜栽培架對(duì)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育影響因素問題的研究提供了參考，后期將進(jìn)一步對(duì)栽培架的模塊化設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行研究。

［1］史曉霞，楊 寶 祝.陽臺(tái)農(nóng)業(yè)-城市人居環(huán)境中的低碳新理念［J］.中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2011（21）：220～223.

［2］孫霞.無土栽培技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)［J］.中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2005（6）：47～50.

［3］郭迪，王晨靜，陸國(guó)權(quán).我國(guó)陽臺(tái)農(nóng)業(yè)概況及發(fā)展前景［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（3）：239～241.

［4］吳永常，胡志全.低碳村鎮(zhèn)：低碳經(jīng)濟(jì)的一個(gè)新概念［J］.中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2010，20（12）：52～54.

［5］高銳濤，楊洲，李嘉永.陽臺(tái)蔬菜種植設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，2013，30（05）：1～2.

［6］劉婧.無土栽培技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展［J］.北方園藝，2012（16）：204～206.

［7］曹華，徐樹坡，李新旭等.陽臺(tái)菜園無土栽培裝置及種植技術(shù)［J］.中國(guó)蔬菜，2011（19）：55～56.

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［9］蔣衛(wèi)杰，余宏軍.我國(guó)無土栽培的現(xiàn)狀、問題和展望［J］.農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù)，2005（6）：15.

The inquiry experimental of the key factors affecting growth of balcony vegetable cultivation shelf

GUO Heng-yuan1，LV Quan-gui1，CHEN Qing-yun2，ZHANG Zhen-guo1，WU Hui2，XU Hong-jun2，BAI Zi-xun1，ZHANG Ning-ning1，LI Hao-kun1
（1.Mechanical and Traffic College，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，830052，Xinjiang，China；2.College of Forestry and Horticulture，Xinjiang Agricultural University）

In order to satisfy the needsof planting on the balcony for urban residents，on the basis of analysis of the balcony of agriculture and related technologies，through reading related literatures and a large number of vegetable cultivation test，obtained three factors that influence the growth and development of vegetables.Regarding the lettuce as test subjects，selecting the depth of the planting basket，interval time and cycle time as the factors.Regarding the average growth of length of lettuce in unit time asthe index，making planting experiments.Through the method oforthogonal experiment and the SPSS software，thisarticle hasfound the best combination of the three factors which could influence the growth of the vegetables.Which using the 50 mm deep planting basket，interval 1.5 h and 15 min respectively could get the maximum length of lettuce in unit time.The study results can provide a reference for research and development in the field of automatic control loop soilless cultivation system.

Balcony agriculture；Orthogonal experiment；SPSS software

1007-7782（2015）06-0015-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.06.006

S626

A

2015-12-16

新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市科技攻關(guān)計(jì)劃（G141210002）

呂全貴