王景功

（蘭州新區(qū)農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730300）

前言

無土栽培技術(shù)是利用含有營養(yǎng)液的非土壤介質(zhì)作為植物生長基質(zhì)，同時(shí)利用現(xiàn)代化的科技設(shè)備與植物的生理生化特性密切結(jié)合而發(fā)展出來的一種先進(jìn)的作物生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)。與土壤栽培相比，無土栽培的主要優(yōu)點(diǎn)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(chǎn)中的病蟲害，節(jié)約能源、肥力、勞動(dòng)力，使得作物產(chǎn)量高、品質(zhì)好、商品價(jià)值高。水培是植物大部分根系直接生長在營養(yǎng)液液層中的無土栽培方式，根據(jù)營養(yǎng)液液層深淺又分為營養(yǎng)液膜技術(shù)、深液流水培技術(shù)、浮板毛管水培技術(shù)、霧培等。

1 深液流水培設(shè)施建設(shè)

深液流技術(shù)是植株根系生長在較為深厚（5-10cm）并且是流動(dòng)的營養(yǎng)液層的一種栽培技術(shù)。其植株大部分根系浸泡在營養(yǎng)液中，根系的通氣靠向營養(yǎng)液中加氧來解決，是最早開發(fā)成可以進(jìn)行農(nóng)作物商品生產(chǎn)的無土栽培技術(shù)。深液流水培設(shè)施一般由營養(yǎng)液種植槽、浮板、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、凈水設(shè)備、羅茨風(fēng)機(jī)等部分組成。

圖1 深液流水培床

1.1 基礎(chǔ)建設(shè)

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

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

3）下挖通道：雙側(cè)共用通道寬度2.3m左右（內(nèi)徑），單側(cè)操作通道1.4m寬（內(nèi)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(cè)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(qū)域有縫隙則需填土夯實(shí)。

4）下挖通道臺(tái)階：在通道兩側(cè)制作臺(tái)階，臺(tái)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(huán)器地井：循環(huán)器位于每組水床的中間位置，以下挖操作通道底部為起點(diǎn)下埋1.8m。離水床基礎(chǔ)45cm處進(jìn)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(huán)器地井。

圖2 2.3米下挖操作通道及循環(huán)器預(yù)埋示意圖

1.2 系統(tǒng)安裝

深液層旋轉(zhuǎn)浮板系統(tǒng)由水床、浮板、回水管、循環(huán)器、肥料回抽檢測(cè)泵、肥料板（營養(yǎng)液檢測(cè)和加肥）、母液桶、羅茨風(fēng)機(jī)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(gè)，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(nèi)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(huán)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?？梢愿鶕?jù)不同品種更改定植孔位來調(diào)節(jié)蔬菜種植密度。

3）精準(zhǔn)自動(dòng)施肥系統(tǒng)：該系統(tǒng)根據(jù)傳感器反饋的各種植區(qū)水培液EC值，監(jiān)測(cè)缺少的微量元素，并自動(dòng)向該區(qū)域輸送相應(yīng)的缺少營養(yǎng)液。同時(shí)對(duì)應(yīng)不同的生長周期，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整營養(yǎng)液中的EC值，滿足蔬菜在不同的生長時(shí)期的需求，從而提高蔬菜生長效率，降低生產(chǎn)成本。

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

5）供液系統(tǒng)：供液系統(tǒng)包括供液管道、水泵、施肥機(jī)、調(diào)節(jié)流量閥門等。供液管道由水泵從水床中將營養(yǎng)液抽起后，通過施肥機(jī)檢測(cè)營養(yǎng)液濃度及pH值，根據(jù)施肥機(jī)設(shè)定值進(jìn)行加肥，完成后由水泵送到循環(huán)器，羅茨風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力將營養(yǎng)液注入水床。

6）供氣系統(tǒng)：羅茨風(fēng)機(jī)出口安裝U形DN50鍍鋅鋼管防止?fàn)I養(yǎng)液倒流，由PE90mm主管送到棚內(nèi)，再由分管分到每個(gè)分水器；分水器出氣口根據(jù)水培床循環(huán)器的數(shù)量決定，從分水器分出的PE8mm細(xì)管插到循環(huán)器底部的營養(yǎng)液管中。

2 種植技術(shù)

深液層旋轉(zhuǎn)浮板系統(tǒng)是蔬菜大部分根系在深5-10cm的營養(yǎng)液中，通過羅茨風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)對(duì)角循環(huán)器使?fàn)I養(yǎng)液流動(dòng)和增加營養(yǎng)液氧含量，使含營養(yǎng)液的水流經(jīng)植物根系后沿管道自動(dòng)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(cè)其中EC值并做營養(yǎng)補(bǔ)充，節(jié)水省肥，減少病蟲害的發(fā)生。

2.1 育苗

1）葉菜采用進(jìn)口克拉斯曼的黑泥炭為基質(zhì)，壓制泥炭塊時(shí)要調(diào)節(jié)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(diào)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(jié)和初始泥炭含水量定。

2）將混合均勻的泥炭土放入育苗機(jī)泥炭土槽內(nèi)，再由用專用的育苗壓塊機(jī)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(jù)種子大小更換吸管探針）。

圖3 泥炭含水量

圖4 水培葉菜育苗

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(jié)決定，在0.5-1cm之間，過薄不能將種子覆蓋（一部分種子發(fā)芽環(huán)境無光），過厚可能造成種子因?yàn)槿毖醢l(fā)芽率低或不發(fā)芽。保持種子出芽時(shí)的黑暗環(huán)境，并能起到保溫保濕的作用。每天查看育苗基質(zhì)、定期澆水（澆透），避免基質(zhì)缺水導(dǎo)致苗子萎蔫。待幼苗兩片子葉展平時(shí)，進(jìn)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(yǎng)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(xì)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(biāo)準(zhǔn)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(yǎng)液不見光。

3）幼苗長至2-3片真葉時(shí)，移栽至水培床。

表1 不同品種定植密度

2.3 移栽后管理

水培床營養(yǎng)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(nèi)溫度是否在正常范圍，若不在正常范圍則需要進(jìn)行升溫或者降溫。并查看葉菜長勢(shì)，是否有葉片發(fā)黃，或者病蟲害。

表2 不同品種最適溫度

2.4 采收

待葉菜長至達(dá)到采時(shí)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采收（不同品種采收標(biāo)準(zhǔn)不同）。例如：上海青，株高15cm左右，單棵重120g左右可進(jìn)行采收；西芹50cm，單棵重200g左右進(jìn)行采收；小白菜，株高35cm左右，單棵重150g左右可進(jìn)行采收。

3 營養(yǎng)液管理技術(shù)

營養(yǎng)液調(diào)節(jié)與控制是水培系統(tǒng)種植的關(guān)鍵技術(shù)。作物的根系大部分生長在營養(yǎng)液中，吸收其中的水分、養(yǎng)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(shí)，根系分泌的有機(jī)物、少量衰老脫落的殘根以及各種微生物等都會(huì)影響營養(yǎng)液質(zhì)量。

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

營養(yǎng)液的pH值因鹽類的生理反應(yīng)不同而發(fā)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(dāng)pH值上升時(shí)，采用硫酸、硝酸和磷酸去中和；pH值下降時(shí)，采用氫氧化鈉和氫氧化鉀中和。

溫度對(duì)作物生長的影響具有一定的互動(dòng)性，水培管理中可以通過對(duì)營養(yǎng)液液溫的調(diào)控來促進(jìn)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(shí)，作物對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收就會(huì)與正常值發(fā)生很大變化，進(jìn)而對(duì)作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)都會(huì)造成嚴(yán)重影響。

營養(yǎng)液配置的總原則是不產(chǎn)生沉淀，配方合理的平衡營養(yǎng)液不會(huì)產(chǎn)生沉淀，但潛伏著產(chǎn)生沉淀的可能性，尤其在濃度較高時(shí)可能性更大。一些容易與其他化合物起作用產(chǎn)生沉淀的鹽類，在濃溶液時(shí)不能混合在一起，但經(jīng)過稀釋后就不會(huì)產(chǎn)生沉淀，此時(shí)可以混合在一起。例如，要把Ca2+和SO4

2-、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(chǎn)生硫酸鈣沉淀，也不可與磷酸二氫鉀混在一起，否則容易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀。因此，這里就需要至少三個(gè)貯液罐，一個(gè)以鈣為中心，凡是不與鈣離子反映產(chǎn)生沉淀的鹽溶于其中，主要裝硝酸鈣、硝酸鉀；另一個(gè)以磷酸鹽和硫酸鹽為中心，凡不與磷酸根和硫酸根反映產(chǎn)生沉淀的鹽溶于其中；最后，為了調(diào)整營養(yǎng)液的pH值，還要有一個(gè)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(dāng)?shù)厮畃H值決定使用酸還是堿）。

4 深液流水培技術(shù)分析

4.1 有利的方面

1）設(shè)施內(nèi)營養(yǎng)液總量較多，營養(yǎng)液的組成和濃度變化緩慢，不需要頻繁地調(diào)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(jìn)行加溫或冷卻。

3）營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)中有空氣混入裝置，很容易調(diào)節(jié)溶存氧，根部對(duì)養(yǎng)分的吸收率高。

4）可以在營養(yǎng)液循環(huán)過程中，對(duì)營養(yǎng)液濃度、養(yǎng)分和pH值等進(jìn)行綜合調(diào)控，保持營養(yǎng)液的穩(wěn)定性。

5）營養(yǎng)液僅在內(nèi)部循環(huán)，不會(huì)流到系統(tǒng)外，因此，不會(huì)或者很少對(duì)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(yǎng)液量大，貯液池的容積也要加大，成本相應(yīng)增加。

2）營養(yǎng)液處于循環(huán)狀態(tài)，水泵運(yùn)行時(shí)間長，動(dòng)力消耗大。

3）營養(yǎng)液循環(huán)在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境之中，一旦發(fā)生病原菌就有可能造成迅速傳染甚至蔓延到整個(gè)種植系統(tǒng)。