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设施农业无土栽培课件


设施农业有机生态型无土栽培技术
巴州农业技术推广中心 ---- 韩广泉

一.概述
1.无土栽培的定义: 无土栽培是指不用天然土壤栽培作物,而是将作物栽培在营养液中,这种营 养液可以代替天然土壤向作物提供水分、养分、氧气、温度,使作物能够正常生 长并完成其整个生命周期。 2.无土栽培的分类: 2.1.有固体基质类型--栽培容器或槽内的空间无基质存在,只有作物根系、营 养液和空气。包括砂培 、砾培、岩棉培和有机生态型无土栽培等方式 2.2.无固体基质类型--栽培容器或栽培槽内的空间均有基质填充,基质固定植 株营养液和空气存在于基质间隙,包括 NFT、DFT 和雾培等方式。 3.无土栽培的优缺点: 3.1 无土栽培的优点: 3.1.1.为作物提供了最佳根系生长环境和最优水肥,产量比土壤栽培高。 3.1.2.省水、省肥、省工。 3.1.3.避免土壤连作障碍。 3.1.4.免除土壤污染(生活污染、工业污染) ,生产出符合卫生要求的产品。 3.1.5.不受地区限制,可充分利用不毛之地。 3.1.6.有利于实现农业的产业化。 3.2 无土栽培的缺点: 3.2.1.一次性投资大。 3.2.2.要求管理人员素质高。 3.2.3.有一定风险,一个环节一旦出问题,可能导致全军覆灭。 3.2.4.管理过程要求严格。 3.2.5.对环境条件要求更高。 4.存在的问题: 4.1. 无土栽培系统设施投资成本高,但蔬菜产量增幅不大。 4.2. 菜农文化素质低,无土栽培技术人才匮乏。 4.3. 无土栽培配套设施不完善,基础研究薄弱。 4.4. 过去无土栽培的研究重点主要集中在无土栽培的应用技术上 (如基质 种类和营养液配方的研究) ,而对无土栽培的应用基础的研究(在无土栽培条件 下,作物根际环境和温室环境因素与作物生长发育关系研究)比较薄弱。

二. 无固体基质无土栽培
无固体基质无土栽培包括水培和雾培,水培是指植物根系直接与营养液接 触,不用基质的栽培方法。水培可以分为两类:一是营养液膜技术(Nutrient Film Technique, NFT):营养液液层较浅,植株直接放在种植槽槽底,根系在槽底生 长,而营养液以一浅层在槽底流动的,有时也称浅水培技术。 二是深液流水培技术(Deep Flow Technique, DFT):指营养液液层较深、植物由 定植板或定植网框悬挂在营养液液面上方, 而根系从定植板或定植网框伸入到营 养液中生长的技术。也称深水培技术。
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雾培又称气培或雾气培。 它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系 上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离 钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角 形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔 2-3 分钟喷雾几秒钟, 营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需 要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用, 未进行大面积生产,因此最好不要用此方法。此方法栽培植物机理同水培 因此 根系状况同水培. 根系生长环境是营养液而不是固体基质这是水培和雾培的共性。 1.水培:水培根据其营养液液层的深度、设施结构和供氧、供液等管理措施的不 同,可划分为两大类型: 一是营养液膜技术(Nutrient Film Technique, NFT):营养液液层较浅,植株直 接放在种植槽槽底,根系在槽底生长,而营养液以一浅层在槽底流动的,有时也 称浅水培技术。 二是深液流水培技术(Deep Flow Technique, DFT):指营养液液层较深、植物 由定植板或定植网框悬挂在营养液液面上方, 而根系从定植板或定植网框伸入到 营养液中生长的技术。也称深水培技术。 2.水培的设置构成: 水培系统包括种植槽、供液系统、回液系统和储液池等,供液系统包括电泵、 管道、流量计、时间控制器、浓缩营养液罐、营养液自控装置等。 2.1 种植槽: 在制作种植槽时应注意: 2.1.1 选用建槽材料要考虑其耐用性和生产成本。 2.2.2 种植槽的深浅根据种植蔬菜种类确定。 2.2.3 槽要有一定的坡度,一般以坡降为 1:100 左右为宜,过大的坡降营养 液流速过大,而坡降过小,则流动缓慢,不利于槽中营养液的更新。 2.2 营养液循环系统: 包括供液系统和回流系统两大部分组成。供液系统包括供液管道、水泵和 调节流量的阀门等。 供液管道是指指从地下贮液池经由水泵然后通向各个种植槽 的各级管道。所有的管道均需采用塑料管,勿用镀锌水管或其它金属管。 回流系统包括回流管道和种植槽中的液位调节装置。 2.3 储液池:储液池一般建在地下 2.4 其他设备: 2.4.1.供液定时器: 可准确地控制水泵工作的间歇时间, 省去人工控制的麻烦, 使得生产过程更趋自动化。 间歇供液定时器要选择可进行 1 分钟~24 小时循 环控制的。 2.4.2.电导率(EC)自控装置:由电导率传感器、检测及控制仪表、浓缩营养液 罐(A 液和 B 液两种)和浓缩营养液注入泵以及与水源连接的电磁阀等部分组成。 3.酸碱度(pH)自控装置:由酸碱度(pH)传感器、控制仪表、浓酸或浓碱罐以及酸 碱的注入泵组成。

三 营养液管理
1.营养液概念及配制要求: 概念:是把含有植物所需营养元素的化合物溶解于水中而成的液体。营养液
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是无土栽培的核心,营养液配制与管理是无土栽培技术的关键。 营养液是无土栽培的核心,只有掌握了营养液配制的原理、配制技术和变化 规律,才能使无土栽培获得成功 1.1 营养液组成的原则: 1.1.1.营养液必须含有植物生长所必需的全部营养元素。 1.1.2.含各种营养元素的化合物必须是根部可以吸收的状态 , 就是可以溶于 水的呈离子状态的化合物。 1.1.3.营养液中各营养元素的数量比例应符合植物生长发育的要求、而且是 均衡的。 1.1.4.营养液中各营养元素的无机盐类构成的总盐分浓度及其酸碱反应应是 适合植物生长要求的。 1.1.5.组成营养液的各种化合物,在栽培植物的过程中,应在较长时间内保 持其有效状态。 1.1.6.组成营养液的各种化合物的总体,在被根吸收过程中造成的生理酸碱 反应应是比较平衡的。 1.2 营养液组成的依据: 在营养液浓度确定时, 必须要充分考虑生理平衡和化学平衡的适宜性。所谓 生理平衡, 就是植物能在营养液中按其生理要求吸收到所需的一切营养元素,且 要吸收到符合比例的数量。 影响营养液生理平衡的因素主要是营养元素之间的拮 抗作用。 化学平衡就是要考虑营养液中某些营养元素的化合物,当其离子浓度 达到一定值时, 会相互作用形成难溶性沉淀而从营养液中析出,使营养液中营养 元素的比例失去平衡。主要要通过调节浓度及营养液 pH 来避免。 2.营养液的配制: 2.1 营养液配制时选择肥源的要求: 2.1.1.化学矿质肥料为主; 2.1.2.溶解性好,均匀分布,长期有效 2.1.3.质地纯正,含量稳定,不含有害物质 2.1.4.符合配方前提下,尽量减少种类 2.1.5.水质无污染,不含杂质和有害物质 2.2 水源: 水质有软、硬之分。硬水中含有多种钙、镁盐类,主要是碳酸盐、硫酸盐、 氯化盐等。而软水含量较低。 2.2.1.水质的软硬程度以每升水中含 CaO 的重量来表示:1?=10mg CaO/L 按其划分:0-4?-----很软水; 4-8?-----软水; 8-16?----中硬水; 16-30?----硬水; 30?以上----极硬水。 2.2.2.营养液对水质的要求 (1)水的硬度 10?以下为宜,最高不超过 15?; (2)pH5.5-8.5; (3)悬浮物不超过 10mg/L; (4)NaCl 含量小于 2mmol/L; (5)无有害微生物(病原菌) ;
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(6)溶解氧(≥3mg/L) 、氯气(≤0.3mg/L) ; (7)重金属及有害元素不许超标。 2.2.3.营养液水源及处理 (1)自来水----一般是经消毒和处理的饮用水,可直接使用 (2)井水----分软水、硬水,经分析测定后使用。 (3)雨水----考虑当地的空气污染情况,对 pH 及有害物质严格检测,可进行 澄清、过滤、沉淀、消毒,一般为软水。下雨开始几分钟的雨水最好不要使用。 (4)河水----水质复杂、多变,应慎重。必须经过检测、处理,达标后使用。 (5)雪水----一般为软水。亦应分析测定后使用。 (6)蒸馏水、去离子水---- 多用于严格的科学试验。 2.2.4.营养液的肥源 要求:质地纯正,含量稳定,不含有害物质 a 注意结晶水数量、含水量 b 注意纯度 c 注意杂质种类、含量 d 注意溶解度、酸碱性 e 商品标示不清或技术参数不明者严禁使用,需化验后确认。 f 本物符合,有害物质同时也不能超标。 2.2.5.营养液酸碱度调节 (1) 调节 pH 必要性 a. 养分有效性: pH>7-P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、B、Cu pH<5-H+与 Ca2+拮抗;Cu、Mn 中毒;腐蚀容器 b. 影响作物代谢(原生质膜透性、酶活性等)根系发黄坏死 (2) 营养液 pH 变化影响因素: a.生理酸、碱肥料组成;b.每株占有体积;c.更换速率 (3) pH 控制: a.治标(调节) ;b.治本(配方) (4)营养液酸碱性调节常用的酸有:硫酸、硝酸、磷酸,常用的碱有:氢氧化钠、 氢氧化钾 2.2.6.营养液溶存氧(DO) 一定温度、一定大气压条件下单位体积营养液中溶解氧气的数量,用 mg/L 表示。营养液中维持浓度在 4-5 mg/L(15-270C,饱和溶解度的 50%)以上为宜。 缺氧原因: 温度与气压; 根系与微生物呼吸 氧气不足影响:(1)呼吸不完全,酒精中毒; (2)激素合成紊乱,生长异常; (3)养分吸收受阻,影响生长 溶解氧的调节: a.搅拌:效果好,但难以实施 b.压缩空气:效果好,适于小规模水培 c.化学反应:增氧效果好,但价格昂贵 d.循环流动:效果好,采用较多 e.落差:效果好,采用较多 f.喷射(雾) :效果好,采用较多 g.增氧器:进水口安装,先进水培设施多用
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h.间歇供液:番茄夏季供 15 分钟,停 45 分钟,空气中吸氧 2.2.7 营养液消毒灭菌: (1)紫外线照射: (2)紫外线加臭氧杀菌: (3) 超声波: (4)高温加热杀菌: (5)缓流砂过滤处理: (6)拮抗微生物: (7)膜分离法: (8)药剂杀菌(化学法) :

四 有固体基质无土栽培
有固体基质无土栽培栽培是指容器或槽内的空间无基质存在,只有作物根 系、营养液和空气。包括砂培 、砾培、岩棉培和有机生态型无土栽培等方式 有固体基质无土栽培在我国目前普遍应用的方式为岩棉培和有机生态型无 土栽培,其中有机生态型无土栽培近年来发展迅猛。岩棉培可采用开放供液系统 和循环供液系统;有机生态性无土栽培均采用开放供液系统。 1.常用的基质种类 无土栽培可用固体基质有多种,可以因地制宜、就地取材,常用的有砂、石 砾、珍珠岩、蛭石、岩棉、泥炭、锯木屑、稻壳、泡沫塑料等 1.1 基质的分类: 按基质来源可分为:天然基质(如砂、石砾等 )和人工合成基质(如岩棉、泡沫 塑料、多孔陶粒等 ) 按基质组成可分为无机基质(如砂、石砾、岩棉、蛭石、珍珠岩 等)和有机 基质(如树皮、泥炭、稻壳等) 按基质性质可分为惰性基质 (基质本身不供应养分或不具有阳离子代换量 , 如砂、石砾、岩棉等 )和活性基质(基质本身能供给植物养分或具有阳离子代换 量,如泥炭、蛭石等) 按基质使用时组分不同可分为单一基质(以一种基质作为生长介质, 如砂培、 砾培、岩棉培等)和混合基质(由两种或两种以上基质按一定比例混合,克服单一 基质造成的容重过轻、过重、通气不良或通气过剩等缺点) 2.基质的理化性质 2.1 物理性质: 对作物生长有较大影响的基质物理性质主要有容重、总孔隙度、持水量、大 小孔隙比及颗粒大小等 容重:单位体积基质的重量,它反映基质的疏松、紧实程度。容重大,基质 紧实、 透水透气性差。容重小,基质疏松、透气性好,但不易固定根系。理想 容重范围在 0.1~0.8g/cm3。最好容重为 0.5g/cm3 总孔隙度: 是指基质中持水孔隙和通气孔隙的总和,以相当于基质体积的百 分数(%)表示 。为克服单一基质总孔隙度过大或过小所产生弊病,生产上常 将二、 三种不同颗粒大小的基质混合制成复合基质使用,混合基质的总孔隙度以 60%左右为宜,相当于菜园土的总孔隙度,菜园土的总孔隙度为 66% 大小孔隙比: 基质中空气所能够占据的空间—通气孔隙与基质中水分所能够 占据的空间—持水孔隙之比, 一般讲,大、小孔隙比在 1:1.5~4 范围内作物均能
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良好生长 颗粒大小:基质颗粒大小直接影响容重,总孔隙度和大小孔隙比。基质颗粒 粗,容重大,总孔隙度小,大小孔隙比大,通气性好但持水性差,因此要增加浇 水次数。基质颗粒细,容重小,总孔隙度大,大小孔隙比小,持水性好,通气性 差,导致基质内水分积累引起 沤根和 根系发育不良 2.2 化学性质: 对栽培作物生长有较大影响的基质化学性质主要有基质的化学组成及由此 而引起的化学稳定性、酸碱性、物理化学吸收能力(PH 及阳离子代换量) ,缓冲 能力和电导率等 基质的化学稳定性: 无土栽培基质要求有较强的化学稳定性,减少其对营养 液平衡的影响 由无机矿物构成的基质(砂、石砾) ,要看其成分组成 ;由植物残体构成的 基质,如泥炭、木屑、稻壳、甘蔗渣等。其组成复杂,大体分为三类:易被微生 物分解的物质,如糖、淀粉、有机酸等使用初期易引起 N 缺乏 ; 有毒物质,如 某些有机酸、酚类、丹宁等,毒害根系 ;不易分解物质,如木质素,腐殖质等 基质的酸碱性(PH) :对于过酸、过碱的基质都必须进行调节。炉渣使用前 冲洗 基质阳离子代换量:以 100g 基质代换吸收阳离子的毫克当量数(CEC)来 表示,有的基质几乎没有阳离子代换量,有些却很高。阳离子代换量会对基质中 营养液组成产生很大影响,影响营养液的平衡,但也有其有利的一面,可保存养 分,减少损失,对营养液的酸、碱反应有缓冲作用 基质的缓冲能力:指基质在加入酸、碱物质后,基质本身所具有的缓和酸、 碱性(PH)变化的能力。 基质缓冲能力的大小, 主要由阳离子代换量及存在于基质中的弱酸及其 盐类的多少而定。ECE 高,缓冲能力大。一般讲植物性基质都有缓冲能力,矿 物性基质有些缓冲能力很强,如蛭石;有些则无缓冲能力,如砂、砾石 ,岩棉等 基质的电导率:指基质未加入营养液之前,本身原有的电导率。反映基质中 原来带有的可溶盐分的多少,直接影响营养液平衡 3.基质的选用原则: 有两个原则:一是适用性;二是经济性 适用性: 基质的容重在 0.5 左右, 总孔隙度在 60%左右; 大小孔隙比在 1:1.5~4 左右,化学稳定性强,酸碱度接近中性,没有毒性物质存在,都是适用的 经济性:就近就地取材,成本低廉,生产效果较好

五 有机生态型无土栽培
1.概念: 有机生态型无土栽培的含义:不用天然土壤,而使用有机基质(有时添加部 分无机基质) ;不用传统的营养液灌溉根系,而使用有机固态肥,并直接用清水 来灌溉作物的一种无土栽培形式。 2 有机生态型无土栽培的特点 有机生态型无土栽培技术是指不用天然土壤,而使用基质,不用传统的营养液 灌溉植物根系,而使用有机固态肥并直接用清水灌溉作物的一种无土栽培技术。 因此有机生态型无土栽培技术具有一般无土栽培的特点,如:提高作物的产量与 品质、 减少农药用量、 产品洁净卫生、 节水节肥省工、 利用非可耕地生产蔬菜等。
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此外,有机生态型无土栽培还具有以下特点: 2. 1 用有机固态肥取代传统的营养液 2.2 操作管理简单 2. 3 大幅度降低无土栽培设施系统的一次性投资 2. 4 大大节省生产费用 2. 5 对环境无污染 2. 6 产品质优可达“绿色食品”标准 3 有机生态无土栽培的设施系统构造 3.1 栽培槽 有机生态型无土栽培系统采用基质槽培的形式(图 9-1) 。在无标准规格的 成品槽供应时,可选用当地易得的材料建槽,如用木板、木条、竹竿甚至砖块。 实际上只建没有底的槽框, 所以不须特别牢固,只要能保持基质不散落到过道上 就行。槽框建好后,在槽的底部铺一层 0.1mm 厚的聚乙烯塑料薄膜,以防止土壤 病虫传染。槽边框高 15~20cm,槽宽依不同栽培作物而定。如黄瓜、甜瓜等蔓 茎作物或植株高大需有支架的番茄等作物,其栽培槽标准宽度定为 48cm,可供 栽培两行作物,栽培槽距 0.8~1.0m。如生菜、油菜、草莓等植株较为矮小的作 物,栽培槽宽度可定为 72 或 96cm,栽培槽距 0.6~0.8m,槽长应依保护地棚室 建筑状况而定,一般为 5~30m。 3.2 供水系统 在有自来水基础设施或水位差 1m 以上储水池的条件下,按单个棚室建成独 立的供水系统。输水管道和其他器材均可用塑料制品以节省资金。栽培槽宽 48cm,可铺设滴灌带 l~2 根,栽培槽宽 72~96cm,可铺设滴灌带 2~4 根。 4、制定操作管理规程 4.1 栽培管理规程 主要根据市场需要、价格状况,确定适合种植的蔬菜种类、品种搭配、上市 日期,制定播种育苗、种植密度、株形控制等技术操作规程表。 4.2 营养管理规程 肥料供应量以氮磷钾三要素为主要指标,每 m3 基质所施用的肥料内应含有: 全氮(N)1.5~2.0kg,全磷(P2O5)0.5~0.8kg,全钾(K2O)0.8~2.4kg。这 一供肥水平, 足够一茬番茄亩产 8000~10000kg 的养分需要量。为了在作物整个 生育期内均处于最佳供肥状态, 通常依作物种类及所施肥料的不同,将肥料分期 施用。应在向栽培槽内填入基质之前或前茬作物收获后、后茬作物定植前,先在 基质中混入一定量的肥料 (如每 m3 基质混入 10kg 消毒鸡粪、 1kg 磷酸二铵、 1.5kg 硫铵和 1.5kg 硫酸钾)作基肥。这样番茄、黄瓜等果菜在定植后 20 天内不必追 肥,只需浇清水,20 天后每隔 10~15 天追肥 1 次,均匀地撒在离根 5cm 以外的 周围。基肥与追肥的比例为 25:75 至 60:40,每次每 m3 基质追肥量:全氮(N) 80~150g,全磷(P2O5)30~50g,全钾(K2O)50~180g。追肥次数以所种作物 生长期的长短而定。 4.3 水分管理规程:根据栽培作物种类确定灌水定额,依据生长期中基质含水状 况调整每次灌溉量。定植前一天,灌水量以达到基质饱和含水量为度,即应把基 质浇透。定植以后,每天灌溉 l 次或 2~3 次,保持基质含水量达 60~85%(按 占干基质计) 。一般在成株期,黄瓜每天每株浇水 1~2L,番茄 0.8~1.2L,甜椒 0.7~0.9L。灌溉的水量必须根据气候变化和植株大小进行调整,阴雨天停止灌 溉,冬季隔 1 天灌溉 1 次。
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