蔬菜无土栽培基础

项目3　蔬菜无土栽培基础

项目描述

蔬菜无土栽培可有效克服普通设施栽培中土壤泛盐、土传病害严重等连作障碍问题,还可以在不适宜种植蔬菜的地方(如盐碱地、沙漠、矿区、楼顶、阳台等)周年种植,有效地提高了单位面积产量和质量,生产出的蔬菜病害少、无污染,是实现蔬菜生产工厂化、现代化、高效化的重要途径。本项目主要学习蔬菜无土栽培的基础知识。学习的重点是无土栽培基质的选择与混合、营养液的配制与管理。

学习目标

了解蔬菜无土栽培的形式、基质与栽培槽的种类;掌握基质混合与消毒方法及营养液的配制与管理技术。

技能目标

学会基质的混合与消毒技术;学会营养液的配制与管理技术。

项目任务

专业领域:园艺技术　　　　　学习领域:蔬菜生产

项目相关知识

根据国际无土栽培学会的规定:凡是不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质,在定植以后不用基质而用营养液灌溉的栽培方法,统称为无土栽培。

无土栽培的主要优点是:栽培地点不受土壤条件的限制,避免土传病虫害及连作障碍;肥料利用率高,节约水和劳力;产量高,品质好;有利于自动化和现代化管理。无土栽培有多种类型:

1)根据蔬菜的营养来源不同分类

(1)无机营养无土栽培

蔬菜生长需要的营养主要来自各种无机盐的混合溶液。该类无土栽培历史悠久,大多数蔬菜已有较为确定的营养液配方,同时栽培方式多样化,栽培程序也规范化。但也存在着如营养液配方、各种无机盐的用量要求较高,生产投资大,蔬菜产品中的硝酸盐含量较高等一系列问题。无机营养无土栽培在无土栽培中所占的比例越来越小。

(2)有机营养无土栽培

蔬菜生长需要的营养主要或全部来自有机肥,在栽培过程中,只需要定期施入有机肥和浇清水,管理比较简单。

有机营养无土栽培设备简单,肥料来源广泛,可就地取材,生产成本低,产品符合AA级绿色食品的要求,市场前景广阔。

2)根据有无栽培基质分类

(1)无基质栽培

无基质栽培是指除了育苗时采用固体基质外,定植后不用固体基质的栽培方法。按营养液供给方式不同又分为以下两类:

①水培　定植后,蔬菜根系直接浸泡在营养液内,由流动着的营养液为蔬菜提供营养。主要分为:

a.营养液膜法(NFT)　将蔬菜种植在浅层流动的营养液中。营养液循环利用,营养液层深度不超过lcm。

b.深液流法(DFT)　将蔬菜定植于定植网筐或悬杯定植板的定植杯内,蔬菜悬挂在营养液面上方,根系浸入营养液中。营养液循环流动,深度5～10cm,见图3.1。

图3.1　深液流法水培示意图

c.漂浮培法　是在深液流法的基础上,在栽培槽内的液面上,放置一块泡沫板,板上铺一层扎根布,植物的根系扎入扎根布内,营养液浇到扎根布上。该法氧气供应充足,不容易发生烂根现象。

②雾培　也叫气培,将蔬菜根系悬挂在栽培槽内,根系下方安装自动定时喷雾装置,每隔3min喷30s左右,间断地将营养液喷到蔬菜的根系上,营养液循环利用。

(2)基质栽培

将蔬菜栽种在固体基质上,用基质固定蔬菜并从基质中吸收营养和氧气。基质栽培的方法比较多,依基质的盛装方式不同分为:

①袋培法　用一定规格的专用袋盛装基质,蔬菜栽种在基质袋上,采用滴灌系统供营养液,见图3.2。

②槽培法　用一定规格和形状的栽培槽盛装基质,在槽内栽种蔬菜。该法多用滴灌装置向基质提供营养液和水,部分采取微喷灌法。

图3.2　袋培示意图

③岩棉培法　岩棉是一种用多种岩石熔融在一起,喷成丝冷却后黏合而成的疏松多孔、可成型的固体基质。一般将岩棉切成一定大小的块状,外部用塑料薄膜包住,种植时,将薄膜切开一小穴,种带育苗块的小苗,并用滴灌系统供给营养液和水分,见图3.3。

图3.3　岩棉培示意图

任务3.1　无土栽培基质

活动情景

蔬菜无土基质栽培首先要选择2～3种基质充分混合,使基质间优缺点互补,为蔬菜作物提供营养充足、水分适中、空气持有量大的生态环境。本任务是通过参观学习、教师讲解和任务驱动,熟悉基质的种类,学习基质的混合与消毒技术。

工作过程设计

续表

工作任务单

任务相关知识

无土栽培一般要求基质容重为0.5g/cm3,大小空隙比为1∶2,化学稳定性强,pH接近中性及无毒。

3.1.1　基质的种类

1)有机基质

有机基质主要包括草炭、锯末、树皮、炭化稻壳、食用菌生产的废料甘蔗渣和椰子壳纤维等,必须经过发酵后才可安全使用。

①草炭　富含有机质,保水力强,但透气性差,偏酸性,一般不单独使用,常与木屑、蛭石等混合。

②刨花、锯末　具高碳氮比。刨花在基质中以50%为宜。锯末可连续使用2～6茬,使用后应加以消毒。

③棉籽壳、菇渣　种菇后的废料,消毒后可使用。

④炭化稻壳　稻壳炭化后,用水或酸调节pH至中性,体积比例不超过25%。

2)无机基质

无机基质主要包括岩棉、炉渣、珍珠岩、蛭石、陶粒等。

①岩棉　具有化学性质稳定,物理性状优良,pH稳定及经高温消毒不带病菌等优点。岩棉在栽培初期呈微碱性反应,可在使用前经渍水或少量酸处理。

②珍珠岩　容重小且无缓冲作用,孔隙度可达97%。珍珠岩较易破碎,使用中粉尘污染较大,应先用水喷湿。

③蛭石　透气性、保水性、缓冲性均好。

④炉渣　炉渣颗粒大小差异较大,且偏碱件,使用前要过筛、水洗,用直径0.5～3mm的炉渣进行栽培。

⑤陶粒　能漂浮在水上,通气性好,可单独作基质,也可与其他基质混合使用。

3.1.2　基质的混合与消毒

1)基质混合

基质混合可以使各种基质间优缺点互补,为作物提供营养充足、水分适中、空气持有量大的生态环境。基质混合以2～3种混合为宜。常用的基质混合配方和比例见表3.1。

表3.1　常用基质混合配方

干草炭一般不易弄湿,可加入非离子湿润剂,每40L水中加50g次氯酸钠,能湿润1m3的混合基质。

2)基质消毒

为降低生产成本,基质经消毒后可以连续使用。消毒方法主要有蒸气消毒、药剂消毒和太阳能消毒三种。

①蒸气消毒　将基质装入消毒柜或大箱内,通入蒸气,密封后消毒0.5～1h。

②药剂消毒　将40%甲醛原液稀释50倍,用喷壶将基质均匀喷湿,用无破损薄膜盖严,经24～26h后揭膜,再风干2周后使用。

③太阳能消毒　夏季高温季节,在温室或大棚中把基质堆成20～25cm高的堆,长、宽据具体情况而定。培堆的同时喷湿基质,使其含水量超过80%,再用透光较好的塑料薄膜盖堆。槽培可直接在槽内基质上浇水并盖薄膜或密封温室,暴晒10～15d,消毒效果良好。

任务3.2　无土栽培槽

活动情景

蔬菜无土基质或营养液需盛装在栽培槽中。蔬菜的种类、栽培的形式及栽培设施的大小等决定了栽培槽类型的选择、规格的大小、设置的要求等。本任务是通过参观学习、教师讲解和资料查询,了解无土栽培槽种类和规格,并利用所提供的无土栽培设施、栽培形式等,正确选择和设置栽培槽。

工作过程设计

续表

工作任务单

任务相关知识

栽培槽内盛装栽培基质或营养液,在其内种植蔬菜。永久性栽培槽多用水泥预制,或用砖石作框,水泥抹面防渗漏,也有的是用铁片加工制成。临时性栽培槽多以砖石作框,内铺一层塑料薄膜防渗漏。也有一些临时性栽培槽使用木板、竹片、泡沫板等作框,或在地面用土培成槽或挖成槽,在其内铺垫一层塑料薄膜防渗漏。

3.2.1　栽培槽的种类

依栽培槽的形状不同,分为平底槽、V形底槽、W形底槽和⌒形底槽四种类型,见图3.4。

图3.4　无土栽培槽的类型

平底槽的底部较平,营养液分布均匀,多用于水培。其他栽培槽主要用于固体基质栽培。W形底槽的槽底中央扣盖一多孔的半圆形瓦,槽内多余的营养液或水集中于内能够顺利排出槽外;⌒形底槽的底部中部较高,多余的营养液或水集中到槽的两边排出;V形底槽通常在槽的下部平盖一片带有许多细孔的铁片、竹片或木板等,上铺一层编织袋,将槽一分为二,上方盛装基质,下方为排水和通气的沟,根系生长环境较好。

3.2.2　栽培槽的规格

栽培槽的规格取决于蔬菜的栽培形式、槽的类型、蔬菜的种类以及栽培设施的大小等。

根据栽种蔬菜的行数不同,栽培槽内宽20～80cm。V形底槽一般宽20～30cm;平底槽宽48～80cm;⌒形底槽和W形底槽应较平底槽窄些,否则底部高度差达不到要求,排水效果差;立体栽培用槽宽度一般不超过20cm。有机营养无土栽培法是靠施入的有机肥提供营养,为确保施肥量,一般要求用内宽40cm以上的宽槽来栽培蔬菜。

栽培槽的有效深度为15～20cm。水培槽一般深15cm左右,固体基质用槽深20cm左右。V形底槽的隔板以上高度15cm,下方深5cm。⌒形底槽和W形底槽的最浅部分应不小于15cm。

栽培槽的长度应根据灌溉能力、温室结构及田间操作所需走道等因素而定。

3.2.3　栽培槽的设置

为避免栽培过程中受土壤的污染,栽培槽要与地面保持一定的高度,无法保持高度或在地面放置栽培槽时,要用塑料薄膜进行隔离。为保持槽底积液有一定的流动速度,槽的进液端要稍高一些,两端保持1/80～1/60的坡度。立体栽培槽,上、下层槽间距应根据栽培的蔬菜高度确定,一般为50～100cm。

任务3.3　无土栽培营养液

活动情景

无土栽培依靠营养液提供蔬菜生长发育过程中所需要的各种营养元素。营养液有不同的配方,栽培过程中必须正确的配制营养液、合理使用并做好营养液的管理。本任务是通过参观学习、教师讲解和任务驱动等,学习营养液的配制技术、施肥技术和管理技术。

工作过程设计

工作任务单

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任务相关知识

3.3.1　营养液配方

在一定体积的营养液中,规定含有各种营养元素或盐类的数量称营养液配方。目前,以日本园艺试验场提出的园试标准配方和日本山崎配方应用较为普遍。

1)日本园试通用营养液配方

此配方适合于多种蔬菜,见表3.2。

表3.2　日本园试通用营养液配方

2)日本山崎营养液配方

此配方主要适用于无基质的水培,见表3.3。

表3.3　山崎营养液配方

∗用井水可不用锌、铜、钼等微量元素。

3.3.2　营养液配制技术

营养液一般配制成浓缩贮备液(母液)和工作营养液(栽培营养液)两种。

1)母液配制

(1)母液的类型

A母液:以钙盐为中心,将不与钙产生沉淀的肥料溶在一起而成。一般包括Ca(NO3)2、KNO3,浓缩200倍。

B母液:以磷酸盐为中心,将不与磷酸根形成沉淀的盐溶在一起而成。一般包括NH4H2PO4、MgSO4,浓缩200倍。

C母液:由铁和微量元素配制而成,浓缩1000倍。

(2)母液的配制方法

A或B母液配制步骤:

①按照要配制的浓缩母液的体积和浓缩倍数计算出配方中各种化合物的用量。

②依次正确称取A母液或B母液中的各种化合物,分别放在不同容器中。

③量取所需配制母液体积80%的清水,将称量好的肥料逐一加入,并充分搅拌,且要等前一种肥料充分溶解后再加入第二种肥料。

④待肥料全部溶解后加水至所需配制的体积,搅拌均匀即可。

C母液配制步骤:先称取所需配制体积2/3的清水,分为两份,分别放入两个塑料容器中;称取FeSO4·7H2O和EDTA-2Na分别加入两个容器中,搅拌溶解后,将溶有FeSO4· 7H2O的溶液缓慢倒入EDTA-2Na溶液中,边加边搅拌;称取C母液所需的其他微量元素化合物,分别放在小的容器中溶解,再分别缓慢地倒入已溶解了FeSO4·7H2O和EDTA-2Na的溶液中,边加边搅拌,最后加清水至所需配制的体积,搅拌均匀即可。

2)工作营养液配制

①利用母液稀释为工作营养液　在储液池中放入大约需要配制体积的1/2～2/3的清水;倒入所需A母液,开启水泵循环流动或搅拌器使其扩散均匀;量取所需B母液,缓慢将其倒入贮液池中的清水入口处,让水源冲稀B母液后带入贮液池中,开启水泵将其循环或搅拌均匀,此过程所加的水量以达到总量的80%为度;量取C母液,按照B母液的加入方法加入贮液池中,经水泵循环流动或搅拌均匀即完成工作营养液的配制。

②直接称量配制工作营养液　微量元素可采用先配制成C母液再稀释为工作营养液的方法,A、B母液采用直接称量法配制。

配制步骤:在种植系统的储液池中放入所要配制营养液总体积约1/2～2/3清水;称取A母液的各种化合物,放在容器中溶解后倒入储液池中,开启水泵循环流动;称取B母液的各种化合物,放入容器中分别溶解后,用大量清水稀释后,缓慢地加入贮液池的水源入口处,开动水泵循环流动;量取C母液,用大量清水稀释,在贮液池的水源入口处缓慢倒入,开启水泵循环流动至营养液均匀为止。

小贴士

配制营养液的注意事项

①为防止母液产生沉淀,在长时间贮存时,一般可加硝酸或硫酸将其酸化至pH3～4,同时将配制好的浓缩母液置于阴凉避光处保存,C母液最好用深色容器贮存。

②在直接称量营养元素化合物配制工作营养液时,在贮液池中加入钙盐及不与钙盐产生沉淀的盐类之后,不要立即加入磷酸盐及不与磷酸盐产生沉淀的其他化合物,而应在水泵循环大约30min或更长时间之后再加入。加入微量元素化合物时也要注意,不应在加入大量营养元素之后立即加入。

③在配制工作营养液时,如果发现有少量的沉淀产生,就应延长水泵循环流动的时间以使产生的沉淀溶解。如果发现由于配制过程中加入化合物的速度过快,产生局部浓度过高而出现大量沉淀,并且通过较长时间开启水泵循环之后仍不能使这些沉淀溶解时,应重新配制营养液。

3.3.3　施肥技术

刚定植蔬菜的营养液浓度宜低,以控制蔬菜长势,使株型小一些。盛果期的供液浓度要高,防止营养不足而引起早衰。如番茄,高温期从定植到第三花序开放前的供液浓度为标准配方浓度的0.5倍,到摘心前为0.7倍,再后为0.8倍浓度。低温期根系的吸收能力弱,应提高浓度,一般为高温期的1～2倍。

3.3.4　营养液的管理

1)营养液浓度的调整和管理

营养液在使用过程中,应随着浓度的变化,及时补充水分或无机盐。方法如下:

(1)根据硝态氮的浓度变化进行调整　测定营养液中硝态氮的含量,并根据其减少量,按配方比例推算出其他元素的减少量,然后计算补充肥料用量并加以补充,保持营养液应有的浓度和营养水平,见表3.4。

表3.4　营养液中可接受的营养元素的浓度

(2)根据营养液的水分消耗量进行调整　根据作物水分消耗量和养分吸收量之间的关系,以水分消耗量推算出养分补充量,对营养液进行调整。

(3)根据营养液的电导率变化进行调整　测定标准营养液和一系列不同浓度营养液的电导率(EC值),并根据不同浓度值计算达到标准浓度时需追加的母液量,画出电导率值、营养液浓度和母液追加量三者关系曲线,再由每次测定使用营养液的电导率值,查出相对应的母液追加量,对营养液进行调整。

生产上也可采用较简单的方法来管理营养液。具体做法是:第一周使用新配制的营养液,第一周末添加原始配方营养液的一半,第二周末把营养液罐中所剩余的营养液全部倒入,从第三周开始重新配制营养液,并重复以上过程。

2)营养液的pH调整

营养液pH的适宜范围为5.5～6.5。每吨营养液从pH7.0调到6.0所需酸量为:98%硫酸(H2SO4)100mL,63%硝酸(HNO3)250mL,85%磷酸(H3PO4)300mL,63%硝酸(HNO3)与85%磷酸(H3PO4)体积比为1∶1的混合酸245mL。

3)营养液温度管理

夏季温度不超过28℃,冬季不低于15℃。冬季温度偏低时,可用电热器或电热线配上控温仪对营养液进行加温。

4)营养液含氧量调整

夏季因温度高,营养液往往供氧不足,可通过搅拌、营养液循环流动、化学试剂制氧、降低营养液浓度等措施提高含氧量。

项目小结

无土栽培的形式多样,分类方法也比较多,主要有营养来源分类法和有无基质分类法两种。有机营养无土栽培法符合绿色食品生产要求,并且技术简单,易推广,发展潜力巨大。无土栽培基质主要分为有机基质与无机基质两种,混合使用的效果优于单独使用。无土栽培槽有多种形状和规格,使用中要注意设置方法。营养液的配方有多种,各有优缺点,应根据需要进行选择;营养液的配制与管理比较复杂,栽培过程中应根据蔬菜的栽培进程以及温度等及时调节浓度,满足需要,同时要注意配制的注意事项。

复习思考题

1.什么是无土栽培?有哪些优缺点?

2.为什么有机营养无土栽培是无土栽培的发展方向?

3.蔬菜无土栽培有哪些基质种类?各有何优、缺点?

4.怎样进行基质消毒和基质混合?

5.配置营养液应注意哪些问题?

实训指导

实训　营养液配制技术

1)材料用具

配制营养液配方的各种无机盐化合物、天平、营养液配制所需的各种量筒、容器等。

2)方法步骤

①根据选定要配制的营养液配方及要配制营养液的量,计算出A、B、C三种不同母液所需各种无机盐的重量。

②精确称取A母液所需的各种无机盐重量,并分别放置。根据营养液配制方法配制A母液,然后依次配制B母液和C母液。

③根据要配制工作营养液的数量,计算出A、B、C三种母液的用量。按比例量取A、B、C三种母液,并按操作顺序进行混合配制。观察配制后的营养液混合情况。

3)作业要求

①记录选定营养液配方各种肥源的计算过程。

②记录定量配制工作营养液所需A、B、C三种母液体积的计算方法。