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无土栽培技术的现状及存在问题

时间:2017-03-05 22:01来源:北京绿东国创农业科技有限公司 作者:汪晓云 点击:
无土栽培技术是设施园艺与工厂化农业的重要组成部分,提高无土栽培的设施化、标准化、智能化水平是设施园艺研究的重点。在设施环境下,土壤连续栽培三年以上,就不可避免地产生土壤连作障碍和土壤盐渍化问题,作物病虫害呈日益加重的趋势。土壤修复及其消毒技术的应用一定程度上可以缓解盐渍化进程,减轻连作障碍和土传病虫害的发生,但土壤的缓冲性和栽培管理的不可控因素,使根际理化环境难以实现精准化调控,同时也增加了农艺栽培的难度。
国内外都十分重视无土栽培设施工程与环境调控技术的研究,国外如荷兰、日本、丹麦、以色列等国家的蔬菜无土栽培已经进入工厂化生产的高级阶段。温室环境调控、栽培设施、作业机械、商品基质、专用营养液等的研究及应用基本实现了产业化、标准化、商品化。国内在这方面的研究还相对比较薄弱,仅在部分科研单位、大专院校开展相关基础理论研究和简易无土栽培模式的研发推广,受传统农业经验和园艺业者专业水平的限制,目前国内的无土栽培仍停留在土壤栽培的思维模式和经验技术层面上,未能充分发挥无土栽培的技术优势,产量和品质未能得到有效提升。同时,由于国内无土栽培的设施环境可控性差,生产存在较大的技术风险,无土栽培的园艺产品与土壤栽培的园艺产品市场价位缺乏比较优势,限制了无土栽培的规模化、商业化生产发展,也制约着科技研发的动力。以无土栽培设施与配套技术研发推广为业务方向的科技企业在国内也很少,自主研发实力不足,多以模仿、借鉴现有成型技术模式为主。由于无土栽培本身是一项需要设施工程装备来武装的现代化农业生产模式,如果过于强调设施装备的简易化和低成本,就会降低无土栽培的设施化、工厂化、标准化和智能化水平,技术与装备的不匹配,使无土栽培的作物产量、产品品质得不到有效保障和提升,而且由于劳动力成本已经成为设施园艺生产的主要成本,简易型无土栽培的低效率作业使生产效益无从体现。最近几年,国内部分企业已开始引进和代理国外的先进无土栽培设施产品,如“岩棉培设施、潮汐式育苗设施、高架草莓无土栽培设施”等。这些模式的引进有力地推进国内无土栽培的生产发展和科技创新,但难以满足国内设施农业日益发展的需求,人们迫切需要更多专业的栽培模式与成型设施。
无土栽培设施工程的研发不仅要满足植物生长发育的基本需求,还要使栽培设施装备与温室环境、栽培种类、作物管理、根际环境、营养液调控等更好地结合,使设施工程与农艺实现有机统一。无土栽培的设施工程研究与创新还应着眼现代和未来园艺从业者,要开展无土栽培的“专家模型”研究,逐步替代传统经验型的农艺技术,以提升无土栽培的综合技术水平,研发出“环境舒适化、设
施标准化、作业省力化、技术模块化、管理智能化”的无土栽培技术体系。
水培黄瓜图,垂蔓式基质栽培甜瓜,温室水培叶菜,塑料槽基质栽培番茄
现有无土栽培设施及技术存在的问题
水培模式
目前国内曾经推广的水培模式主要是深液流水培、浮板毛管水培、营养液膜水培、深液漂浮水培、管道式水培等模式。现有水培设施存在的主要问题是:
◆营养液的储液池设计、布局、安装不够合理,封闭性差,保温隔热性差,营养液易污染;
◆营养液循环泵、供回液管路及配件选材不合理,易腐蚀、影响营养液的化学性状,对作物根系造成毒害,影响产量和品质,设施的寿命短;
◆水培槽、定植板的连接性、封闭性较差,昆虫、病菌、尘土易进入根际环境,污染营养液,导致根系受害;
◆营养液的循环利用,还缺乏专业的营养液消毒设备,作物根际病虫害一旦发生,存在毁灭的风险;
◆营养液膜水培一旦遇到停电和设施机械故障,作物很容易引致缺水死亡;
◆深液流水培、漂浮深水培在夏季高温季节,根系容易发生缺氧腐烂的现象;
◆漂浮水培的定植板容易滋生绿藻和导致营养液的污染。
◆管道式水培存在清洗、消毒难度大,操作不方便的问题。
◆一些水培设施直接在地表安装使用,不采取地表隔离与净化措施,造成栽培系统污染。
 
基质栽培模式
基质无土栽培目前在国内应用较多,广泛用于果菜的生产,主要模式有:大槽式有机生态型无土栽培、塑料槽式基质栽培、箱式(单株容器)基质栽培、袋式基质栽培、垄式基质栽培、沙培等。存在的问题是:
◆有机基质来源及其处理方法未实现标准化和商品化,基质理化性状不稳定,栽培效果不稳定;
◆多数基质栽培采用滴灌非循环供液,水肥排出浪费较多,污染土壤和地下水;
◆滴灌设施容易出现物理及化学堵塞现象,致供液不均匀、作物生长不整齐及死苗现象;
◆敞开式基质栽培(槽式栽培、单株容器培),基质水分挥发损失较多,表面容易聚集盐分,根际理化环境不均衡。
◆封闭式基质栽培(主要是薄膜袋培、垄培、岩棉培),夏季受太阳辐射影响,容器内的基质温度过高,导致根系生长不良。
◆基质栽培中有机基质比例过高,一段时间后会逐步腐烂,透气性逐渐下降,影响根系活力。
◆有机生态型无土栽培,以人工追施固体有机肥,辅以滴灌清水来稀释固体肥,实现作物的营养供给,这种以表面撒施或集中穴施的追肥方式与土壤栽培类似,作业效率偏低。固体有机肥料的溶解,肥效显现和滴水位置、滴水量、保持基质湿润的时间关系密切,必须使滴水位置与施肥点在同一位点,否则固体有机肥得不到有效溶解,根系无法正常吸收营养。需要经常变换滴水位点,否则根群吸收水肥难以均衡。
◆大槽式基质栽培的基质用量偏大,而根系生长的有效空间则很小,不仅增加成本和劳作强度,也不利于根际水肥的精准调控。
◆缺乏标准化、模式化的成型栽培设施,也缺乏标准化的商品基质。基质的消毒、更换及废弃处理也没有形成一套完整的技术体系。
基质栽培辣椒、甜椒
立体无土栽培
立体无土栽培是指垂直、斜面或多层栽培,现已开发的模式有柱式栽培、墙式栽培、多层槽式水培、管式立体水培、多层槽式基质培等。立体无土栽培有利于提高温室空间的利用率,提高单位面积的产量。现有立体无土栽培模式中存在的不足是:
◆柱式、墙式栽培主要采用基质培,一般采用滴灌与循环供液的方式,滴管堵塞和流量不均匀,易导致局部死苗和植株生长不均匀现象。
◆一些柱式、墙式栽培模式,设施工程与农艺脱节,不利于实现较好的立体栽培,需要配套一定的基础土建工程,安装施工难度较大。
◆斜插管式立柱与墙体栽培的马蹄形“插管杯”,无法实现直接育苗,基质容易散落,苗床浇水有一定难度。
◆一些立柱栽培过于追求单柱上的植物定植棵数,要么柱体庞大,造成很大的“阴阳”面和空间光照损失,要么定植孔距太小,导致柱体上每棵植物纵向/横向生长空间受限制,单株光照不足,植株徒长倒挂而缺乏商品价值。
◆立体栽培的基质隐藏在柱体和墙体中,无法直接进行残根的清理和内部消毒,需要拆卸下来进行处理和重新安装。
◆现有立体栽培技术没有针对柱体、墙体在温室条件下,空间垂直光照、温度的不同来选种“适生品种”,同一品种在同一立体设施上,上下生长发育不一致,商品性不一致。
◆高架多层槽式基质栽培,设施构建体积较大,对下层形成较大遮光面,冬季生产效果较差。
 
雾气培
雾气培也叫雾培,是将营养液直接以雾化形态喷洒到作物根部的一种无土栽培方法,其最大优势是根系具有充足的氧气,高温季节不必为根部缺氧而担忧,但其存在的问题也是显而易见的。
◆雾培设施必须确保根部较大的根系下垂生长空间,以便为营养液的雾化扩散创造条件,因此,其设施装置占据的空间较大。现有雾培设施通常在垂直或倾斜面上直接打定植孔进行定植,植株生长易造成重心偏离,出现倒伏或垂挂生长现象,难以生产出正常株型的叶菜(油菜/生菜)产品,商品性较差。
◆雾培作物根系成束下垂生长,须根难以分散展开,多数情况下只有外侧根系能直接接受到雾化营养液,内侧根系相对处于不利位置,难以发挥大部分根系的水肥吸收功能。
◆营养液需要定时或连续雾化喷洒,如遇局部喷头堵塞或因水泵故障或停电时,植株很快缺水而导致萎蔫。因此,雾培的风险很高。
 
研发新型无土栽培设施及技术的基本原则
无土栽培模式虽然越来越多,但总体来说不外乎水培(含雾培)、基质栽培两大类,根据作物种类、生产、观光、科普和空间利用方式的不同而研发不同的栽培模式。通过设施工程手段来改善根系生长的物理、化学环境,实现作物工厂化、省力化、立体化、高效化、优质化的生产以及休闲、观光、科普功能的综合应用,要努力降低无土栽培的生产风险,提高生产经营效益。因此,我们在研发新型无土栽培模式时,要考虑到栽培模式的经济性、生产性、风险性、可操作性和多功能性,使栽培设施与作物生长形成有机整体,提高无土栽培的科技水平。
 
经济性
经济性并不是一昧地追求设施装备的低投入,而是要通过设施工程手段降低无土栽培的劳动强度,简化生产操作程序,提高作业效率。其次是通过设施装备的改正为作物生长营造更加优越的根际环境,使作物生长更健康,产量、品质和商品性显著提高,以此提高生产经营效益,这才是经济性。
 
生产性
生产性是指研发的新型无土栽培设施与配套技术是否能满足产业化、规模化高效生产的需要,是否具有推广应用前景!而不仅仅是满足人们对新技术的关注。
 
风险性
风险性是指栽培模式在生产过程中,设施对不利气象因子(高温、低温伤害)的防护隔离功能,对病虫鼠害的抵御和预防功能;对机械故障及停电等突发事件的缓解功能。使作物能顺利完成其生长发育过程,获得优质、高产、高商品性的园艺产品。同时,设施对作业者不构成人身安全威胁。
 
可操作性
可操作性是指研发的无土栽培设施模式化、标准化程度高,设施生产、运输、安装、使用方便,容易被生产作业人员所掌握。
 
多功能性
设施模式除了适用于规模化作物生产以外,其设施还适用于小规模的观光农业、科普教育、家庭园艺等领域组装使用,要注重视觉及人性化设计。
(责任编辑:admin)
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