立体无土栽培是指通过设施工程手段,将无土栽培技术与工程装备结合,实现垂直面、斜面、多层立体种植植物的方法。在斜插式立柱栽培与斜插式墙体栽培模式(1998 年开始研发) 基础上,研制开发出第2 代“链条组合式墙体栽培(专利号:ZL 200820109103.1)和三角立柱式栽培”两种新模式。其中,链条组合式墙体栽培设施。由栽培槽体、顶部槽盖、底部集液槽、基座、固定轴管、无纺布、基质、定植杯、营养液循环供液系统等组成。
三角立柱式栽培设施。
由三角立柱钵、无纺布、基质、定植杯、柱芯管、集液槽、营养液循环供液系统等组成。这两种模式的栽培设施现已在国内一些农业科技园区、观光农业园进行推广应用,取得了良好的生产与科技示范效果。
新型立体无土栽培设施的安装与栽培应用
(1) 三角立柱式无土栽培模式
大面积生产时,一般先设计好立柱的平面布置位点,根据立柱位点进行集液槽制作和给回液管路的安装预埋。同时要将立柱上方布设固定立柱的网格状设施。集液槽与回液管路。一般在地面砌宽度30~80 cm不等的砖混水泥槽,做好防渗处理;也可采用宽度40~80 cm 的塑料槽直接铺设于地面,再铺设防渗塑料膜作为立柱栽培的集液槽。在集液槽的中间或一端设回液口,与地下回液管路连通,将回液管路通到营养液池,形成集液与回流循环管路。灌注基质。三角立柱钵内需灌注基质,先在钵内衬垫一层无纺布,将珍珠岩、蛭石或海绵等基质材料灌(或塞) 入三角钵的空腔内,至八成满,再将无纺布边沿回覆盖在基质表面,无纺布的功能是把基质包裹起来,避免基质外溢或随重力作用向下层流失。串叠栽培柱。采用直径为50 mm 的PVC 管作为立柱钵的串叠柱芯管,将三角立柱钵一个个串叠起来形成高度180~200 cm 的栽培柱(需要11~13 个立柱钵串叠而成);在观光场所,一般高度没有严格要求, 以美观为追求目标, 串叠高度120~240 cm不等。
固定立柱。将串叠好的栽培柱按柱距为80~150 cm 不等的间距进行定位。如集液槽较宽,可以考虑立柱双排错位排列。如集液槽是水泥槽结构,可以考虑在槽内填充直径为30~50 mm 的碎石或卵石,在小石块上覆盖无纺布或在石缝中栽培耐阴花草蔬菜。如底部集液槽是泡沫塑料槽,则需要加盖盖板,在盖板上画出立柱的位点,用刀或锯片按立柱钵的六边形外形切出立柱位孔,将立柱插入孔中,上部将柱芯管固定在网格上。定植板上的其余空隙可钻直径为25~30 mm 定植孔,栽培小棵型的耐阴叶菜和耐阴花草。
安装供液管路。在立柱顶部的网格上铺设滴灌设施,按立柱的南北纵向布设供液支管,在温室的南北中部或南北一端铺设东西向主管路,主管路可根据栽培面积大小,考虑是否需要分区控制供液。在每个立柱上方的支管上钻三四个直径为2.5~3.5 mm的小孔,插入三四根相应孔径的滴箭软管或发丝管,下端固定在立柱顶层栽培钵内,使营养液滴入钵内基质中。无纺布和基质的吸水性、渗漏性比较好,营养液很快一层层向下渗流,使整个栽培柱内的基质完全湿润,满足每一棵作物的水肥需求。
试水定植。设施安装完成后先进行试水,检查每个柱子、每一层栽培钵的基质、无纺布被水分完全湿润,才能进行定植。定植时在定植孔底部添加少许珍珠岩或蛭石、岩棉等吸水性好的基质,将培育好的作物小苗带杯直接插入定植孔中,轻松完成定植作业。
供液设定。三角立柱栽培,根据钵内所选基质材料的持水性能、温室环境条件、柱体上作物的长势来设定供液时间和供液次数,一般每次供液时间在15~30 min 不等,每天根据作物生长需要供液
3~6 次即可。
栽培作物。三角立柱栽培模式可以栽培各种散叶和分枝型的绿叶菜及各种矮生花草,不适宜栽培草莓、结球叶菜(如结球生菜、卷心菜)、根菜(萝卜)。一般常见的叶用甜菜、散叶生菜、木耳菜、番杏、紫背天葵、乌塌菜、奶白菜等品种可以栽培。
(2) 链条组合式墙体栽培模式
链条组合式墙体栽培一般不作为生产栽培使用,可作为温室东西分区的“生态隔离设施”,或用于观光农业的“景观墙”、生态餐厅的“雅间”隔离墙栽培使用。在这些场合使用,栽培墙的间距比较大,互相遮光的时间少,能确保整体墙面上的作物生长一致。墙体基座及回液管路。栽培墙设施的安装位置需要砌“墙体基座”,基座的功能一是为了能承载整体栽培墙的重量;二是为了有利于栽培槽链接的轴心管的安装固定;三是为了便于墙体栽培排出营养液的收集回流。基座宽度与墙体栽培槽外径(以定植钵凸起外围尺寸为准) 基本一致就可。基座中预埋直径为75~110 mm 的回液管,在
回液管上按墙体栽培集液槽底部的排液口位置设变径三通(回液口)。或者直接在基座上砌一条回液槽,将墙体上流下来的营养液收集并经回液管道回流至营养液池中。
灌注基质。栽培槽内需要填充基质和无纺布,基本原理和方法同三角立柱钵。
墙体组装。在墙体基座上先固定轴管,将集液槽布设在底层,从第2 层开始,依次从左到右依次搭接布设栽培槽,第3 层从右到左依次搭接,使上下层栽培槽的定植口位置错开,一层一层串叠栽培槽,至高度达到设计要求(一般正常栽培墙高度为180~200 cm,也可做到300 cm 高度)。到顶部加盖一层顶槽,使之形成完全封闭的墙体栽培设施。轴心管顶部与温室柱子或附近建筑物进行衔接固定。
安装供液管路。根据栽培墙的长度来设计供液管的布设方案,一般主管直径为25~40 mm,如是若干片分离的墙体栽培格局,则需分设供液控制阀,以调控分区的滴液流量。在栽培墙的顶槽上布置供液支管,在支管上钻直径为3~5 mm的滴管孔,插入等径的滴管(发丝管或滴箭软管),每根滴管间距为8~10 cm。将滴管的另一端插入顶槽盖上,滴管间距也为8~10 cm。
试水定植。设施安装完成后应先试水,整面栽培墙上的每一层栽培槽,每一个定植孔中的基质、无纺布被水充分湿润,才可进行定植。定植时在定植口底部添加少许珍珠岩、蛭石或岩棉等吸水性好的基质,将培育好的作物小苗带杯直接插入定植孔中即可。供液时间和供液次数设定同立柱栽培。
栽培作物。与三角立柱栽培一样,链条式墙体栽培主要适合栽培散叶型和分枝型的绿叶蔬菜和各种矮生花草,还可用于草莓、观赏椒、矮生直立小番茄等的栽培,但不适宜栽培结球叶菜。
新型立体无土栽培模式的主要优点两种栽培模式的定植孔均设计为凸出垂直面的“U 形定植孔”,配套定植杯为模具专业生产的“U 形定植杯”。育苗可以直接在U 形定植杯中进行,方便了育苗、定植和采收作业。
六边形的立柱钵,在3 个对角设定植口,一是极大地方便了立柱钵的串叠安装,可实现上下层栽培钵定植孔的准确错位;二是使柱体结构对每棵作物横向生长空间的释放发挥到最大(三角柱上每棵
作物的横向生长空间可达到270 °,而圆形栽培柱的每棵作物横向生长空间只有200 °左右)。链条式墙体栽培设施通过轴管穿过栽培槽体两端的链接轴圈来固定墙体。这一结构的设计一方面使墙体栽培设施的安装更加便捷;另一方面使固定骨架(轴管) 与栽培基质、营养液、植物根系完全分离,避免了钢管骨架因营养液酸碱侵蚀而锈腐和释放有毒离子的问题,也避免了根系与锈蚀金属管
的接触。链条式墙体栽培设施“轴圈链接”结构使墙体栽培立面造型可以随意而变,最大变幅角度可达90 °,也就是可以将栽培墙链接回合成一个正方形或长方形,也可回合成六边形、八边形、多边形及波浪形等各种几何形状的立体栽培造型,可组合出富有文化、艺术与科技内涵的立体栽培设施景观。“链条组合式墙体栽培、三角立柱式栽培”两种模式及其配套设施产品具有结构严谨、外形美
观、安装方便、维护简单、栽培效果稳定等优势,是一年生矮生散叶蔬菜、花卉、观叶植物、草莓等植物立体栽培的替代模式与新型设施。