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岩棉培生产设施及管理

  n 岩棉培(Rockwool Culture)是以岩棉作为植物生长基质的一类无土栽培技术。   n岩棉培生产设施的材质轻便,建设安装简单,省力,费用相对较低…

 

n 岩棉培(Rockwool Culture)是以岩棉作为植物生长基质的一类无土栽培技术。
 
n岩棉培生产设施的材质轻便,建设安装简单,省力,费用相对较低,生产过程的管理简便,在配备有关的控制装置的条件下易于实现大规模生产的自动化。
 

n从1980年以来首先在欧洲应用,目前全世界应用的面积已超过3~4万hm2(不完全统计)。
n以荷兰、英国、日本、以色列、俄罗斯等国的面积较大。
n我国近十几年来也有一些岩棉培的设施,但近十多年来除了引进的设备之外,国产化的岩棉生产设施的建设不多,发展速度缓慢。

一、岩棉培的生产设施
 

n根据岩棉培生产设施中营养液的利用方式不同,可将岩棉培分为:

1、开放式岩棉培
2、循环式岩棉培

(一) 开放式岩棉培的生产设施 
  1、开放式岩棉培生产设施的特点

n所谓的“开放式”是指加入到岩棉种植垫中的营养液除了供给作物吸收利用之外,从种植垫中流出的多余营养液通过排液管道流到种植系统外部,而不是重复循环利用的。
n设施结构较为简单,安装容易,施工快捷,造价便宜,在生产过程中可以减少由于循环过程中存在于营养液中的病菌的传播蔓延的危险,即使有部分植株感染病害,只需把染病植株的种植袋清掉即可。
n存在的问题是营养液的用量较大,废弃的营养液对环境会造成一定的污染。

2、开放式岩棉培的设施结构 
 

n主要包括放置在种植畦上岩棉种植垫、供液系统以及排去多余营养液的排液系统等部分组成

 1.畦面塑料薄膜 2.岩棉种植垫 3.滴灌管 4.岩棉育苗块
5.黑白双色塑料薄膜6.泡沫塑料块 7.加温管 8.滴灌毛管 9.排液沟
开放式岩棉培系统的结构和组成示意图

(1)种植畦的结构

(2)岩棉种植垫的规格
 

n岩棉种植垫规格涉及每株作物占有的营养面积(体积)问题,或者说每株作物拥有的营养液量的问题。
n由于养分和水分经常补充,所以营养体积要求不太严格。但如果营养面积过小而吸持营养液量过少,易造成因蒸腾失水而萎蔫,基质中的养分浓度和组成易造成较大幅度的变化,在管理上不方便。在条件许可下,基质的体积大一些有好处,但生产成本增加了。
n现在作为商品出售的岩棉种植垫多为四方体的,厚度约7~10 cm,宽度为15~30 cm,长度80~90 cm左右。这样的种植垫如果每条种植2株作物,平均每株作物占有的体积大约为10多L,可满足多数作物生长所需。

(3) 岩棉种植垫在种植畦中的排列
 

n将种植垫一紧贴一个在种植畦背上排列成2行,每行均放在畦的斜面上,以利于多余的营养液从种植垫侧面的切口处流到畦沟中。这样排列的种植垫在畦面的2行间距较大,作为人行工作通道,而在畦沟之间的2行间距较小,不作为人行通道,而作为摆放供液管道及排水之用。

(4) 供液系统
 

n开放式岩棉培采用滴灌系统来供液。
n所谓的滴灌是指以小水滴的形式(点水源)通过滴头以较缓慢的速度进行灌溉的一种供液方法。
n它具有节水省工的优点。

①滴灌系统的基本组成
 

n主要由液源、过滤器、各级供液管道、滴头以及在各级管道中安装的阀门等部分组成。

A、液源
 

n由有营养液池和无营养液池的2种方式来提供。

1) 有营养液池的方式:

 1.支架 2.营养液罐 3.阀门 4.压力表 5.过滤器 6.水表
7.干管 8.支管 9.毛管 10.滴灌管
 开放式岩棉培重力式滴灌系统示意图

 2) 无营养液池的方式
        不设大容量的营养液池,而只是设分别盛装A、B2种浓缩液的浓缩营养液罐

 1.水源 2.电磁阀 3.浓缩营养液定量注入泵 4.营养液混合器
5.浓缩营养液罐 6.过滤器 7.流量控制阀 8.供液管
 9.滴灌管 10.种植畦 11.岩棉育苗块和种植垫 12.支持铁丝

肥料分配器

肥料分配器及浓缩营养液罐

② 过滤器
 

n主要有三种形式:

1、滤网式过滤器:利用筛孔较小的滤网来起到过滤的目的;
2、砂石过滤器:砂石过滤器是利用不同粒径的沙子和石砾来起到过滤作用;
3、叠片式过滤器:叠片式过滤器则是利用具有许多小槽状的塑料片叠在一起,在水流经过时把粗大的颗粒过滤掉。

n经过一段时间的使用之后,过滤器均需进行清洗,防止堵塞而使得流量过分减少和水压降低。

③ 滴灌管道
 

n从过滤器至种植行之间由不同管径的管道组成,管径从大至小分别称为干管、支管和毛管等。
n管道的大小应以保证供液的均匀性为前提。
n需要考虑整个滴灌系统的控制面积、水泵功率大小和滴头的流量等因素。
n从种植行的毛管至每一株植株根茎部附近的那段小管为滴灌系统最末一级管道,称为水阻管。
 

n目前常用的水阻管有2种:

1、滴管带滴头:孔径较大(约3~5 mm左右)的塑料管,然后在此水阻管上连接上所选用的滴头,通过滴头来进一步调节流量,即使滴头堵塞了,也易于清理。
2、发丝管:管径很小,内径只有0.5 mm左右。流经发丝管的水流的压力大为降低,本身可作为滴头。由于管径较小,所以易堵塞,一旦堵塞之后难以清理疏通。

④ 对选用滴灌系统的要求
 a、可靠性
b、均匀性      
c、及时性

 ⑤ 使用注意事项
 a、定期检查滴灌系统所有部分的运行情况,特别是检查水泵的工作情况、滴头的堵塞及流量的变化情况以及过滤器的堵塞情况。
b、切勿使用难溶性杂质含量高的肥料。采用的水源中的杂质不能过高,特别是利用硬水作为水源的,要经常清洗浓缩营养液罐和贮液池的水垢,并每隔3~5天用清水彻底冲洗一次滴灌系统。
c、如采用人工控制阀门开关的,在供液未结束前均要有人看守,避免由于遗忘而使得供液过量。

⑥ 排液系统
 

n从岩棉种植垫侧面约离地面1/3高度的位置切出5~7 cm的切口流出的多余营养液流到畦沟中,再流到棚外的排水沟中。
n多余营养液的排水沟最好是与大棚或温室屋面所集雨水的排水沟分开,以便收集流出的多余营养液,然后再将这些营养液施到大田中,以避免污染环境。
n目前有许多国家已开始重视温室栽培多余营养液对环境的污染问题了。

3、开放式岩棉培的营养液管理
 

n要准确地确定供给营养液的浓度、数量及供液时期等管理上的技术参数,就要根据每株作物所占有的基质的体积、空气的温度和湿度的变化、太阳辐射的强弱以及作物的长势情况来具体确定。

① 供液量的确定
 

n受基质持水量、每株作物占有的基质体积以及作物的需水量三方面的影响。
 
n前两者基本上是固定不变的,而作物的需水量则是随着作物的种类、生育期和环境因素如光照、温度、湿度和风力等的变化而变化的。

a、岩棉的持水量
 可达其容积的90%以上,但作为合适种植作物的持水量不应超过岩棉体积的80%。而且岩棉基质中的水分存在着垂直分布上的差异,即上层的含水量低于下层的。
 b、作物的需水量
不同作物或同一种作物的不同生育期的吸水量有着很大的差异。

 几种作物不同生育期的吸水量(L/株.天)(山崎肯哉,1989)

一年中不同月份开放式岩棉培的滴灌液量(L/株.天)

 c、供水量确定的方法
 

n一是用张力计法测定基质中的含水量
n张力计法是在一个温室或大棚中选取5~7个点,在每个点的岩棉垫的上、中、下三层中各安装1支张力计,当植株蒸腾失水后,基质中水分减少之后就会在张力计中反映出来。
n一旦张力计显示基质中的水分含量低于设定值时,就要开启滴灌系统进行供液。
n如果将张力计与传感器相联接,依靠传感器把信号传递给滴灌系统的控制电脑,则可实现灌溉的自动化控制。

 

n二是利用经验的方法来估计植株的耗水量。
n前人的或自己测定的耗水量数据为基础,适当增大供水量即可。
n这样的供水量可能会超过作物实际的需水量,对作物的正常生长的影响不大,只是生产成本较高而已。
n例如,山崎认为番茄始花期后的日耗水量约为0.8~1.0L,此时如果进行日耗水量的估算,则可增加20%~30%的供水量,这样的日供水量就为1.0~1.3L。

② 供液浓度的确定
 

n根据作物对吸水(w)和吸肥(n)之间是按比例进行的理论,作物吸收单位体积的营养液时,其它所含的养分也同时被吸收了。
n因此,如果使用山崎配方来供液,只需将营养液的浓度控制在1个剂量即可。
n如果使用其它营养液配方,可参照山崎配方的浓度来进行调整。
n例如用园试配方的浓度比山崎配方的高1倍左右,对于种植番茄来说,园试配方只需1/2剂量即可。

n在生产实际中,植株对水肥的吸收情况并不完全是山崎所提出的水肥同步,而是与气候条件和作物株龄条件有关。
n例如在温度较高、湿度较小、植株较大时,作物对水分的吸收速率要比对养分的吸收速率来得大,此时供液浓度应较小;反之,当温度较低、湿度较大、植株较小时,作物对养分的吸收速率要比对水分的吸收来得大,此时的供液浓度则应大一些。
n一般认为,供液浓度最低为0.6~1.0 ms/cm,最高不超过2.2~2.5 ms/cm,对多数作物来说均是安全的。
 

(二)循环式岩棉培 
 

n循环式岩棉培是指加入岩棉基质中的营养液的数量较多,多余的营养液从岩棉中流出后通过回流管道集中于贮液池中,以便循环再用而不是排掉的一类无土栽培技术。
n其优点是营养液的利用率高,但由于其设施的结构复杂,基本建设费用及日常运行和维护费用高,而且在清洗消毒不彻底时易造成病害较快地传播,因此,目前使用得较少。

 1、循环式岩棉培生产设施的结构
 

n包括种植槽、岩棉种植垫、供液的滴灌系统以及回流系统这几个部分组成。

 

 
 A.全系统示意图  B.种植槽结构示意图
1.水位控制器 2.供液罐 3.滴管 4.排液管 5.贮液池 6.水泵 7.浮球开关8.控制面板 9.营养液罐 10.黑色塑料薄膜 11.岩棉育苗块 12.泡沫塑料槽框 13.集液管
C.营养液自动补充装置
1.控制面板 2.液位感应器 3.浓缩营养液罐 4.肥料溶解罐
循环式岩棉培生产设施的结构

(1) 种植槽
 

n泡沫塑料做成的种植槽槽框,将每块槽框拼接为长度约为20~30 m的种植槽,在槽内铺上一层黑色塑料薄膜衬里,然后在槽框中部安放一条半圆形的排水管,在槽框两侧要放置岩棉种植垫的位置放上两条宽度和高度均为5 cm,长度与岩棉垫一致的泡沫塑料块(也可以用同样规格的岩棉块),以架起岩棉垫,然后把宽30 cm,长90 cm,高10cm、用无纺布包住四周的岩棉垫放置在小泡沫塑料块或岩棉块上。

(2) 滴灌及回流系统
 

n由各级供液及回流管道、集液池、高设的供液罐、液位感应器、过滤器、水泵、电磁阀、定时器等部分组成。

         

2、营养液配方的选择和管理
 

n循环式岩棉培与水培相比在种植过程只是根系生长的环境多了岩棉种植垫而已,因此,其营养液配方选择可与水培的类似,其它的管理方法也可参照水培的。

(三) 种植垫盐分的累积、消除方法及种植垫的回收利用 
 

n由于用清水进行洗盐的过程中,会使基质中较长时间处于浓度较低的状态,使植物出现“饥饿”,因此,为了避免植物处于这种情况的出现,最好是使用原营养液浓度的1/4~1/2剂量的稀营养液来洗盐。
n在循环式岩棉培中,盐分的累积问题不是太严重,只有当流量较小、天气干燥、温度较高时才容易出现,此时只要增大营养液的滴入量和缩短供液间歇时间即可解决这个问题。
n为了防止岩棉垫表面盐分过分累积而对茎基部的伤害,应每隔2~3周用较多的清水冲洗1次茎基部。
 

n一般经过消毒处理之后可以再利用,也可以通过轮作而不需消毒直接再利用。
n消毒方法主要是蒸汽消毒,也可用农药消毒,但效果差。
n一般在经过1.5~2年以后,由于岩棉的纤维断裂,垫中残根较多,通气性下降而影响到产量,此时要更换。

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