深液流水培设施及种植技术

2022-03-23王景功

中国农业文摘·农业工程 2022年2期

王景功

摘要：水培叶菜采用深液层旋转浮板系统，大部分根系在深5-10cm的营养液中，通过罗茨风机和两台对角循环器使营养液流动和增加营养液氧含量。采用自动施肥系统，对各种植区水培液EC、pH值及微量元素进行监测，自动调整营养液中的微量元素配比，从而提高蔬菜生长效率，降低生产成本。

关键词：深液流;水培设施;种植;营养液

前言

无土栽培技术是利用含有营养液的非土壤介质作为植物生长基质，同时利用现代化的科技设备与植物的生理生化特性密切结合而发展出来的一种先进的作物生产实用技术。与土壤栽培相比，无土栽培的主要优点是能克服土壤连作障碍，有效避免蔬菜、果蔬、花卉等作物生产中的病虫害，节约能源、肥力、劳动力，使得作物产量高、品质好、商品价值高。水培是植物大部分根系直接生长在营养液液层中的无土栽培方式，根据营养液液层深浅又分为营养液膜技术、深液流水培技术、浮板毛管水培技术、雾培等。

1 深液流水培设施建设

深液流技术是植株根系生长在较为深厚（5-10cm）并且是流动的营养液层的一种栽培技术。其植株大部分根系浸泡在营养液中，根系的通气靠向营养液中加氧来解决，是最早开发成可以进行农作物商品生产的无土栽培技术。深液流水培设施一般由营养液种植槽、浮板、营养液循环系统、施肥系统、净水设备、罗茨风机等部分组成。

图1 深液流水培床

1.1 基础建设

1）水床地面：水床地面整体找平夯实，一组水床（南北为一组）整体床面高低差控制在1cm以内，找平夯实前将直径大于2cm的石块清理干净。

2）设备区：地面整体找平夯实，混凝土浇筑10cm，整体地面高低差控制在1cm以内。

3）下挖通道：双侧共用通道宽度2.3m左右（内径），单侧操作通道1.4m宽（内径），操作通道挖深90cm，底部用混凝土浇筑10cm，浇筑后通道底面到离水培床面高度80cm;两侧用砖垒成二四墙并抹灰，通道墙面垒完后如墙体与水床支撑区域有缝隙则需填土夯实。

4）下挖通道台阶：在通道两侧制作台阶，台阶总高度为80cm，总宽度为80cm，由上到下踢面依次为30cm、25cm、25cm，踏面为30cm、30cm。

5）下挖排水井：排水地井位于下挖通道回水段，排水井顶部与下挖操作通道底部齐平，用砖垒成二四墙，尺寸为50×50×50cm。

6）下挖循环器地井：循环器位于每组水床的中间位置，以下挖操作通道底部为起点下埋1.8m。离水床基础45cm处进行安装，尺寸为43cm×27cm;地井底部使用砖混打底，防止下陷，地井上沿高出操作通道5cm（单层砖），防止杂物坠落和水灌入循环器地井。

1.2 系统安装

深液层旋转浮板系统由水床、浮板、回水管、循环器、肥料回抽检测泵、肥料板（营养液检测和加肥）、母液桶、罗茨风机等部分组成。

1）床体：水培床板采用L形镀锌钢板、U形床体固定镀锌钢板和Z形床头盖板镀锌钢板组成，宽度一般为250cm，深度15cm，长度20-26m。中间拉幕线4道，幕线用pe管固定床面上每6m一个，两头用支架固定在床面上，幕线直径2.5mm;上下水用增接口螺栓连接到水床上，用内丝或外丝加PVC管直接连接到回水管上，回水管用PVC160mm管连接到循环器。

2）浮板：浮板长度1 212mm宽度280mm，单块面积0.3m2，浮板分为9列、5行、23孔。可以根据不同品种更改定植孔位来调节蔬菜种植密度。

3）精准自动施肥系统：该系统根据传感器反馈的各种植区水培液EC值，监测缺少的微量元素，并自动向该区域输送相应的缺少营养液。同时对应不同的生长周期，系统会自动调整营养液中的EC值，满足蔬菜在不同的生长时期的需求，从而提高蔬菜生长效率，降低生产成本。

4）水处理反渗透设备：原水通过净水设备反渗透膜除去水中悬浮物、胶体、有机物（微生物）等物质更好地满足水培叶菜生长需求。

5）供液系统：供液系统包括供液管道、水泵、施肥机、调节流量阀门等。供液管道由水泵从水床中将营养液抽起后，通过施肥机检测营养液浓度及pH值，根据施肥机设定值进行加肥，完成后由水泵送到循环器，罗茨风机提供动力将营养液注入水床。

6）供气系统：罗茨风机出口安装U形DN50镀锌钢管防止营养液倒流，由PE90mm主管送到棚内，再由分管分到每个分水器;分水器出气口根据水培床循环器的数量决定，从分水器分出的PE8mm细管插到循环器底部的营养液管中。

2 种植技术

深液层旋转浮板系统是蔬菜大部分根系在深5-10cm的营养液中，通过罗茨风机和两台对角循环器使营养液流动和增加营养液氧含量，使含营养液的水流经植物根系后沿管道自動回流，并在回流过程中增加氧气过程，增加水肥中含氧量、检测其中EC值并做营养补充，节水省肥，减少病虫害的发生。

2.1 育苗

1）叶菜采用进口克拉斯曼的黑泥炭为基质，压制泥炭块时要调节水量，泥炭湿度过高或过低都不易成块，以用手抓起泥炭用力攥紧不散为宜，也可边压边调使所压泥炭块拿于手中不散不变形为宜，一袋泥炭兑水约6-10L，加水量视季节和初始泥炭含水量定。

2）将混合均匀的泥炭土放入育苗机泥炭土槽内，再由用专用的育苗压块机将泥炭压制切割成3cm×3cm×4cm小块。

3）将种子（小白菜、上海青、西芹）放入种子槽（根据种子大小更换吸管探针）。

4）将未加水的泥炭揉碎，均匀覆盖于泥炭之上，厚度视品种和季节决定，在0.5-1cm之间，过薄不能将种子覆盖（一部分种子发芽环境无光），过厚可能造成种子因为缺氧发芽率低或不发芽。保持种子出芽时的黑暗环境，并能起到保温保湿的作用。每天查看育苗基质、定期浇水（浇透），避免基质缺水导致苗子萎蔫。待幼苗两片子叶展平时，进行间苗，避免一孔多苗影响后期每棵叶菜生长。

2.2 定植

1）定植前：检查水培床营养液水位是否超过4cm。移栽前叶菜最少3h不浇水，以免泥炭块松散。

2）油菜、小白菜、油麦菜等小叶和细长叶作物种植密度为每平方32颗，每块浮板定植10-13颗（不同品种和采收标准决定种植密度）。13颗浮板定植孔使用第1、3、5、7、9列中间孔和第2、4、6、8列上下两行，10颗颗浮板定植孔使用第1、3、5、7、9列上下两行。移栽过后保证水床浮板没有空缺，将两边营养液不见光。

3）幼苗长至2-3片真叶时，移栽至水培床。

2.3 移栽后管理

水培床营养液EC值控制在1.5-2ms/cm左右，pH值为5.5-6.5。移栽之后每天巡查首先查看棚内温度是否在正常范围，若不在正常范围则需要进行升温或者降温。并查看叶菜长势，是否有叶片发黄，或者病虫害。

2.4 采收

待叶菜长至达到采时收标准进行采收（不同品种采收标准不同）。例如：上海青，株高15cm左右，单棵重120g左右可进行采收;西芹50cm，单棵重200g左右进行采收;小白菜，株高35cm左右，单棵重150g左右可进行采收。

3 营养液管理技术

营养液调节与控制是水培系统种植的关键技术。作物的根系大部分生长在营养液中，吸收其中的水分、养分和氧气，从而使其浓度、成分、pH值和溶解氧等都在不断变化。同时，根系分泌的有机物、少量衰老脱落的残根以及各种微生物等都会影响营养液质量。

营养液浓度直接影响到作物的产量和品质。作物生长初期对浓度的要求较低，随着作物的不断发育对浓度的要求也逐渐变高。同时，气温对浓度的影响也较大，在高温干燥时期要进行低浓度控制，而在低温高湿时期浓度控制则要略高。

营养液的pH值因盐类的生理反应不同而发生变化，如硝酸钙和硝酸钾为氮钾肥源的多呈生理碱性，硝酸铵和硫酸钾为氮钾肥源的多呈生理酸性。当pH值上升时，采用硫酸、硝酸和磷酸去中和;pH值下降时，采用氢氧化钠和氢氧化钾中和。

温度对作物生长的影响具有一定的互动性，水培管理中可以通过对营养液液温的调控来促进作物的生长。一般来说，适宜的液体温度为18-22℃，如果超过30℃或者低于13℃时，作物对养分和水分的吸收就会与正常值发生很大变化，进而对作物的生长、产量和品质都会造成严重影响。

营养液配置的总原则是不产生沉淀，配方合理的平衡营养液不会产生沉淀，但潜伏着产生沉淀的可能性，尤其在浓度较高时可能性更大。一些容易与其他化合物起作用产生沉淀的盐类，在浓溶液时不能混合在一起，但经过稀释后就不会产生沉淀，此时可以混合在一起。例如，要把Ca2+和SO42-、PO43-分开，即硝酸钙浓溶液不能和硫酸盐（如硫酸镁）混在一起，否则容易产生硫酸钙沉淀，也不可与磷酸二氢钾混在一起，否则容易产生磷酸钙沉淀。因此，这里就需要至少三个贮液罐，一个以钙为中心，凡是不与钙离子反映产生沉淀的盐溶于其中，主要装硝酸钙、硝酸钾;另一个以磷酸盐和硫酸盐为中心，凡不与磷酸根和硫酸根反映产生沉淀的盐溶于其中;最后，为了调整营养液的pH值，还要有一个专门装酸或碱的酸液罐，酸或碱液浓度一般要稀释到10%（视当地水pH值决定使用酸还是碱）。

4 深液流水培技术分析

4.1 有利的方面

1）设施内营养液总量较多，营养液的组成和浓度变化缓慢，不需要频繁地调整浓度。

2）床体中的热量高，作物根圈温度变化不大，可以比较容易地进行加温或冷却。

3）营养液循环系统中有空气混入装置，很容易调节溶存氧，根部对养分的吸收率高。

4）可以在营养液循环过程中，对营养液浓度、养分和pH值等进行综合调控，保持营养液的稳定性。

5）营养液仅在内部循环，不会流到系统外，因此，不会或者很少对周围水体和土壤造成污染。

6）适生作物的种类较多，除了块根、块茎作物外，生长期长的果菜类和生长期短的叶菜类皆可种植。

4.2 不利方面

1）由于需要的營养液量大，贮液池的容积也要加大，成本相应增加。

2）营养液处于循环状态，水泵运行时间长，动力消耗大。

3）营养液循环在一个相对封闭的环境之中，一旦发生病原菌就有可能造成迅速传染甚至蔓延到整个种植系统。