第7章基质培生产技术

第7章基质培生产技术基质培与水培相比，设施简单，成本低，基质缓冲性强，栽培技术容易掌握，因此，目前我国大部分地区的无土栽培都采用基质培，多用于果菜和花卉生产。但在基质培生产中需要大量基质材料，使用前需对基质进行处理，栽培后需对基质消毒、添加和更换等工作，费工较多，而且生产者在调整营养液后，植物根际环境发生变化会相对迟滞一段时间。选择适宜的栽培基质是保证基质栽培获得成功的重要环节。第一节岩棉培岩棉培（RockwoolCulture）是以岩棉作基质的一类无土栽培技术。它是1968年丹麦的格罗丹（Grodan）公司首先开发的。目前以荷兰为中心的欧洲各国迅速普及，而我国尚处于起步阶段。1987年江苏省南京市玻璃纤维研究设计院和江苏省农业科学院首次研究开发成功国产农用岩棉，为今后岩棉培的推广应用奠定了基础。一、岩棉培的特征岩棉是疏松多孔可成型的固体基质，植物根系很容易穿插过去，透气、持水性能好。岩棉培就是将植物种植于一定体积的岩棉块中，让作物在其中扎根锚定，吸水、吸肥。其基本模式是将岩棉切成定型的块状，用塑料薄膜包住成一枕头袋块状，称为岩棉种植垫（图7－1）。种植时，将岩棉种植垫的面上薄膜割开一个个穴，种上带育苗块的小苗，并滴入营养液，植株即可扎根其中吸到水分和养分而长大。若将许多岩棉种植垫集合在一起，配以诸如灌溉、排水等装置附件，组成岩棉种植畦，即可进行大规模的生产。由于营养液利用方式的不同，岩棉培可分为开放式岩棉培和循环式岩棉培两种类型。和其他的固体基质培及水培方式相比较，岩棉培的优点在于：1.岩棉培能很好地解决水分、养分和氧气的供应水培主要靠配置瀑氧装置、水面喷水、安装起泡器、营养液循环、薄层间歇供液等方法提高营养液的溶存氧，或使部分根系暴露在空气中，给根系补充氧气。而岩棉培则利用岩棉的保水和通气特性来协调肥、水、气三者关系，无须增加其他装置。2.岩棉培具有多种缓冲作用利用其吸水、保水、保肥、通气和固定根群等作用，●学习目标：理解各种基质培的特点，掌握岩棉培、珍珠岩培和复合基质栽培技术。●学习提示：结合第三章基质的理化性质，并比较不同基质培的特点来学习本章内容。可以为作物的根系创造一个稳定的生长环境，受外界的影响较小。同时，由于岩棉质地均匀，栽培床中不同位置的营养液和氧的供应状况相近，不会造成植株间的太大差异，有利于平衡增产。3.岩棉培的装置简易，安装和使用方便其栽培床只需岩棉种植垫、黑色塑料薄膜、无纺布，并配以滴灌装置。岩棉培由于采用滴灌供液，对地面坡降的要求不如NFT严格；营养液的供应次数可以大大减少，不受停电、停水的限制，能节省水、电。4.岩棉本身不传播病、虫、草害在栽培管理过程中，土传病害很少发生，在不发生严重病害情况下，岩棉可以连续使用1～2年或经过消毒后再度利用。二、开放式岩棉培（－）特点开放式岩棉培是指营养液通过滴灌滴入岩棉种植垫内，不循环利用，多余的部分从垫底流出。基本的设施结构包括栽培床、供液装置和排液装置。主要优点是：设施结构简单，安装容易，造价便宜，管理方便，不会因营养液循环而导致病害蔓延的危险。在土传病害多发地区，开放式岩棉培是很有成效的一种栽培方式。主要缺点是：营养液消耗较多，并有约15～20%的营养液被排出。（二）种植畦1.筑畦将棚室内地面平整后，按规格筑成龟背形的土畦并将其压实（图7－2）。畦的规格根据作物种类而定。以种番茄为例，畦宽（畦沟到畦沟之间）150cm，畦高约10cm（畦沟底至畦面最高点），在距畦宽的中点左右两边各30cm处，开始平缓地倾斜而形成两畦之间的畦沟，畦长约30m，畦沟沿长边方向有1：100的坡降，以利排水。整个棚室的地面都筑好压实的畦后，铺上一层0.2mm厚的乳白色塑料薄膜，将全部畦连沟都覆盖住，膜要贴紧畦和沟，使铺膜后仍显出畦和沟的形状。铺乳白膜的作用：一是防止土中病虫和杂草的侵染；二是防止多余营养液渗入土中而产生盐渍化；三是增加光照反射率，使温室种植的高株型作物下部叶片光合强度提高，有利生长。冬季栽培，可在种植垫下安放加温管道（图7－1）。先在摆放种植垫的位置放置一块中央有凹槽的泡沫板，起隔热作用。凹槽内铺加热管，其上铺一层黑白双色薄膜，薄膜的宽度要足够盖住畦沟及其两侧的两行种植垫。放上种植垫之后把两侧的薄膜向上翻起，露出黑色的底面，并盖住种植垫，以利吸收阳光的热量达到增加垫温的目的。定植时在相应的位置开孔即可。2.岩棉种植垫的排列岩棉种植垫(简称岩棉垫)的规格决定着每株植物占有的营养液量。由于岩棉培的营养液是经常补充的，所以对岩棉垫的大小要求并不太严格，但如果岩棉垫太小，吸持的营养液量过少，就容易造成植物因蒸腾失水而萎蔫，并导致局部营养液浓度和组成发生大幅度变化。目前，一般认为，岩棉垫的形状以扁长方形较好，厚度7～10cm，宽度25～30cm，长度90cm左右。以种番茄、黄瓜为例，据有关研究资料，番茄、黄瓜的日最大蒸腾量为3L／株，加上1／3的供液保证系数，则为4L／株。一般岩棉垫的孔降度为95％，其有利于作物生长的最大持水量应不超过其体积的60％。以上述两数值为基础，即可算出每株番茄需占有岩棉垫的体积为6.7L，图7－1岩棉培示意图图7－2开放式岩棉培种植畦横切面（单位：cm）1.育苗岩棉块2.岩棉种植垫3.畦背4.暖管5.滴灌装置若以一个岩棉种植垫种两株作物为宜，则其体积应为13.4L。将这13.4L体积的岩棉体制成长×宽×厚＝90×20×7.5cm的扁长方形即成。再用乳白色塑料薄膜将岩棉垫整块紧密包住，即成为适合于类似番茄、黄瓜等作物种植的岩棉垫。岩棉垫在畦上排列时是在畦背上一个接一个地放两行岩棉种植垫，垫的长边应与畦长方向一致。每一行都放在畦的斜面上，使垫向畦沟一侧倾斜，以利将来排水。岩棉种植垫与畦沟的距离比与畦中央的距离短，造成畦背上两行之间的距离较大，隔着畦沟的两行之间的距离较小（图7－2）。与大田种植不同的是，开放式岩棉种植畦是以畦背为人行作业道，畦沟只作放置滴灌毛管及排去多余营养液之用，不作行人通道。许多无土栽培观光园采用每两行为一组的小垄双行形式摆放岩棉垫（图7－3）。平整温室地面后，并排起两条小垄，夯实，整个温室的地面铺一层薄膜后，在每条小垄上摆放岩棉垫。邻近的两条小垄之间（小行间）的低洼处作排液沟，供液管安置在排液沟上，在岩棉垫上邻近排液沟的一侧开排液日。相邻较远的两垄之间(大行间)铺设加热管道，而不再使用通常的暖气片加温，这两条管道可同时作为田间操作车的轨道，使管理工作变得十分方便。图7-3小垄双行岩棉培种植畦及种植垫摆放方式示意图（三）供液系统开放式岩棉培都采用滴灌系统供液。所谓滴灌是指通过滴头以小水滴（工程术语称为点水源）的方式慢速地（一个滴头每小时滴水量控制在2～8L）向作物供水的一种十分节省用水的灌溉方法。该系统包括液源、过滤器及其控制部件、各级供液管道、滴头管等(图7－4)。1.液源、过滤器及控制部件液源有两种提供方式：第一种方式如图7－4所示，在高于地面1m以上的位置设置大容量的贮液箱(桶)，其容量要达到能满足一定时间、一定面积所规定供液量的需要。营养液在重力作用下通过各级供液管道流到各个滴头管进行供液。此法设备简单，无需外部动力。也可建造地下贮液池，由水泵提供动力供液。第二种方式是只设浓缩液贮存罐（分别盛装A、B两种浓缩液），而不设大容量营养液池（图7－5）。供液时，打开连接水源的阀门，清水流入时启动活塞式定量注入泵，分别将两种浓缩液抽入供水主管道，按一定比例与水一起进入肥水混合器（营养液混合器），混合成一定浓度的营养液，再进入供液管道。这种液源提供方式，关键在于定量注入泵和水源流量控制阀及肥水混合器的性能，这些设备必须是严密设计的自动控制系统，根据指令能准确输入浓缩液量和水量并使它们混合均匀成指定浓度的工作营养液。一般由专业厂家成套生产。2.过滤器过滤器安装在供液主管上，用于滤去沉淀等粗大杂物，防止堵塞滴头。筛网式过滤器要求过滤网在100目以上。3.供液管道整个供液系统的管道依据管径的大小分为主管、支管（有的还有二级支管）和水阻管等多级。确定管道管径大小的原则是与所需的供液量是相适应，保证供液充足而均匀，其决定因素有水泵功率、滴头大小等。通常铺在栽培行内的供液管（支管或二级支管）管径达到16mm以上即可满足需要。滴灌系统最末一级管道称水阻管，一端连接在种植行中的供液管上，另—端在植株茎基部附近用一段小塑料插杆架住，出液口距离基质表面2～3cm。这样在水泵停机，供液管内营养液回流时不致将岩棉中的一些小颗粒吸入管道，造成堵塞。水阻管与供液管的连接方法是先用剪刀将水阻管一端剪尖，再用打孔器（或锥子）在供液管上钻出一个比水阻管稍小的孔，用力将水阻管插入其中即可。也可用专用的连接件连接，这样连接的密封性更好。水阻管的流量通常每小时2～4L以上。水阻管的类型见第四章内容。图7－4开放式岩棉培重力滴灌系统图7－5开放式岩棉培不设大容量营养液1.铁支架2.高位营养液罐3.阀门池滴灌系统示意图4.压力表5.过滤器6.水表7.干管1.水源2．电磁阀3.浓缩液定量注入泵8.支管9.毛管10.滴头管4.营养液混合器5.浓缩液罐6.过滤器7.流量控制阀8.供液管9.滴头管10.畦11.岩棉育苗块和岩棉垫12.支持铁丝4.自控装置：营养液的供液可通过定时器和电磁阀相配合进分自动控制，到达设定的时间，定时器启动电磁阀开始供液，到达所设定的供液持续时间后，自动关电磁阀。还可以使用供液控制盘，通过感应探头感应岩棉块中营养液含量的变化，当营养液含量低于设定值时启动电磁阀开始供液。5.使用滴灌系统的注意事项见第四章内容。(四)排液系统在每块岩棉种植垫侧面约离地面1／3处切开2～3个5～7cm长的口，多余的营养液能从切口流到排液沟（畦沟）中，后集中流到设在畦的横头排液沟中去，最后将其引出室外。再排到温室之外的集液坑或专用的收集容器中。(五)开放式岩棉培的管理要均衡、充足地供液，根据每株植物所占有的基质体积、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，确定营养液浓度、供液量及供液时期等，没有必要绝对精确，但有必要相对准确。1.配方的调整见第二章内容。2.定植将用岩棉块育成的苗，种植在岩棉垫上。即先将岩棉垫上面的包膜切开一个与育苗块底面积相吻合的定植孔，再引来滴灌系统的滴头管于其上，滴入营养液让整个岩棉种植垫吸够营养液，多余的营养液通过排液口流出。然后将带苗的岩棉育苗块安置在岩棉垫的定植孔上，再将滴头管的滴头管设于育苗块之上，使滴入的营养液滴到育苗块中再流到岩棉垫中去。待根伸入种植垫后，再将滴头移到种植垫上，使营养液直接滴到种植垫。这样，定植程序即告完成。以后按需供液。3.供液浓度的确定日本植物生理学家山崎肯哉曾提出植物水肥表观吸收成分组成浓度理论，并根据这一理论（n／W值）制定出山崎配方。对于按照山崎配方配制的营养液来讲，植物同步吸收其中的水分和养分，即吸收单位体积的营养液时，其所含的养分也同时被吸收了，理论上营养液浓度不会发生变化。因此，如果使用山崎配方的营养液，只需将其浓度控制在1个剂量。如果使用其他营养液配方，可参照山崎配方的浓度来调整，例如番茄园试配方营养液浓度比山崎配方高1倍左右，应用时只需1/2剂量。实际生产中，由于受气候和植物生长进程的影响，植物对水肥的吸收不一定同步。例如在高温低湿、植株较大时，植物吸水多，吸肥少，此时供液浓度应较低；反之，当低温高湿、植株较小时，植物吸肥多，吸水少，此时供液浓度应高些。在生产过程中应根据实际情况来控制供液浓度。一般认为，供液浓度最低为0.6～1.0ms／cm，最高不超过2.2～2.5ms／cm，对多数作物来说均是安全的。4.供液量的确定供液量主要决定于基质持水量、每株植物占有的基质的体积、需水量、太阳辐射的强弱。季节不同，供液量差异也较大。农用岩棉的最大持水量为其体积的80％左右，由于重力作用，岩棉上层的含水量高，下层低。生产上，多将岩棉的适宜含水量确定为60％，上层40％、中间60％、下层为80％，表层的含水量适当低一些对蔬菜生长无害，因为大部分根系分布在基质的中下层。这样就可以解决基质内的水