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无土栽培
无土栽培是蔬菜生产技术上的一项重大革新,它是近几十年来设施园艺中一门新兴的生产技术,是设施园艺的主攻方向之一。国内外最新研究成果表明:无土栽培不再是一项仅与土壤、根系有关的单方面的技术措施,而是已形成为一种在技术上高度密集配套、管理上达到科学优化、生产上实现高产、优质、低耗、高效要求的农业生产技术新体系,具有诸多优越性,因此,无土栽培是实现蔬菜由传统庭园生产向工厂化、规模化、集约化转化的新型栽培方式。它在农业生产上的应用,不仅改变了传统农业的生产形式,而且对生产技术内容和生产效果产生了质的飞跃和深刻的影响。在我国,随着农业科学技术的进步和发展,无土栽培正由科学研究领域向生产开发应用领域迈进。
一、无土栽培的概念
什么叫做无土栽培?按照世界各国的惯例,无土栽培就是一种不用天然土壤作基质的作物栽培技术,它是将作物直接栽培在一定装置的营养液中,或者是栽培在充满非活性固体基质和一定营养液的栽培床上,因其不用土壤,所以称为无土栽培,又称营养液栽培或简称水耕。它是根据作物生长发育所必需的外界环境条件,尤其是根系生长必需的生活条件,设计满足这些条件的栽培装置和栽培方式,用非活性固体基质和营养液替代天然土壤向作物提供温度、水分、氧气和养分,使作物能够正常生长并完成其整个生命周期所进行的不需要土壤的作物栽培方式。
二、无土栽培的优点和缺点
与常规土壤栽培相比,蔬菜无土栽培有其优点,也有其缺点。
(一) 优点
无土栽培是现代化农业最先进的栽培技术,从栽培设施到环境控制都能做到根据作物生长发育的需要进行监测和调控,所以,无土栽培具有一般传统土壤栽培所无法无拟的优越性。
1、无土栽培能实现作物早熟、高产
如无土栽培番茄可提早成熟7~10天,产量可提高0.5~1.0倍。美国全国平均每茬每亩番茄为9000~10000公斤,黄瓜为9000~15000公斤,生菜为2000~3000公斤。番茄亩产量英国为26吨/年,荷兰为26~30吨/年,日本为21~25吨/年。
2、无土栽培能生产清洁卫生无公害的产品
由于无土栽培不施用人粪尿、厩肥等农家肥料,加之病虫害相对较少,又不大量施用农药,不喷洒除草剂,因此,其产品减少了肥料、寄生虫、农药以及病菌污染,清洁卫生无公害。
3、无土栽培能避免污染
城市近郊和工矿区的蔬菜生产,由于受到废水、废气、废渣和城市垃圾的污染,品质下降,有碍人们的身体健康。应用无土栽培技术生产蔬菜则可避免上述污染。
4、无土栽培具有省工、省力的优点
无土栽培不需要进行土壤耕作,整地、施肥、中耕除草以及不喷洒除草剂和少施或不施农药等防治病虫草害,田间管理工作也大大减少,营养液供应又是机械化或自动控制,大大改善了劳动条件,节省劳力50%以上,且劳动强度低。
5、无土栽培能省水、省肥
由于无土栽培是在人工控制条件下,通过营养液的科学管理来确保水分和养分的供应,因而大大减少了传统土壤栽培中水肥的渗漏、流失、挥发与蒸腾,因此,无土栽培比传统土壤栽培节省水肥50~70%,是一项很好的农业“节水工程”。
6、无土栽培能避免土壤连作障害
在保护地栽培中,由于设施条件的限制,为争取多茬次、高效益,土壤连作频繁而导致土传病虫害严重,土壤盐分不断积累,土壤酸化,土壤盐渍化,土壤板结等连作障害,已成为影响保护地生产发展的一个重要因素。采用蒸汽进行大面积的土壤消毒,又要耗费大量能源,使生产成本提高。而无土栽培能避免上述土壤连作障害的发生,故无土栽培是解决设施内土壤连作障害的有效途径。
7、无土栽培能充分利用空间
生菜、草莓、小萝卜、菜心、芥蓝、小白菜和芽苗蔬菜等均可利用空间进行多层多茬次高效栽培,从而提高土地利用率。
8、无土栽培能充分利用土地
由于无土栽培不受地区、地平的限制,可以在楼顶、阳台、屋面、走廊、墙壁上应用。随着城镇建设的发展,庭院阳台园艺爱好者不断增多,在楼顶、阳台、屋面、走廊甚至墙壁上进行无土栽培花卉、蔬菜、小盆景观赏植物,不仅能增加收入,更可美化环境、陶冶情操、增添生活乐趣。另外,由于无土栽培不受土壤的限制,还可以在不能进行土壤栽培的地方如沙漠、油田、海涂、盐碱地、荒山、岛屿和土壤严重污染的地方应用。对于解决这些地区人民的蔬菜供应有着特殊的意义。
9、无土栽培有利于实现蔬菜栽培的现代化
由于无土栽培简化了栽培程序,便于栽培设施、操作管理,向自动化、现代化的方向发展。
(二) 缺点
1、最初一次性投资大
无论采用哪种方式进行无土栽培,都需要栽培设施、肥料和水等材料,与土培相比较而言是一笔可观的投资。目前我国虽然致力于开发简易的无土栽培设施,但一亩地仍需1万元左右。
2、无土栽培的管理需要一定的知识水平
由于无土栽培是一门崭新的科学,其栽培技术完全不同于土壤栽培,特别是营养液的配制及防止病害侵染等技术,均需要一定的文化水平才能掌握,这无疑是推广普及无土栽培技术的一个限制因素。
3、无土栽培受外界因素影响较大
由于无土栽培作物在营养液中生长,其缓冲力小,同土壤栽培相比,容易受温度、氧气、二氧化碳和矿质养分多少等外界因素的影响。
正因为无土栽培技术有优点也有缺点,几十年来有关人士对这一技术褒贬不一。但是由于无土栽培工作者的不懈努力,也由于优点多于缺点,无土栽培技术已成为当今世界上蔬菜栽培技术研究的主攻方向之一,其发展前景十分广阔。
蔬菜无土栽培营养液的配制方法
(1) 配制营养液前的准备
①根据栽培作物的种类、无土栽培方式以及成本的大小,正确选用营养液配方。
②选用适当的肥料(无机盐类)。既要考虑肥料中可供营养元素的浓度和比例,又要选择溶解度高、纯度高、杂质少、价格低的肥料。
③根据配方中各营养元素的浓度比例,分别计算出各种肥料的用量,再换算成每吨水或每10吨水各种肥料的实际需要量
④准备好贮液罐,营养液一般配成浓缩100~1000倍的母液备用。每一配方要2~3个母液罐。母液罐的容积以25或50千克为宜,以深色不透光的为好,罐的下方可安装水龙头,供放母液之用。
⑤选择并备好用水。配制营养液的用水十分重要,要对水质予以选择。井水、河水、泉水、自来水以至雨水均能用于配制营养液,但应用要求不含重金属化合物和病菌、虫卵以及其他有毒污染物。
未经净化的海水、工业污水均不可用。雨水含盐量低,用于无土栽培较为理想,但常含有铜和锌等微量元素,故配制营养液时,可不加或少加;自来水含有氯以及过多的碳酸盐,应加以处理后使用;井水为地下水,含铁、锰、钙、镁、硫及NH4+多,在配制营养液前应对用水进行分析。
(2)营养液的配制方法
①分别称取各种肥料,置于干净容器或塑料薄膜袋以及平摊地面的塑料薄膜上,待用。
②混合与溶解肥料时,要严格注意顺序,要把Ca2+和 SO42-、PO43-分开,即硝酸钙不能与硝酸钾以外的几种肥料如硫酸镁等硫酸盐类、磷酸二氢铵等混合,以免产生钙的沉淀。
③母液可分A、B或A、B、C贮液罐。A罐混合并溶解硝酸钙和硝酸钾,或将微量元素中的硫酸亚铁和Na2·EDTA与硝酸钙溶解在A罐,B罐中,混合溶解硝酸钾、硫酸镁、磷酸二氢铵以及其他微量元素,有的将所有微量元素混合溶解于C罐中。
④A罐肥料溶解顺序,先用温水溶解Na2·EDTA和硫酸亚铁,然后溶解硝酸钙,边加水边搅拌直至溶解均匀,B罐先溶硫酸镁,然后依次加入磷酸二氢铵和硝酸钾,加水搅拌直至完全溶解,硼酸以温水溶解后加入,然后分别加入其余的微量元素肥料。A、B两罐均按母液浓缩倍数,加水至一定容积,搅匀后备用。
⑤使用营养液时,先取A罐母液溶于水,后取B罐母液,按浓缩的倍数加水稀释至标准原液,注入供液池(箱)内,调整PH至适宜范围,测定EC值(电导率)后使用。
(3)营养液的使用要点
(1)确定适宜的营养液管理浓度 不同的作物、不同的栽培方式、不同的发育阶段和季节,营养液的管理浓度都不一样。一般果菜的营养液浓度高于速生叶菜,生育中后期的管理浓度要求高于生育前期和苗期。以番茄为例,育苗期营养液浓度(EC值)为1.2~1.8毫西/厘米,生育期为1.5~2.0毫西/厘米,生育后期可提高到1.8~2.8毫西/厘米。
(2)掌握好供液次数和供液量 要根据不同的栽培方式、不同的季节、不同的作物和不同的生育阶段具体掌握,基质栽培的供液次数可少,NFT培每日要多次供液。NFT栽培果菜每分钟供液量为2升,而叶菜仅需1升。
(3)及时调整和补充营养液 由于作物生育的需要,不断选择吸收养分并大量吸收水分,加之栽培床面、供液管道及供液池的蒸发与消耗,营养液浓度发生了变化,要定期检查,予以调整和补充。检测浓度及养分状况的变化,可通过养分分析或电导率(EC值)的测试结果取得,然后补充母液。在不能进行上述测试的情况下,可按供液池水分的消耗量,以同容积的原定的标准浓度营养液补充,同时注意定期更换废营养液,以保持池内营养液的稳定。
(4)经常检测pH的变化并予以调整 在作物的生育期中,营养液的pH变化很大,直接影响到作物对养分的吸收与生长发育,还会影响矿质盐类的溶解度。因此,应经常检测营养液的 PH,并分别以硫酸和氢氧化钾予以调整,不同的作物对pH的适应范围不一,应严格掌握。
(5)防止营养失调症状的发生 由于作物对不同离子选择吸收的结果,以及pH的变化,会导致营养液中或作物体内养分失调,出现相应症状,影响作物正常生长发育和产量,重者招致失败,因此,要准确诊断并予以防治。
自配花卉营养液(配方)
营养液对花卉的正常生长发育有着重要的作用。配制营养液时,应根据所栽培花卉的品种及不同生育期、不同地区来确定其配方及用量,做到营养全面均衡,利于植物吸收。
常用的几种营养液配方
(1)硝酸钠10克、过磷酸钙70克、硫酸铵25克、硫酸钾35克、硫酸镁40克。用法:先将其与水混合,然后再按100升水加3克的比例加入混合好的微量元素才可使用(微量元素通常以硫酸亚铁100克、硼酸粉14克、硫酸锰10克混匀研成粉末备用)。
(2)硝酸钾0.7克/升、棚酸0.0006克/升、硝酸钙0.7克/升、硫酸锰0.0006克/升、过磷酸钙0.8克/升、硫酸锌0.0006克/升、硫酸镁0.28克/升、硫酸铜0.0006克/升、硫酸铁0.12克/升、钼酸铵0.0006克/升。用法:使用时,将各种元素混合在一起,按比例加水,即成为营养液。在配制上述营养液时,可以根据不同花卉的不同要求,对元素的种类和用量予以增减。
(3)尿素5克、磷酸二氢钾3克、硫酸钙1克、硫酸镁0.5克、硫酸锌0.001克、硫酸铁0.0003克、硫酸铜0.0001克、硫酸锰0.003克、硼酸粉0.002克;加水10升,溶解后即制成营养液。
用法:盆花生长期每周浇一次,每次用量可根据植株大小酌定。例如花盆内径20厘米的喜阳性花卉,每次约浇100毫升,而阴性花卉用量酌减。冬季或休眠期,每半月或1个月浇一次。平时水分补充仍用自来水。
配制营养液时要注意的问题
配制营养液时,忌用金属容器,更不能用它来存放营养液,最好使用玻璃、搪瓷、陶瓷器皿。在配制时最好先用50℃的少量温水将各种无机盐类分别溶化,然后按照配方中所开列的物品顺序逐个倒入装有相当于所定容量75%的水中,边倒边搅拌,最后将水加到足量。
在配制营养液时如果使用自来水,则要对自来水进行处理,因为自来水中大多含有氯化物和硫化物,它们对植物均有害,还有一些重碳酸盐也会妨碍根系对铁的吸收。因此,在使用自来水配制营养液时,应加入少量的乙二胺四乙酸钠或腐殖酸盐化合物来处理水中氯化物和硫化物。如果无土栽培的基质采用泥炭,就可以弥补上述的缺点。如果地下水的水质不良,可以采用无污染的河水或湖水配制。
怎样调整营养液的酸碱度
营养液的酸碱度直接影响营养液中养分存在的状态、转化和有效性。如磷酸盐在碱性时易发生沉淀,影响利用;锰、铁等在碱性溶液中由于溶解度降低也会发生缺乏症。所以营养液中酸碱度(PH值)的调整是不可忽略的。
PH值的测定可采用混合指示剂比色法,根据指示剂在不同PH值的营养液中显示不同颜色的特性,以确定营养液的PH值。营养液一般用井水或自来水配制。如果水源的PH值为中性或微碱性,则配制成的营养液PH值与水源相近,如果不符要进行调整。在调整PH值时,应先把强酸、强碱加水稀释(营养液偏碱时多用磷酸或硫酸来中和,偏酸时用氢氧化钠来中和),然后逐滴加入到营养液中,同时不断PH试纸测定,至成中性为止。
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