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第五节 无土育苗技术

一、无土育苗的类型

无土育苗按其消耗能源多少和对环境生态条件的影响,可分为有机生态型和无机耗能型无土栽培;按是否使用基质,以及基质特点,可分为基质栽培和无基质栽培。无基质栽培是指植物根系生长在营养液或含有营养液的潮湿空气中,但育苗时可能采用基质育苗方式,用基质固定根系。这种方式可分为水培和雾培两大类。基质栽培简称基质培,是指植物根系生长在各种天然或人工合成的基质中,通过基质固定根系,并向植物供应养分、水分和氧气的无土栽培方式。根据基质种类不同,基质培分为无机基质栽培、有机基质栽培和复合基质栽培;根据栽培形式的不同分为槽培、箱培和盆培、袋培、立体栽培。

无土育苗分类如图2-13。

图2-13 无土育苗分类

二、无土育苗的方法

无土育苗的方法有水培育苗、雾培育苗、基质育苗。根据栽培形式和容器的不同可分为穴盘育苗、营养钵育苗、槽培、箱培、盆培、袋培、立体栽培等。水培根据营养液液层的深度不同分为营养液膜技术、深液流技术、浮板毛管技术等(表2-2)。基质培根据基质种类不同分为沙培、陶培、岩棉培、泡沫塑料栽培等。

表2-2 水培类型

无土栽培最初是从水栽法开始的,后来又发展出营养液膜法、喷雾法等。栽培形式很多,但在生产上应用的主要有以下三种:

(一)沙砾栽培法

沙砾栽培法是在一定栽培容器中,用沙或砾石作基质,定时定量地供应营养液而进行的栽培。根据其栽培容器不同,又可分为盆栽和槽栽。

1.盆栽

盆栽以直径40厘米左右、深50~60厘米的釉瓷钵、瓷瓦钵等作栽培容器,在容器内装入沙砾及石块等作为栽培基质。即先在盆底部装卵石块一层,厚约10厘米,其上再铺砾石(直径大于3毫米)厚5厘米,最上层铺粗沙(直径2毫米左右)25厘米。在盆的上部植株附近安装供液管,定时定量均匀地使营养液湿润沙石,或用勺浇供液。在盆下部安装排液管,集中回收废液,以便循环使用。

2.槽栽

槽栽原理与盆栽相同,其装置由栽培床、贮液池、电泵和输液管道等部分组成。栽培床多为铁制或硬质塑料做成的三角槽,槽内装入沙砾,营养液由电泵从贮液池中泵出,经供液管输入栽培槽,在栽培槽末端底部设有营养液流出口,经栽培床后的营养液从出口流入贮液池,再由电泵打入注入口,循环使用。

(二)营养液膜法

营养液膜法是在水栽的基础上发展起来的一种栽培形式,这种方法不需要沙砾等物质作栽培基质,其原理是使一层很薄的营养液在栽培沟槽中循环流经根系,而进行育苗栽培。栽培沟槽一般用硬质塑料或其他防水材料制成,可以用塑料布折叠在一起形成一个口袋的样子,边缘用扣子或夹子连在一起,植株由缝固定,使营养液在袋中循环流动。或者在平底长槽中,放上一个微孔的厚塑料覆盖板,其上按一定株行距开种植孔进行播种。由于覆盖板差不多是停放在槽中的,随着根系的生长,覆盖板也可以上升,用电动抽水机使营养液在槽中流动,小规模的也可以用手工操作使之流动,以供植株吸收。

(三)雾栽法

雾栽法又称气培,就是将作物根系悬挂于栽培槽的空气中,用喷雾的方法供应根系营养液,使根系连续或不连续地浸在营养液细滴(雾或气溶胶)的饱和环境中。此法对根系供氧效果较好,便于控制根系发育,节约用水;但对喷雾质量的要求较高,根系温度受气温影响波动较大,不易控制。日本已将喷雾法进一步改进,形成多种形式的喷雾水栽装置,已大面积应用于生产,并取得良好效果。

(四)营养液膜栽培(NFT)

营养液膜栽培又称浅液流栽培,由英国温室作物研究所最早研究推出,是指营养液以浅层流动的形式在种植槽中从较高的一端流向较低的另一端的一种水培方式。营养液在泵的驱动下从贮液池流到种植槽内,不断循环流经作物根系,提供一层很薄的营养液(0.5~1厘米厚的营养液薄层),然后通过回水管回到贮液池内,形成循环式供液体系。

(五)深液流技术(DFT)育苗

深液流技术是指植株根系生长在较为深厚并且是流动的营养液层的一种水培技术。种植槽中盛放5~10厘米有时甚至更深厚的营养液,将作物根系置于其中,同时采用水泵间歇开启供液使得营养液循环流动,以补充营养液中氧气并使营养液中养分更加均匀。

三、无土育苗的基质

基质的作用在于固定幼苗根系、稳定植株,为根系的生长发育提供良好的条件。基质的好坏决定了地下部分水、肥、气三大因素之间的合理调节,尤其是水、气两者之间的调节。国内外选作蔬菜育苗的基质有沙、砾石、泥炭、泥炭藓、煤渣、锯末、炭化砻糠、珍珠岩、蛭石、矿棉(石绒棉)、酚类树脂泡沫颗粒等材料。优良的育苗基质要求容重小、总孔隙度大、大孔隙(空气容积)与小孔隙(毛管容重)有一定比例,引水力、持水力较大,经过消毒不带病虫害,能就地取材,价格便宜,资源丰富。

(一)对优良基质的几项具体要求

1.容重

经试验认为容重以0.7左右为适当。菜园土容重在1.1~1.5,太重,搬动育苗盘时费力;蛭石、珍珠岩、炭化砻糠等容重在0.15~0.25,太轻,压不住根,浇水时易倒苗。实际使用时,可以用多种基质相互掺和,将容重调整至0.7左右。

2.总孔隙度

一般育苗盘内总孔隙度应该大于55%。总孔隙度较大有利于水、气储存及根系发育。若田间土壤总孔隙度过大,则播下的种子悬在土粒之间,在这种情况下,土壤失水大、吸水难、出苗慢,应在播种以后镇压表土,以弥补其缺点。但在育苗盘内播种,上有覆盖,下不渗漏,如蛭石等总孔隙达133.5%,出苗仍然很好。

3.空气容积

试验证明,基质中空气容积应占总孔隙度的25%~30%。如炭化砻糠空气容积占总孔隙的57.5%时,育苗盘中易失水干燥,而珍珠岩及蛭石空气容积只占总容积的25%~30%,持水多,不易干燥。

4.毛管水

基质的每一颗粒上毛管水含量应大,颗粒之间的毛管水含量应小。这样有利于水分的储存和减少水分的散失。如蛭石、煤渣、珍珠岩的毛管水的含量分别为基质重量的108%、33%与30.75%。

5.基质中营养元素的含量

采用无土育苗时,基质的主要任务是固定根系、供给氧气。但炭化砻糠、煤渣等基质中含有一定数量的营养元素。南京农业大学会同中国农业科学院土壤肥料系分析室测定结果表明:如炭化砻糠、煤渣等基质中还含有相当多的全氮、速效磷、速效钾及丰富的微量元素锰、硼、锌等,这些元素的含量可为今后使用不同基质、配制不同营养液的依据。试验证明,以煤渣基质育苗时,在营养液中施用微量元素是多余的。

各地在育苗中,可以根据当地基质的资源条件,就地取材,合理选用。

(二)基质的配制

见本章第四节四、基质选择与配制。

四、无土育苗的营养液

(一)营养液的成分和要求

1.配制营养液的养分要求

营养液是根据作物对各种养分的需求,把一定数量和比例的无机盐类溶解于水中配制而成的。作为无土栽培的营养液,必须达到以下要求:

(1)营养元素要全面 必须含有作物生长发育所必需的全部营养元素,包括大量元素和微量元素。

(2)按适当比例配合 这些矿物质元素应根据不同作物的需要,按其适当比例配合成平衡营养液。

(3)易被作物吸收 所配制的无机盐类,在水中的溶解度要高,并且是离子状态,易被作物吸收。

(4)不含有害有毒成分 适于根系生长,利于养分被吸收的酸碱度和离子浓度。应用的效果要好,能使作物的生长发育良好,且能获得优质高产。

(5)取材容易,成本低 要配制符合要求的营养液,其原料包括水源、含有营养元素的化合物及辅助物质要符合要求。首先,对水质要求,生产中使用的水通常来自雨水、井水和自来水等,其总要求和符合卫生规范的饮用水相当,主要是硬度不能太高,一般以不超过10度为宜,酸碱度(pH)为6.5~8.5,氯化钠含量小于2毫摩尔/升,重金属如汞、镉、铅等及有害健康的元素含量在容许范围之内。对无机盐化合物的要求,由于营养液配方标出的用量是以纯品表示,因此在配制营养液时,要按各种化合物原料实际的纯度来折算出原料的用量,商品标识不明、技术参数不清的原料禁用。如采购到的大批原料缺少技术参数,应取样送检,确认无害时才允许使用。此外,原料的纯度要符合要求,少量的有害元素应不超容许限度,否则均会影响营养液平衡。

2.配制营养液的肥料选择

营养液的成分包括了作物生长所必需的矿物质养分,由什么肥料来提供这些养分是配制营养液首先要考虑的。由于设施栽培的营养供应是通过全价营养液滴灌到基质中,植物根系从基质中吸收水分养分,因此营养液不能有沉淀,要有合适的酸碱度,各成分间不能发生化学反应。所以,综合考虑肥料的溶解性、酸碱度、稳定性以及所带入的副成分、价格等因素,确定氮源以尿素、硝酸钙为主,硝酸钾为补充;磷源以磷酸二氢钾、磷酸一氢钾为宜;钾源以硫酸钾为主,硝酸钾补充;钙由硝酸钙提供;镁源为硫酸镁;铁源为螯合铁;铜、锌、锰、硼、钼、氯化学性质较稳定,其中铜、锌、锰的硫酸盐溶解性好,且硫也为植物所需,一般用硫酸盐;硼用硼砂,钼用钼酸钠;氯的需要量很少,水源中的氯基本上已够用。

营养液配制既可用单质肥料,如氮肥、磷肥、钾肥和微量元素肥料,也可用配方复合肥。荷兰等温室栽培发达的国家采用单质肥料,营养液的配方比较灵活,营养成分的调整较方便,但肥料种类多,配制过程较复杂。以色列、芬兰等国主要使用高浓度、全溶解的复合肥。笔者建议使用西瓜专用复合肥。

(二)营养液的配制

生产上配制营养液一般分为浓缩储备液(也叫母液)的配制和工作营养液(也叫栽培营养液)的配制两个步骤,前者是为方便后者的配制而设的。配制浓缩储备液时,不能将所有盐类化合物溶解在一起,因为浓度较高,有些阴、阳离子间会形成难溶性电解质,引起沉淀,所以一般将浓缩储备液分成A、B、C 3种,即A母液、B母液、C母液。A母液以钙盐为中心,凡不与钙作用而产生沉淀的盐都可溶于其中,如Ca(NO32和KNO3等;B母液以磷酸盐为中心,凡不与磷酸根形成沉淀的盐都可溶于其中,如NH4H2PO4和MgSO4等;C母液为微量元素母液,由铁(如Na2FeEDTA)和各微量元素合在一起配制而成。母液的倍数,根据营养液配方规定的用量和各种盐类化合物在水中的溶解度来确定,以不致过饱和而析出为准。如大量元素A、B母液可浓缩为200倍,微量元素C母液,因其用量小可浓缩为1000倍。母液在长时间贮存时,可用HNO3酸化至pH 3~4,以防沉淀的产生。母液应贮存于黑暗容器中。工作营养液一般用浓缩储备液来配制,在加入各种母液的过程中,也要防止局部沉淀的出现。首先在大贮液池内先放入相当于要配制的营养液体积40%的水量,将A母液倒入其中,开动水泵使其流动扩散均匀;然后再将B母液慢慢注入水泵口的水源中,让水源冲稀B母液后带入贮液池中参与流动扩散,此过程所加的水量以达到总液量的80%为好;最后,将C母液也随水冲稀带入贮液池中参与流动扩散。加足水量后,继续流动搅拌一段时间使达到均匀。营养液的配制要避免难溶性物质沉淀的产生。合格的平衡营养液配方配制的营养液应不出现难溶性物质沉淀。配制时应运用难溶性电解质溶度积法则来指导,以免产生沉淀。在称量肥料和配制过程中,应注意名实相符,防止称错肥料,并反复核对,确定无误后才配制,同时应详细填写记录。

(三)调整营养液的pH

大多数作物根系在pH 5.5~6.5的酸性环境下生长良好,营养液pH在栽培过程中也应尽可能保持在这一范围之内,以促进根系的正常生长。此外,pH直接影响营养液中各元素的有效性,使作物出现缺素或元素过剩症状。营养液的pH变化是以盐类组成和水的性质(软硬度)等为物质基础,以植物的主动吸收为主导而产生的。尤其是营养液中生理酸性盐和生理碱性盐的用量比例,其中以氮源和钾源的盐类发挥作用最大。例如,(NH42SO4、NH4Cl、NH4NO3和K2SO4等可使营养液的pH下降到3以下。为了减轻营养液pH变化的强度,延缓其变化的速度,可以适当加大每株植物营养液的体积。营养液pH的监测,最简单的方法可以用石蕊试纸进行比色,测出大致的pH范围。现在市场上已有多种便携式pH仪,测试方法简单、快速、准确,是进行无土栽培必备的仪器。

当营养液pH过高时,可用H2SO4、HNO3或H3PO4调节;pH过低时,可用NaOH或KOH来调节。具体做法是取出定量体积的营养液,用已知浓度的酸或碱逐渐滴定加入,达到要求pH后计算出其酸或碱用量,推算出整个栽培系统的总用量。加入时,要用水稀释为1~2摩尔/升的浓度,然后缓缓注入贮液池中,随注随拌。注意不要造成局部过浓而产生CaSO4或Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀。一般一次调整pH的范围以不超过0.5为宜,以免对作物生长产生影响。

五、营养钵无土育苗

营养钵育苗包括基质准备,建立苗床、播种和苗床管理等项作业,总的要求是实现一播全苗,在苗床培育早苗、壮苗。

(一)基质准备

基质准备同穴盘育苗。

(二)建立苗床

一要根据种植密度和种植面积留足苗床面积;二是尽量建在靠近大田附近以便就地移栽。如移栽面积较小,苗床可选地势较高、背风向阳、水源方便、无病无盐的地方;移栽面积较大,可在定植田内划出一定面积就地建床。苗地要整成高畦,畦宽以能搭塑料小拱棚为度。营养钵装基质时,装半钵稍压实,再装至钵高9/10,装后按梅花形排列于畦面上,钵与钵之间间隙越小越好。如苗拥挤,可适当加大间隙,在间隙外填满沙土。营养钵排放一定要整齐一致,可略高出地面,钵与钵之间的空隙用细沙填好,苗床四周挖好排水沟,防止雨水渗入苗床。

(三)播种

苗床播种前2~3天,要装好营养钵并喷透水,达到墒饱墒足,避免中途揭膜喷水,以免降低苗床温度。播种前进行种子消毒和催芽,然后选好晴天进行苗床播种。播种时在钵的中央点穴,将种子轻放入内,每钵播种数与定植时每穴栽植数相同,然后用蛭石覆盖。播后用塑料薄膜覆盖苗床,膜四周要封好压实。

(四)苗床管理

苗床管理包括温度、水分、养分等的管理,基本同穴盘育苗。

六、岩棉育苗

岩棉育苗是一种采用岩棉块的基质育苗的方式。将作物播种于一定体积的岩棉块中,让作物在其中扎根锚定、吸水、吸肥、吸气。岩棉是由60%辉绿石、20%石灰石和20%焦炭混合,在1500~2000℃的高温炉中熔化,将熔融物喷成直径为0.005毫米的细丝,再将其压成容重为80~100千克/米3的片,然后冷却至200℃左右时,加入一种酚醛树脂以减少表面张力,形成疏松多孔的能够吸持水分的固体基质。岩棉制造过程是在高温条件下进行的,已进行过完全消毒处理,不含病菌和其他有机物。经压制成形的岩棉块在种植作物的整个过程中不会产生形态变化。岩棉疏松多孔,作物根系很容易穿插进去,透气、持水性能好。质地柔软、均匀,有利于作物根系的生长。

岩棉育苗一般采用小岩棉块,一般为7.5厘米见方,其外侧四周包裹黑色或黑白双面薄膜,保水和防止水分散失。在岩棉块上部可进行直播。岩棉板可置于地面或放在栽培架上,岩棉板应向一侧倾斜,在其端部开2~3个孔以排除多余营养液。若将许多岩棉块集合在一起,配以灌溉、排水等装置,组成岩棉种植畦,即可进行大规模育苗。岩棉育苗多采用滴灌,其装置包括营养液罐、上水管、阀门、过滤器、毛管及滴头等。贮液罐置于高于地表1米处,依其重力落差可自动向滴灌管中供液。大面积生产中应设置营养液浓度、酸度(pH值)自动检测及调控装置。岩棉块上营养液的电导率为2.5~3.0毫西门子/厘米适宜,如果超过可注清水洗盐。

根据营养液利用方式的不同,岩棉育苗主要有开放式岩棉培和循环式岩棉培两种。

开放式岩棉培是指供给作物的营养液不循环利用,滴入岩棉种植块内的营养液,多余的部分从岩棉块底排出栽培系统之外。设施结构简单,施工容易,造价低,管理方便,不会因营养液循环而导致病害蔓延;但不足之处在于营养液消耗较多,排出的废弃液会造成对环境的污染。开放式岩棉栽培系统由种植畦、供液设施和排液设施等组成。种植畦是将设施内地面平整后,做成龟背形的高畦并压实。畦的规格根据育苗场地而定,一般可采用宽150厘米、高10厘米的畦,畦长约30米,畦沟沿长边方向坡降为1∶100,以利排水。地面畦做好压实后,紧贴地面铺一层0.2毫米厚的乳白色塑料薄膜,使栽培系统与土壤完全隔离,防止土壤病虫害和杂草侵染,防止多余营养液渗入土中,同时增加光照反射率,增大设施内作物下部叶片的光照强度。岩棉种植块的规格,涉及每株作物占有的营养面积或单位时间内拥有的营养液量。在实际生产中,大量育苗一般以厚7~10厘米、宽30~50厘米、长90厘米左右的扁长方形较好。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,畦背上两行岩棉种植垫的距离要大一些作为行人工作通道,畦沟只放置滴灌毛管及排液之用,不作行人通道。在低温季节或寒冷地区,可在岩棉种植垫底部设根部加温装置。开放式岩棉培都采用滴灌系统供液。设计标准的滴灌系统,要由专门的工程技术人员来担任。滴灌是通过滴头以小水滴的方式慢速地(一个滴头每小时滴水量控制在2~8升)向作物供水的一种十分节省用水的灌溉方法。滴灌系统由液源、过滤器及其控制部件、塑料干管和支管、毛管、滴头管组成。液源有两种方式:

其一为设有一个大营养液池,在池内按要求浓度配好直接供给作物吸收的工作营养液,容量要达到能满足一定时间一定面积所需要的液量。这种贮液、供液池可设于一定高度的支架上,靠重力作用供液;也可建造地下式贮液池,由水泵供液,营养液供液时要首先经过100目以上的过滤器,再进入干管,然后分流到各支管以至种植畦内,向植株供液。

其二为只设浓缩营养液贮存罐(分为A、B两种浓缩液),在需供液时,用定量泵分别将A、B罐中的浓缩营养液输入水源管道中,与自来水一起进入肥水混合器中,混合成设定浓度的工作营养液,然后经过滤器进入输送管道分送到畦内。这种液源提供方式关键在于定量泵和水源流量控制阀及肥水混合器,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混合均匀成指定浓度的工作营养液。干管和支管是营养液通过过滤后,分送到各种植行之前的第一级和第二级管道,均由硬塑料管制成,管径大小与所需的供液量相适应。毛管是进入种植畦的管道,直径通常为12~16毫米,是具有弹性的塑料管。滴头管靠迫紧的方式嵌入毛管,每两行植株间设一条毛管,长度与种植畦一致,放在畦沟内。滴头管是直接向植株滴液的最末一级管,用具有弹性的硬塑料制成,其一端嵌入毛管上,另一端用小塑料棒架住,插在每株的定植孔上,滴液出口离基质圃2~3厘米,滴头流量通常为2~4升/小时,有发丝管和水阻管两种形式。开放式岩棉培的排液设施很简单,在岩棉种植垫的底部将塑料包装戳穿几个小孔,让多余的营养液流出,靠畦面斜坡的作用,使流出的营养液进入畦沟中,然后集中流到设在畦横头的排液沟中,最后将其引出设施外的集液坑。

七、营养液膜育苗

(一)营养液膜育苗的特点

营养液膜育苗的优点是结构简易,造价低廉,设计安装方便,易于实现生产管理自动化。营养液呈薄膜状在种植槽内循环流动,作物根系一部分浸在浅层营养液中,另一部分暴露在空气中,可以较好地解决根系的氧气供应问题,使根系的养分、水分和氧气供应得到协调,有利于作物的生长发育。此外,营养液的供应量小,且容易更换;设备的清理与消毒较方便。其缺点是栽培床的坡降要求严格,如果栽培床面不平,营养液形成乱流,供液不均,尤其是进液处和出液处床内作物受液不均,会使株间生长差异较大,影响育苗质量;营养液的流量小,其营养成分、浓度及pH值易发生变化,根际环境稳定性差;因无基质和深水层的缓冲作用,根际的温度变化大;要循环供液,每日供液次数多,耗能大,如遇停电停水,营养液的管理比较困难;种植槽的耐用性较差,后续投资较多;对管理技术和水平要求较高。

(二)营养液膜育苗的装置

1.供液池

供液池用砖头及水泥砌成。180平方米标准大棚,供液池的容积为2.5~3.0立方米即可。一般置于大棚的中央部分。

2.供液水泵

供液水泵可选用WB型180瓦离心水泵或潜水泵。使用离心泵时,进水口应装落水阀,安装位置略低于供液池的水面,以利打水。

3.栽培床

栽培床用2毫米厚PVC硬板加工而成,宽25厘米、高8厘米、长12米。每套由6个床组成。供液管道和回流管均用硬塑料管配套,供液主管可埋地下,接以支管分流向各栽培床供液,回流管由各栽培床汇至供液池。此外,在简易NFT装置中,栽培床还可以用宽70厘米、长12~15米、厚度为0.05毫米的黑色或黑白双面聚乙烯塑料薄膜做成。先在具1/(75~100)坡降的平整地面挖一深5厘米、宽15~20厘米的浅平沟,整平压实后铺上薄膜使其成槽状。上接进液管,下通供液池,即成栽培床。有条件的可在床底里面放一层宽15~20厘米的无纺布,以蓄集少量营养液。利于根系生长定植时将带岩棉方块或塑料钵的幼苗放在其中,然后用木夹或订书钉将薄膜封紧,植株用塑料绳固定。供液装置,大面积的可砌水泥供液池、甩水泵及塑料管供液,小面积的可利用水位差的原理供液。

(三)营养液膜育苗的技术关键

1.品种的选择

利用NFT栽培育苗的作物很多,但在实际生产中,既要考虑育苗的难易,更应考虑经济效益,一般可以选择经济效益大的品种,如袖珍西瓜或稀有品种西瓜。

2.带钵育苗,以利定植

可用蛭石、稻壳熏炭、岩棉、聚氨酯泡沫育苗块或装有适当大粒径基质的塑料钵育苗,以利固定根系,便于定植和管理。

3.要确保栽培床的适宜坡降

为使栽培床内的营养液能循环流动供液,必须使栽培床保持适宜的坡降。坡降的大小,以栽培作物后水流不发生障碍为度。一般认为1/(75~100)为好,即10米长的栽培床,两头高差10厘米左右。但应注意,栽培床不能太长,床底应整成缓坡状,防止营养液在床内呈蛇形流动。

4.营养液的供应要及时

NFT培营养液的供应量少,根系无基质的缓冲作用,因此要做到及时供液,并经常补充,使其维持在规定的浓度范围内,最好定期用电导仪测定电导率(EC值),根据EC值来补充母液。生产上可以根据供液池的减水量,按标准浓度加以调整补充,作物生长旺盛期、高温季节以及白天中午更应注意及时供液。采用间歇供液能有利于增产,浓度可视不同作物和不同的生育期而定。

5.注意pH值的调整

在作物生长过程中,营养液的pH值常发生变化,从而破坏营养液的养分平衡和可溶性,影响根系的吸收,引起作物的营养失调,应及时检测予以调整。

6.注意根际温度的稳定

NFT培作物的根际温度受外界的影响大,尤其在高温季节和低温季节,应采取措施确保稳定。供液池可设在地下,并加盖保护;栽培床可安装成半地下式,即在地面挖浅沟后铺膜做成,以使作物根际接近表土层。

7.防治营养失调症及其他生理病害

要经常观察,根据典型症状作出诊断,查明原因,及时采取对策。

八、有机生态型无土育苗

有机生态型无土育苗,是指全部使用固态有机肥代替营养液,灌溉时只浇清水,排出液对环境无污染,能生产合格的绿色幼苗,其应用前景广阔。

有机基质培无土育苗技术是现代育苗栽培技术与传统有机农业相结合的产物,是一个稳定的具有一定缓冲作用的农业生态系统。具有一般无土育苗的特点,同时追施固态有机肥滴灌清水或滴灌低浓度的大量元素营养液,进行开放式栽培,大大简化了操作管理过程,降低了设施系统的投资,节省生产费用,产品洁净卫生,可达到“绿色食品”标准,而且对环境无污染。制作有机基质的原料丰富易得。农产品的废弃物,如玉米、小麦、水稻、向日葵等作物秸秆;农产品加工后的废弃物,如椰壳、酒渣、醋渣、蔗渣等;木材加工的副产品,如锯末、刨花、树皮等;还有造纸工业下脚料、食用菌下脚料等各种各样的工农副业有机废弃物都可用来制作有机栽培基质。这些有机废弃物经粉碎,加入一定量的鸡粪、发酵菌种等辅料,堆制发酵合成有机基质。南京农业大学等单位已利用造纸厂的下脚料合成优质环保型有机苇末基质,并实现了商品化生产,广泛应用于穴盘育苗和无土栽培中。为了改善有机基质的理化性状,在使用时可加入一定量的其他固体基质,如蛭石、珍珠岩、炉渣、沙等。如国际通用的一半泥炭一半蛭石混合,一半椰子壳一半沙混合,7份苇末基质、3份蛭石或3份炉渣等。总之,混配后的复合基质达到容重0.5克/厘米3左右,总孔隙度60%左右,大小孔隙比0.5左右,pH值6.8左右,电导率2.5毫西门子/厘米以下,每立方米基质内应含有全氮0.6~1.8千克,全磷(P2O5)0.4~0.6千克,全钾(K2O)0.8~1.8千克。有机基质的使用年限一般为3年左右。有机基质培一般采用槽式栽培。栽培槽可用砖、水泥、混凝土、泡沫板、硬质塑料板、竹竿或木板条等材料来制作。建槽的基本要求是槽与土壤隔绝,在作物栽培过程中能把基质拦在栽培槽内。为了降低成本,各地可就地取材制作各种形式的栽培槽。为了防止渗漏并使基质与土壤隔离,应在槽的底部铺1~2层塑料薄膜。槽的大小和形状因作物而异,甜瓜、西瓜、黄瓜等大株型作物,槽宽一般内径为40厘米,每槽种植2行,槽深15厘米。槽的长度可视灌溉条件、设施结构及所需人行道等因素来决定。槽坡降应不少于1∶250,还可在槽的底部铺设粗炉渣等基质或一根多孔的排水管,有利于排水,增加通气性。有机基质培无土栽培系统的灌溉一般采用膜下滴灌装置,在设施内设置贮液(水)池或贮液(水)罐。贮液池为地下式,通过水泵向植株供液或供水;贮液罐为地上式,距地面1米左右,靠重力作用向植株供液或供水。滴灌一般采用多孔的软壁管,40厘米宽的槽铺设1根。滴灌带上盖一层薄膜,既可防止水分喷射到槽外,又可使基质保湿、保温,也可以降低设施内空气湿度。滴灌系统的水或营养液,要经过一个装有100目纱网的过滤器,以防杂质堵塞滴头。

九、无土育苗的基本程序和管理

(一)基本程序

1.育苗前的准备

(1)选择育苗方式 西瓜育苗可选用50~72穴盘育苗,也可用营养钵或岩棉块育苗。根据当地实际情况因地制宜选择育苗方式和育苗材料。育苗材料使用前要进行消毒。

(2)基质准备 选择草炭、蛭石、珍珠岩等,一般的配比含量为草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1。在基质中加入适量的无机肥和有机肥,一般每立方米基质中加入2.6~3.1千克氮磷钾复合肥15∶15∶15及10~15千克脱味鸡粪等,拌匀基质。然后将基质消毒。如果基质过于干燥,应加水进行调节。

(3)装基质 用穴盘或营养钵育苗时,播种前要做好育苗床或育苗畦,并装好基质,码排好育苗盘或育苗钵备用。

2.播种

(1)种子处理 见本章第二节三(一)、(二)。

(2)催芽 见本章第二节三(三)。

(3)播种 把经过催芽后的种子点播于苗盘、营养钵内或岩棉块上,播种后用蛭石均匀覆盖在种子上,浇透水,然后盖上一层白色地膜,保温保湿。

3.育苗管理

见本章第二节五。

(二)无土育苗的管理

1.基质消毒

育苗基质和育苗装置使用前要进行消毒,杀灭残留病菌和虫卵。

2.水质管理

水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导率(EC)、pH值和有害物质含量是否超标。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不像无土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害。一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。电导率是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为西瓜对营养液pH值的要求以中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。

3.营养液的管理

营养液是无土栽培的关键。配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原液),再进行稀释,可以节省容器,便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的pH值范围,以免发生毒害。营养液配方在使用过程中,要根据西瓜不同生育期、季节或因营养不当而发生的异常表现等,酌情进行配方成分的调整。西瓜苗期以营养生长为中心,对氮素的需要量较大,而且比较严格。因此,应适当增加营养液中的氮量。在氮素使用方面,应以硝态氮为主,少用或不用铵态氮。在日照较长的春季育苗时,可适当增加铵态氮用量。缺氮时往往叶黄而形小,全株发育不良。温室无土育苗易发生徒长,营养液中应适当增加钾素用量。在无土栽培中,由于缺铁而造成叶片变黄等较为多见,缺铁表现叶脉间失绿比较明显,其原因往往是营养液的pH值较高,铁化物发生沉淀,不能为植株吸收而发生铁素缺乏。可通过加入硫酸等使pH值降低,并适量补铁。

4.提高供液温度

无土栽培中无论哪一种形式,营养液温度都直接影响幼苗根系的生长和对水分、矿物质营养的吸收。例如,西瓜根系的生长适温为18~25℃,如果营养液温度长期高于25℃或低于18℃,均对根系生长不利。冬春无土育苗极易发生温度过低的问题,可采取营养液加温措施(如用电热水器加温等),以使液温符合根系要求。如果为沙砾盆栽或槽栽方法,可尽量把栽培容器设置在地面以上,棚室内保持适宜的温度,以提高根系的温度。

5.补充二氧化碳

二氧化碳是幼苗进行光合作用制造营养物质的重要原料。棚室内进行无土栽培,幼苗吸收二氧化碳速度很快,由于基质中不施用有机肥料,因而二氧化碳含量较少。因此,二氧化碳不足是重要限制因子。现在在国外二氧化碳追肥已成为无土栽培中必不可少的一项措施。温室内补充二氧化碳的具体方法有:第一,开窗通气,上午10时以后,在不影响室温的前提下,开窗通气,以大气中的二氧化碳补充棚室内的不足;第二,碳酸铵加硫酸产生,方法详见“设施育苗中怎样补充二氧化碳气”;第三,施用干冰或压缩二氧化碳,国外一般用二氧化碳发生机和燃烧白煤油来产生二氧化碳。

6.其他管理

无土育苗如采用沙砾盆栽法,一般每天供液2~3次,上午和下午各1~2次,晴朗、高温的中午增加一次,幼苗期量小一些,后期量大一些。营养液膜法和雾栽法两次供液间隔时间一般不超过半小时。

十、无土育苗的栽培要点

(一)基质的选择

固体基质作为基质栽培的材料,其性能对作物生长影响较大,对管理技术要求也不同,如基质保水性、通透性和缓冲作用均与基质的物理性质和化学性质有关。不同的基质,其性质和作用不同,如沙、石砾等无机基质,其固定、支持锚定植物作用、透气较好,但保水性、缓冲作用较差,而有机基质如树皮、锯木屑、蔗渣、泥炭等固定、支持锚定植物作用较差,但保水性、缓冲作用好。为了克服单一基质的容重过轻、过重,通气不良或者通气过盛等弊病,要将几种基质混合形成复合基质来使用,一般在配制复合基质时,以两种或三种基质混合而成为宜。基质选择可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料作为无土栽培的基质。基质的化学性状主要指以下几方面:

1.pH值

pH值反映基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。pH=6~7被认为是理想的基质。

2.电导率(EC)

电导率反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。

3.缓冲能力

缓冲能力反映基质对肥料迅速改变pH值的能力,要求缓冲能力越强越好。

4.盐基代换量

盐基代换量是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯末、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其他惰性基质则可代换物质就很少。

(二)基质消毒

参见本节九(二)1。

(三)水质

参见本节九(二)2。

(四)营养液

参见本节九(二)3。

(五)供液系统

无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌法、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。

1.营养液膜法

(1)母液贮液罐 备三个:一个盛硝酸钙母液,一个盛其他营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。

(2)贮液槽 贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4~5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。

(3)过滤装置 在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。

2.滴灌系统的灌溉设施

(1)营养液罐 备两个浓缩的营养液罐,存放母液,一个液罐中含有钙元素,另一个液罐中不含钙。

(2)浓酸罐 用以调节营养液的pH。

(3)贮液槽 用来盛按要求稀释好的营养液。一般300~400平方米的面积,贮液槽的容积1~1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30~40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。

(4)管路系统 用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的滋生。

(5)滴头 固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。