气雾栽培
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2019年3月17日 作者:xwz2367609 [返回]
一种适合山地垂直农业的避雨防虫立柱雾培技术

第八章 一种适合山地垂直农业的避雨防虫立柱雾培技术

我国山地资源极为丰富,但大多数目前都是以森林植被的涵养为主,不能再如以往历史上的过度开垦,退耕造林成为生态文明建设的重要抓手;但作为山区农民,农业还是其重要的经济来源,发展山地农业利用山区生态资源优势,栽培出平原无法生产的反季节蔬菜,特别是海拔较高的山区,是夏季高温季节供菜的重要来源;传统蔬果的山地耕作都必须进行开垦梯田,而且都得选择土层厚的优势资源,在开发的同时其实也是对原生生态的一种破坏,因为开发后的农业生态远不如自然的林地生态的生态贡献率大;所以长江经济带的发展提出只搞大保护不搞大开发,也同样包括山地生态的保护修复及涵养。世界各地的山地农业同样都会遇到此问题,如何做到保护性开发,或者是生态修复性开发,走传统农耕道路是难以实现的,传统的山地耕作大多是落后山区所依赖的模式,因山地耕作体力劳动投资入,耕作管理繁琐且成本高,只有贫困的山区不计劳动报酬的地区才维持这种耕作模式;但山地的资源优势又是平原地区所无可比拟的,比如山地的昼夜温差有利于光合积累,其产出的蔬果品质优于平原,较高海拔的山区还具气候优势,可以生产夏季平原无法生产的蔬菜,实现反季节淡季应市,创造较高的市场价值;另外,山地物种多样性的优势,形成良好的生态屏障,农业种植元素融入其间,与多样性的物种之间形成相生相克关系,山地生态是天敌的重要滋生场所,与平原单一的农业生态相比,山地农业相对来说得到生态屏障的保护,病虫危害及爆发的概率相对较少,如山岙的水稻田,因受山地生态保护,一旦受虫害侵袭,山区林地的天敌会迁飞消灭,稻田与山地生态之间形成相生相克的机制,所以山区的山岙田种植水稻可以少用或不用农药,这是生产有机稻的一种重要生态共生机制,种植蔬菜与瓜果也具同样的道理。

山地耕作用工量大,是当前发展山地农业最大的障碍,开发省力省工的耕作模式将成为科研生产者的重要课题;另外,如何实现保护性与修复性的山地开发,也是当前需着重考虑的问题,采用传统开垦开荒模式肯定不行,占用优势生态开发农田也不是可持续模式;另外开垦造成的水土流失以及耕作过程造成的面源污染,都需通过技术创新得以解决,必须走出传统土壤耕作的模式,创新形成一种即不破坏生态,又可以充分利用山地或者荒地与原生态林地,而且必须是永久可持续对生态无破坏并且具助益作用的创新技术;这就是山地立柱雾耕新模式与新技术,它是迄今为止,世界上首例把无土栽培搬上山的变革性创新,当前国内外的无土栽培基本都是在平原温室或者都市环境实施,把无土栽培扩展到山地唯独只有立柱雾培才具现实性与实用性;避雨防虫立柱雾培对山地地形具广泛的适应性,不管什么样的山地、坡地、丘陵、荒坡及林地等都可以适用与实用;近年南方地区提出设施上山的发展思路,但一直发展缓慢,难以形成产业趋势,就是因为地形多变的山地很难实施传统温室的建造,只有部份地势平坦处才得以设施化开发利用,而更为广阔的山地无法实施;采用立柱避雨雾培技术后,栽培系统采用点状布局,充分发挥空间利用效应,只需有方寸之地可安装立柱进行耕作,而且每一独立的栽培柱,类似于一小温室,同样具备避雨防虫之功效,这种立柱雾耕式的独立系统在运行上也遵循无土栽培的养液闭锁循环原则,不会对生境造成破坏及环境的污染;另外,它是往空间发展的雾化种植模式,与被利用山地的土壤无关,只是利用山地的空间,有光照有水源的山地即可进行立柱雾耕栽培系统的构建;所以陡坡、砾石坡、荒芜及生态退化的地块也可以构建立柱雾耕系统,对原生生态起到很好的修复作用。以下就避雨防虫立柱雾培的技术优势、构建技术及营养液与栽培技术作详细阐述,以供山区农民参考。

第一节、避雨防虫立柱雾培的技术优势

创新模式是否具技术与产业发展优势,对于农业生产来说重点考虑这几个方面,首先新技术能否带来省力与省工效果,因为传统耕作的主要生产成本就是劳动力,所以省力化是技术革新的关键;采用立柱雾培后与传统山地耕作相比,可以减少70%的用工,如整地、除草、施肥、灌溉这几道主要的体力劳动环节被省略;在立柱雾培生产上,只需播种移栽与收获,大大简化了生产环节。在生态文明与绿色发展的大背景下,技术创新还得体现在与环境的关系上,传统山地耕作,水土流失严重,因过度的开垦与除草管理;另外生产过程施用的农药与化肥,或多或少都会造成环境的污染,也叫面源污染;如果不科学的管理甚至会导致严重的土壤污染与退化,地下水的污染与生态破坏;而立柱雾培所栽培的蔬果作物是在一个相对封闭的营养液循环供液的系统中生长,对环境零排放,对肥水得以高效利用吸收,是一种环境友好型生产方式;另外,气雾化的无土栽培也不会产生如传统耕作的连作障碍,又是一项永久的可持续耕作模式;创新还得体现在使用该生产方式后对蔬果产量与品质的影响上,采用避雨防虫立柱雾培后,从蔬菜的生长发育来说,气雾培方式种植蔬果作物,普遍生长速度快于土壤耕作,是土壤耕作的1.5-2倍,如瓜果类作物其生长潜力的发挥甚至更高,达数十倍;这是当前气雾栽培最为明显的生产优势,可以大大缩短生育周期,增加年周期内的耕作茬数与复种指数;因其采用独立的根系悬空雾化供液模式,植株间不存在肥水竞争,可以灵活的实现套种与混种,也是提高利用率及产量的重木方式;气雾栽培适合所有的植物,不仅仅是蔬菜,其它花草、药材、树木等经济作物都可以进行雾培,不受耕作区域的土壤影响,而且是一种实现空间利用最大化的耕作模式;一亩立柱雾耕至少相当于传统3亩地以上的山地菜园,达到资源的集约高效化利用效果;同样是山地耕作,采用立柱雾耕后综合效率达3-5倍以上,同时,蔬果的产品安全性有了彻底的保障;立柱雾培顶处设计避雨罩,减少雨水对病害的传播,立柱外围垂面全部采用防虫网覆盖,虫害得以有效阻隔与遏制,柱体内的露裸地块也同样采用园林地布覆盖隔断,也就是蔬果的生长环境处于清洁的无土环境,完全可以实现免农药安全生产;气雾栽培再加上科学合理的营养液配方,让蔬果生长于肥水气最为充足的根雾环境下,其生长潜能得以激发,有关影响外观、口感、品质与营养价值的基因得以最为充分的表达,所以气雾栽培的蔬果不仅产量与生物量高于传统耕作,就是其品质与营养指标也高于常规栽培,特别的Vc与矿物质的含量,普遍高于传统耕作,许多作物达数十倍的指标;另外蔬果的口感也可以通过营养液配方的调整得以实现,达到高品质高糖度栽培的效果,特别是瓜果类尤为如此。立柱式气雾栽培还结合计算机自动化控制,实施管理过程的数字化精准化与远程化,不仅仅提高了管理的专业性,同时又可以结合物联网技术实现远程管理,这对边远的山地来说,意义重大。总之,避雨立柱防虫雾培是当前山地农业蔬果产业转型的重要创新模式,是一次伟大的技术与产业革命。

第二节、山地避雨防虫立柱雾培基地的建设

2.1对拟开发利用的山地先进行测量

山地的地形多变性与高低落差凹凸不平,不进行测量与规划是无从下手的,所以首先进行等高线的测量,并对栽培柱基座落地处进行打样定点,用生石灰作标记;等高线与定植点的确定以柱的间距3*3m3*4m作为参考,尽可能形成纵成列横成排的定点布局(图8-1)。

2.2基座的建设

立柱雾培的落地处叫基座,基座一般用砖砌成六面体,深为0.2m,边长为0.650.8m,以立柱能合缝嵌入为宜,基座最好用水泥粉刷并刷上防水涂料,基座近下坡的边侧设一回流口并预埋回流管,方便养液回流。在建设基座时,基座以外的植被与土壤可以保持原貌,尽量减少对原生态的干扰破坏,达到栽培系统的独立性效果。

2.3雾培立柱的安装

雾培立柱是蔬果支撑与生长的载体,它必须具备固定支撑及为根系创造避光环境的功能,还得辅助增加避雨与防虫措施;所以雾培立柱由顶罩、柱体钢架、栽培板、避雨膜、防虫网组成;柱体钢架设外柱与内柱组成,内柱是直径1.2米边长0.6米的六面体柱(图8-2),外柱由直径约为2.4米的六面体钢架,用于防虫网的围护安装,从结构来说钢构则为内柱与外柱相套,内柱与外柱之间的空间则为蔬果的生长空间,相当于构建一个柱式小温室。其中栽培柱钢构建设采用预制组件安装方法,选择20#热镀锌钢按设计的尺寸铳孔加工而成,安装时只需按设计图拧螺杆即可,一般内柱直径为1.2m,高为2.43m;栽培板选择厚2-2.5cm的挤塑板作材料,并于挤塑板上按照间距0.1*0.15m开设定植孔,定植孔的孔径为2.5cm,而且是从上往下作斜角45o开孔,以防柱内营养液弥雾时从定植孔外漏而污染定植板;定植板宽0.6米与柱体边长尺寸相符,扣合后再作固定或密封接缝处理,于接缝处打泡沫胶 ,也可以用松紧带包装带来绑缚固定定植板(图8-3)。

柱体的顶罩部份用卡槽固定安装避雨膜,四周围挂的防虫网采用塑料卡扣固定安装,六面体柱中的一个面其防虫网开设出入口,方便人员管理,网的粘合处采用搭扣布粘合,确保扣合后密封性良好,防止虫害入侵(图8-4)。

2.4营养液循环系统安装

气雾栽培就是营养液通过管道以喷雾的方式为柱内空间造雾,让根系均匀受到细雾的喷洒,解决肥水气的供应问题;所以营养液循环系统得由以下级件组成,分别为动力水泵、过滤器、强磁处理器、营养液杀菌器、主管、侧管、支管、毛管、喷头、回流口、回流管、营养液池等组成,形成喷雾供液回流循环的闭锁系统,做到液不外漏,雾化均匀的效果。其中过滤器为垫式过滤器(比网式过滤的滤化效果更好),强磁处理器为800GS以上磁通量的强磁套装在主管上,用以解决营养液结晶结垢造成的喷头堵塞;喷头的安装在柱体内于柱顶处四角均匀安装四个喷头,再往下每隔1米悬挂2个喷头,即每柱安装6个喷头就可达到雾化均匀的效果(图8-5);营养液池建于山地最低洼处,方便营养液的回流;在布设供液主管与回流主管时,一般都采用沿山势纵向布局。

2.5计算机系统的安装

用于气雾栽培的计算机控制系统主要功能是对环境参数的采集及对水泵作出的弥雾间歇与喷雾时境的控制,还有对于营养液水位及EC值的监测;环境参数采集的传感器有气温传感器、液温传感器、集成智能叶片传感器(检测微环境湿度及叶片水膜)、光照传感器、营养液水位传感器、营养液浓度的EC值传感器等;通过传感器的信息采集,由计算机智能专家系统决策发出执行指令,从而确定什么样的气候环境下,需要多大的弥雾的强度,确保根系表面的水分不失水也不积水,以创造最佳的根雾环境,实现肥水气的最优化满足。通过计算机控制实现科学化、精准化、自动化管理,是山地立柱雾培高效化生产的重要保障。

第三节、育苗与移栽管理

无土化气雾栽培育苗与土壤栽培育苗不同,必须采用海绵块方式育苗,不宜土壤直接播种育苗,否则会携带虫卵与病害;育苗的方式可以采用营养液流水培育苗,于室内建设立体多层式的育苗架,育苗架采用超市货架的万能角铁组装,装成宽60cm,层高30cm的货架,可作6-8层设计;骨架安装完毕后,再用工程塑较板制作苗床,床高为10cm,保持床底水平与不渗漏;再于每层端头安装一营养液入水管及在床的尾处安装一回流管,利用小型的直流水泵进行定时的循环灌溉,让养液薄薄的一层从海绵块底处流过,海绵块吸水后即可促进种子萌芽,萌芽出根的小苗可以从海绵块底处吸收营养(图8-6);在室内育苗必须于每层架上方安装LED补光灯,光强度达到3000LX以上;一般叶菜类二叶一心时移栽,瓜果类3-5张真叶移栽;采用海绵块育苗,菜苗的根系与海绵之间形成根团,移栽时不伤苗无缓苗;而且采用室内的补光育苗,苗期稳定不受外界气候影响,实现稳定供苗。移栽时只需把海绵块塞入定植孔即可,叶菜类从移栽至采摘,无需其它管理,只需做好养液调配管理即可;果类移植后,还需进行拉蔓与整枝工作,管理与常规的植株管理相同。

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