無土農場：詳細介紹蔬菜基質無土栽培的調控技術
詳細介紹蔬菜基質無土栽培的調控技術
基質栽培是無土栽培的主要形式，約佔無土栽培總面積的90%以上，基質栽培的方法比較多，國內目前以複合基質的槽式和袋式栽培為主，岩棉培在一些農業科技園區也有應用，但一直難以發展。由於無土栽培在技術和管理上比土壤栽培要求高，對設施環境的調控也更加嚴格，所以，有必要對基質栽培的主要技術環節進行闡述，讓從事無土栽培的生產技術人員在實踐時能靈活應對和分析生產上出現的技術問題。
對設施條件的要求
1.根部溫度管理
作物根系生長和吸收養分的適宜溫度一般在18～25℃之間，冬季當室溫降到15℃左右時，基質中的溫度也降到13～15℃，由於根系生長並不需要溫差，溫度過低很快影響根系活力，導致植株生長緩慢和葉片黃化；夏天當室溫達35℃甚至更高時，基質中的溫度就會超過30℃，引起根系呼吸過於旺盛而缺氧，並迅速引起根系和植株莖葉的衰老。
所以，基質栽培護根容器的保溫隔熱性就顯得非常重要。因為基質容積小，溫度變化大，沒有土壤那麼穩定。冬季低溫和夏季高溫季節都應採取保溫隔熱措施，冬季還應配合基質加溫措施，以確保根部基質溫度最低不低於16℃，最高不要超過28℃。
2.基質隔離保護
基質栽培為了提高保水、保肥能力，一般都應有保護基質和根系的容器，槽式及溝式培也必須用薄膜隔離土壤，以免根系扎入土中和引起水肥滲漏。但為了防止根部積水，底部需要保留少量排液孔，還要考慮廢液的回收利用，以免造成地下水的硝酸鹽污染。
基質表面不覆蓋（保濕），夏秋高溫季節很容易引起表面的鹽分積累和引起藻類滋生，進而引起根部透氣不良。有機生態型無土栽培和常規敞開槽式基質栽培都存在鹽分積累問題，應該採用具隔熱並保濕的材料覆蓋根基表面。
3.供液設施
基質栽培一般都採用滴灌供液，由於北方水質鈣鎂離子含量高，加上營養液本身的多種礦物質離子的存在，生產上容易出現滴灌設施堵塞現象，尤其是微孔滴管設施，堵塞的頻率就更高。
一般採用髮絲滴管供液比較好，選用內徑為0.8～1.2mm的髮絲管剪成長度30～50cm，按每株苗1～2根布置插入供液支管上，靠近水源的髮絲管宜長些，遠處可短些，以協調供液的均勻性，在主管道上還必須配置80～120目的管道過濾器。供水或供液應掌握少量多次的原則，要保持滴孔濕潤不幹燥，以免結垢堵塞。
對基質理化性狀和經濟性狀的要求質理化性狀指標
1.保水保肥
一般種植蔬菜對基質的保水，保肥性要求較高，因為蔬菜生長速度快，對營養和水份需求迫切，在單株佔用基質少於6L時，更要求保水性要好，保水保肥性好的基質主要有草炭、蛭石及其他有機基質。
2.透氣性好
基質的透氣性直接影響作物根部的供氧能力，常見透氣性好的基質主要有珍珠岩、沙子、陶粒、炭化稻殼、爐渣、岩棉等無機基質，尤其是陶粒、珍珠岩、爐渣的空隙比較多，顆粒體比較穩定不宜變形，是增強復配基質透氣性的主要無機基質材料。
3.緩衝性好
是指基質對酸鹼及各種養分吸附與釋放（陽離子代換量）的速度、變化幅度。緩衝性好的基質在生產上不易出現因養分短時供給失衡而對根系的傷害，一般有機基質的緩衝性都比較好。如草炭、鋸木屑、椰糠、粉碎秸桿、菇渣等。
4.容重適宜
基質的容重與基質的含水量，透氣性和對根系的固定有關，也影響到攪拌和搬運的輕便與否。如珍珠岩、蛭石、陶粒的容重較輕，單獨使用往往效果不好，而沙子單獨作基質時又太重。一般以多種理化性狀不同的基質材料混合使用效果為好（基質容重應小於0.7g/c?）。
經濟性狀指標
1.來源廣
作為生產大量使用的基質應該就地取材，以來源廣泛的基質為主，不要在購買基質上花大量資金。如廣東、廣西等地用當地糖廠的下腳料—甘蔗渣配合適量乾淨河沙做基質。江浙一帶用稻殼和礱糠經炭化後做育苗和栽培基質，效果都不錯。此外，爐渣、菇渣、啤酒糟、粉碎並發酵的作物秸桿、鋸木屑等都可選用。
2.成本低
來源廣泛的有機和無機基質一般成本都比較低，每667㎡的基質成本應控制在2500元以內，按平均栽培三茬計，折每茬的基質成本應在800～1000元之間，以適合當前的農業投入和產出比。
3.效果好
有機基質必須與無機基質混合使用，而且有機基質的比例最高不得超過80%。
根據試驗，經發酵的豬、牛糞也可以作為有機基質與無機的爐渣、炭化稻殼、珍珠岩、蛭石等混合，效果非常好，但其所佔的比例不能超出50%，以免引起肥害。
有機成份含量太高，中後期會因有機質的腐爛而引起根部透氣不良。有機基質使用前必須經高溫發酵處理一個月以上，形成棕褐色、鬆軟、無臭味的最為理想。
基質無土栽培的營養調配有機營養源及其使用
利用畜禽糞便、餅肥、沼氣肥、生物有機肥（生物有機殘體或活性微生物菌肥）作為無土栽培作物的營養來源。
有機肥在基質栽培中的使用，首先必須通過高溫發酵，以免將病源微生物及蟲卵、草籽帶入栽培系統。其次必須經烘乾並粉碎至顆粒小於3mm，作基肥時可以直接與基質混合均勻，視肥源的有效成份含量多少來確定混施量，一般每立方米基質中可混入純雞糞10～15kg，或餅肥15～20kg，或其他種類有機肥20～50kg不等。
做追肥時可以有兩種用法：
一種是採用表面撒施的方法，施用後直接滴灌清水，這種方法的缺點是必需人工施肥，而且只能表面追施，易出現基質表面濃度高，中、下部濃度低的現象，不利於根系對養分的平衡吸收。
另一種追施法就是將有機肥加入水中浸泡24h以上，用網紗過濾（80目以上），取肥液加入營養液池中，通過水泵及滴灌系統均勻供液。肥液兌水稀釋至電導濃度1.8～2.5ms/cm，ph值調至5.5～6.5之間，這種供給方法的效果比較穩定，也比較均勻，不會有燒根現象。
單一採用有機肥時還必須根據不同有機肥的主要大量元素含量，來確定添加無機肥的種類和用量，以確保作物對各種養分的全面均衡吸收。如雞糞中含鈣、磷較多，含氮此之，含鉀最少，所以長期用雞糞追肥時必須配合鉀肥和氮肥的使用，可以在10kg雞糞中混入1.5～2.0kg的硫酸鉀或硝酸鉀進行追施。
無機營養源及其使用
無機營養是目前無土栽培應用最普遍的營養源，一般大量元素選用工業級或化學純的化合物原料即可，微量元素選用化學純或分析純的原料為好。選購的原料來源要正宗，顏色要純正，溶解性要好，無任何雜質，即配製成的營養液清澈不渾濁為好，如果能對原料進行定性和定量分析，那對於配製營養液則更加準確和方便。
1.無機營養液配製原則
首先確定營養液基礎配方，並根據不同生育期調整各生育階段的營養配比。其次，要分析得知當地水質中各種礦物質離子的含量，對於重金屬離子超標的水源不能使用。根據水質各種有效礦物離子的含量來增減配方中的化合物用量，以確保營養液陰、陽離子間的平衡和有效養分配比的優化。再就是要根據栽培基質的化學性質、有效礦物離子含量來微調營養配比。
2.無機營養液配製的操作程序
按配方要求準確稱量各元素化合物用量，並按化合物性質不同分成三組，分別命名為1號（主要是氮、磷、鉀、鎂、硫）、2號（主要是氮、鉀、鈣）、3號肥（為微量元素）。
配製營養液前，先把固體化合物加清水（溫熱）溶解，然後才能注入到營養液池（或罐）中。濃液（母液）注入前應先測知水量和水的酸鹼度，將酸鹼度用磷酸或硝酸調整到6.0～7.0之間。再依次分別加入3號、2號、1號母液，按當時作物對濃度的需要確定母液用量，在加母液的過程中要把水泵設在攪拌狀態進行不斷攪拌，以避免高濃度母液間的接觸，起化學反應而發生沉澱。供液前要檢測已配製好的營養液的濃度（EC值）和酸鹼度（PH值），符合當時作物需要的指標時方可供液。
3.營養液的調配及管理
栽培季節與EC值的管理：
夏天高溫乾燥季節，一般果菜類小苗的供液濃度（EC值）在1.4～1.6ms/cm之間，生長盛期的供液EC值在1.6～1.8ms/cm之間；春秋季節一般可以掌握在2.0～2.2ms/cm之間；冬季（低溫、高濕、光照少）則應提高供液濃度，一般掌握在2.2～2.5ms/cm之間。PH值多數作物都可以控制在5.5～6.5之間。
生育階段與EC值的管理：
果菜類一般苗期至作物結果前的營養液濃度應適當偏低管理，結果後適當提高。葉菜類苗期濃度偏低管理，定植後開始升高，至採收前應再降低為好，同時還應減少硝態氮肥用量，以減輕產品中硝酸鹽的積累。
根際EC值和PH值的管理：
基質栽培作物根系活動範圍小，基質的緩衝性也不如土壤，根際周圍基質中的EC值和PH值變化比較大，一般夏秋季節EC值易升高，冬春季節易下降。PH值與EC值變化有所相反，EC值高時PH值會降低，EC值低時PH值會升高。植株越大，吸收越旺盛，根部基質中的濃度和酸鹼度變化也越大。
因此，供液EC值應根據作物根部基質的EC值來調節。根據本人經驗：西紅柿、茄子、西葫蘆、西瓜等的根部基質EC值：夏秋季節控制在2.5～2.8ms/cm，最高不超出3.0ms/cm，冬春季節控制在3.0～3.2ms/cm，最高不超出3.6ms/cm；小黃瓜、彩椒的根部EC值：夏秋季節控制在2.2～2.5ms/cm之間，不要超出2.8ms/cm，冬春季節控制在2.5～2.8ms/cm，最高不要超出3.2ms/cm即為安全範圍。
所以，夏季應每天檢測根部基質的EC值，冬春季節可以3～5d檢測一次，以便隨時掌握根部EC值、PH值的變化情況，及時採取調控措施。有條件的單位可以對營養液配製和基質中的EC值、PH值實現在線檢測和在線調控。
植株的生長調控協調營養生長與生殖生長關係
無土栽培蔬菜的生長速度比較快，地上部的莖葉生長量比根系生長量高，栽培上要注意協調營養生長與生殖生長的關係，生長前期要培育強壯的營養體，進入結果階段後還應注意合理疏花疏果，避免結果過多而導致植株衰弱，要保持營養生長與生殖生長的平衡。
協調植株群體與個體的關係
要根據栽培季節、栽培方式和品種來決定定植密度，長季節栽培的西紅柿、黃瓜等果菜：秋季定植1600株左右/667㎡；春夏季節定植1800～2000株/667㎡。國內品種一般定植2200～2600株/667㎡，植株生長到160～180cm時掐尖。彩椒的定植密度一般為2200～2400株/667㎡。同時還要根據光照情況確定整枝方式，達到合理利用溫室光熱資源的目的。
營養液EC值與植株生長調控
無土栽培作物無法採用土壤栽培常用的控水、控肥及控溫措施來調控生長，而是通過根部基質EC值的調節來調控生長速度和生長態勢。一般EC值偏低管理時生長速度快，葉色淡綠，植株易徒長。EC值升高後生長速度會減慢，葉色變深，植株粗壯，開花結果良好。
逆境中的植株調控
高溫、高濕、高夜溫的季節植株易瘋長並引起化瓜和落果，此時可採取摘心控制頂端優勢的措施促進開花結果。長期低溫寡照時植株也會出現生長停止，果實變小、畸形、筋腐等現象，此時要適當疏果，成熟果實要及時採收以減輕植株負擔，摘除黃化葉片，確保良好通風透光性。
光照與溫度、濕度、二氧化碳的同步管理
無土栽培與土壤栽培的溫室環境有所不同，無土栽培一般都實行地面隔離，室內環境受土壤的影響比較小，溫度、濕度、二氧化碳濃度變化幅度會更大，濕度忽高忽低和二氧化碳濃度不足是影響無土栽培作物生長的最大因素。無土栽培溫室的光照、溫度、濕度、二氧化碳的同步管理非常必要，必需配套升、降溫設施、噴霧加濕設施、增施二氧化碳設施及通風、補光設施等，創造適宜而又持續穩定的生長環境是實現無土栽培作物獲得高產和優質的重要保證。光照增強時溫度、濕度、二氧化碳可適當偏高管理，光照減弱時這些指標就應偏低管理。
高溫、強光、低濕對作物的傷害
溫室無土栽培作物當光照強度超過40000lx，室內溫度也超過35℃，如果此時空氣相對濕度低於40%，將使植株蒸騰作用過於旺盛，體內水分代謝失去平衡，黃瓜瓜條易出現彎曲、束腰和缺乏光澤、口感不脆等品質問題，嚴重時植株葉片變小，葉緣枯黃、生長點萎縮，影響正常開花結果。西紅柿、彩椒最顯著的傷害就是出現果實「臍腐病」和生長衰弱。同時，高溫、強光、乾燥、低濕還容易加重蔬菜病毒病和白粉病的發生。
基質的消毒與更新基質的消毒
基質通過栽培一茬或二茬作物後，一般需要進行消毒方可繼續使用，以往人們採用蒸氣消毒、甲醛消毒、溴甲烷熏蒸消毒等。根據多年實踐，採用甲醛加高錳酸鉀熏蒸的消毒效果非常好，操作方便，很快就可投入生產使用，而且成本低，每1000L基質的消毒成本僅2～3元/次。
操作方法：
把基質鋪在平整的水泥地面上，厚度30～40cm，寬度不要超過4m，長度不限。在基質上縱橫交錯劃溝，溝深15～20cm，用厚度0.12mm以上的薄膜覆蓋，按每1000L基質（含覆蓋空間）用甲醛80～100ml，高錳酸鉀40～50g。
先把40～50g/份的高錳酸鉀加入到400～500ml的廣口玻璃瓶內，每隔100～120cm布放一瓶，固定在基質溝內，再將甲醛按80～100ml/份量好，也分別裝瓶擺在相應位置的高錳酸鉀瓶子旁。
要根據消毒基質的量來決定參與操作的人數，至少需四人以上配合，兩邊同時同方向順勢操作，把甲醛倒入高錳酸鉀的瓶子內，迅速覆蓋薄膜並由另外一人取細軟沙土壓蓋薄膜周邊以防漏氣。
利用高錳酸鉀的強氧化作用使甲醛迅速「汽化」揮發，短時間內產生高濃度甲醛和蟻酸氣體，快速滲透到基質中起消毒作用。有條件時最好把基質裝入塑料筐或泡沫箱內，交錯疊碼至高度1.5～2m，寬度2.5～3m，長度不限，箱或筐之間保留3～4cm的間隙，以利於氣體擴散流通，準備好覆蓋的薄膜按以上方法進行操作即可。消毒需要密閉24h，然後打開薄膜通風24h以上即可繼續使用。
此外，也可以把基質鋪成20cm厚，濕度調至65～75%，在夏季強光高溫天氣，覆蓋薄膜增溫至65～70℃保持一周，或在冬季最冷時露天凍結兩個月以上也有一定的自然消毒作用。
基質的更新
基質使用二至三茬後，有機基質已完全腐爛，作物殘根也比較多，病菌和鹽分已有積累，此時如需繼續使用，就要進行過篩，濾去殘根枯葉，再進行大水浸泡漂洗鹽分，晾曬至含水量60%左右時進行藥物熏蒸消毒。
另外，消毒後還應添加新的透氣性好的基質，混合均勻後才能繼續使用。一般基質使用三茬以上理化性狀已明顯惡化，可以堆放在指定場所任憑日晒雨淋，三至五年後添加新的基質材料，可以繼續使用或直接施入果園作改良土壤之用。
無土栽培蔬菜病蟲害的工程預防地面隔離
無土栽培溫室地面必須設置土壤隔離覆蓋物，採用園藝地布（一種專用於地面鋪設的塑料編織物）或塑料布鋪設整個溫室地面，避免土壤對無土栽培系統的污染，還可以降低空氣濕度。
設施封閉
栽培的容器、營養液池、供液管路的封閉性要好，以避免病菌、昆蟲、枯枝爛葉、塵土等污染營養液和侵入作物根部。
材料消毒
對種子、種苗、基質、栽培設施及工具應進行嚴格消毒，以杜絕病蟲害的初次侵染源。
溫室防護
溫室的通風口及門窗必須增設防蟲網，減少外來蟲源。
環境調控
避免出現高溫乾燥（預防病毒病）；低溫高濕（預防真菌和細菌病害）；根部溫度過高或過低、根部積水（預防漚根及根腐病）；倒溫差和長期寡照（預防生理衰弱）等不利環境條件的出現。
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