• 无土栽培
  • 冷鹏
  • 4607字
  • 2020-08-28 20:47:30

第三节 LG-L立体无土栽培设施及栽培模式

针对斜插式立体栽培柱、栽培墙设施结构在安装、栽培过程中存在的问题,对这两种栽培设施装置进行了较大的改正,研制开发出第二代链条组合式墙体栽培(专利号:ZL200820109103.1)、组拼式墙体栽培和三角柱式栽培设施三套模式。2011年,又针对目前所有立柱式栽培设置装置普遍存在需要更换基质,主体结构遮挡光照明显以及蔬菜直立生长不均衡、商品性差等的弊端,进一步研究开发出第三代“螺旋仿生立体水培柱”(专利号:ZL201120202956.1)。

一、链条组合式墙体栽培设施结构

链条组合式墙体栽培设施结构由墙体栽培槽、槽顶盖、底部集液槽、基座、固定轴管、无纺布、基质、定植杯、营养液循环供液系统等组成。

栽培槽体采用高密度聚苯材料模压而成,槽外长860毫米,高125毫米,槽内径长820毫米,宽40毫米,深10毫米,厚度为20毫米。槽内分设四个档格,每个挡格的底部具有两个排液口,两侧各带一个凸出的U形定植口,整个栽培槽体两侧共有8个定植口。栽培槽两端带有内径为40毫米的轴管圈,两端轴管圈的位置是上下错位排列的,便于横向连接。栽培槽体的上端和底部具有上下叠加的嵌合结构,使槽体纵向串叠后形成整体,并可避免槽内上下水不外溢。

槽顶盖、集液底槽长宽与栽培槽体完全一致,两端带轴管圈,顶槽盖内深40毫米,底部集液槽内深60毫米,底部中间具一个内径25毫米,外径50毫米的排液口,可以外接内径为50毫米的PVC管。基座与固定轴管起支撑与连接、固定栽培墙体的作用,基座一般为砖混结构,高度200~240毫米,宽度与栽培槽体外宽基本一致,事先将回液管路固定到基座中,轴管上部与温室或其他建筑物进行连接固定,以确保整体栽培墙设施的稳固。无纺布、基质是墙体栽培槽内作物根系生长的载体,无纺布承担吸水和保护基质不下漏、不外溢的作用,基质可选用海绵或珍珠岩、大粒蛭石、小陶粒等吸水性、透气性、排水性好的材料。

配合墙体栽培槽的“凸起”定植口,设计了一种专用“U形定植杯”,杯体外壁为封闭式,内壁和底部为格栅状,供作物根系向外伸展。定植杯底部平整,装上基质后可以自立,便于分苗、移苗操作和苗床浇水作业,成苗后将杯体直接塞入墙体的定植孔中即完成定植作业。

二、三角立柱栽培设施

三角立柱栽培设施由三角立柱钵、无纺布、基质、定植杯、柱芯管、集液槽、营养液循环供液系统等组成。

三角立柱钵为正六边形,高160毫米,内深140毫米,中间为内径50毫米的轴芯管圈,管圈外壁与钵体内壁具间隙结构,用于填充基质材料,满足作物根系生长对空间的需要,其间隙宽为30~40毫米,内腔底部具有6个排液孔,有利于营养液的上下径流;栽培钵体具3个凸起的U形定植口,成“正三角”排列,故名三角立柱栽培模式。

无纺布、基质、定植杯、轴心管等的功能及材料基本与链条组合式墙体栽培一致。集液槽可以是水泥结构,也可采用多功能栽培设施的通用底槽与A型定植板配合。集液槽的宽度一般在300~800毫米,深度为50~120毫米,将柱体排出的营养液全部收集,并通过排液管路流回营养液池,完成循环供液。在集液槽上覆盖定植板或铺设鹅卵石,进行叶菜或花草的平面种植。

三、组拼式墙面立体栽培设施

组拼式墙面立体栽培设施由栽培盒、连接盒、无纺布、海绵、定植杯、集液槽、附着支架、固定螺钉、营养液循环系统等组成。

栽培盒采用ABS塑料模压而成,栽培盒外径尺寸:长250毫米,高125毫米,宽30毫米。上部开口处壁厚1毫米,往下逐渐增厚至2毫米。栽培盒中间具有一个挡格,将盒体分为纵向两个空腔(124毫米×124毫米)供植物根系生长,空腔内填充无纺布和基质材料。栽培盒底部具有8个直径为12毫米的排水孔;盒体上口的外壁上具有两个U形凸起的定植口,定植口内径为38毫米。盒口的内壁高出盒体20毫米,具3个固定螺孔。连接盒外形尺寸、盒内构造和栽培盒完全一致,只是不带定植口,起到连接栽培墙上下栽培盒给排液的作用和调节植物种植间距的作用。盒体中填充无纺布包裹基质材料,作为根系生长的载体。

墙体支撑附着物,必须是完全平整的垂直面,能拧进螺钉,便于将栽培盒、链接盒固定在垂直面上,也可考虑采用木条、木板等做成骨架,再将栽培盒、连接盒安装固定在骨架上形成栽培墙体。

回液槽设在栽培墙体设施的底部,用塑料槽或水泥槽将栽培墙体盒排出的水肥收集并回流到营养液池中,完成循环供液。

四、螺旋仿生立体水培柱

螺旋仿生立体水培柱由栽培钵、外罩式定植盖、内嵌式种植盘、小型定植杯、柱芯管、营养液循环系统等组成。

栽培钵采用聚丙塑料模压而成,钵体高45毫米,厚度2毫米,外形为六瓣花边形,外径230毫米,钵的一侧带内径75毫米的固定圈,与栽培钵形成整体,圈壁厚为5毫米,高度为80毫米。栽培钵的一侧底部设有排液管口,内径为16毫米,可以插接外径16毫米的PVC管调节钵内水位。

外罩式定植盖其内径尺寸与栽培钵外径尺寸吻合,罩在栽培钵上形成一个整体,定植盖上具有7个内径为25毫米的定植孔。定植盖的一侧边沿设有1个内径为16毫米的进液口。内嵌式种植盘其外径尺寸与栽培钵内径尺寸吻合,搁置在栽培钵内形成“笼屉形”构造。种植盘底部为网格状,便于根系的穿透。

柱芯管为外径75毫米的PVC管,回液管路在每个栽培柱的底部设一个对应回液管口,将每个柱的排液串联回收,流回到营养液池,完成循环供液。

五、LG-L立体栽培设施的应用

(1)三角柱式立体栽培模式 生产性栽培一般将立柱钵串叠到180~200厘米高,需要11~13个立柱钵串叠而成;观光场所栽培一般高度没有严格标准,可高低错落;家庭阳台栽培一般有6~12个立柱钵串叠即可。三角立柱钵需先装上基质,在钵内衬垫一层无纺布,将基质灌注入钵内空间,至8~9成满,再将无纺布边沿覆盖在基质表面,实际上是用无纺布把基质包裹起来,避免串叠立柱钵时出现基质撒溢现象。立柱底部需要统一的集液槽,一般在地面砌宽度为30~80厘米的砖混水泥槽,做好防渗处理。在集液槽的中间或一端设一个排液口,将营养液排入地下回液管路,集中流回到营养液池中。立柱体一般是在顶部设置网格进行固定,也可将柱芯管事先预埋固定在集液槽中。

(2)链条组合式墙体栽培模式 链条组合式墙体栽培一般不作为生产性使用,可作为温室东西分区的“生态隔离墙”、观光农业的“景观墙”、生态餐厅的“雅间装饰墙”等使用,在这些场合使用,栽培墙的间距比较大,互相遮光的时间少,能确保整体墙面上的作物生长一致。

组装墙体时,底层先布置集液槽,第二层从左到右依次搭接,第三层从右到左依次搭接,使上下层栽培槽的定植口位置错开,一层一层串叠栽培槽,至高度达到设计要求(一般正常栽培墙高度为180~200厘米,也可做到300厘米的高度)到顶部加盖一层顶槽,形成一面完全封闭的墙体栽培设施。栽培槽两端的轴心管下部固定在基座上,顶部与温室柱进行连接固定。在栽培墙的顶槽上布置供液管,采用滴灌灌溉。

(3)组拼式墙面立体栽培模式 组拼式墙面立体栽培模式一般也不作为生产性使用,可作为温室东西分区的生态隔离,观光农业的景观布置,生态餐厅的雅间隔离,建筑物表面垂直绿化、美化等场合使用。

以上3种立体栽培模式,结构装置与原理基本一致,主要适合栽培散叶株型和分枝株型的绿叶蔬菜和各种矮生花草,不适宜栽培草莓、结球叶菜等。一般常见的叶用甜菜、散叶生菜、木耳菜、番杏、紫背天葵、乌塌菜、奶白菜等都可栽培。

(4)螺旋仿生立体水培柱模式 这是根据植物叶片在主茎上螺旋着生长的原理而设计的一种“仿生栽培装置”,打破了传统立柱栽培中柱粗大而种植部位偏小的模式。将每个栽培钵从下往上依次螺旋形串叠,形成中柱细(外径84毫米),栽培钵大(外径230毫米)的设施构造。作物幼苗定植在栽培钵的定植盖上,根系伸展在栽培钵的营养液中,和中柱不发生关联,而且把作物与中柱的间距拉开,从而把柱体对作物生长的影响降低到最低限度。

螺旋仿生立体水培模式可以栽培大部分叶类蔬菜和各种矮生花草及草莓,还可进行细叶菜和芽苗菜的培育,这是其他任何一种柱式栽培所无法实现的,显著扩大了栽培品种的范围。栽培大棵形叶菜(结球生菜、羽衣甘蓝),每层栽培钵定植一棵即可;栽培中棵形(散叶生菜、花叶生菜)蔬菜,每层栽培钵定植3棵;小棵形定植7棵(油麦菜、空心菜、紫背天葵等);细叶菜、芽苗菜等采用内嵌式种植盘,密度可进一步加大。

六、LG-L系列立体栽培模式的主要优点

①第一代斜插式立柱、墙体栽培设施是汪晓云在1999年设计发明的,率先在河北省北戴河集发农业观光园进行栽培应用,从最初的手工制作栽培设施到采用模具生产带斜插孔的圆柱钵、栽培墙板经历了3年时间,此后这两种栽培模式很快在全国各地推广、效仿应用。这两套立体栽培模式实现了立体栽培在定植时不需要对主体结构及柱体、墙体内基质材料的扰动,作物育苗直接在斜插管杯中进行,将管杯直接插入立体设施的斜插孔即可。同时,供液、回液管路在立体栽培设施的上下端进行安装,水肥在立体设施内部的基质材料中润流,不需要对立体设施上的每棵作物单独进行给水、给肥,简化了栽培设施和管理程序。

②通过几年的应用及栽培实践,于2008年对斜插式立柱栽培及墙体栽培的设施结构进行了改正创新,将立柱钵、墙体上的斜插孔改为凸出垂直面的“U形定植孔”,将“斜插管式杯”这一不规范结构改为“专用U形定植杯”。U形定植杯可以直接直立育苗,解决了斜插管杯不能自立,不利于育苗操作的问题。

立柱栽培装置从方形、圆形改为“三角六边形”,在三个对角定植植物,一是极大地方便了立柱钵的串叠安装,实现上下层栽培钵定植孔的准确错位;二是使栽培柱体对每棵作物横向生长空间的释放发挥到极致(三角柱每棵作物的垂直生长空间可达到300度的方位,而圆形栽培柱的每棵作物垂直生长空间只有200度左右),有利于作物更好地直立生长。

墙体栽培设施从两片夹板结构改为槽式结构,从依靠设立内钢管骨架固定墙体,改为通过轴管穿过栽培槽体两端的连接轴圈来固定墙体。这一结构的改正,一方面使墙体栽培设施的安装更加容易、便捷;另一方面使固定骨架不再和栽培基质体、营养液等掺杂在一起,避免了钢管骨架因营养液酸碱侵蚀而锈腐和释放有毒离子的问题,也避免了根系与锈蚀金属管的接触。栽培槽两端的连接轴圈设计使纵向固定管的安装更为方便,这种轴圈连接结构使墙体栽培立面造型可以随意而变,最大变幅角度可达90度,也就是可以将栽培墙直接回合成一个正方形或长方形的“院墙”而不需在拐角处断开安装,还可回合成六边形、八边形、多边形及波浪形栽培墙,可组合出富有文化、艺术与科技内涵的立体栽培景观。

③螺旋仿生水培柱的设计构思,改变了传统立柱式栽培中柱粗大、栽培孔位小的“依附性”种植结构,使中柱完全脱离作为植物根系生长空间与水肥流经通道的功能,成为独立并支撑栽培钵的骨架结构。栽培钵在中柱上的螺旋形排列使每个栽培钵中的植物得到全方位生长空间,并使每棵作物能够更充分受到直射光照射,将设施结构对光照的遮挡降低到最低限度,如图2-10所示。

图2-10 螺旋仿生水培柱种植景观

栽培钵配套了两套定植盖,使可选择栽培的作物品种更加丰富。定植盖的灵活揭、盖设计,使每个栽培钵内残根清理、钵体消毒更为方便、彻底。解决了以往立柱栽培设施必须拆卸整体柱子,才能进行立柱钵内残根清理、更换基质、消毒等的弊端,使换茬、清理、消毒、再定植等作业效率显著提高,周期显著缩短。

回液管路安装及设施的固定不再需要固定基座、回液槽、集液槽等基础土建工程,减轻了工程施工强度和难度,降低了栽培工程费用投入,回液管路可直接布于地表或浅埋地下,工程衔接既方便又省力,有利于推广应用,如图2-11所示。

图2-11 螺旋仿生水培柱栽培场景