CN101743896B - 一种无土栽培系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于无土栽培领域的一种新型无土栽培系统。该系统中营养液池(1)出口经水泵(3)与承液槽(6)入液口相连,承液槽(6)出液口端通过回液主管(9)与营养液池(1)入口相连;两个或两个以上承液槽(6)之间采用并联的方式,所述承液槽(6)中放有栽培盆或栽培袋,消毒装置(11)与营养液池(1)单独构成一个营养液消毒的回路;所述承液槽(6)出液口端的结构有两种,均能达到潮汐式灌溉的要求。该系统可以同时实现营养液的潮汐式灌溉与封闭式循环使用,适用于蔬菜、花卉等作物的无土栽培,并且具有技术和设备简单、价格低廉、运行稳定可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种无土栽培系统,具体的说是涉及一种综合利用潮汐式灌溉和封闭式栽培系统的特点,采用槽式+盆式或槽式+袋式的基质栽培系统。
背景技术
在现代设施农业飞速发展的进程中,无土栽培的种植方式越来越得到广泛地应用。目前,美国、日本等国家的设施栽培基本普及无土栽培技术;欧盟也明确规定,进入21世纪,所有欧盟国家的园艺作物要全部实现无土栽培。
封闭式无土栽培是将浇灌后从植物根部渗出的多余水分和肥料,收集、净化、灭菌、检测、调整后再重新用于灌溉作物;它既能提高水、肥的利用率,又避免了高NO3 -营养液渗入地表污染水、土壤环境。
潮汐灌溉是温室无土栽培中高效利用营养液的一种灌溉方式:营养液重复循环使用;根部灌溉,更有利于植物吸收水分和养分;潮汐式的方法,解决了植物根部水与空气的矛盾。
虽然无土栽培中的营养液栽培可以使植物生长更快,但由于管理的难度大、水与空气的矛盾不易解决、缓冲能力差,营养液栽培并未在生产中得到大面积推广应用。基质栽培仍然是目前无土栽培的主流,其中槽式、袋式、盆式为主要栽培方式,滴灌、表层漫灌又是主要的灌溉方法;但基质栽培存在着营养液难以回收利用(非封闭式栽培)、不能实现根部灌溉、水肥利用率低、环境污染严重(次生盐渍化)等诸多缺点,目前还没有能够同时克服上述缺点的基质栽培系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点,提供一种新型的无土栽培系统,本系统是一种封闭式、根部潮汐灌溉、槽式+盆式或槽式+袋式的基质栽培系统,它可以实现营养液的潮汐式灌溉和封闭式循环使用,适用于蔬菜、花卉等作物的无土栽培,并且具有技术和设备简单、价格低廉、运行稳定可靠等优点。
一种无土栽培系统,主要由营养液池1、水泵3、至少一个承液槽6、消毒装置11以及管路组成,营养液池1出口经水泵3与承液槽6入液口相连,承液槽6出液口端通过回液主管9与营养液池1入口相连,两个或两个以上承液槽6之间采用并联的方式,所述承液槽6中放有栽培盆或栽培袋,消毒装置11和营养液池1单独构成一个营养液消毒的回路;所述承液槽6出液口端的结构满足潮汐式灌溉的要求。
所述承液槽6出液口端的结构为如下两种中的一种:
A、承液槽6出液口处设置有第一回液管12和第二回液管15,第一回液管12的上端与承液槽6底部相平,第二回液管15的上端露出承液槽6底部2~4cm,第二回液管15的下端和第一回液管12的下端通过三通阀与回液主管9的入口端相连接,第一回液管12安装有电磁阀13;
B、在承液槽6出口处设置有第三回液管17,第三回液管17的上端高出承液槽6底部2~4cm,下端与回液主管9相连,所述第三回液管17在高出承液槽6底部1~2cm位置处的管壁上有3~5个直径为0.5~1cm圆孔。
所述承液槽6内壁覆盖有塑料薄膜,防治承液槽漏液。
所述无土栽培系统中各部件的工作状态由控制系统10来调控。
当承液槽6出液口端的结构为A所述时,该无土栽培系统的操作方法如下:
参见图1和2,通过控制系统10,使电磁阀(常开式)13与水泵3一起通电,通电后电磁阀处于关闭状态,水泵3开启,营养液池1中的营养液2被抽入到供液管路4中,进而从承液槽入液口5流入承液槽6中;随着营养液的不断流入,承液槽6中的液位不断升高,当液位升高到第二回液管15的上端平面时,承液槽6中的营养液将依次经过第二回液管15和回液主管9回流到营养液池1,从而使承液槽6中的液位保持在2~4cm不变;10~15分钟后,电磁阀13与水泵3一起断电,电磁阀将变为打开状态,承液槽6中的营养液将依次经过第一回液管12和回液主管9全部回流到营养液池1。本发明的系统实现了对承液槽6中栽培盆或栽培袋14中作物的潮汐式灌溉:供液(液位升高即涨潮)、维持一定液位(基质吸收营养液中的水分和养分)、回液(液位降低即落潮)。
当承液槽6出口端的结构为B所述时,该无土栽培系统的操作方法如下:
参见图1和3,水泵3开启,营养液池1中的营养液2不断流入承液槽6中,承液槽6中的液位不断升高(因为从3~5个直径为0.5~1cm圆孔中回流至回液主管9中的营养液,要远远少于从供液管路4中进入承液槽6中的营养液);当液位升高到第三回液管17的上端平面时,承液槽6中的营养液将依次通过第三回液管17和回液主管9回流到营养液池1,使得承液槽6中的液位保持在2~4cm不变;5~7分钟后,关闭水泵3,承液槽6中的营养液将不断从第三回液管17管壁上的圆孔回流至回液主管9,从而到达营养液池1中,最终承液槽6中没有了营养液。本系统实现了对承液槽中栽培盆/栽培袋14中的作物进行潮汐式灌溉:供液(液位升高即涨潮)、维持一定液位(基质吸收营养液中的水分和养分)、回液(液位降低即落潮)。
当营养液全部回流至营养液池1后,开启营养液消毒装置11对回流的营养液进行过滤(除去其中的颗粒状杂物)和消毒(杀灭营养液的根传病原菌);然后进行成分检测以及营养成分的补充和调整,以用于下一次灌溉。
营养液的灌溉决策,主要由栽培基质种类、基质量、栽培作物、作物生长阶段、外界气候条件等决定。一般地,可以有两种方案:经验方法和基质水分测定方法。经验方法就是根据栽培者的经验来决定进行灌溉与否、灌溉时间长短,主要是看栽培盆/栽培袋中基质的湿润状况。通常情况下,每天可以进行1~2次、每次10~20分钟的灌溉。基质水分测定方法就是生产者根据基质水分测定仪16测定基质的含水率来决定进行灌溉与否、灌溉时间长短。通常情况下,基质含水率在60~70%是比较适宜的,低于50%就需要进行灌溉。
本栽培系统不但实现了对栽培盆/栽培袋的潮汐式灌溉,同时也实现了营养液从营养液池-水泵-供液管-承液槽-栽培盆/栽培袋-回液管-营养液池的封闭式循环过程。
本发明的有益效果:
1、本发明的系统采用了完全封闭的灌溉水循环系统,同时也实现了潮汐式灌溉,水肥利用率高,可以达到90%,避免了肥水的流失,入渗地下,污染水资源。本发明的系统对栽培袋/栽培盆中基质的潮汐式、根区底部灌溉,避免了滴灌或漫灌的根茎区顶部灌溉的缺点,从而使叶片能接受更多的光照进行光合作用,促使蒸腾拉力从根部吸收更多的营养元素,稳定了根部介质水气含量,避免毛细根因靠近容器边部及底部干旱而死,相对湿度容易控制,保持叶面干燥,减少化学药物的使用量。
2、利用本发明系统进行植物栽培,植物生长速度快、产量高,设施利用率高。该系统还具有技术和设备简单、价格低廉、运行稳定可靠等优点,在生产中可大范围、大面积推广应用。
附图说明
图1是无土栽培系统的结构示意图;
图2是承液槽出口端结构一示意图;
图3是承液槽出口端结构二示意图。
其中,1-营养液池,2-营养液,3-水泵,4-供液管路,5-承液槽入液口,6-承液槽,7-塑料薄膜,8-手动阀门,9-回液主管,10-控制系统,11-消毒装置,12-第一回液管,13-电磁阀,14-栽培盆或栽培袋,15-第二回液管,16-基质水分测定仪,17-第三回液管
具体实施方式
下面就一次具体的无土栽培过程,进一步描述本发明的无土栽培系统。
以北京市昌平区小汤山特菜基地进行樱桃番茄栽培为例。
下面结合图1和图2具体说明本发明的无土栽培系统。该系统主要由营养液池1、水泵3、10个承液槽6、消毒装置11以及管路组成,营养液池1出口与水泵3入口相连,水泵3出口通过供液管路4与承液槽入液口5相连,承液槽6出液口端通过回液主管9与营养液池1入口相连,承液槽6之间采用并联的方式,所述承液槽6中放满栽培盆14,承液槽6内壁覆盖有塑料薄膜7,消毒装置11和营养液池1单独构成一个营养液消毒回路;所述承液槽6出液口端的结构为承液槽6出液口处设置有第一回液管12和第二回液15,第一回液管12的上端与承液槽6底部相平,第二回液15的上端露出承液槽6底部3cm,第二回液管15的下端和第一回液管12的下端通过弯管、三通阀与回液主管9的入口端相连接,第一回液管12安装有电磁阀13,水泵3、电磁阀13和消毒装置11均由控制系统10来控制,所述电磁阀13为常开电磁阀。
利用上述系统进行生产栽培过程如下:
1)按照预定的樱桃番茄营养液配方,配制好栽培用营养液,并检测、调整使其EC、pH值达到预定要求。
2)通过控制系统中定时器的控制,每天早上8:30自动开启水泵3,营养液池1中的营养液被抽入到供液管路4中,进而流入承液槽6中。
3)电磁阀(常开式)13与水泵3一起通电,通电后电磁阀13处于关闭状态,随着营养液不断流入承液槽6中,承液槽6中的液位不断升高,当液位升高到第二回液管15的上端平面时,承液槽6中的营养液便不断从第二回液管15和回液主管9中回流到营养液池1,从而保持承液槽6中的液位在3cm不变。10-15分钟后,电磁阀13与水泵3一起断电,电磁阀13变为打开状态,承液槽6中的营养液将依次经过第一回液管12和回液主管9全部流回营养液池1。
4)回流至营养液池1中的营养液,经过200目筛网式过滤器过滤、紫外线杀菌装置消毒、营养成分检测、补充、调整后,再进行下一次灌溉过程。
5)根据经验方法来决定灌溉与否、灌溉时间长短。樱桃番茄苗期,每天进行1次、每次10分钟的灌溉;开花结果期,如果是光照充足、气温比较高的天气,就每天进行2次(上、下午各1次)、每次15分钟的灌溉;如果是阴天或下雨天、气温不高的天气,就每天进行1次、每次15分钟的灌溉。
6)按照上述无土栽培系统进行的番茄生产试验结果表明,结果期比采用栽培盆+滴灌式灌溉的常规栽培方式提前了5~8天,产量提高了9~17%。
Claims (3)
1.一种无土栽培系统,主要由营养液池(1)、水泵(3)、承液槽(6)、消毒装置(11)以及管路组成,营养液池(1)出口经水泵(3)与承液槽(6)入液口相连,承液槽(6)出液口端通过回液主管(9)与营养液池(1)入口相连,两个或两个以上承液槽(6)之间采用并联的方式,所述承液槽(6)中放有栽培盆或栽培袋,消毒装置(11)与营养液池(1)单独构成一个营养液消毒的回路,其特征在于,承液槽(6)出液口端的结构为在承液槽(6)出口处设置有第三回液管(17),第三回液管(17)的上端高出承液槽(6)底部2~4CM,第三回液管(17)下端与回液主管(9)入口端相连,所述第三回液管(17)在高出承液槽(6)底部1~2CM位置处的管壁上有3~5个直径为0.5~1CM圆孔。
2.根据权利要求1所述的无土栽培系统,其特征在于,所述承液槽6内壁覆盖有塑料薄膜。
3.根据权利要求1-2任一所述的无土栽培系统,其特征在于,所述无土栽培系统中各部件的工作状态由控制系统(10)来调控。
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