CN106718777B - 一种水稻全生育期无土种植系统与方法 - Google Patents

一种水稻全生育期无土种植系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水稻全生育期无土种植系统与方法，所述水稻全生育期无土种植系统包括盛营养液且顶部开口的水培池、位于所述水培池顶部开口处的苗床、固定海绵以及蠕动泵，所述苗床设置有至少一个容纳水稻穿过的钻孔，所述固定海绵位于所述钻孔中并包围水稻茎基部的外周并使水稻固定在所述苗床上；所述蠕动泵位于所述水培池外侧，其进水口与所述水培池内的底部流体连通，其出水口位于所述苗床上。本发明通过将营养池、苗床、蠕动泵、水稻等集成为微型水稻生长生态系统，可有效的满足水稻生长对养分、pH值、根际溶氧量等的需求，保障了水稻的生长与结实。

Description

一种水稻全生育期无土种植系统与方法
技术领域
本发明涉及水稻无土种植技术领域，具体涉及一种水稻全生育期无土种植系统与方法。
背景技术
水培是利用营养液培养作物的新型无土栽培方式。其主要通过苗床将植株固定，并将根系置于营养液中。与土壤栽培与普通无土基质栽培相比较，水培种植可更加精确的控制植物所需水分、养分、酸性环境、温度等生长因子，还能更加直观的水稻根系生长。因此，近年来水稻水培种植在水稻研究中得到了广泛的应用。水稻营养液种植过程中由于营养液养分含量、pH值、溶解氧等因子的影响，水稻在生育后期容易出现缺肥、分蘖成穗较差、结实率低等现象，显著影响水稻的生长与产量形成。因此，统筹结合水稻生长的需肥特征及根系生长对营养等环境的要求，保障水稻在营养液环境中正常生长，对于水稻研究中主因子调控及其对水稻生长的影响机制研究具有重要意义。以往水稻营养液培养以某一生育期培养为主，目前尚无水稻营养液全生育期培养的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水稻全生育期无土种植系统与方法，通过本发明方法，解决水稻在水培环境下对养分、溶解氧、pH值等需要，保障水稻的正常生长发育与产量形成，便宜水稻研究中主因子调控及其对水稻生长的影响机制研究。
为实现上述目的，本发明提供一种水稻全生育期无土种植系统，所述水稻全生育期无土种植系统包括盛营养液且顶部开口的水培池、位于所述水培池顶部开口处的苗床、固定海绵以及蠕动泵，所述苗床设置有至少一个容纳水稻穿过的钻孔，所述固定海绵位于所述钻孔中并包围水稻茎基部的外周并使水稻固定在所述苗床上；所述蠕动泵位于所述水培池外侧，其进水口与所述水培池内的底部流体连通，其出水口位于所述苗床上。
优选地，所述苗床的材料为泡沫板，所述水培池可为水泥池、塑料或玻璃水箱。
优选地，所述开口的直径为3-5厘米，开口之间的距离为15-20厘米。
本发明还提供一种水稻全生育期无土种植方法，所述水稻全生育期无土种植方法包括如下步骤：a、配置营养液；b、将水稻种子培育成秧苗；c、将秧苗移栽入权利要求1-3中任意一项所述的水稻全生育期无土种植系统中的苗床的钻孔中，使所述秧苗的根部位于所述水培池中并浸入步骤a中所配置的营养液中进行种植。
优选地，步骤a所配置的营养液含有2.9mmol/L N、0.32mmol/L P、1.0mmol/L K、1.0mmol/L Ca、3.4mmol/L Mg、0.1mmol/L Si、9.1×10-3mmol/L Mn、5.2×10-4mmol/L Mo、1.8×10-2mmol/L B、1.5×10-4mmol/L Zn、1.6×10-4mmol/L Cu、3.6×10-2mmol/L Fe和15mg/L EDTA。
优选地，所述将水稻种子培育成秧苗的步骤包括：将水稻种子采用多菌灵浸种消毒12-36h后转入催芽箱中，在35℃下催芽至种子露白；将露白种子均匀播撒至泡沫板与纱网缝制的小型苗床上并置于盛满自来水的玻璃水箱中培育至20-30天秧龄。
优选地，所述水稻全生育期无土种植方法还包括：采用氢氧化钠或硫酸控制步骤c中种植过程中营养液的pH值为5-6。
优选地，步骤c中秧苗的茎基部位于所述固定海绵下方0.4-0.6厘米。
本发明具有如下优点：
本发明通过将水培池、苗床、蠕动泵、水稻等集成为微型水稻生长生态系统，可有效的满足水稻生长对养分、pH值、根际溶氧量等的需求，保障了水稻的生长与结实。
附图说明
图1是本发明水稻全生育期无土种植系统一种具体实施方式的结构示意图。
图2是本发明实施例1中营养液溶解氧变化图(横坐标为日期，纵坐标为溶解氧浓度，mg/L)。
图3是本发明实施例1中营养液pH值变化图(横坐标为日期，纵坐标为营养液pH值)。
具体实施方式
以下具体实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明克服了以往水稻水培种植技术的不足，提出了一种水稻全生育期营养液培养的方法，方便了水稻各时期水培研究。
如图1所示，本发明提出一种水稻全生育期水培种植系统，其组成主要有：水培池1、苗床2(容重较小的泡沫板)、固定海绵3、蠕动泵4等。
所述水培池1可以为水泥池，可为塑料箱或者玻璃水箱，苗床2(泡沫板)与固定海绵3起固定水稻植株的作用，蠕动泵4作用主要为保障营养液水体环境的均匀。
所述蠕动泵4连通进水口5与出水口6，进水口置于水培池1底部，出水口置于泡沫苗床2上，可根据水培池大小选择适当流速的蠕动泵4。
本发明还提供了一种水稻全生育期水培种植方法，包括以下步骤：
步骤一：配制营养液，本发明所用营养液参照国际水稻研究所提出的水稻常规营养液配方配制，包括水稻生长所需的大量元素与微量元素，例如，各营养元素含量为：N(2.9mmol/L)、P(0.32mmol/L)、K(1.0mmol/L)Ca(1.0mmol/L)、Mg(3.4mmol/L)、Si(0.1mmol/L)、Mn(9.1×10-3mmol/L)、Mo(5.2×10-4mmol/L)、B(1.8×10-2mmol/L)、Zn(1.5×10-4mmol/L)、Cu(1.6×10-4mmol/L)、Fe(3.6×10-2mmol/L)、EDTA(15mg/L)。
步骤二：苗期水培育秧，将选取好的种子用多菌灵浸种消毒24h后转入催芽箱中，在35℃下催芽至种子露白。将露白种植均匀播撒至泡沫板与纱网缝制的小型浮床上并置于盛满自来水的玻璃水箱中培育至25天秧龄。
步骤三：苗床准备，本发明所用苗床为厚度为5cm的聚乙烯塑料泡沫板，施用前根据水培池规格裁切至适宜大小，并用打孔器钻孔，打孔器直径为3-5cm，钻孔间距为15-20cm。
步骤四：海绵裁剪，本发明所用海绵厚度为5cm，在水稻移栽前裁成宽4cm的长条备用。
步骤五：水稻移栽，于25天秧龄时移栽，用海绵将秧苗茎部包裹好，茎基部露出在海绵下端0.5cm，将海绵卷至苗床孔径大小后插入苗床上所打钻孔内，所有秧苗移栽后，将苗床置于水培池内，水稻水培种植可视实际需要采取单本或多本移栽。
步骤六：营养液pH监测与控制，水稻属于偏酸性类作物，其适宜生长pH值范围为5.0-6.0，本发明在水稻生长过程中利用便携式pH值计每3天测定营养液pH值，当营养液pH值处于适宜范围外时，使用氢氧化钠或硫酸调节。
本发明还提供了一种水稻全生育期水培种植营养液更换方法，主要有以下步骤：
步骤一：苗期营养液更换，播种时使用自来水培养，培养5天后更换成1/2浓度营养液，继续培养5天后转移至全营养液中培养至移栽。
步骤二：移栽时营养液更换，于移栽时将水培池中水体更换为全浓度营养液备用。
步骤三：水稻生长过程中营养液更换，本步骤主要包括分蘖盛期与齐穗期营养液更换，其中分蘖盛期所更换的为1/2浓度营养液，齐穗期为1/4浓度营养液。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本实施例提出了一种水稻水培种植系统与营养液溶解氧维持方法，包括水培池、泡沫板苗床和所述蠕动泵。蠕动泵进水口与出水口如图1所示连接与安置。
实施例1实现了在长2.3m，宽1.5m，高1.2米大水体中水稻全生育期营养液培养，供试品种为中浙优1号与IR45765-3B。苗床与蠕动泵均按图1示意摆放安装，自移栽后每日10：00测定营养液溶解氧，pH测定频率为1天/次。分别在移栽时使用全浓度营养液，各营养元素含量为：N(2.9mmol/L)、P(0.32mmol/L)、K(1.0mmol/L)Ca(1.0mmol/L)、Mg(3.4mmol/L)、Si(0.1mmol/L)、Mn(9.1×10-3mmol/L)、Mo(5.2×10-4mmol/L)、B(1.8×10-2mmol/L)、Zn(1.5×10-4mmol/L)、Cu(1.6×10-4mmol/L)、Fe(3.6×10-2mmol/L)、EDTA(15mg/L)，分蘖盛期更换为1/2浓度营养液，齐穗期更换成1/4浓度营养液。营养液pH视测定动态结果进行调节，水稻成熟后取代表性植株考种，记录有效穗、产量、结实率的指标用于评价水培种植效果，结果见表1。
实施例2
供试品种为中浙优1号与IR45765-3B。本实施例水稻种植在长40cm、宽30cm、高25cm的小水体中。苗床与蠕动泵均按图1示意摆放安装。
实施例2水稻生长过程中营养液更换方法与pH测定与调节均同实施例1，结果见表1。
土培
供试品种为中浙优1号与IR45765-3B。各项栽培农事操作均按一般水稻种植方法进行，其产量及构成因子结果见表1。
表1
实施例 品种 有效穗 每穗粒数 结实率 千粒重 产量
穗/株 粒/穗 ％ g/千粒 g/株
实施例1 IR45765-3B 8.6 134 86.9 26.61 24.06
中浙优1号 9.3 112 90.5 23.78 22.42
实施例2 IR45765-3B 8.3 139 83 26.03 24.93
中浙优1号 8.7 124 87.9 24.5 23.23
土培 IR45765-3B 6.5 167 84.26 26.24 23.21
中浙优1号 7 160 92.14 24.92 23.55
从图2-图3可知，通过在不同大小水体进行水稻全生育期营养液培养，本发明方法在水稻生长过程中可维持适宜水稻生长的溶氧与pH值环境。此外，从表1可知，通过考察成熟期产量与产量构成因子，并与常规土培进行比较，发现在本发明方法下水培种植水稻虽然在有效穗与穗粒数与土培种植存在一些差异，但水培种植能够保障水稻生长与产量形成，是一种简易可行的方法。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种采用水稻全生育期无土种植系统的水稻种植方法，所述水稻全生育期无土种植系统包括盛营养液且顶部开口的水培池(1)、位于所述水培池(1)顶部开口处的苗床(2)、固定海绵(3)以及蠕动泵(4)，其特征在于，所述苗床(2)设置有至少一个容纳水稻穿过的钻孔，所述固定海绵(3)位于所述钻孔中并包围水稻茎基部的外周并使水稻固定在所述苗床(2)上；所述蠕动泵(4)位于所述水培池(1)外侧，其进水口(5)与所述水培池(1)内的底部流体连通，其出水口(6)位于所述苗床(2)上；
所述苗床(2)的材料为泡沫板，所述水培池(1)为水泥池、塑料或玻璃水箱；
所述苗床钻孔的直径为3-5厘米，钻孔之间的距离为15-20厘米；
所述种植方法包括如下步骤：
a、配置营养液；
b、将水稻种子培育成秧苗；
c、将秧苗移栽入所述水稻全生育期无土种植系统中的苗床(2)的钻孔中，使所述秧苗的根部位于所述水培池中并浸入步骤a中所配置的营养液中进行种植；
步骤a所配置的营养液含有2.9mmol/L N、0.32mmol/L P、1.0mmol/L K、1.0mmol/L Ca、3.4mmol/L Mg、0.1mmol/L Si、9.1×10-3mmol/L Mn、5.2×10-4mmol/L Mo、1.8×10-2mmol/LB、1.5×10-4mmol/L Zn、1.6×10-4mmol/L Cu、3.6×10-2mmol/L Fe和15mg/L EDTA；
所述种植方法还包括水稻全生育期水培种植营养液更换方法，主要有以下步骤：
步骤一：苗期营养液更换，播种时使用自来水培养，培养5天后更换成1/2浓度营养液，继续培养5天后转移至全浓度营养液中培养至移栽；
步骤二：移栽时营养液更换，于移栽时将营养池中水体更换为全浓度营养液备用；
步骤三：水稻生长过程中营养液更换，本步骤主要包括分蘖盛期与齐穗期营养液更换，其中分蘖盛期所更换的为1/2浓度营养液，齐穗期为1/4浓度营养液。
2.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述将水稻种子培育成秧苗的步骤包括：
将水稻种子采用多菌灵浸种消毒12-36h后转入催芽箱中，在35℃下催芽至种子露白；将露白种子均匀播撒至泡沫板与纱网缝制的小型苗床上并置于盛满自来水的玻璃水箱中培育至20-30天秧龄。
3.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，所述水稻全生育期无土种植方法还包括：
采用氢氧化钠或硫酸控制步骤c中种植过程中营养液的pH值为5-6。
4.根据权利要求1所述的种植方法，其特征在于，步骤c中秧苗的茎基部位于所述固定海绵(3)下方0.4-0.6厘米。
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