园林植物无土栽.ppt

,第十章 园林植物无土栽培技术,1 无土栽培技术概述2 无土栽培的营养液3 无土栽培的固体基质4常用水培生产设施及管理,大棚内喷雾,第一节 概述,了解：无土栽培的定义和分类无土栽培的优缺点及评价,一、无土栽培的定义 不用天然土壤，利用营养液来提供植物生长所需的养分、水分、氧气来种植植物的方法。,二、无土栽培的分类,两大类：无固体基质类型有固体基质类型,营养液膜技术(Nutrient Film Technique,NFT)水培 深液流技术(Deep Flow Technique,DFT)浮板毛管技术(Floating Capillary Hydroponics,FCH)无固体基质类型 喷雾培(Spray Culture)喷雾培 半喷雾培(Semi-spray Culture)砂培(Sand Culture)砾培(Gravel Culture)蛭石培(Vermiculite Culture)珠岩培(Perlite Culture)槽式基质培 泥炭培(Peatmoss Culture)陶粒培(Haydite Culture)木屑培(Sawdust Culture)有固体基质类型 砻糠灰培(Ricechaff Culture,etc.)等 岩棉培(Rockwool Culture)锯木屑培(Sawdust Culture)袋式基质培 珍珠岩培(Perlite Culture)泥炭培(Peatmoss Culture)等,三、无土栽培的优缺点、应用范围及客观评价,无土栽培技术虽然说是一种代表当今农业现代化的生产技术，但是，勿容置疑，它既存在着其优越的一面，也存在着不可避免的缺点。只有认识到这一点，才能够对其应用范围及前景有更进一步的认识，才可真正应用好这一现代的农业技术。,无土栽培的优点,1、产量高 无土栽培条件下植物生产所需的光、温、水、肥的供应较为迅速、合理、协调，因此其产量要比土壤栽培的高。一般的作物的产量可高1倍以上，有些作物甚至可高10多倍。,几种作物无土栽培与土壤栽培产量比较,2、品质好、商品价值高,无土栽培能够充分而有效地满足作物对生产环境的要求，因此，其产品品质较好、商品率高。几种作物无土栽培与土壤栽培的品质比较(罗健、刘士哲，1994),3、省水、省肥、省工,营养物质大约有90%95%以上是作物可以吸收利用的。无土栽培由于不存在着象土壤栽培那样的水分渗漏损失，因此，其水分的利用效率也很高。无土栽培作物的耗水量大约只有土壤栽培的1/5 1/10。无土栽培摆脱了土壤栽培中繁重的翻土、整畦、除草等劳动过程，而且在整个无土栽培生产中逐步实现了机械化或自动化操作，大大降低了劳动强度，节省了劳动力，提高了劳动生产率,4、病虫害少，无连作障碍，生产过程可实现无公害化,无土栽培病虫害少，可少施或不施农药，减少污染。无土栽培还可以从根本上解决土壤的连作障碍的问题。,5、充分利用土地资源,无土栽培对土地没有特别的要求。在荒山、荒地、河滩、海岛、甚至沙漠、戈壁滩等难以进行传统农业耕作的土地上都可以进行无土栽培生产。它不需要占用农田，这对于保护日益减少的耕地、扩大农业生产面积有着积极的意义。,6、实现农业生产的现代化,无土栽培简化了土壤栽培中繁复的劳作，通过多学科多种技术的融合，利用各种相关的仪器仪表和操作机械，逐步使得无土栽培的过程中的各种管理措施得以实现机械化、自动化，体现了现代化农业的发展方向。,无土栽培技术的缺点,1、投资较大 广东省江门市引进荷兰专门种植番茄的“番茄工厂”，面积为1公顷，总投资超过1000万元人民币，平均每亩投资近70万元。华南农业大学无土栽培技术研究室研制的深液流水培装置、简易槽式基质培(或袋培)营养液滴灌设施以及浙江农科院研制的浮板毛管水培技术等。每亩大棚的投资均在10万元以下，有些甚至低至2 3万元左右。,2、技术上要求较高,无土栽培生产过程的营养液配制、供应以及在作物种植过程中的调控相对于土壤种植来说，均较为复杂。如控制不当，可能会出现严重的后果。,3、管理不当易造成某些病害的大范围传播,无土栽培生产是在棚室内进行的，其环境条件不仅有利于作物生长，而且在一定程度上也利于某些病原菌的生长，如果管理不当，致使无土栽培的设施、种子、基质、生产工具等的清洗和消毒不够彻底，工作人员操作不注意等原因，易造成病害的大量繁殖，严重时甚至造成大量作物死亡，最终导致种植失败。,无土栽培的客观评价,无土栽培只能够是作为土壤栽培的一种补充，而不是要代替土壤栽培。,第二节 无土栽培的营养液,1.水 自来水 的 井水 来 雨水 源 洁净的水库水,一.水的性质要求,2.水 硬度:45mg/LO2 求 NaCl含量:2mmol/L 余氯:Cl0.3mg/L 重金属及其它有害元素,水分软水和硬水(指含有较多钙、镁盐的水)；钙盐主要是重碳酸钙Ca(HCO3)2、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)和碳酸钙(CaCO3)；镁盐主要为氯化镁(MgCl2)、硫酸镁(MgSO4)、重碳酸镁Mg(HCO3)2和碳酸镁(MgCO3)水的硬度表示法：10 CaO 10mg/L,二.营养元素化合物及辅助原料,分 级 用 途 说 明 备注,化学试剂 严格试验 杂质极少(分GR,AR 时使用和CP),医药用试剂 必要时用 杂质较少,工业用化合物 生产常用,农用化合物 生产首选,常含杂质,使用时 应折算为纯品,每次购买均需分析有效含量,化合物的分级及选用,三、营养液的组成,组成原则,1.营养液必须含有植物所需的全部营养元素；,2.各种化合物必须是植物根部可以吸收的形态；,3.各种化合物的数量及比例应符合植物生长的要求；,4.营养液中无机盐类构成的总盐分浓度及酸碱反应是 符合植物生长要求的；,5.组成营养液的各种化合物，在栽培过程中应在较长的时期内保持其有效性；,6.营养液中化合物的总体，在被吸收过程中造成的生理酸碱反应是较平稳的。,配方中营养元素的比例和浓度要求,1.营养液配方的生理平衡性,生理平衡：指植物能从营养液中吸收到符合其生理要求所需的一切营养元素，且吸收的数量比例要符合其生理要求。,影响因素：主要是营养元素之间的拮抗作用，它会使植物对某一种营养元素的吸收量减少以致出现生理失调的症状。例如，阳离子中Ca2+对Mg2+吸收的拮抗作用；NH4+、H+、K+会抑制植物对Ca2+、Mg2+、Fe2+等的吸收，特别是H+对Ca2+吸收的抑制作用尤其明显，如在酸度较低时，常会由于Ca2+的吸收受阻而出现缺钙的生理失调症状；而阴离子如H2PO4-、NO3-和Cl-之间也存在着不同程度的拮抗作用。,营养液中的营养元素适宜的比例或浓度可以通过分析正常生长的植物体内各种营养元素的含量及其比例来确定制定生理平衡营养液配方的原则.,根据此原则制定配方时应注意：,1.这样确定的营养液配方不仅适用于某一种作物，而且可以适用于某一大类作物。因此要选择其中有代表性的作物来进行营养元素含量和比例的化学分析，从而确定出适用于该类作物的营养液配方；,2.以分析植物体内营养元素含量和比例所确定的营养液配方中的大量营养元素的含量可以在一定范围内变动，变幅大约在30%左右植物仍可保持其生理平衡；,3.同时了解整个植物生命周期中吸收消耗了的水分数量，也可以确定出营养液的总盐分浓度和营养液配方。,2.营养液配方的化学平衡性,溶液中是否会形成难溶性化合物(或称难溶性电解质)是根据溶度积法则来确定的。,化学平衡：主要是指营养液配方中，含有营养元素的化合物当其离子浓度达到一定水平时会相互作用形成难溶性化合物从营养液中析出，从而使得营养液中某些营养元素的有效性降低以致影响到营养液中各种营养元素之间的相互平衡。,四.营养液氮源的选择,(一)植物吸收的氮素形态：,主要是铵态氮和硝态氮。植物对铵态氮和硝态氮的吸收速率都很快，而且在体内都可以迅速地被同化为氨基酸和蛋白质，因此说铵态氮和硝态氮具有同样的生理功效。,Arnon(1937)的研究结论：无论给植物提供铵态氮还是硝态氮都可作为其良好生长的氮源。,普良尼斯尼科夫的结论：假如为每一种氮源提供最适的条件，那么在原则上它们具有同样的营养价值，而如果在某一条件下比较这两种氮源对植物的优越性，则需视提供的条件是什么，有时铵态氮要好一些，而有时硝态氮要好一些。,(二)植物的铵、硝营养比较,1.“喜铵植物”和“喜硝植物”,不同植物对两种氮源存在着不同的喜好程度，就有了所谓的“喜铵植物”和“喜硝植物”之分,部分喜铵植物和喜硝植物,习性 植物,喜铵 水稻,兼性喜硝 玉米、小麦,喜硝 大部分蔬菜，如番茄、莴苣、黄瓜等,专性喜硝 甜菜,大多数作物在无土栽培中以硝态氮作为氮源时生长得较好,2.造成差异的原因,盐类的生理酸碱性,铵态氮源都是生理酸性盐，例如NH4Cl、(NH4)2SO4，甚至NH4NO3，特别是NH4Cl和(NH4)2SO4的生理酸性更强，这是由于多数植物优先选择吸收NH4+，而伴随离子的Cl-、SO42-、NO3-的吸收速率较慢，同时植物在吸收NH4+之后根系大量分泌出H+，使得介质的pH下降。,介质中高浓度的H+对植物吸收Ca2+有很强的拮抗作用，易使植物出现缺钙的症状；甚至还会对植物根系造成直接的伤害，产生根系腐烂的现象。,硝态氮源均为生理碱性盐，例如Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3 等。植物优先选择吸收NO3-，而对其伴随的阳离子的吸收速率较慢，同时植物在选择吸收硝酸盐时根系会分泌出OH-，使得介质的pH值上升，其结果是可能造成某些营养元素在高pH值下产生沉淀而使其有效性降低，如Fe、Mn、Mg等元素。,两者比较：一般情况下，铵态氮源所产生的生理酸性较强，而且变化幅度也较大；而硝态氮源所产生的生理碱性较弱且变化较缓慢，也容易控制。,五、营养液的配制技术,营养液配制的原则,营养液配制的原则：避免沉淀的产生。即确保在配制和使用营养液时不会产生难溶性化合物的沉淀。,注意：任何营养液配方都有产生沉淀的可能性！,营养液的配制方法,配制,浓缩营养液(母液),工作营养液(栽培营养液),稀释为工作营养液,容器,不断循环或搅拌H2O,（步骤1）,加入50水,不断循环 H2O,2.直接称量配制法 大规模生产常用,加入总量6070水,（步骤1）,缓慢加入,无土栽培生产中固体基质的使用非常普遍有固体基质栽培类型中，固体基质是根系生长的场所，是这些类型无土栽培技术的基础无固体基质栽培类型中，都要在育苗时使用固体基质、在定植时用少量的固体基质来固定和支撑植物,第三节 无土栽培的固体基质,有固体基质的无土栽培类型具有以下特点：1、植物根系生长的环境较为接近天然土壤2、生产管理方便3、设备简单、一次性投资较少4、性能相对较稳定5、经济效益较好,固体基质种类繁多：河沙、石砾、蛭石、珍珠岩、岩棉、泥炭、锯木屑、炭化稻壳(砻糠灰)、多孔陶粒、泡沫塑料等几十种。主要讲述：固体基质的作用及分类几种固体基质的特性,一、固体基质的作用 1、固定支撑植物的作用 固体基质最主要的一个作用。使得植物能够保持直立而不致于倾倒，同时给植物根系提供一个良好的生长环境。,2、持水作用 固体基质都有保持水分的能力。不同基质的持水能力有差异。例如：石砾只能吸持相当于其体积10%15%的水分；泥炭可吸持相当于其本身重量10倍以上的水分 珍珠岩也可以吸持相当于本身重量34倍的水分。不同吸水能力的基质可以适应不同种植设施和不同作物类别生长的要求。,3、透气作用 植物根系的生长过程需要有充足的氧气供应，充足的氧气供应对于植物的正常生长起着举足轻重的影响。基质过于紧实、颗粒过细，可能造成基质透气不良。基质中水分含量高时，空气含量就低，反之，空气含量高时，水分含量就低。良好的固体基质必须较好地协调空气和水分两者之间的关系。,4、缓冲作用 缓冲作用是指固体基质能够给植物根系的生长提供一个较为稳定环境的能力，即当根系生长过程中产生的一些有害物质或外加物质可能会危害到植物正常生长时，固体基质会通过其本身的一些理化性质将这些危害减轻甚至化解的能力。有相当一部分固体基质是不具备缓冲作用的。无土栽培并不要求固体基质具有缓冲作用。,二、常用基质的性能,(一)沙 沙的来源广泛，在河流、大海、湖泊的岸边以及沙漠等地均有大量的分布。价格便宜。沙的粒径大小应相互配合适当，如太粗易产生基质中通气过盛、保水能力较低，植株易缺水，营养液的管理麻烦；而如果沙太细，则易在沙中潴水，造成植株根际的涝害。,用作无土栽培的沙应确保不含有有毒物质。海滨沙子含较多氯化钠，应用大量清水冲洗干净后才可使用。沙的碳酸钙含量不应超过20%。如果碳酸钙含量高达50%以上，则需进行处理。,处理方法为：将含有45%50%P2O5的重过磷酸钙CaH4(PO4)2.H2O2kg溶解于1000L水中，然后用此溶液来浸泡所要处理的沙子，如果溶液中的磷酸含量降低很快，可再加入重过磷酸钙，一直加至溶液中的磷含量稳定在不低于10mg/L时为止。此时将浸泡沙子的重过磷酸钙溶液排掉并用清水冲洗干净即可使用了。如果没有重过磷酸钙，也可以用4kg的过磷酸钙溶解在1000L水中，将沉淀部分去除，取上清液来浸泡处理。还可用0.1%0.2%的磷酸二氢钾(或其它的磷酸盐)水溶液来处理，但成本较高。,用沙作为基质的主要优点在于其来源容易，价格低廉，作物生长良好，但由于沙的容重大，给搬运、消毒和更换等管理措施上带来了很大的不便。,(二)泥炭,泥炭是迄今为止被世界各国普遍认为是最好的一种无土栽培基质。根据泥炭的形成的地理条件、植物种类和分解程度的不同，可将泥炭分为低位泥炭、高位泥炭和中位泥炭三大类。,(三)蛭石,蛭石为云母类硅质矿物，它的颗粒由许多平行的片状物组成，片层之间含有少量的水分，当蛭石在1000的炉中加热时，片层中的水分变成水蒸汽，把片层爆裂开来，形成小的、多孔的海绵状的核。经高温膨胀后的蛭石其体积为原矿物的16倍左右，容重很小(0.090.16g/cm3)，孔隙度大(达95%)。蛭石的阳离子代换量(CEC)很高，达100mmol/100g，并且含有较多的钾、钙、镁等营养元素，这些养分是作物可以吸收利用的，属于速效养分。蛭石的吸收能力很强，每立方米的蛭石可以吸收100650kg的水。,水培是指植物部分根系悬挂生长在营养液中，而另一部分根系裸露在潮湿空气中的一类无土栽培方法；喷雾培是指植物根系生长在雾状的营养液环境中的一类无土栽培方法。这两类无土栽培技术有别于基质栽培之处在于根系生长的环境是在营养液中而不是在固体基质中。,第四节 常用水培生产设施及管理,水培根据其营养液液层的深度、设施结构和供氧、供液等管理措施的不同，可划分为两大类型：一是深液流水培技术(Deep Flow Technique,DFT)：指营养液液层较深、植物由定植板或定植网框悬挂在营养液液面上方，而根系从定植板或定植网框伸入到营养液中生长的技术。也称深水培技术；二是营养液膜技术(Nutrient Film Technique,NFT)：营养液液层较浅，植株直接放在种植槽槽底，根系在槽底生长，而营养液以一浅层在槽底流动的，有时也称浅水培技术。,其设施都必需具备以下四个基本功能：(1)种植槽能盛装营养液而不致于渗漏；(2)能固定植株并不会使植株根颈部浸没在营养液中，同时能让部分根系伸入到营养液中生长(喷雾培的根系不需要浸入营养液层中，而半喷雾培的则需要)；(3)根系能吸收到足够的氧气；(4)根系和营养液处于黑暗之中，以利于根系生长并防止营养液中滋生绿藻。,深液流水培技术是最早成功应用于商业化植物生产的无土栽培技术，在1939年美国的格里克(W.F.Gericke)首先将无土栽培技术应用于作物的商业化生产时所取得的“水培植物设施”的专利，采用的就是一种深液流水培技术,一、深液流水培技术的特征,1、深 是指：盛装营养液的种植槽本身较深；种植槽内营养液液层较深。根系可伸入到较深厚的营养液中，整个种植系统中的营养液总量较多，营养液的组成、浓度(包括各种营养元素浓度、总盐浓度和营养液中溶解氧浓度等)、酸碱度、水分和温度等不易产生急剧变化，根系生长环境相对较稳定，营养的补充和调节方便，这是深液流水培技术的显著特点。,2、流 是指营养液是循环流动的。目的是：增加营养液中溶解氧的浓度；消除营养液静置时根表与根外营养液之间的“养分亏竭区”，使得营养及时供应到根表；降低根系分泌并累积于根表的有害代谢产物，例如有机酸、根系对离子选择吸收而产生的生理酸碱性以及其它的代谢产物；使得因沉淀而失效的某些营养物质重新溶解，供应作物生长需要。,3、悬 是指植物悬挂种植在营养液液面之上。目的：让根颈部远离液面，防止根颈部浸入营养液中而产生腐烂甚至死亡(沼泽性植物或具有从地上部向地下部的氧气输导组织的作物除外)；提高根系的供氧。,二、常用深液流水培实施的组成、结构,水泥砖结构固定式水培设施的组成和结构 包括：种植槽；定植板或定植网框；贮液池；营养液循环流动系统,1.水泵 2.增氧及回流管 3.阀门 4.定植杯 5.定植板 6.供液管7.营养液 8.种植槽 9.地面 10.液位控制装置 11.回流管 12.地下贮液池水泥砖结构深液流水培种植系统纵切面示意图,1、种植槽 宽度一般为100150cm，一方面易于操作，另一方面防止定植板或定植网框在种植槽过宽时强度不够而产生弯曲变形或折断。槽内深度控制在1215cm左右，最深不超过20cm，槽长度为1020m左右。,2、定植板或定植网框(1)定植板,定植板示意图,单位:cm,水培甜瓜幼苗,芹菜水培,定植杯示意图,(2)定植网框,1.基质 2.塑料纱网 3.植株 4.定植网框 5.营养液 6.种植槽7.槽底用定植网框种植作物,3、贮液池,地下贮液池设置的好处：作为营养液调节的场所：营养液pH值的调整、养分和水分的补充等均在贮液池中进行。增大种植系统营养液的总量，使每株占有的营养液量增大，从而使营养液的浓度、组成、pH值、溶解氧含量以及液温等不易发生较剧烈的变化。,地下贮液池以不渗漏为建造的总原则来进行。,地下贮液池的容积应根据水泵功率的大小、种植作物的种类以及建设的经济性等方面来考虑。,4、营养液循环系统,包括供液系统和回流系统两大部分组成,供液系统包括供液管道水泵调节流量的阀门等。,回流系统包括1、回流管道2、种植槽中的液位调节装置,三、深液流水培设施的管理,现以水泥砖结构深液流水培设施为例，着重介绍其管理上要注意的一些问题。,(一)种植槽的准备 1、新建种植槽的处理 新建的种植槽和贮液池，由于是用水泥和砖砌而成的，在新建时会在浸水之后有一些碱性物质溶解出来，此时浸泡后水溶液的酸碱度可高达pH11，因此要对种植槽和贮液池进行使用前的处理。具体的处理方法为：先用清水浸泡种植设施23天，洗刷浸泡出来的碱性物质，抽去浸泡液，然后再放清水浸泡23天，再清掉，如此反复数次，直至加入清水后pH值稳定在6.57.5之间即可使用。,2、换茬时的清洗与消毒,(1)把定植杯连同残留在杯中的残根一起从定植板中取出，将杯中的残根和小石砾倒出，把残根从石砾中清掉，用水冲洗石砾和定植杯，尽量将细碎的根系和其它杂质冲走，然后把石砾和定植杯分别集中放在容器中进行消毒。消毒时可用含有0.3%0.5%有效氯的次氯酸钠或次氯酸钙溶液或含有0.4%的甲醛(福尔马林)溶液浸泡1天，或用5000分之一浓度的高锰酸钾溶液浸泡30分钟，倒掉消毒液，用清水冲洗即可。,(2)种植槽、贮液池和循环管道的清洗和消毒：用清水冲洗干净，然后用上述的消毒液开启水泵来循环消毒。循环消毒时在种植槽中不需要保留液层，直接让消毒液从供液管中流到种植槽再经回流管道流到贮液池中，以节省消毒液用量。,(二)种植过程的管理 1、栽培作物的种类,选择经济价值高的作物品种。利用温室的条件来进行“反季节”或“错季”生产。初学者尽量选择容易种植的品种。,2、育苗与定植(1)无土育苗,(2)移苗,是将在移苗穴盘或育苗杯中育好的小苗移植到定植杯中。,提高设施的利用率，减少幼苗占用设施的时间 对于生长期较短的作物如叶菜类，其效果非常好，而对于生长期较长的果菜类，则效果不大。,(3)过渡槽中的寄养,3、营养液的管理,(1)营养液配方的选择 通用营养液配方：不仅适用于某一种作物，而且适用于与这种作物相类似的另外一些作物。如霍格兰配方、日本园试配方等,但植物对营养的需求规律既有共性，也有个性。有些植物甚至某种植物的不同生长时期对某一种或某一些养分需求得多一些，有些要求的少一些。,(2)种植槽中液位的调控,刚定植作物后，应保持液面浸没定植杯杯底约12cm，当根系大量伸出定植杯时，应使液面离开定植杯杯底，当植株很大、根系非常发达时，只需在种植槽中保持34cm的液层即可。,在生产中，应随着植株的长大，根系增多，逐渐地降低营养液液位，使部分根段裸露在空气中，一旦液位降低、根系产生较多根毛之后，就不能把已降低液位的营养液层再升高，否则可能造成根毛甚至整个根系的伤害，严重的也有可能造成死亡。但也不能够使得种植槽中的液层太浅，一般应保证液层的深度可维持在无电力供应、水泵不能正常循环的情况下植株仍能正常生长12天的营养液量。,(3)建立科学的管理制度,从设施的清洗、消毒、播种、移苗、定植以及定植后直至收获完毕的各个环节要做到责任落实到人，同时必须建立完善的管理档案。必须要做成表格记录下来，同时做好工作日记。,四、深液流水培技术的优缺点,（一）优点1、营养液总量较多，组成和浓度稳定，短期的停水停电或设备故障对作物生长没有影响。2、可较好地解决根系的水气矛盾。3、设施建造容易，经久耐用，后续生产资料少。4、适种作物广泛。5、养分利用率高，可达90%95%以上。,(二)缺点,1、环境相对封闭，营养液不断循环利用，一旦根系病害发生，易造成蔓延。2、设施的投资较大，特别是固定式的深液流水培设施的建设费用较拼装式的高。3、技术要求要比基质栽培的高，但比营养液膜技术要求来得低。,思考题,名词解释：无土栽培、营养配方的生理平衡、营养配方的化学平衡、水培、喷雾培、深液流水培技术、营养液膜技术1.无土栽培的优缺点有哪些。2.营养液的组成原则是什么？3.配方中营养元素的比例和浓度要求有哪些？4.固体基质的作用是什么？5.深液流水培技术特征和优缺点有哪些？,