蘇偉波 楊張青 張玉民

(河南農(nóng)大迅捷測試技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450002)

水培蔬菜作物的種植是在人為調(diào)控的狀態(tài)下進(jìn)行的一種技術(shù)操作。水培蔬菜作物在生長過程中，因營養(yǎng)液的作用不會(huì)出現(xiàn)養(yǎng)分缺少的情況，比傳統(tǒng)種植的作物有著更大的優(yōu)勢[1]。近年來由于其純天然無污染綠色健康而受到越來越多人的青睞，與此相關(guān)的行業(yè)和產(chǎn)品也得到了極大關(guān)注。水培蔬菜既可美化環(huán)境凈化空氣也可食用，給人們帶來精神愉悅享受以及食物上的美味享受。

水培蔬菜所需的營養(yǎng)由營養(yǎng)液提供，市場上的營養(yǎng)液配方眾多，不同的蔬菜品種需要的營養(yǎng)元素的量不同，即便是同種蔬菜不同的生長階段需要的養(yǎng)分也各不相同。水培營養(yǎng)液中含有氮、磷、鉀等植物生長所必需元素，為植物的生長提供養(yǎng)分。在不同濃度的營養(yǎng)液中，水培植物的長勢不同[2]。合理的水培營養(yǎng)液濃度對(duì)作物的生長至關(guān)重要，所以對(duì)作物生長過程中所需營養(yǎng)的監(jiān)控又顯得很有必要。這一控制的裝置應(yīng)由終端機(jī)控制操作系統(tǒng)來完成和實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有的水培裝置中，水培植物培養(yǎng)基需要運(yùn)輸至水培裝置區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一的生長與管控，可以通過人力和機(jī)械進(jìn)行運(yùn)輸。人力運(yùn)輸能夠確保培養(yǎng)基安全、準(zhǔn)確和穩(wěn)定地放置于水培裝置區(qū)內(nèi)，但人力輸送費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于提高工作效率。終端機(jī)可以供給蔬菜需要的足夠養(yǎng)分，即為一種智能化控制裝置[3]。利用此裝置可以監(jiān)測蔬菜生長過程中的pH、EC值、溫度、水位等相關(guān)設(shè)置參數(shù)，便于掌握蔬菜的生長所需要養(yǎng)分情況，保障作物良好生長的基本營養(yǎng)條件。

影響作物長勢的還有溫度和光照等其它主要條件，本文結(jié)合終端控制一體機(jī)以及植物生長的條件，對(duì)蔬菜特別是生菜的水培做了系統(tǒng)全面的研究，現(xiàn)將一系列的試驗(yàn)進(jìn)行匯總，希望能對(duì)水培感興趣的朋友有所幫助。

1 試驗(yàn)器材

1.1 終端控制一體機(jī)

由河南農(nóng)大迅捷測試技術(shù)有限公司生產(chǎn)，圖1為終端機(jī)示意圖。

主控顯示屏上顯示水培工作液的溫度、液面高度、EC值、pH值等各參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測工作液是否滿足作物的養(yǎng)分需求情況。

1.2 塑料容器桶

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1.3 水培整體架

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1.4 蔬菜種子

奶油小白菜、油麥菜、生菜、菠菜等蔬菜種子，淘寶購買。

1.5 育苗盤、基質(zhì)、定植棉、定植籃

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2 試驗(yàn)方法

2.1 育苗

在生產(chǎn)中由于場地、人工、穴盤、基質(zhì)等多方面因素的影響，因此在保證育苗質(zhì)量一致的條件下選擇孔數(shù)多的穴盤育苗能節(jié)約生產(chǎn)成本。但是穴盤的容積太小，會(huì)限制根系的形態(tài)和空間分布，根系構(gòu)型、體積和新分生的根量發(fā)生變化，進(jìn)而影響水分以及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而影響幼苗的生長，所以選擇合適規(guī)格的穴盤對(duì)不同作物的生長也至關(guān)重要[4]。筆者結(jié)合現(xiàn)有的條件采用3種育苗方法：定植棉育苗、濾紙育苗、基質(zhì)育苗。

定植棉育苗和濾紙育苗不科學(xué)、不易操作而且苗弱不易成活；基質(zhì)育苗合理、科學(xué)，苗壯、長勢好?；|(zhì)配方容重在理想范圍內(nèi)，但大小孔隙比需合適，才更有利于作物根系的生長。EC值高，說明基質(zhì)內(nèi)含養(yǎng)分豐富；基質(zhì)pH值偏堿性，能提高種子發(fā)芽率，對(duì)幼苗生長有促進(jìn)作用，適宜作為生菜的栽培基質(zhì)[5]。

將基質(zhì)用噴壺淋水噴濕放入育苗盤中，用木板刮平，將育苗盤中每個(gè)穴輕按1個(gè)0.5cm左右的小坑，用鑷子夾著油麥菜種子放入坑中，在用基質(zhì)將穴平好，放到育苗室架子上開始育苗。苗子長出來很快就蕉葉而亡。測一下基質(zhì)的pH值為4.85，EC值為13.25ms。再對(duì)基質(zhì)進(jìn)行多次浸泡和沖洗，用浸泡和沖洗過的基質(zhì)來育苗。

2.2 營養(yǎng)液

參照資料文獻(xiàn)中的葉菜類營養(yǎng)液、霍格蘭營養(yǎng)液、西芹營養(yǎng)液和自設(shè)營養(yǎng)液等4種配方營養(yǎng)液的配方[6]，盡管營養(yǎng)液的種類繁多，或多或少都有不同，結(jié)合所種植的蔬菜應(yīng)用最合理的配方，滿足蔬菜需要的才是最好，這個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)蔬菜的生產(chǎn)情況來決定。

營養(yǎng)液A配方及濃度見表1；營養(yǎng)液B的配方及濃度見表2。

表1 營養(yǎng)液A的配方

表2 營養(yǎng)液B的配方

pH調(diào)節(jié)液可以是稀硝酸或者稀磷酸，可根據(jù)蔬菜的品種是喜氮還是喜磷而確定，一般只調(diào)整作物適宜生產(chǎn)的酸堿度，對(duì)體系影響不是太大。本文用硝酸來調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的pH。

2.3 定植上架

將苗小心從育苗盤中起出，用清水沖洗，小心不要傷根，將葉子也清洗一下，要使根部不留泥和雜物，并將腐爛的根剪去，用水沖凈，準(zhǔn)備定植。用海綿夾著蔬菜莖部，將苗的根系穿過定植孔，小心不要弄斷根系，定植籃中主根可以用鑷子從定植籃中的主孔掏出，再將定植籃[7]放入水培架。

2.4 溫度和光源的選擇

開始試驗(yàn)時(shí)只有白光的LED燈帶，不利于葉綠素的合成，7月份加上1根紅光的LED燈帶和2根LED電棒燈管，工作池中營養(yǎng)液溫度為24～25℃，蔬菜長勢一直不好。8月28日育苗一批生菜，1個(gè)月后從育苗盤中取出定植于水培架，此時(shí)的室內(nèi)溫度變?yōu)?1℃左右，蔬菜長勢喜人，有了明顯變化。LED光源夜間補(bǔ)光緩解了高溫對(duì)水培切割再生生菜生產(chǎn)的影響，從光調(diào)控光質(zhì)比例方面優(yōu)化了水培生菜技術(shù)，且在總光照強(qiáng)度下，調(diào)整LED光質(zhì)比例對(duì)水培生菜進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)光處理，更有利于生菜產(chǎn)量增加和品質(zhì)提高，且極大縮短了生菜的生產(chǎn)周期[8]。驗(yàn)證了之前是溫度和光照的原因，隨即換上了LED電棒管，1排2個(gè)，去掉了白光和紅光的燈帶。光源和溫度是確定蔬菜長勢的很重要的2個(gè)因素，經(jīng)過試驗(yàn)得出：溫度為20℃，光照為每層用2個(gè)28W的LED電棒管時(shí)，蔬菜長勢最好。長勢情況詳見圖2。

2.5 測產(chǎn)

8月28日種生菜，育苗1個(gè)月，9月27日上架，水培40d，于11月6日收獲，生菜生長的早中晚期，詳見圖3。

整個(gè)生長期檢測的數(shù)據(jù)見表3。

表3 生長期數(shù)據(jù)監(jiān)測表

多次調(diào)pH、補(bǔ)水、補(bǔ)營養(yǎng)液A和營養(yǎng)液B，隨著生菜的生長，營養(yǎng)池中溶液的pH越來越高，要不斷地調(diào)節(jié)溶液的酸堿度。無土栽培的核心是營養(yǎng)液，EC值的高低直接反映了營養(yǎng)液濃度好壞的變化，關(guān)系到作物養(yǎng)分的供給情況，從而影響作物的正常發(fā)育[9]。本試驗(yàn)驗(yàn)證了EC值不低于2.0時(shí)作物可以正常生長，溫度在20℃左右時(shí)生菜長得最快。10℃左右長勢較慢。pH、水、EC值都可以通過終端一體機(jī)來控制，當(dāng)含量低于或高于某個(gè)設(shè)定的值時(shí)可以通過一體機(jī)來控制加液泵工作將營養(yǎng)液或酸堿調(diào)節(jié)液或水等注入大池子中，再通過泵使得水體循環(huán)維持植物正常生長需要的養(yǎng)分含量，實(shí)時(shí)顯示在終端一體機(jī)的顯示屏上。

生菜在20℃時(shí)的條件下，長勢很好，10月1日—11月6日大約1個(gè)月的時(shí)間采收，對(duì)其中一排的17株進(jìn)行了測量稱重(除去根部)，總重1126.3g，平均單株66.25g，最重的1株單株重116.8g。占用空間面積為0.3m2，合計(jì)單位面積產(chǎn)量為3754g·m-2。

2.6 成本

電費(fèi)：8根28W的燈管，時(shí)間為12h，1個(gè)月按30d計(jì)算，燈用電為81kW·h-1；水泵20W的用電量為7kW·h-1，共用88kW·h-1，1kW·h-1電費(fèi)按0.5元計(jì)算，共計(jì)44元。水費(fèi)：按4元·t-1計(jì)算。營養(yǎng)液原料費(fèi)：按10元計(jì)算。電費(fèi)、水費(fèi)、營養(yǎng)液費(fèi)等共計(jì)58元。人工費(fèi)暫不計(jì)算。

單算500g的成本：1層收獲菜重為1200g，水培架子4層可收獲4800g，折算6.0元·g-1(不算人工費(fèi))。

3 試驗(yàn)總結(jié)

水培作物要想生長健康，合適的溫度、光照強(qiáng)度和時(shí)間、作物所需的營養(yǎng)成分、濃度、含量及合適的pH條件都是至關(guān)重要的生長因素。不同的作物都有區(qū)別，即便是同一作物的不同階段所需要的養(yǎng)分含量都有不同，這些都需要通過理論加上實(shí)踐的應(yīng)用轉(zhuǎn)化到作物的生長情況來加以驗(yàn)證。水培蔬菜不僅可以美化環(huán)境，也可食用，關(guān)鍵是其為純有機(jī)無公害食品、綠色健康。目前成本有些高，還需多學(xué)習(xí)理論，多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，多嘗試種植不同的水培蔬菜及花卉植物。