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NFT水培(水培技术——②营养液膜技术)


水培:是指植物一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,又称水耕栽培或营养液栽培。

水培技术的核心是如何处理根系的水气矛盾。大部分水培植物并不是水生植物,他们的根系既需要接触营养液来吸收水分和营养,又需要裸露在空气中进行呼吸作用,两者缺一不可,否则就会发生干枯或者烂根。

水培主要形式


深液流技术


营养液膜技术


雾培


常见的水培技术有以上三种,每种技术各有自己的优缺点,都有比较大量的实际生产应用。每种方式又有一些变种,但大都万变不离其宗。

这篇文章着重介绍营养液膜技术(NFT)。


营养液膜技术(NFT)

营养液膜技术( Nutrient film technique,NFT)是指营养液以浅层流动的形式在种植槽中从较高的一端流向较低的另一端的一种水培技术。1965年由英国人库柏( Cooper)发明。

种植槽为软质塑料薄膜、硬质塑料板、铁板、木板或塑料管等制成。造价低廉、易于实现生产自动化,因此在1979年以后在世界上的许多国家推广应用。我国在1984年也开始开展这种技术的研究和应用工作。

一、NFT的基本特征

1、营养液以数毫米至1~2厘米的浅层状态流动的,根系一部分浸没在这一浅层营养液中,而绝大部分裸露在种植槽中潮湿的空气里,较好地解决了供氧问题,同时也能保证了作物对水分和养分的需求。

2、种植槽主要是由塑料薄膜或其它轻质材料做成的,结构简单和轻便,安装和使用便捷,降低了基本建设投资,使之更易于推广应用。

二、NFT的设施结构

由种植槽、贮液池和营养液的循环流动装置这三个主要部分组成。

还可配置其它辅助设施,如浓缩营养液罐及自动检测及补充装置、酸罐或碱罐及其自动补充装置、营养液的加温及冷却装置等。



(1)种植槽

建造材料很多,如软质塑料薄膜、硬质塑料板、铁板、玻璃钢和水泥砖等, 根据种植作物类型分为两大类:①适用于高大株型作物;②适用于较小株型作物。




大株型作物用的种植槽:

制作的材料多样,但最简单的是一种用塑料薄膜围合起来的类似等腰三角形的种植槽。

种植槽建好后可让营养液从槽的较高一端流入,然后沿着斜坡方向流向较低的另一端。因此,建槽的地面一定要平实,以防部分地方坑坑洼洼而积水。

一般以坡降为1:75~1:100左右为宜,过大的坡降营养液流速过大,而坡降过小,则流动缓慢,不利于槽中营养液的更新。

种植槽液层的深度不宜超过10~20mm。液层过深,可能造成营养液中供氧不足,而液层过浅,可能不能及时满足作物对水、肥吸收的需要,特别是流量较小、间歇供液时间较长和种植槽长度较长的设施,水肥供应不足的问题可能更加严重。

一般在长度25m左右、槽底宽度为25~30cm的种植槽内,每分钟流量为2~4L营养液时可满足大多数作物的需求。

当植株较大、根系发达之后,会在种植槽中形成一层厚厚的根垫,这不仅严重阻碍了营养液在种植槽中的流动速度,而且会造成在厚实的根垫内部营养液难以流入而使得氧气和养分供应不足,常会引发烂根现象。

为了改善根际的通气、水分和养分供应状况,可在槽底铺设一层多孔的吸水材料做成的“假底”。

具体做法是在槽底部铺上一层约3~5mm厚的塑料网然后在这上面再铺一层无纺布,也可以直接在槽底铺上一层无纺布,这样即可以通过无纺布吸水后随毛细管扩散到与无纺布接触的根系的各部位,又可以防止根系穿透无纺布。

“假底”的作用

1)防止浅层营养液直接在塑料薄膜上流动而产生的乱流。

2)防止根系发达、根量大时在槽底形成的厚实根垫重压着塑料薄膜,而营养液在根垫内部流动不畅,造成根垫缺氧而腐烂。

3)由于无纺布可以吸收较多的水分,当停电或供液间歇时间较长时,可保证植株有一段时间不会因缺水而凋萎死亡。





可用水泥预制的或玻璃钢制成的波纹瓦来作为种植槽



还有一种种植槽是在整个温室地面的建造过程中直接在地面用水泥砖砌而成。

(2)贮液池

一般设在地面以下,以便让种植槽中流出的营养液回流到贮液池中。

如果是种植小株型作物有架子架设的种植槽,则可把贮液池建在地面上。

贮液池容积应保证植株足够的供水和循环流动需要前提下来确定。

(3)营养液循环流动系统

主要由水泵,各级管道及流量调节阀门等部分组成。



1、水泵:应遵循耐用及出水量足够大为原则。可用耐酸碱、耐腐蚀的自吸泵或潜水泵。

2、供液管道:不能采用镀锌水管或其它金属管道,应采用耐腐蚀的塑料管道。在安装时要严格密封,防止营养液在接合部位渗漏。为了生产操作上的方便和防止日晒老化,一般把供液管道系统埋设于地下。

3、回流管道:回流管的管径要足够大,以确保能够快速排到贮液池中,防止漫溢出来。

(4)其它辅助设施



需要经常进行水分、养分的补充及调节。如果采用人工方法,则较为麻烦,为了减轻劳动强度,同时使得营养液调节能够及时地进行,可采用一些辅助设施进行自动控制。随着计算机技术的发展以及对温室、大棚内作物高产优质生产的养分、水分等要求了解的深入,自动控制设施业日趋完善。

1、供液定时器

可准确地控制水泵工作的间歇时间,省去人工控制的麻烦,使得生产过程更趋自动化。

间歇供液定时器要选择可进行1分钟~24小时循环控制的。

2、电导率(EC)自控装置

由电导率传感器、检测及控制仪表、浓缩营养液罐(A液和B液两种)和浓缩营养液注入泵以及与水源连接的电磁阀等部分组成。

3、酸碱度(pH)自控装置

由酸碱度(pH传感器、控制仪表、浓酸或浓碱罐以及酸碱的注入泵组成。

4、营养液的温度控制装置

根际温度与气温对作物的生长有一定的补偿作用,即当根际温度处于作物较适宜生长的温度范围之内,即使气温稍偏离作物生长最适的温度范围,作物仍可较 好地生长。因此,通过调节营养液的温度来改善作物的生长调节,要比进行整个大棚或温室的加温或降温来得经济而有效。

营养液温度控制装置主要由加温或降温装置及温度自动仪这两部分组成。

加温可采用热水锅炉和电热管来进行

有些地方地下热资源丰富的,也可以利用地热进行加温。

营养液的降温则较为麻烦。一般是首先考虑把贮液池建在地下,上盖白色泡沫塑料板,防止受太阳光直接照射而温度上升过快。如果贮液池建在地面上,则应用隔热性能较好的材料。

强制进行营养液的冷却降温最经济的方法是抽取深层井水或冷泉水通过设在贮液池中的螺纹管进行循环降温。

还可以通过制冷机组产生的冷气进行强制降温,但成本昂贵,一般在规模化生产中很少使用。

5、安全保障、报警装置

营养液膜技术的营养液总量较少,种植槽中液层浅薄,一旦发生停水、停电或水泵出现故障不能及时进行供液循环时,极易造成作物缺水萎蔫,特别是在温度较高、植株较大、湿度较小更容易出现这种情况。即使是在种植槽底设有无纺布的“假底”可吸收较多水分而维持作物一定时间的生长,但时间稍长时作物仍易出现缺水萎蔫的情况。

三、NFT生产设施的管理

种植系统的安装及调试

1、种植槽:检査槽底是否平整,塑料薄膜是否破裂渗漏。如果是换茬后重新使用的种植槽,在使用前也要检查塑料薄膜是否渗漏,同时要进行种植槽彻底的清洗和消毒。

2、供液系统:检查水泵的工作情况,所有供水管道的接合处是否密封严实。同时检查每一条伸入种植槽的供液毛管是否畅通,各槽的出水量是否较为一致,回流管道 也需检查是否能及时排除槽内流出的营养液。

3、其它辅助设施:检查营养液的电导率(EC)和酸碱度(pH)自控装置的工作情况,确保其正常工作

育苗与定植

1、小株型作物的育苗

可用压制成型的育苗块来育苗。

2、大株型作物的育苗

采用体积较大的育苗块(如岩棉块)或定植杯育大苗的方法来育苗。

营养液配方的选择和管理

1、营养液配方的选择

要选择一些稳定性较好的营养液配方。

2、供液量和供液方法

要解决养分和氧气的供应;



为了解决植株根系氧气的供应问题,可采用下列两种方法:

(1)连续供液法:是指营养液无论是在白天或是在夜晚均不断地流入种植槽中的供液形式。

(2)间歇供液法:是指营养液以间歇的形式流入种植槽的供液方法。



3、液温的控制与管理

4、营养液的补充和更换

四、NFT技术的优缺点

(一)优点

1、种植槽内的液层浅薄,可以较好地解决根系氧气的供应问题,作物的生长良好,产量较高。

2、设施的投资较少,建造过程较为方便、简捷。

3、在配套自动控制装置的情况下,易于实现生产过程的自动化。

(二)缺点

1、设施(主要是指种植槽部分)的耐用性较差,后续的生产资料耗费较多,维护工作频繁,投资于后续的维修、更换的资金较多。

2、NFT种植系统中的营养液总量较少,营养液的浓度和组成以及温度等的变化较快,稳定性差,要求管理工作上做得更精细,对管理员工的技术水平要求也较高,同时对设备的精确性、稳定性和安全性的要求也较高

3、NFT为封闭的循环系统,一旦发生根系的病害,较容易在整个系统中传播、蔓延,因此,在使用前对设施的清洗和消毒的要求较高。

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