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插管式栽培柱立体无土栽培系统是一种完全不同于目前常用的由中国科学院上海植物生理研究所、北京市农林科学院蔬菜研究中心开发的叠盆式栽培柱和袋式栽培柱的新型无土栽培系统［1］。结合有机生态型无土栽培技术［2］，可降低蔬菜立体无土栽培的成本，简化栽培技术，提高蔬菜产量和品质。 1 插管栽培柱立体无土栽培系统的特点 1.1 栽培装置制作成本低 该系统的主要构件为插管式栽培柱，种植者可用聚苯乙烯泡沫塑料板、海绵、无纺布等材料自行组装制作，每个栽培柱的制作成本仅为40～50元。 1.2 栽培成本低，技术易掌握 参照有机生态型无土栽培技术进行栽培管理，充分利用复合基质的缓冲能力，于蔬菜定植前将有机肥料和部分无机肥料混入栽培基质，生产过程中浇灌清水或普通化学肥料溶液，以此替代常规的无土栽培营养液，从而避免了营养液的配制、pH值及EC值调控等操作，技术简单且栽培成本低。 1.3 蔬菜产量质量提高 由于采用独特的从基质下方供液的灌溉方式，基质表层始终处于较干燥的状态，所栽培的蔬菜不易发生根颈部病害。且水或肥料溶液始终在隔热性能良好的聚苯乙烯泡沫塑料侧壁板内侧及栽培槽中循环流动，不易受到栽培环境的高温或低温影响，液温稳定，蔬菜根际温度环境处于较好状态，有利于根系生长。另外，在使用烘干鸡粪、黄粉虫粪等有机肥料而不使用化学肥料，只灌溉清水的情况下，可生产出的AA级“绿色食品”蔬菜［3］。 2 插管式栽培柱立体无土栽培系统的结构与建造
2.1 插管式栽培柱 2.1.1 插管式栽培柱的基本结构及其构件制作 插管式栽培柱的主体由中心柱、海绵、无妨布、侧壁板、铁丝箍等构件组装而成。栽培柱中心是一根长方体形聚苯乙烯泡沫塑料方柱，起支撑作用，称作中心柱，规格为200cm×12.5cm×12.5cm，聚苯乙烯泡沫塑料材料的密度为20kg/m3。中心柱外侧是一层大孔隙的低密度海绵，2cm厚，与栽培柱等长。海绵外是一层无妨布，可阻止蔬菜根系和基质进入海绵。最外层是4块聚苯乙烯泡沫塑料侧壁板，规格为200cm×18cm×2cm，每块侧壁板上打2列定植孔，共15个，两列定植孔交错排列（图1）。 用自制打孔器在侧壁板上烫出定植孔。用直径50mm、壁厚2mm的钢管制作打孔器，将钢管先端削薄，并用型材切割机截成37°的马蹄形，后部焊接一截直径20mm的钢管作手柄，并套绝缘塑料管（图2）。打孔时，将打孔器先端在电炉上加热，而后将其摁压在侧壁板上的预定位置，即可烫出一个倾斜的定植孔。 栽培柱侧壁板外用铁丝箍捆束，铁丝箍呈边长20cm的正方形，搭接处焊牢。定植时，在定植孔上安插插管，插管由直径50mm的U-PVC硬质塑料管经型材切割机切割而成（图2）
2.1.2 插管式栽培柱的组装 先用海绵包裹中心柱，并缠绕透明塑料胶带临时固定。而后在其外包裹无妨布，也用塑料胶带临时固定。外围安放4块泡沫侧壁板，并从一端套入铁丝箍，共8道。在栽培柱的顶端，中心柱要比海绵、无妨布和侧壁板低5～10cm，以防供液时溢液。 2.2 平面栽培槽 将温室地面整平，向一端倾斜，坡降1: 200，夯实。每两条栽培槽为1组，隔距25cm，各组栽培槽间隔100cm，在栽培槽之间的地面上铺水泥方砖，作为田间操作通道。用聚苯乙烯泡沫塑料制作栽培槽，用聚苯胶粘合槽框和槽底，栽培槽内铺0.1mm厚的黑色或黑白双色塑料薄膜，以防漏液。栽培槽上覆盖泡沫塑料盖板，在盖板中央位置每隔100cm打1个20cm×20cm的方孔，用于安插栽培柱，同组内两条栽培槽盖板上的方孔相互交错排列。 2.3 营养液循环系统 2.3.1 贮液池与水泵 贮液池建在地下，要经防渗处理并加盖。根据栽培面积确定贮液池容积和水泵功率，例如，1000～2 000m2的温室选用1台口径为25～50mm、扬程30m、功率为1.5kw的自吸泵即可，贮液池容积应在12m3以上，而在单栋面积为300m２的温室，贮液池容积应在4m3以上，潜水泵功率550W。用具有存储记忆功能的电子定时器控制水泵的供液频率和时间。 2.3.2 供液管道 主管道使用直径37～50mm的PVC或PE塑料管，支管道多采用PE软管。在行栽培柱上方悬吊一条直径16mm的支管道，首端连接上一级供液管，末端封堵。在经过每个栽培柱顶端的供液支管上连接1个滴液盒，或在供液支管上安插2根长约30cm直径2～3mm水阻管，水阻管另一端也削尖，穿过泡沫塑料侧壁顶部加以固定。 另一种供液方式是用直径25mm的PVC管作供液支管，在每个栽培柱上方安装1个塑料水龙头，这种方式可任意调节每个栽培柱的供液量，且发生不易堵塞现象。 2.3.2 回流管道 回流管道预先埋于地下，在栽培槽较低的一端设置排液口，垂直安装一截直径50mm的PVC管并与水平埋设的直径75mm的PVC回流支管相连，回流支管再连接通向贮液池的直径110～160mm的PVC回流主管。这样，营养液经各级供液管道流经栽培柱后，又经各级回流管道流回贮液池，如此循环。 3 插管式栽培柱立体无土栽培系统的管理技术 3.1 适宜栽培的蔬菜种类 这套立体无土栽培系统适宜栽培各种矮生叶菜类蔬菜，目前栽培成功的蔬菜有生菜、落葵、蕹菜、紫背天葵、叶菜、油菜等，其中以生菜、叶菜、落葵最为适宜。 3.2 无土育苗 用美式128孔塑料穴盘作为育苗容器，用草炭和蛭石等量混合配制复合基质。每穴播1～2粒种子。因草炭中富含养分，育苗前期可只浇清水，后期可浇0.1％的氮磷钾复合肥溶液。 3.3 基质的准备 本系统除使用常规营养液，采用传统无土栽培技术栽培蔬菜之外，为降低栽培成本，可采用有机生态型无土栽培技术［4］，用草炭和蛭石按1:1.5～2.0的比例配制栽培用复合基质，为提高基质肥力，每m3基质可混入10kg消毒烘干鸡粪，并混入适量无机肥料，如1000g NH4H２PO4、1500g（NH4）２SO4和1500g K２SO4，也可每m3基质加入KNO３1000g、［Ca（H4PO4）２·H２O+CaSO4·2H２O］600g、ZnSO4·7H2O 14.2g。石灰或白云石粉3000g。并适量补充微量元素，每m3混入MnSO4·3H２O 14.2g、CuSO4·5H２O 14.2g、Na２Fe-EDTA 23.4g、Na２B4O７·10H２O 0.4g、(NH4)6Mo7O24·4H２O 2.4g、FeSO4·7H２O 42.5g，将各种微量元素肥料分别加水溶解，浇在基质上，混匀。 3.4 定植 利用插管式栽培柱立体栽培无土系统栽培蔬菜时，采用的是独特的蔬菜定植方法，其操作过程是：在插管中加入半量基质，而后将用穴盘培育的蔬菜幼苗放入插管，再加入少量基质将插管填满，不要用手大力按压，以防幼苗根系受伤，导致缓苗时间延长。将插管暂时放入塑料周转箱等容器中，积累一定数量后再将插管插到栽培柱侧壁板上的定植孔中，定植后立即供液。 3.5 营养液管理 因基质（草炭）中养分丰富，并且预先混入了肥料，因此定植后15～20d内可只浇清水。以后浇复合肥（15-15-15）水溶液或磷酸二铵溶液，先将肥料溶解，取上清液倒入贮液池，肥料水溶液的浓度为0.1％。每天供液3次，每次20～30min，以保证基质有足够的时间吸持水分和养分。 4 栽培效果 于2001～2002年在河北科技师范学院园艺试验站无土栽培基地分别以生菜（图3）、落葵（图4）、叶菜等蔬菜为试材进行了该系统的栽培试验，生菜品种为美国大速生，落葵品种为白花落葵，叶菜品种为千叶红，茼蒿品种为细叶茼蒿，种子均匀中国农科院提供。每种蔬菜栽培20个栽培柱，分别随机取样30株，分别测定了每种蔬菜定植至采收的生长期长短、植株高度、多次采收的累计产量等指标，结果如表1所示。在栽培生长进程中各种蔬菜均未发生病虫害，也未表现出生理异常。 表1 泡沫塑料柱无土栽培系统的栽培效果 Table 1 The cultural results of the spile-pole hydroponic system
5 插管式栽培柱立体无土栽培系统的成本核算 以栽培面积300m2的温室为例，可建栽培柱320根，总投资约2.7万元（表2）。基质可使用4～5y，基础设施建成后，每年的主要费用为肥料消耗和补充基质。
图3 用插管式立体无土栽培系统栽培的生菜 Fig.3 Lettuce(Lactuca satuva L.)growing in the spile-pole solid hydroponic system
图4 用插管式立体无土栽培系统栽培的落葵 Fig.4 Malabar spinach(Basella sp.)growing in the spile-pole solid hydroponic system
表2 插管式栽培柱立体无土栽培系统主要建造材料与设备费用核算 Table 2 Investment of material and facility to construct the spile-pole solid hydroponic system
参考文献 〔1〕 龚颂福，李止正.立柱无土栽培研究初报〔J〕.应用与环境生物学报，1995，2（2）：187-188 〔2〕 白纲义.有机生态型无土栽培营养特点及其生态意义〔J〕.中国蔬菜，2000，（增刊）：40-45 〔3〕 郑光华.蔬菜无土栽培与绿色食品生产〔J〕.中国蔬菜，1996，（4）：1-3 〔4〕 郑光华，蒋卫杰.有机生态型无土栽培技术及其营养生理基础〔J〕.园艺学报，1996，23（2）：139-144 |
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