物联网加主要叶菜砂培技术初探
吴菊1, 王呈阳1, 赵会娟2
1.舟山市农林科学研究院,浙江 舟山 316000
2.舟山市定海区农技推广中心站,浙江 舟山 316000

作者简介:吴菊(1979—),高级农艺师,本科,从事蔬菜无土栽培技术研究工作,E-mail:7032249@qq.com

摘要

在物联网对环境因子、肥水精确调控下,结合砂培技术,砂培基质组成是下面用5 cm厚的细砂,上面用5 cm厚的粗砂,其中细砂的粒径组成在0.5~0.2 mm,其中0.3~0.2 mm为50.9%;粗砂的粒径组成为1.0~0.3 mm,为0.8~0.4 mm为67.2%;在这种栽培模式下,基质的透气性和保水保肥性达到一种较为理想的状态,叶菜根系发达,生长势强。本试验研究的15种叶菜包括小青菜、小白菜、生菜、油麦菜、苋菜、香菜、菠菜、茼蒿、空心菜等,出苗快,出苗率高,出苗整齐,生长速度快,产量高,品质好且安全绿色。

关键词: 物联网; 叶菜; 砂培
中图分类号:S63 文献标志码:B 文章编号:0528-9017(2017)05-0771-03 doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20170515
Abstract
Keyword:

随着城市化进程的发展, 叶菜在城市人口的消费量越来越大, 但叶菜类蔬菜保鲜时间短, 不耐贮运, 所以城市周边的叶菜类蔬菜产业带发展较快, 但传统的叶菜露天或小棚生产, 生产力低、农药残留严重、费人工, 造成菜价贵, 市场供应不稳定, 因此改变生产方式, 增加农业设施投入, 利用现代农业技术, 探索叶菜优质高效栽培模式, 对解决城市叶菜供应紧张, 保证叶菜高效、安全生产, 满足市场需要和稳定菜农收入有重要意义。物联网技术是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术, 近几年国家大力推行“ 互联网+” 的概念, 将互联网技术与各行各业相结合, 物联网技术与农业相结合, 可以大大提高农业生产力。砂培是利用砂石为基质进行的无土栽培方式, 砂是无土栽培中应用最早的一种基质材料。砂培的叶菜具有产量高、生长速度快、洁净、品质好、省水省肥、省人工等特点, 且取材广泛, 价格低廉。

本试验针对传统的叶菜生产, 产量低、农药残留严重、费人工, 且菜价贵, 市场供应不稳定等问题, 结合物联网环境控制技术和砂培技术, 探讨在物联网环境控制、肥水一体化精确控制和砂培条件下考察15个品种叶菜的生育期、特性及产量表现, 为叶菜的高效、绿色生产技术研究提供参考。

1 材料与方法
1.1 材料

供试叶菜品种有:香菇菜、苏州青、日本皇冠青菜、精选上海青、日本抗热青菜王、抗热605、优选快菜369、德高快菜369、意大利生菜、抗热油麦菜、花红圆叶苋菜、泰国空心菜、耐热大叶香菜、日本大叶菠菜、小叶茼蒿, 共15个叶菜品种。

1.2 方法

1.2.1 栽培设施

利用物联网技术控制温室硬件设备, 如根据天气小气候变化及时开关天窗、侧窗、风机、湿帘、水肥一体化系统, 温室环境数据监测; 如温室的温度、空气湿度、光照、CO2浓度、土壤湿度、土壤温度等, 并将环境因子的数据时时记录在电脑中, 实现实时在线监测, 自动化管理, 实现对硬件或环境的“ 高效、节能、安全、环保” 的“ 管、控、营” 一体化。

1.2.2 栽培槽与栽培模式

原土壤性质是黏土, 把地面整平, 适当夯实, 降低渗透性, 然后再铺一层园艺地布隔离, 然后用水泥小砖做栽培槽, 槽高10 cm(2层砖厚), 为了保水先铺一层细砂, 粒径在0.4~0.8 mm, 厚度为5 cm; 为了透气性好, 然后再铺1层粗砂0.2~0.5 mm, 厚度为5 cm, 栽培基质厚10 cm, 8 m宽的大棚, 设5条栽培床, 栽培床宽1.2 m, 上面铺5条滴灌带, 每条栽培床上面安装一条喷灌带, 喷头高度离栽培床面50 cm, 为了使喷雾均匀, 而对大棚的空气湿度影响不大。

1.2.3 供水供肥系统

采用美国Huter公司的肥水一体化系统, 通过物联网将全溶性肥料20~30倍母液按100~200倍比例通过文丘里比例泵, 在灌水的同时将肥料一起滴灌或喷施到叶菜上。供液主管直径32 mm, 支管直径25 mm, 滴灌直径13 mm, 水压0.25 mpa, 滴灌孔距20 cm, 滴灌每孔滴水量是1.38 L· h-1, 喷头喷水量是40 L· h-1

沙培的施肥方式除了施全溶性无土栽培肥料, 还可以施尿素等全溶性氮肥。可以在叶菜植株25 d后, 直接撒施到栽培床上, 注意量要少, 一般667 m2施500~1 000 g, 视叶色情况, 少量多次施肥, 每周1~2次, 注意撒施尿素的时候, 要在叶片没有水珠时, 以免叶片上粘上尿素, 烧叶, 撒完肥料再打开喷雾, 喷5~10 min。叶菜播种后1周内, 设置喷雾2~3次, 每次2 min, 出齐苗后, 停止喷雾, 设置滴灌2~3次, 每次2 min, 当然, 根据季节、天气、气温、土壤湿度状况, 叶菜的生长状况, 每1~2周及时调整灌溉软件的参数, 温室环境控制参数, 保证基质湿度在60%~70%。

1.2.4 栽培基质物理性质

砂培是利用砂石为基质进行的无土栽培方式, 砂是无土栽培中应用最早的一种基质材料。无土栽培的叶菜具有产量高、生长速度快、洁净、品质好、省水省肥、省人工等特点。砂, 取材广泛, 价格低廉。但砂的不同粒径组成, 物理性质存在很大的差异, 决定了栽培效果, 粗砂透气性好而持水力弱, 细砂及粉砂相反。砂作为基质, 不仅支持植物, 持水, 砂粒之间的孔隙能供给植物需要的氧气, 砂粒本身能供给植物微量元素等[1]。研究表明, 粒径1.0~1.5 mm砂粒, 其保水力为26.8%, 0.5~1.0 mm的为30.2%, 0.32~0.50 mm的为32.4%, 0.23~0.25 mm为37.6%[2]。关于砂培基质的粒级以多大为宜, 不同研究者的意见不一, 一般用2.0~0.6 mm[3, 4], 刘振[5]提出不能小于1 mm。Douglas[1]认为, 小于0.6 mm的颗粒应占50%左右, 其余应为较大的颗粒。Suzuki等[4]指出, 植物根不能在粗砂粒中吸收必要的微量元素, 通过试验几种砂, 小于0.6 mm的颗粒达70%~100%, 均获得良好效果。本试验采用的砂培基质组成是下面用5 cm厚的细砂, 上面用5 cm厚度粗砂, 基质容重1.35 g· cm-3, 总孔隙度50.6%, 基质持水量60%, 空气孔隙度7.8%。其粒径组成如表1

表1 粗砂和细砂的粒径组成

1.2.5 绿色防控设施

在大棚外路旁设太阳能诱虫黑光灯, 大棚天窗和侧窗及门用防虫网封闭, 进行物理防虫, 将蛾类、蝶类昆虫完全隔离在大棚外; 在种植基质槽、砂、滴灌设备安装完毕, 试验开始前, 除去大棚内所有杂物、杂草, 并进行全面的杀菌杀虫处理, 然后再进行试验播种, 播种后, 栽培床上插上黄板诱虫。

在此基质和设施设备条件下, 8— 11月分期播种, 每个栽培品种的小区面积为10 m2, 不设重复, 考察几种叶菜的生育期、植株特征特性、产量、病虫害发生状况。

2 结果与分析

表2可以看出, 在物联网环境因子自动调控及肥水精确控制下, 主要叶菜品种在砂培条件下, 生长健壮, 出苗整齐。8— 9月, 青菜类一般 5~7 d出苗, 白菜类5 d左右, 生菜7 d, 油麦菜7 d, 苋菜3 d左右, 香菜在9月底播种时, 出苗时间为10 d, 菠菜在7~8 d出苗, 茼蒿在8月11日播种, 8 d出苗, 出苗时间比正常的露地栽培基本要提早1~2 d; 砂培的出苗率较高, 试验的青菜、小白菜、苋菜、生菜、菠菜、茼蒿出苗率基本在85%左右, 只有香菜在70%左右。试验的叶菜生长健壮, 叶色正常, 株高、开展度、叶片数与品种本身的性状描述一致, 30和60 d单株重等表现良好。

表2 叶菜砂培条件下的生育期及特征特性

表3可知, 叶菜类蔬菜播种后需间苗1~2次, 可以分批采收, 小青菜在30 d左右就可以采收, 一直采收超过100 d, 产量会更高; 快菜等白菜类叶菜, 可以从20 d就开始间苗, 采收鸡毛菜、30 d采收小白菜, 40 d采收中白菜, 60~100 d连续采收结球白菜; 生菜需要育苗, 定植, 60 d左右一次性采收; 苋菜、空心菜、茼蒿根据品种特性, 可以多次分批采收, 1~2周采收1批, 小区产量是60 d以前的总产量, 产量表现较好, 折合60 d以前的产量较高。

表3 叶菜砂培条件下产量表现

表4可知, 砂培的叶菜, 播种前整个大棚全面喷一次杀菌杀虫剂, 环境整洁, 无杂草, 栽培期间基质湿度控制在65%左右, 透气性和保水性达到较好的平衡状态, 根系发达, 生长速度快。砂表面干燥, 加上温室有风机, 空气湿度控制比较低, 白粉病、灰霉病没有发生, 软腐病在密度过高、地势低、地下水位高、基质湿度过大的地方偶有几株发生, 所以控制基质湿度在65%左右, 尽量降低空气湿度是控制病害的关键。防虫方面, 装上防虫网, 与外界隔离, 基本没有什么病虫害, 青菜和白菜里偶有发生菜青虫, 将虫害控制在刚刚发生的时候, 进行拔除, 局部杀虫处理。白粉虱在秋季时在生菜和白菜上偶有发生, 在刚发生时, 进行防虫网隔离, 棚内利用黄板黏虫, 整个一季栽培过程可以做到基本不用农药, 或局部用安全低毒农药, 叶菜绿色安全。砂培蔬菜, 肥水足, 口感脆嫩, 品质好。

表4 各叶菜病虫害发生情况
3 小结

在物联网环境因子、肥水精确控制下, 结合砂培技术, 砂培基质组成是下面用5 cm厚的细砂, 上面用5 cm厚度粗砂, 其中细砂的粒径组成是0.5~0.4 mm为15.1%, 0.4~0.3 mm为18.9%, 0.3~0.2 mm为50.9%, 小于0.2 mm为15.1%; 粗砂的粒径组成为1.0~0.8 mm为16.4%, 0.8~0.6 mm为23.6%, 0.6~0.4 mm为43.6%, 0.4~0.3 mm为12.7%。在这种栽培模式下, 基质的透气性和保水保肥性达到一种较为理想的状态, 叶菜根系发达, 生长势强。本试验研究的15种叶菜出苗快, 出苗率高, 出苗整齐, 生长速度快, 产量高, 品质好且安全绿色。一年多茬栽培, 多茬采收, 省人工, 节水节肥, 经济效益好, 投资不大, 适合发展规模化现代叶菜基地。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献:
[1] DOUGLAS J S. Advanced guide to hydroponics[M]. London: Pelham Books, 1985: 107-116. [本文引用:2]
[2] 姜新法. 砂培技术述评[J]. 农技服务, 2008, 25(1): 68. [本文引用:1]
[3] MESH H M. Hydroponic food production[M]. California: Woodbridge Press Publishing Co. ,1983: 162-184. [本文引用:1]
[4] SUZUKI H. The sand ponics cultivation system//[M]Proceedings of the sixth international congress on soilless culture. wageningen: The secretariat of ISOSC, 1984: 651-660. [本文引用:2]
[5] 刘振. 砂培蔬菜[M]. 北京: 北京农林科学院情报资料室编印, 1984. [本文引用:1]