一種改進型管道NFT水培葉菜系統①

卯練練 彭 碩 桂錦明 辛東曉 王 旭

(海南大學園藝學院 海南海口 570228)

隨著人們生活水平的提高，綠葉菜類需求量日趨增大，不僅需要周年供應，而且要求產品無污染、安全、衛生；此外，綠葉蔬菜因其生產周期短，在補茬口、補應急、補淡季方面越來越受到重視[1]。除城市近郊農民土壤栽培外，近年來，無土栽培葉菜的生產面積增長很快，而且已出現了NFT自動化栽培系統[2]。葉菜的管道營養液膜(NFT)栽培，因投資相對較低，在華南地區的廣東、海南等地取得不錯的經濟效益。在海南省海口市美蘭區三江鎮茄苪村設管道水培蔬菜種植基地，一個葉菜的生產周期能夠低至20 d，年產量可達20 000～30 000 kg/667m2，遠超傳統農業產量。它的主要特點是營養液層薄，大部分根系存在于濕氣空間中，不會因為營養液缺氧而造成生長障礙現象。相對于其它水培類型，管道NFT每667 m2的水培設施僅需投資6～7萬元，據廣州綠垠農業科技發展有限公司的運營測算，葉菜管道NFT培不到2 a就可收回成本，顯示出良好的投資效益。但這一栽培模式也有一些缺點：采收后需要人工沖洗管道、耗人工較多等，基于此，筆者對這一栽培裝置做了一些改進，以解決設備清潔工作效率低的問題，并可利用改進后的設備配合營養液管理提升葉菜品質，這一改進能提高管道NFT水培葉菜的效益。

1 常規管道N FT水培系統

營養液膜技術(NFT)是指植株根系生長在較淺且流動的營養液層的一種無土栽培技術。在該系統中，作物生長于充足的水肥環境中,單株植物占有的營養液量較多,營養液的濃度、溶解氧、pH、溫度和水分存量都不易發生急劇變動。植株的根系既可離開液面,新長出的根尖又可接觸到營養液,且營養液不斷循環流動,解決了根系生長對氧氣的需求,保證了植株能吸收到均衡的營養元素。營養液由定時器控制下的水泵進行抽取循環,可增加營養液的溶解氧及消除根的代謝物的累積,平衡根表與根外營養液和養分的濃度,使養分能及時輸送到根表滿足植物生長地需要。

管道NFT栽培葉菜，作為一種真正可普及、能推廣、有效益的農業生產方式，已在生產中推廣應用[3-4]。當一茬葉菜采收后，需要對殘留在管道中的基質和根茬進行沖洗，如果處理不當，就會影響下一茬葉菜栽培。NFT為封閉的循環系統，一旦因為殘留物攜帶病原菌導致發生病害，極易在整個系統中傳播、蔓延。因此，在移栽前對管道設施的清洗和消毒的要求較高。目前普遍是采用人工沖洗，不僅沖洗潔凈程度無法保障，還需要大量的勞動力，大面積栽培時增加了很多成本。

2 本系統結構簡介及技術要點

管道NFT水培系統主要是由栽培架、栽培管道、動力循環系統、貯液池、控制監測系統(可選)5部分組成。其中栽培架為鍍鋅鋼，栽培管道選用矩形PVC管材，動力循環使用小功率潛水泵，配合定時器使用，達到自動控制的效果，貯液池多采用地下式。

矩形PVC管材長4 m，中間用接頭進行連接，安裝方式見圖1。為減少施工過程中臟污進入栽培管道，連接時將打好孔的管道孔口向下。管道及堵頭均連接完成后翻轉管道，用鐵絲將其固定，安裝后栽培管道應該呈平直狀態。

圖1.單個栽培架栽培管道安裝平面圖

水源使用自來水，供水管道進入溫室后，使用三通分流至沖洗端以及營養液池。沖洗端多次使用三通，將管道分流到每根栽培管道下方，每個分流管道均使用閥門連接后，再通過變徑彎頭連接至帶孔堵頭，形成沖洗系統(圖2和圖3)。安裝時閥門的朝向要保持一致，方便系統操作以及美觀。本裝置采用的是將沖洗管道與營養液進水管道分開安裝，這樣可避免操作的復雜程度，沖洗單根管道時，只需開啟所要沖洗單根管道的沖洗閥門即可；如果要同時沖洗多根管道，也可在沖洗供水管上安裝加壓泵以增加水壓。需要沖洗時，需要待營養液全部回流至營養液池后，關閉營養液回流閥門，防止沖洗污水回流至營養液池內，然后開啟排污閥門，再開啟沖洗閥，對蔬菜采收后的栽培管道進行沖洗。沖洗完成后關閉排污閥門，開啟營養液回流閥門，營養液回流系統正常工作。沖洗時沖洗水流的流經路徑見圖4。

圖2.栽培管道安裝側立面圖

圖3.進水端安裝立面圖

圖4.沖洗狀態水流流經示意圖

使用潛水泵，連接軟管后再連接PVC管道，用PVC管道連接至進水端。地下穿過的管道截斷用三通連接將營養液導流至栽培架上方，營養液供水使用PVC6分管道打孔的形式，孔徑為2 mm，營養液由栽培管道上方流下。裝置運行時可根據栽培蔬菜以及溫度、光照等環境因素的不同更改定時器的運行周期。營養液回流總管道的尾部使用可開帶蓋堵頭，后期栽培管道中基質集聚在回流管道中時可通過打開堵頭排出雜質，防止雜質對潛水泵以及閥門等造成損害。營養液回流系統工作時，排污閥門關閉，營養液回流閥門開啟，營養液循環路徑見圖5。

出水端使用方形彎頭將尾部水流導向豎直向下，在通過連接變徑直通的方式將出水口變為75 mm直徑圓管。共15根出水管全部采用同樣處理措施，使用三通將15根出水管分別連接至同一根管道，形成一根出水管道。在營養液池回流口處連接三通以及閥門，控制營養液回流。在溫室排污口處，同樣在回流管道上連接三通及閥門(75 mm閥門)，控制污水排出。連接件方式及安裝方式見圖6。

圖5.營養液回流路徑圖

圖6：出水端安裝立面圖

3 改進型管道N FT水培系統的特點

在每根栽培管道的進水端均配有一個帶閥門的沖洗水源，每根沖洗水管相互獨立，互不影響，需要沖洗某根管道，打開對應閥門即可，利用大流量高壓水快速沖洗，可保證殘留根茬和基質被沖洗干凈。

此外，利用采收前降低營養液濃度可降低生菜中硝酸鹽含量的特性[5]，在改良后的NFT系統，同批移栽的蔬菜可以在采收前3 d左右，關閉營養液供給水泵，改為清水供應：通過調整沖洗閥門的角度，讓水流在白天緩慢流過管道底部，排放到室外的排水溝中，夜間關閉，可有效降低蔬菜中硝酸鹽含量，提高蔬菜上市品質。

該技術的種植方式較為普遍；營養液的供給采用鋼架自然坡度流動循環；栽培裝置的清潔采用自動沖洗；每根鋼架寬度適宜，管理和科研觀察都較方便。

4 結語

當今的農業正朝著農業規模化、科技化方向發展，設施農業在其中扮演著重要角色。水培蔬菜的產量和品質都是傳統土壤栽培無法比擬的[4]，在將來的高品質蔬菜供應中必然會越來越多。管道NFT生產系統簡單的材料制成，設施結構輕便簡單，容易安裝，易于拆卸修復，在國內大面積推廣應用。利用改進型管道NFT栽培系統，在進水端加裝沖洗管道和閥門，可兼顧操作方便和產品優質的雙重功能特點，值得在生產中進一步推廣應用。