第一篇:尚慶茂博士“蔬菜集約化穴盤育苗技術”系列講座 第十二講
尚慶茂博士“蔬菜集約化穴盤育苗技術”系列講座 第十二講
蔬菜集約化育苗場作為農業企業,產品主體是具有生命機能的幼苗,生產過程對自然條件的依賴性強,銷售市場是分散的個體種植農戶,加之蔬菜育苗種類較多,因此,蔬菜集約化育苗場的經營具有自然風險大、經濟效益不確定、經營決策和市場競爭比較復雜等顯著特點,建立高效的管理模式,提高科學管理水平,對蔬菜集約化育苗場持續、安全、高效運營尤為重要。本講座著重從蔬菜集約化育苗場建設規模與項目構成、選址與建設條件、工藝與設備、建筑與建設用地、配套工程、防疫設施、環境保護、勞動定員、主要技術經濟指標等進行了論述,因這方面資料很少,文章難免有疏漏之處,請多提寶貴意見。建設規模與項目組成
1.1 基本原則 集約化蔬菜育苗場的建設,應根據本地區蔬菜產業發展規劃、資源狀況、市場需求和投資能力、建場條件、技術水平等因素,確定適宜的建設規模。
1.2 規模劃分 育苗場的建設規模,按年出苗量可劃分為3類,如表1。
1.3 項目組成 蔬菜集約化育苗場的項目構成,按功能要求,可由育苗設施、輔助性設施、配套設施、管理及生活服務設施4部分組成,不同類別的育苗場對建設項目的要求見表1。
① 育苗設施:培育蔬菜幼苗的保護性結構,如催芽室、日光溫室、塑料大棚、連棟溫室等。
② 輔助性設施:為幼苗培育、商品苗銷售提供直接服務的設施設備,如播種車間、消毒池、倉儲間、檢測室、新品種試驗田等。
③ 配套設施:為育苗提供基本保障條件,如灌排系統、電力系統、道路系統、通訊系統、機修車間、運輸工具等。④ 管理及生活服務設施:為育苗提供行政管理和生活服務,如辦公室、休息室、食堂、淋浴房、門衛、公廁等。2 選址與建設條件
① 場址選擇應充分進行論證,符合國家有關土地利用、資源節約、環境保護的相關法律和規定。② 育苗場總體環境應符合《GB/T 18407.1—2001無公害蔬菜產地環境要求》。
③ 場地要求地勢比較平坦、高燥、排水方便,丘陵山地建場應盡量選擇陽坡,坡度不宜大于20°。④ 場址應水源充足,符合《GB5084—2005農田灌溉水質標準》的要求。⑤ 新品種試驗田要求土層深厚,土壤肥沃。
⑥ 育苗場建設地應交通便利,容易與當地的交通主干道連接,相關指標見表2。
⑦ 育苗場周邊應沒有高大建筑地,但應有足夠的土地供育苗場未來規模擴張。
⑧ 以下地區不得建場:山谷、洼地等易受洪澇威脅的地區;蔬菜病蟲害發生嚴重的地區,特別是檢疫性病蟲害發生地區;工業污染和粉塵排放嚴重的地區。3 工藝與設備
3.1 基本原則 蔬菜集約化育苗場工藝與設備水平的確定,應符合建設地區的技術經濟條件、生產規模和技術水平,適度采用機械化和自動化設備,保證節能高效、流暢便捷、優質安全。育苗場的工藝設計盡可能遵守單棟設施的“全進全出”制。
3.2 基本工藝流程 工藝方案的制定,應以蔬菜作物種類、生產管理技術水平為基礎,采用先進成熟、穩定可靠的工藝,在保證幼苗質量的前提下盡量縮短流程,達到技術先進,經濟合理。一般采用下列工藝流程: ① 準備階段:包括種子檢測、設備調試、育苗設施及操作器具消毒、基質配制等。② 播種階段:包括基質填裝、壓穴、播種、覆蓋、噴淋等。③ 成苗階段:包括催芽、真葉發育和煉苗等。
④ 貯運階段:包括成苗后短暫在圃貯存、包裝和運輸。
3.3 設備選擇 應根據育苗種類、育苗工藝、育苗規模選擇性能可靠的專用設備(表3)。建筑與建設用地 4.1 總體布局
① 蔬菜集約化育苗場總體布局應節約用地,避免土地浪費。
② 蔬菜集約化育苗場,應根據功能劃分為兩個工作區域,即育苗區(包括育苗設施、輔助育苗設施、配套設施)和管理區(包括辦公室、鍋爐房、員工休息室、食堂、淋浴房、門衛),育苗區和管理區之間應保持一定距離。在每個工作區域,再劃分為若個單元,即育苗區,分為育苗設施單元、播種作業單元、生產資料貯放單元、作業機具貯放及維修單元、電力供應單元、排灌控制單元、包裝運輸單元、育苗垃圾處理單元;管理區,分為辦公單元、員工生活單元、門衛單元、生活垃圾處理單元。各單元之間科學鏈接,保證生活便捷、工作高效。
③ 蔬菜集約化育苗場總體布局應依地形、土質、周邊環境等,科學規劃各工作區域及其內部單元,提高土地利用效率。④ 育苗場內的排灌系統、電力系統應與道路建設相結合。
⑤ 育苗場內的道路,應采用混凝土、柏油、沙石硬化路面。主干道6 m寬,一般道路3 m寬。⑥ 育苗垃圾處理池應設于育苗場的下風口。⑦ 育苗場布局,應便于客戶業務接洽,展示良好的育苗場形象。
4.2 建筑與結構 育苗設施可以采用日光溫室、連棟溫室、塑料大棚等,日光溫室采光面向南,可以因地理條件偏東或偏西5°,連棟溫室東西雙面采光,屋脊南北走向。
日光溫室、連棟溫室的建設應符合《NY/T 1145—2006溫室地基基礎設計、施工與驗收技術方案》、《NYJ/T 07—2005日光溫室建設標準》、《NYJ/T 06—2005連棟溫室建設標準》,塑料大棚建設應符合《JB/T 10594—2006日光溫室和塑料大棚結構與性能要求》的相關規定。
播種車間、倉儲車間可以采用鋼架結構,建設應符合《GB50017—2003鋼架結構建設標準》。
辦公室可以采用磚混結構和混凝土結構,建設應符合《GB50202—2002建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》、《GBJ 500003—2001砌體結構設計規范》、《GB50204—2002混凝土結構工程施工質量驗收規范》。5 配套工程
① 育苗場內配套工程設置水平應滿足育苗需要,并與主體工程相適應;配套工程應布局合理、便于管理,并盡量利用當地條件。配套工程設備應選用高效、節能、低噪音、少污染、便于維修使用、安全可靠、機械化水平高的設備。② 育苗場應具有可靠的供水水源和完善的供水設施,可采用無塔恒壓供水或采用保證供水壓力為147~196 kPa的水塔和壓力罐等配套裝置。
③ 育苗場生產、生活污水應采用暗管排放,雨水可采用明溝排放,兩者不得混排。
④ 需要設置鍋爐房的育苗場應根據生產、輔助生產、管理和生活建筑負荷統一考慮,宜設置一座。當需要設置一座以上時,應作技術經濟論證。
⑤ 鍋爐房可不設置備用鍋爐。
⑥ 采暖系統應根據建場所在地區情況確定。有溫濕度要求的房間(如催芽室)應設置空調系統。育苗設施應根據蔬菜幼苗生長發育需要安設加溫和降溫裝置。管理及生活用房按所在地區有關規定執行。⑦ 育苗設施和鍋爐房的電力負荷等級應為二級。其余電力負荷為三級。
⑧ 育苗場外部供電電壓為10 kV或380/220 V,電線和電纜均采用銅芯絕緣線。
⑨ 倉貯設施的設置水平,應符合保證生產、加速周轉、合理貯備的原則。倉貯設施在滿足生產要求的前提下,應根據生產規模合理確定物品的貯存期限。農藥的貯存應按照《GB12475—2006農藥貯運、銷售和使用的防毒規程》規定。肥料和基質的貯存,應根據種類的不同確定合理貯存溫度和濕度。防疫設施
① 集約化蔬菜育苗場應加強整體防疫體系,防止病蟲害的傳播、擴散。
② 購進種子應有檢疫證明。播種前,應對種子進行健康檢測,并針對病原物種類選擇針對性措施進行種子消毒處理。③ 進入育苗區的人員、車輛、器具應嚴格消毒。
④ 蔬菜殘株、廢棄基質處理區應按夏季主導風向設在生產區下風向或側風向處,并進行高溫堆肥處理。⑤ 成苗出場前,應對幼苗病蟲害進行檢驗,攜帶病原菌、蟲(卵)的幼苗嚴禁出場。⑥ 各類育苗場對病蟲害檢測能力的要求,可參考表4。環境保護
① 育苗場的工程建設必須嚴格貫徹國家有關環境保護和職業安全衛生的規定,采取有效措施消除或減少污染和不安全因素,貫徹“防治結合,以防為主”的方針。
② 育苗場在生產過程中產生的幼苗殘株、廢棄基質必須及時處理,以免引起大規模病害的發生。在生產過程中產生的廢舊塑料薄膜等要采取適當措施進行處理。
③ 育苗場內農藥的使用應符合《GB4285—89農藥安全使用標準》。
④ 育苗場的生產噪聲不得超過85 dB,對產生噪聲較大的作業程序,應控制噪聲聲源,選用低噪聲設備或采取隔音減噪控制措施。
⑤ 自設鍋爐,應選用高效、低阻、節能、消煙的除塵配套設備,其治理結果必須符合《GB13271—2001鍋爐大氣污染物排放標準》。
⑥ 新建項目應有綠地規劃,且必須與育苗場總平面布置設計同時進行。綠化覆蓋率應符合國家有關規定及當地規劃的要求。防護林帶的設置要與當地主風向呈垂直走向,林帶寬5~10 m。栽植樹種要選擇對土壤的適應性強、生長量大、與蔬菜無共同病蟲害的喬、灌木。
⑦ 各種電氣設備及其傳動部分,必須設置防護罩、接地裝置和避雷裝置,以防意外事故發生。8 勞動定員
① 集約化蔬菜育苗場應根據建設規模和經營管理的要求,本著人員精干、統一領導、分級管理的原則,設置組織機構。② 從事蔬菜幼苗生產的工人,必須經過專業技術培訓。③ 育苗場非生產人員占全員的比例不應超過10%。
④ 育苗場勞動定員和勞動生產率應符合國家主管部門頒布實施的標準及規定。新建育苗場的勞動定員和實物勞動生產率可參照表5控制。主要經濟技術指標
① 各專業投資占工程總投資的比例宜為:育苗設施65%~90%,輔助性設施1%~15%,配套設施2%~10%,管理及生活服務設施1%~10%,基本設備費0.5%~15.0%,其他費用2%~5%。各類育苗場工程建設投資估算如表6。
② 集約化蔬菜育苗場的工程建設工期按建設規模估算,Ⅰ類12個月,Ⅱ類10個月,Ⅲ類6個月。③ 育苗場主要建筑材料消耗可參考表7。
④ 育苗場生產用水、電、基質、肥料消耗估算以生產萬株幼苗計,水0.7~3.0 m,電25~100 kW·h,基質0.15~0.60 m3,肥料0.2~0.8 kg。
第二篇:尚慶茂博士“蔬菜集約化穴盤育苗技術”系列講座二
“蔬菜集約化穴盤育苗技術”系列講座 第二講 育苗場的科學規劃與設計
蔬菜集約化育苗場,以優質商品苗為主要產品,整合人才、土地、技術、機械等多種資源要素,最終目標是實現社會經濟效益的最大化。通過科學的規劃設計,明確基本建設條件,確定投資規模水平,優化結構配置和功能布局,降低無謂損耗和經營風險,對育苗場高效運轉和未來發展至關重要。
目前,我國運行的蔬菜育苗場絕大多數源于以往設施蔬菜生產基地的改造,或農業科技示范園區的育苗小區,單一規模化蔬菜商品苗生產銷售功能的育苗場比較鮮見,因此,育苗場規劃設計的先進性、合理性、科學性體現不夠。本文借鑒國內外苗圃設計的經驗,結合蔬菜商品苗生產特點,從場地選擇、設計原則、規劃內容等方面對蔬菜集約化育苗場規劃設計予以說明。1 場地選擇與勘查
1.1 場地選擇 依據地理位置、地形地塊、水源及水質、勞動力來源、可擴展性等初步確定育苗場場址。
1.1.1 地理位置 若遠離蔬菜種植區,會增加商品苗銷售運輸、售后服務、供求雙方信息交流成本;若緊鄰蔬菜種植區,會增加病蟲害為害幾率。慮及我國商品苗運輸工具、道路狀況、種植規模等,筆者認為距離大型種植基地5~10 km,200 km半徑內〔約3~5 h(小時)車程〕銷售量占年出苗量的90 %以上為宜。
1.1.2 地形地塊 與不規則地塊、窄條形地塊、圓形地塊相比,方形地塊更有利于集聚育苗場各組成部分,縮短育苗場內部的運行距離。相關統計表明,育苗場運營成本的25 %~35 %用于勞動力支出,勞動者60 %的工作時間用于物料的運輸。1 %~2 %的坡度更有利于排水,但坡度大于15 %則不利于土壤保持。
1.1.3 水源質量 育苗離不開優質水源。無論地下井水、水庫貯水,還是蓄積雨水、河流水,育苗水源必須具有適宜的pH值、EC值、硬度、鈉離子、氯離子、重金屬離子等,還不能有病原物、水藻等污染(表1)。
1.1.4 可擴展性 現在我國蔬菜集約化育苗尚處于起步階段,在市場需求拉動和規模效益驅動合力作用下,未來我國集約化育苗場的規模將呈快速擴大的趨勢。21世紀初,我國蔬菜育苗場年出苗量約200萬~500萬株,2010年個別育苗場年出苗量已達到5 000萬株,因此,育苗場的初始設計應當慮及將來的規模擴展。建成后重新修改設計方案和建設,耗費可能更大。1.2 場地勘查
1.2.1 踏勘 在經營者和施工人員陪同下,到初步確定的育苗場地進行實地踏勘和調查訪問工作,了解場地的歷史、現狀、地勢、土壤、植被、水源、交通、病蟲害以及周圍的環境。
1.2.2 測繪地形圖平面地形圖是進行育苗場規劃設計的依據。比例尺要求為1/500~1/200,等高距為20~50 cm。與設計直接有關的山丘、河流、湖泊、水井、道路、房屋、墳墓等地形、地物應盡量繪入,對場地的土壤分布和病蟲害情況亦應標清。1.2.3 土壤調查 根據場地自然地形、地勢及指示植物的分布,選定典型地區,分別挖取土壤剖面,觀察和記載土層厚度、機械組成、酸堿度(pH值)、地下水位等,必要時可分層采樣進行分析,弄清場地內土壤的種類、分布、肥力,并在地圖上繪出土壤分布圖,以便合理使用土地。
1.2.4 病蟲害調查 主要調查場地內的地上、地下病蟲害。一般采用抽樣方法,每公頃取土樣10個,每個面積0.25 m2,深10 cm,統計害蟲數目。并通過場地種植作物和周圍植物病蟲害發生情況,判斷病蟲害發生程度,提出防治措施。
1.2.5 氣象資料的收集 向當地的氣象臺或氣象站了解有關的氣象信息,如生長期、早霜期、晚霜期、晚霜終止期、全年及各月平均氣溫、絕對最高和最低氣溫、表土層最高溫度、凍土層深度、年降雨量及各月分布情況、最大降雨量及降雨歷時數、空氣相對濕度、主風方向等。2 設計原則
2.1 規模適度原則 年出苗量不宜過大或過小,筆者認為目標規模以年出苗量3 000萬~5 000萬株、年滿足800~2 667 hm2蔬菜種植需求為宜。
2.2 循序漸進原則 根據生產需求和銷售情況,育苗規模應由小到大,設備配置逐步完善,杜絕在育苗伊始技術水平不甚精準、市場信息掌握不全的條件下,貪大求洋,一次性巨額投資。個別地方,初期階段就引進美國Black more、荷蘭Visser大型流水線播種成套設備,但生產過程中未能高效利用,造成部分設備閑置和資金積壓。2.3 節能高效原則 在北方個別地方,連棟玻璃溫室冬季加溫能耗占育苗場銷售收入的50 %以上。應根據蔬菜商品苗應茬生產與需求量,選擇建設節能高效日光溫室、連棟溫室、塑料大棚相配套的育苗設施。連棟溫室可以降低管理成本、提高勞動生產率、弱化強空氣對流引發的幼苗快速失水,連棟溫室并不絕對等同于高能耗。
2.4 功能多樣原則 不是育苗之外增加商品蔬菜生產,更不是養魚休閑,而是圍繞育苗核心任務,展開新品種比較試驗、新技術研發、信息網絡服務等工作,或者為了在蔬菜育苗間隙提高已建設施的利用效率,可適當短期生產特色葉菜、園林花卉種苗。再者,為了增加收益,強化服務,擴大影響,擴展良種、農藥、肥料等農資銷售功能。3 規劃的主要內容
通過科學布局,可縮短職員往返各工作區及物料搬運的距離,便于客戶業務接洽,提供良好的育苗場外在形象,起到內節約、外促銷的良好效果。比較理想的育苗場總體布局如圖1所示。
圖1 理想的育苗場總體布局圖
3.1 生產用地 主要指場地內直接用于規模化育苗、新品種試驗示范的部分。3.1.1 播種車間 可以說是育苗場的核心區,通常為鋼架結構(圖2),地面用混凝土硬化。整個車間至少兩個通道,一個作為主要通道,供職員和物料大量進出,另一個作為輔助通道,主要用于播種或催芽后的穴盤苗向生產區輸出。
圖2 播種車間剖面結構示意圖
播種車間內部又可分為若干小區:① 育苗基質貯放區,包括基質組分貯放、基質攪拌機械安裝、基質定量包裝和貯放等;② 穴盤貯放區,主要放置新購、潔凈的空穴盤;③ 檢測室,作種子萌發試驗、基質理化性質測定等用,也可兼作播種車間的辦公室;④ 貯藏室,是可閉鎖的小屋,內部存放現用的種子、農藥、肥料、小型易損零部件等;⑤ 穴盤清洗區,用于穴盤沖洗、消毒、浸泡,由相互分隔的混凝土或不銹鋼池組成;⑥ 播種區,可以是穴盤擺放—基質填充—打孔—播種—沖淋—覆蓋—傳送流水線精量播種機,也可以是以單一播種機輔以人工混合作業,甚至全人工播種。此外,如果播種車間足夠寬闊,催芽室也可建造在播種車間內,催芽室為可控溫、控濕的封閉式空間,催芽室面積約為育苗溫室苗床面積的5 %~10 %,若育苗溫室苗床面積6 000 m2,催芽室面積只要300~600 m2(圖3)。
圖3 播種車間內部平面布局
3.1.2 商品苗生產區 商品苗生產區是占育苗場面積最大的區域,由若干面積不等、類型相同或相異的育苗設施組成。商品苗生產區的面積決定于育苗數量,結構形式決定于地理區位、蔬菜種類和育苗季節等。目前,育苗設施最大利用率(或苗床面積占設施內部面積的比例)約為60 %~80 %,每平方米苗床約可放置6個標準規格塑料穴盤。由此可以根據單茬最大播種量,確定商品苗生產區面積。
3.1.3 新品種引進試驗示范區 根據蔬菜商品苗銷售區域種植習慣、栽培制度、病原情況等,不斷引進新品種,是育苗場穩定發展的關鍵之一。但是,品種更換具有一定風險,如區域適應性或生產性狀表現,為了確定新品種的可推廣性,在育苗場建立適當規模的新品種引進試驗示范區是必要的。示范區兼具自身所育種苗栽培期展示的作用,以吸引更多客戶。此外,育苗場要不斷進行育苗技術試驗,如基質更換、水肥試驗、化學控制等,每次應用新技術,都應觀測幼苗定植后的表現,減少新技術應用風險。3.2 輔助用地設計
3.2.1 大門 育苗場留給客戶或來訪者的外觀印象直接影響商品苗的銷售業績。大門不僅是育苗場的出入口,還是展示育苗場形象的重要窗口。大門周邊應保持整潔,綠植井然有序,外墻或設立告示牌描繪說明育苗場的經營項目,一目了然,并臨近和直達辦公區、裝載區。
3.2.2 辦公區(樓)辦公區的外來業務和內部業務比較集中,應標識清晰。辦公區提供政務管理、物流管理、財務管理、信息管理、分析檢測等場所,還應為來訪者或客戶提供停車位。銷售室外或走廊張掛經營科目的樣圖及可能的詳細說明,甚至實物展示,會極大地節約客戶和銷售人員的時間。辦公區周邊應有指向各區域的路標,便于外來客戶和內部職員快速到達各目標區。
3.2.3 排灌系統 排灌系統是育苗場的重要組成,通常由專業人士完成。應根據地形特點(如地塊坡度)、道路布局、育苗場各功能分區,設計排灌系統。排水系統對地勢低、地下水位高及降雨量多且集中的地區更為重要。排水系統由大小不同的排水溝組成,排水溝分明溝和暗溝兩種,目前采用明溝較多。灌溉系統包括水源、提水設備和引水設備3部分。水源主要有地面水和地下水兩類,提水設備現在多使用抽水機(水泵),可依育苗的需要,選用不同規格的抽水機。引水設備有地面渠道引水和暗管引水兩種,明渠即地面引水渠道,管道灌溉即主管和支管均埋入地下,其深度以不影響機械化耕作為度,開關設在地端使用方便之處。
3.2.4 道路系統 一級路(主干道)是苗圃內部和對外運輸的主要道路,多以辦公室、管理處為中心,設置一條或相互垂直的兩條路為主干道,通常寬6~8 m;二級路通常與主干道相垂直,與各耕作區相連接,一般寬4 m,其標高應高于耕作區10 cm;三級路是溝通各耕作區的作業路,一般寬2 m。3.2.5 包裝出苗區 主要是成苗包裝、裝載、出苗。
3.2.6 維修區 大、小型農機設備、運輸車輛停放和維修保養區域。可以是敞棚避雨結構或鋼架結構,占地面積和高度依據設備多少、高低而定。油料存放此地,更應加強消防安全。肥料、農藥等也可毗鄰建屋存放。
3.2.7 職員休憩區 供職員更衣、休憩、沖淋的場所,加溫設施如鍋爐房可以毗鄰而建。3.2.8 圍欄和防風帶 育苗場可能存在牲畜(如牛、馬、豬等)、人為破壞時,育苗場外圍可設置鐵絲網、木制圍欄。有時,僅僅是為了保護辦公區或維修區環境安全,防止閑散人員的干擾或行竊,也可以在育苗場小范圍內設置圍欄。在育苗場的上風口種植楊樹、松樹、柏樹等,能夠有效地防止強風的侵襲,穩定育苗場內部氣流,減少強風危害。通常,防風帶寬約5~9 m,由3~5行樹木組成,并且樹種應盡可能高(喬木)、矮(灌木)結合。
第三篇:尚慶茂博士“蔬菜集約化穴盤育苗技術”系列講座 第六講 蔬菜穴盤苗養分管理技術
“蔬菜集約化穴盤育苗技術”系列講座 第五講 蔬菜穴盤苗水分管理技術
水分是蔬菜幼苗的重要組成,約占鮮質量的92 %以上,這是幼苗旺盛的生命代謝所必須的。當水分供應充足時,細胞維持較高的膨壓,同化作用、異化作用和物質運轉得以高速進行,細胞快速分裂和伸長,使幼苗表現出迅速生長。反之,水分缺乏,幼苗生長發育也隨之減緩或停滯。所謂穴盤苗的水分管理,就是充分認識蔬菜幼苗水分需求規律以及穴盤特定容器條件下基質-幼苗水分運動規律,通過科學高效的灌溉方式,供給每株幼苗適量、均一的水分,調控幼苗正常的生長速率,使幼苗保持良好的株型和整齊度。
水分管理在蔬菜幼苗生長發育調控中占有非常重要的位置。管理不善,常常導致幼苗徒長,養分流失,抗逆性下降,病害發生嚴重,根系壞死等。因此,蔬菜集約化育苗水分管理總是由經驗頗豐的技術人員完成。蔬菜穴盤苗對水分的需求規律
蔬菜苗期絕對生長量和蒸騰面積小,每株幼苗水分消耗量也非常小。但是,幼苗本身含水量高,根系不發達,缺乏保護組織(如表皮細胞的角質化和蠟被),決定了幼苗吸水能力弱且極易失水萎蔫。因此,盡管幼苗耗水量小,但水分供應必須充分。
穴盤苗從播種至成苗可分為5 個階段,為滿足各階段幼苗水分需求,同時兼顧幼苗株型調控,幼苗不同發育階段水分供應量和頻度也不盡相同。總體上,對于所有蔬菜(果菜類、葉菜類)穴盤苗,水分供應量和頻度基本呈“高—低—低—中—低”的變化趨勢。第Ⅰ階段保證基質較高濕度,有利于種子吸水和萌發;第Ⅱ、Ⅲ階段控制基質濕度主要為防止穴盤苗下胚軸、上胚軸的徒長;第Ⅳ階段保證基質中等濕度用來維持穴盤苗正常生長發育;第Ⅴ階段降低基質濕度以提高穴盤苗的抗逆性。
即使在同一階段,因種子大小或播種方式不同,基質水分供應也會產生差異。大粒種子(如西瓜、南瓜種子等),播種較深,小粒種子(如結球甘藍、芹菜種子等),播種較淺。在第Ⅰ、Ⅱ階段小粒種子孔穴基質更不能缺水,一旦水分較少,表層干燥,種子無法萌發或幼苗萎蔫倒伏。黃瓜種子若是浸種催芽后播種,27 ℃左右條件下經24 h(小時)即可出苗,如果第Ⅰ階段基質保持較高含水量,極易形成徒長苗(或高腳苗)。
由于不同蔬菜種類缺水后木質化速度及幼苗老化程度不同,對于容易老化的蔬菜,苗期水分管理也應特別注意。據試驗,應用50 孔辣椒穴盤苗,二葉一心時開始供給基質50 %、60 %、70 %、80 %、90 %最大持水量的水分,其中80 %處理莖木質素含量最小,而幼苗葉片葉綠素含量、光合速率、植株壯苗指數、根冠比、日均絕對生長量最大。基質含水量與測定方法
表示基質含水量的常用術語有濕度、飽和含水量、持水量、相對含水量、絕對含水量等,生產上許多人并不能正確認識這些術語的含義,從而無法準確判斷育苗基質含水量和借鑒相關的技術成果,更難以制定精準的苗期水分管理計劃。
2.1 濕度
濕度為某一時刻基質水分質量占基質質量的百分率,即〔(IW-DW)/IW〕×100 %,式中IW 為某一時刻已知體積的基質質量,DW 為同體積基質105 ℃烘干24 h(小時)后稱取的基質質量,IW-DW為同體積基質的水分含量。
方法是:① 取干燥、潔凈鋁盒3 個,標號并分別稱取質量(W1)。② 填裝基質并敲擊鋁盒外壁,保證3盒之間基質填裝密度一致,稱取鋁盒和基質質量(W2)。③ 將鋁盒和基質放入鼓風干燥箱105 ℃烘干24 h(小時),再稱取鋁盒和基質質量(W3)。④ 計算濕度,IW=W2-W1,DW=W3-W1,分別計算3 個鋁盒中的基質濕度,最后平均獲得最終的濕度。
2.2 絕對含水量
絕對含水量是將某一時刻基質105 ℃下烘干至恒重時失去的水分質量或體積占烘干基質質量或體積的百分率,也稱質量含水率(或容積含水率)。容積含水率(%)=質量含水量(%)×基質容重(mg·cm-3)。
測定方法基本與濕度相同,只是絕對含水量比較的基準是烘干基質質量(或容積),而濕度是原始未烘干基質質量,顯然,絕對含水量遠大于濕度。
2.3 飽和含水量
飽和含水量或稱飽和持水量,指單位體積風干基質孔隙全部充滿水分時的最大含水量,包括吸濕水、膜狀水、毛管水和重力水。飽和含水量由基質性質決定,代表基質的最大蓄水能力,單位常用kg·L-1 表示。常用作育苗基質物理特性的判斷指標,在苗期則可以用于計算最大灌水量。當基質達到飽和含水量時,水勢基本為0,再無吸水能力,基質通氣性能極差。
方法是:① 將待測基質置避風處自然風干至恒重。② 取3 個環刀(體積V),下底用無孔底蓋扣緊。③ 填裝風干基質并敲擊環刀外壁,保證3 個環刀基質填裝密度一致,稱取環刀和基質質量(W1)。④ 用吸管吸取潔凈水從環刀敞開的上表面緩慢將水滴入基質,直至水均勻地充滿基質,靜置3 h(小時),若水位下降,繼續滴水至充滿基質,稱取環刀和基質質量(W2)。⑤ 計算飽和含水量,(W2-W1)/V,分別計算3個環刀中基質飽和含水量,最后平均獲得最終的飽和含水量。
2.4 持水量
持水量是基質飽和持水量減去重力水后基質所能保持的水分。重力水很快從排水孔排出,基本上不能被幼苗吸收利用。測定參照飽和含水量,只是步驟④ 后,用帶孔的環刀蓋扣緊環刀上表面,并倒置使水分靠重力自然排出,直至不再有水流出,重新將環刀上下反轉,去掉帶孔環刀蓋,稱取環刀和基質質量(W3),計算持水量,(W3-W1)/V,常用單位kg·L-1。
2.5 相對含水量
相對含水量是某一時刻單位體積基質水分含量占基質持水量或基質飽和持水量的百分率,顯然,相對含水量可能是兩個不同的數值,由于基質飽和持水量大于基質持水量,相對于基質持水量的相對含水量肯定大于相對于飽和持水量的相對含水量。可用于確定苗期灌水時間。
2.6 基質濕度感官測定
有經驗的育苗者,還可以通過看、掂、摸等方式判斷穴盤基質濕度,濕的基質顏色偏暗,掂起穴盤質量較重,用手指輕壓基質感覺冷涼,相反,干的基質顏色發白,質量小,指壓無冷涼感。
取基質于手掌,根據手感可將基質濕度粗略分為Ⅳ級:I 濕,用手擠壓時水能從基質中流出;Ⅱ潮,放在手上留下濕的痕跡,但無水流出;Ⅲ潤,放在手上有涼潤感,用手壓稍留下印痕;Ⅳ干,放在手上無冷涼感。灌溉水質與水處理
水質是水體質量的簡稱,標志著水體的物理(如色度、濁度、臭味等)、化學(無機物和有機物的含量)和生物(微生物、浮游生物、底棲生物)的特性及其組成狀況。
蔬菜集約化育苗多選擇使用自來水、深井水等潔凈水源,很少使用河水、池塘水、蓄積雨水,杜絕使用工礦企業污水、養殖企業廢水,因此,基本可以排除水質中有機物、生物的影響。當然,生產上有時為了防止灌溉水水溫過低造成幼苗冷害,在育苗設施內設置貯水罐(箱),貯水罐(箱)長期使用也存在生物污染,應按時清洗及在罐(箱)周邊進行殺菌處理。
一般情況下,與幼苗關系密切的水質指標包括pH、EC 值、堿度、硬度、離子組成等,它們直接或間接影響蔬菜穴盤苗生長發育。因此,灌溉水必須經過處理才能用于穴盤苗生產。
3.1 水質 3.1.1 pH 與堿
pH 是水中氫離子濃度對數的負數,反映水的酸堿性。pH 等于7.0,表示水呈中性,小于7.0,表示水呈酸性,大于7.0,表示水呈堿性。絕大多數蔬菜喜歡弱酸性的根際環境,當水的pH 在5.5~6.8 的范圍內,蔬菜幼苗根系生長正常。水質pH過高或過低,直接提高或降低基質pH,進而影響基質中礦質養分狀態、微生物多樣性和幼苗生長。此外,化學殺菌劑、殺蟲劑與生長調節劑溶解的有效pH 范圍也大都在7.0 以下。基質pH 升高,會降低化學農藥的應用效果。
堿度反映水中溶解的碳酸根(CO32-)、碳酸氫根(H CO3-)、氫氧根(OH-)等離子決定的中和酸性物質的能力。堿度的大小通常用稀釋的酸滴定水至pH 等于4.5 時酸液的用量表示,以CO32-計,單位是mg·kg-1或mmol·L-1。灌溉高堿度(>80 mg·kg-1)的水引起基質pH 升高,低堿度(<40 mg·kg-1)的水降低基質pH緩沖能力。通常40~80 mg·kg-1 是比較適宜的堿度范圍。3.1.2 EC 值
EC 值是電導儀測定獲得的灌溉水中可溶性鹽含量指標,單位是mS·cm-1 或mmS·cm-1。EC值高,說明可溶性鹽含量高,澆灌后可能引起基質EC值的升高;EC 值低,說明水比較純,不會額外增加基質中可溶性鹽的積累。通常灌溉水EC 值小于1.0mmS·cm-1 對于穴盤苗生產是最安全的。
3.1.3 離子組成硝酸鹽(NO3-)、磷酸鹽(H2PO4-、HPO42-、PO43-)、硼酸鹽(BO33-、B2O74-)、硫酸鹽(SO42-)、鐵離子(Fe2+、Fe3+)、鈣離子(Ca2+)、鎂離子(Mg2+)、錳離子(Mn2+)、鈉離子(Na+)、氯離子(Cl-)、氟離子(F-)是水中常見的離子組成成分。
Na+ 與Ca2+、Mg2+ 存在拮抗效應,高Na+ 引起Ca2+、Mg2+ 潛在缺乏。高濃度Na+,還會增加基質陽離子含量水平,提高基質持水能力,降低通透性,最終影響根系正常呼吸作用。Na+ 危害性可用可吸收率(SAR)衡量。SAR<2,Na+ 濃度小于40 mg·kg-1,不會對基質和幼苗產生較大影響,屬于較正常的范圍。提高灌溉水的可溶性鹽含量,有利于降低Na+ 吸收率及其對幼苗的危害。NO3-等大部分離子是幼苗必需的營養成分,但在灌溉水中含量太高,會給幼苗養分管理造成很大麻煩。特別是當這些離子含量非恒定、可變時,極易造成基質養分含量的不穩定和比例失衡。
3.2 水處理
當水質無法滿足蔬菜穴盤育苗的要求時,只能進行水處理。水處理的方法有酸化、肥料調節、軟化、過濾、反滲、臭氧化、溴化、氯化等。3.2.1 酸化
對于高pH、高堿度的水質,可以采用酸化的方法降低pH 和堿度。常用的酸化處理劑有硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、檸檬酸(H3C6H5O7)等(表1)。選擇時通常會考慮市場供應、安全性、價格、正在使用的肥料類型和蔬菜種類等。使用時最好選擇高純度的酸。75 %的H3PO4 和35 %的H2SO4 相對比較安全,而67 %的HNO3 腐蝕性非常強,操作不小心很容易對皮膚尤其是眼睛造成嚴重傷害。表1 酸化灌溉用水常用酸的種類及其特性 種類
濃度 每1000L水中加入100 mL酸時增加的元素濃度 相對安全性HNO3 67 %(w/w),液體,密度1.42 N 21.1 mg·L-
1腐蝕性、危險性強,注意避免直接接觸到煙霧和酸液
H3PO4 75 %(w/w),液體,密度1.58 P37.4 mg·L-
1具輕微腐蝕性,可引起眼和皮膚的不適,對衣物有腐蝕性
H2SO4 35 %(w/w),液體,密度1.26 S 14.4 mg·L-1
具輕微腐蝕性,可引起眼和皮膚的不適,對衣物有腐蝕性
H3C6H5O7 95 %,固體 無 可對皮膚、眼睛產生微弱刺激
由于HNO3、H3PO4 中的N、P 都是施肥時需要加入的營養元素,當需要大量使用HNO3、H3PO4 調節水的pH 值時,就要考慮在肥料中降低N 或P 的用量,以避免造成這些元素過量。蔬菜苗期對N 的需求量比較大,可以考慮用HNO3 調節水的pH 值。另外,還要考慮蔬菜種類,對N 需求量大的蔬菜考慮用HNO3調節,喜磷蔬菜考慮用H3PO4 調節。
H3C6H5O7 和其他3 種酸比較,使用時不會和化學肥料、殺蟲劑、殺菌劑中的一些離子發生反應,不會降低或抑制肥效或藥效,葉面灌溉對幼苗的損傷小,是比較理想的酸化處理劑,但價格比較貴,使用成本高。
葉面灌溉,建議使用H3C6H5O7 來調節pH 值。酸化處理時,首先要通過實驗找出調節到期望pH 值合適的水-酸比例,按比例將酸加入水中(切忌水加到酸,易引起爆炸),然后攪拌均勻。酸都是具有腐蝕性的,特別是HNO3 在操作時會產生煙霧,人若吸入這種煙霧,會傷害呼吸道,因此在使用任何一種酸時,都要做好防護工作,要戴防護鏡、防酸手套、防酸圍裙、口罩等,防止皮膚或眼睛暴露在外面。
pH 值相同的水,堿度可以是不同的,甚至相差很大。而堿度越大,調低pH 值時酸用量就越多。譬如,pH 9.3、堿度71 mg·kg-1 的水,pH 調至5.8,每1 000 L水需要加入35 %的H2SO4 102 mL;而pH 8.3、堿度310 mg·kg-1 的水,pH 調至5.8,每1 000 L 水需要加入35 %的H2SO4 435 mL。
3.2.2 肥料調節中等堿度的水質(100~200 mg·kg-1)可用酸性肥料調節,如21-7-7、20-20-20、20-10-20 等。用酸性肥料控制堿度的難處在于既需要持續使用酸性肥料降低堿度,又必須控制NH4+,防止穴盤苗徒長。使用含有鈣、鎂的堿性肥料,對鈣、鎂含量較低的低堿度水(<50 mg·kg-1)非常有益,可以增加基質緩沖能力。3.2.3 軟化
軟化設備是采用陽樹脂吸附水中的鈣、鎂離子,降低水的硬度,并可以進行智能化樹脂再生,循環使用。
樹脂軟化裝置是采用離子交換原理,由控制器、樹脂罐、鹽罐組成的一體化設備。其控制器可選用自動沖洗控制器、手動沖洗控制器。自動控制器可自動完成軟水、反洗、再生、正洗及鹽業箱自動補水全部工作的循環過程。樹脂罐可選用玻璃鋼罐、炭鋼罐或不銹鋼罐。鹽罐主要裝備鹽,用于樹脂飽和后的再生。
要求入口水壓0.18~0.6 MPa,工作溫度1~55℃,源水硬度<8 mmol·L-1,工作電源一般為220 V/50Hz,-再生劑為NaCl,再生方式有順流/ 逆流,交換劑為001×7 型強酸性離子交換樹脂。出水硬度≤0.03mmol·L1。
3.2.4 超過濾
超過濾屬于一種薄膜分離技術。在一定的壓力下(壓力為0.07~0.7 MPa,最高不超過1.05MPa),水在膜面上流動,水與溶解鹽類和其他電解質是微小的顆粒,能夠透過超濾膜,而相對分子質量大的顆粒和膠體物質就被超濾膜所阻擋,從而使水中的部分微粒得到分離。
超濾膜的孔徑是數十至幾百埃,介于反滲透與微孔膜之間。超濾膜的孔徑是由一定相對分子質量的物質進行截留試驗測定的,并以相對分子質量的數值來表示。在水處理中,應用超濾膜來除去水中的懸浮物質和膠體物質。超過濾膜受到污染或結垢時,一般采用雙氧水或次氯酸鈉溶液來清洗。不能通過反洗來清洗膜面。
超過濾最高運行溫度為45 ℃,pH 1.5~13.0。超過濾是去除水中有機物質的一項措施,也可以去除微量膠體物、生物體以及樹脂碎末等。超過濾常置于除鹽系統之后,或置于反滲透裝置之前來保護反滲透膜。超濾膜組件中所用的膜材料一般有:二醋酸纖維(CA)、三醋酸纖維(CTA)、氰乙基醋酸纖維(CN-CA)、聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚砜酰胺(PSA)、酚酞側基聚芳砜(PDC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亞胺(PI)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物(MMA-AN)及纖維素等。其中以CA、PS、PAN 等應用較為廣泛。灌溉方式
蔬菜穴盤育苗一般在設施環境條件下進行,苗盤距離地面20~80 cm,無法獲得自然降水和地下水,只能依靠灌溉獲得水分。
4.1 手工灌溉
手工灌溉是最靈活的灌溉方法,它可以灌溉穴盤苗的任意部分。缺點是用工多,勞動成本高,且有時水滴大(300~500 μm),易沖倒幼苗。
4.2 固定噴淋器
固定噴淋系統廣泛地應用于穴盤苗灌溉。噴嘴可以安裝在從工作臺底部升起的梯級豎板上,也可以安裝在穴盤苗上方的水管上。噴水的均勻性是一個問題,很難設計一個噴淋系統使得噴水區域沒有重疊或完全重疊。水滴一般比弦桿或霧化系統產生的水滴大。
4.3 移動弦桿噴霧器
移動弦桿噴霧器是目前集約化穴盤苗生產應用最廣泛的灌溉方法。通過在移動速度均勻的弦桿上安裝一組霧化噴頭,形成一條均勻的水帶。隨著技術的不斷改進,如可變速馬達、各種可供選擇的噴頭等,通過控制灌水量和移動速度能夠滿足穴盤苗對水分的需求。
4.4 霧化
霧化系統產生的水滴大小非常合適(5μm)且均勻,不會對穴盤苗產生機械損傷。常用于穴盤苗催芽室。缺點是要求使用高純度的水源,此外,該系統應用于溫室易于提高室內空氣相對濕度,在溫室內屋面凝結成水滴,掉落的水滴會打傷幼苗葉片并且使孔穴中的基質分散。
4.5 底部灌溉
通過底部灌溉水分從排水孔進入基質,水分供應量均勻,葉片始終保持干燥,且勞動成本低。缺點是當穴盤和水接觸時孔穴中下層的基質很快達到飽和,因為穴盤底部不能徹底干燥,地下灌溉中根系的修剪也是普遍存在的問題。蔬菜穴盤苗水分吸收
5.1 水分在基質中的存在狀態多數情況下,穴盤基質中的水分可分為4 類:
一類是吸濕水,指基質顆粒從空氣中吸收的氣態水分,由基質顆粒表面分子引力作用引起。吸濕水多少取決于基質顆粒表面積大小和空氣相對濕度。吸濕水被基質緊緊吸附,幼苗難以利用,實際上是無效水分。吸濕水在105 ℃的溫度下轉變為氣態,脫離基質顆粒表面分子力的吸附而跑出。吸濕水數值等于基質風干質量與烘干質量的差值占風干基質體積的比例。
二類是膜狀水,指吸濕水外膜狀吸附于基質顆粒表面的水分,重力無法使膜狀水移動,但其自身可以從水膜較厚的部分向水膜較薄的地方移動,幼苗可以利用膜狀水,但由于膜狀水移動速度極慢,不能及時供給幼苗需要。
三類是毛管水,基質顆粒間的小孔隙會形成毛管力,毛管水由毛管力小的方向移向毛管力大的方向。毛管力與水的表面張力成正比,與毛管直徑成反比。毛管水可以克服重力懸著于基質顆粒之間,且移動速度快,是可供幼苗利用的主要水分。
四類是重力水,不受基質顆粒和毛管力吸持,受重力作用向下由排水孔流失的水分。幼苗可以利用重力水,但重力水流失很快,導致重力水利用率很低。
5.2 水分在基質中的運動
不同灌溉方式,水分進入穴盤基質的方向截然不同。頂部灌溉,水分從孔穴的上部進入基質,水分受重力作用以向下運動為主,運動過程中逐層填充基質顆粒孔隙之間,小部分水分受水分張力、毛管力作用而水平運動。底部灌溉,水分從穴盤排水孔逆重力向上運動。頂部灌溉幼苗葉片也可以吸收少量水分,底部灌溉幼苗葉片是干燥的。灌溉剛結束時,孔穴基質吸收的水分主要受3個力的作用,重力使水分向下運動,水分張力阻止水分運動,毛管力使水分由毛管力小的部位向毛管力大的部位運動。隨著距離灌溉結束時間的延長,水分會保持相對靜止,占據基質通氣孔隙的水分排出,持水孔隙全部充盈水分,孔穴各部位的基質含水量均勻一致。
隨著時間的進一步延長,排水孔附近和上表面基質在基質和空氣間水勢差以及空氣對流的作用下,基質水分開始蒸發,出現孔穴上、下層含水量下降,并明顯小于孔穴中部。當幼苗具有一定的葉面積后,受幼苗植株蒸騰拉力的作用,水分由基質進入根系,沿木質部到達葉片,通過氣孔、表皮細胞散發到空氣中。與此同時,水分沿濕度梯度從高水勢處向低水勢處流動,逐漸形成一個干濕交界分明的橢球體形狀,稱為濕潤球,球面各處基質水勢相等,該球面稱為入滲鋒,在水頭固定不變時,入滲鋒的前進速度隨著時間的延長而減慢。
總體上,在較長的時期,穴盤孔穴基質水分基本保持上、下較低,中下部偏高的狀態。影響穴盤苗水分供應的因素
6.1 孔穴尺寸和形狀對于不同規格的穴盤,孔穴的體積為2~25 cm3。孔穴體積不僅與孔穴數量有關,還涉及孔穴深度和孔穴幾何學形狀。方形孔穴一般比圓形的孔穴體積要大。在飽和持水量的情況下,可利用水約占孔穴總體積的40 %~60 %,或絕對體積 1~15 mL。
通氣孔隙度、孔穴形狀與基質持水量之間存在一定的關系。通氣孔隙度越大,水分排出越快,空氣進入越快。孔穴越深,水分的重力作用越明顯,排水較快,空氣含量高,穴盤過淺會導致基質水分過多而空氣含量不足。
6.2 基質粒徑基質粒徑越大,相應的基質的孔隙度也較大,排水比較流暢,空氣也容易進入,但水分不易久留;相反,基質粒徑過小,水分被基質顆粒緊緊吸附,毛管力也吸持大量水分,水分在基質中保留時間較長,容易造成幼苗根際缺氧。6.3 穴盤填充時基質的含水量穴盤填充前,基質起始濕度以50 %左右為宜。以288 孔穴盤為例,基質填裝前含水量由60 %提高到70 %,基質通氣孔隙度隨之由2 %上升到7 %。穴盤填充前基質起始含水量過高,育苗期間基質容易出現收縮現象。
6.4 基質保水性有時基質中雖然含有足夠的水分,但基質吸附力較大,水分不能及時補充到根際,幼苗依然會出現缺水。不同基質保水性不同,使得水分的可利用性產生差異。即兩種基質含有相同百分比體積的水,但水分的有效性無法相比。
6.5 保水劑保水劑使用的是高吸水性樹脂,這是一種吸水能力特別強的功能高分子材料。無毒無害,反復釋水、吸水,同時還能吸收肥料、農藥,并緩慢釋放,增加肥效、藥效。將保水劑加入基質(0.4 %左右)能提高保水能力和延長含水量的相對穩定時間。保水劑隨著使用時間延長,其功能會減退甚至會分解。