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2019年3月21日 作者:xwz2367609 [返回]
室内垂直农业--人工光型层架式气雾培工厂建设及应用(3)

4.2.2 使用地下水作为原水的配方换算

同样以生菜配方为例,其换算如下:

1)对所使用的地下水进行水质检测,重点测定水中的Ca离子、Mg离子浓度,以及水质的PH值;如新疆哈密地区某农场地下水的水质,采用原子吸光分光度法检测,该水质中钙(Ca)离子为79.48mg/L、镁(Mg)离子为19.67mg/L、钾(K)离子为9.74mg/L,水质的PH值为7.65

2)根据表1生菜的配方,进行元素的减扣调整,减去水质中所含的钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)离子的量,其中钙(Ca)离子调整为110.52ppm、镁(Mg)离子调整为25.33ppm、钾(K)离子调整为200.26ppm,其它离子比配不变。

3)根据调整后的元素比配,进行化合物换算,其结果如下(表10-4):

10-4  采用地下水为原水的化合物组配

序号

种类

用量(g/t

1

四水硝酸钙

674.2

2

硝酸钾

523.0

3

磷酸二氢铵

184.8

4

七水硫酸镁

256.9

5

螯合铁

30.769

6

一水硫酸锰

1.538

7

硼酸

2.86

8

五水硫酸铜

0.393

9

二水钼酸钠

0.126

10

二水硫酸锌

0.302

按照上述比配配制的营养液理论浓度为1.3ms/cm 

4)上述生产配方的计算误差如下(表10-5):

10-5 化合物组配的计算误差

元素种类

扣减后的理论比配(ppm)

实际比配(ppm)

误差(%)

N-NO3-

158

152.431

-3.5%

N-NH4+

22

22.514

2.3%

K

200.26

202.255

1%

P

50

49.767

-0.5%

Mg

25.33

45

0%

Ca

110.52

190

0%

S

113

33.814

-70.1%

Fe

4

4

0%

Zn

0.1

0.1

0%

B

0.5

0.5

0%

Cu

0.1

0.1

0%

Mo

0.05

0.05

0%

Mn

0.5

0.5

0%

上述配方计算以硫(S)为自由度,除硫(S)元素外,其它元素±误差控制在10%以内,可用于该水质的生产配方;但在使用该配方时,当PH值飚升为碱性时,以稀硫酸作为调酸试剂,以弥补硫(S)元素的不足。

1.2    营养液的调控管理

植物工厂技术中,除了硬件设施的科学设计与保障外,营养液配方的选择计算及栽培过程中营养液的调控管理是技术之关键;调控管理主要是PH值与EC值管理,因作物吸收离子的非均匀平衡性,及生长过程中水份吸收蒸发与矿质离子间的不等比与不稳定性,都会导致营养液PH值与EC值的波动变化,只要波动变化在许可范围则无需调整,如果超出许可范围就会导致缺素病,或者造成对根系的伤害等生长发育之障碍。

大多数蔬果的PH值最适宜范围为5.5-6.5,如栽培过程中营养液的PH值超过7.3以上时,就易出现铁(Fe)素缺乏症,表现为新叶整叶黄化;如PH值低于4.5,则会出现钾、镁、钙的缺素症,甚至出现根伤害。

气雾培式的植物工厂其营养液浓度适宜范围较之水培变辐更大,一般EC值调控于0.8-2.8ms/cm之间皆可适应,在管理时低于下限即配入新营养液,高于上限即兑入清水释稀。大多数品种苗期EC值宜0.8-1.2ms/cm,进入旺长与发育阶段则调为EC1.2-2.5ms/cm;但草莓例外,草莓为低耐盐品种,适合低浓度营养液栽培,苗期至开花前EC值调控于0.4-0.8ms/cm之间,开花至挂果期调至1.2-1.8ms/cm之间,过高的浓度容易则导致根系伤害甚至根腐与茎腐现象。

第五节、植物工厂在生产及都市农业上的应用

植物工厂占地少空间利用率大,比较适合都市环境狭小空间的利用;同时它也是室内农业的主要模式,受外界气候因子影响较小,在任何环境下都可以构建工厂化的耕作系统;植物工厂采用营养液耕作,特别是雾培技术的结合,基本适合所有经济植物的室内耕作,实现植物的跨气候带跨区域栽培,改变了传统农业的地域性;采用植物工厂式的生产方式,减免了重体力活的传统耕作环节,让它成为都市体验与休闲的平台,将成为未来人们生活中重要的组成部份,就如农耕时代的自家菜园,未来就类似冰箱、洗衣机等家电配置于千家万户;虽然当前植物工厂耗电大成本高,但随着能源技术的发展,该瓶颈将会突破,另外,也可以充分利用城市夜间的低谷电进行补光,或者改进后的植物工厂将采用光纤传导与聚光技术,把部份太阳光导入室内作为补充光源;植物工厂的室内耕作模式,底解决了病虫危害所致的农药残留问题,生产出安全绿色健康的免农药蔬菜;通过植物工厂式不依赖于土壤而且是闭锁的生产方式,实现环境的生态保全生产,减少传统农业对耕地的污染与破坏,让耕地及生态得以修复;在肥水气温光热充足的环境下,所有作物的生长实现可控化高品质生产,大大改善蔬果产品的商品性与营养性,让人们吃到绿色健康而且口感好的蔬果产品;全面普及实现蔬果的都市化植物工厂式耕作,让蔬果采收到消费终端变得直接,减少长途运输所致的营养损少及品质变劣,同时也大大减少运输所致的能耗成本与尾气污染,对于促进生态文明节能减排意义重大。采用植物工厂模式耕作,可以充分利用都市的闲置空间,如地下室、阳台、车库、居室一隅、废弃的工业厂房等可利用之空间,让都市处处填充绿色,处处生态盎然。

对于土壤耕作与设施农业无法发展的特殊环境,可以采用植物工厂构建技术,建立蔬果生产基地;如极寒冷的南北极地、不宜耕作的海岛、常年高温干旱的沙漠、潜艇与远洋船舰、未来的空间站、隐蔽的军事基地、防空洞等环境与场所都可以进行植物工厂式生产为人们提供蔬果保障;这些无电力供应的离网地区可以采用风能、太阳能、潮汐等绿色能源进行发电自给,是重要的生态生活支撑系统。

随着未来能源技术的突破,特别是核裂变的普及与核聚变的进展与应用,当能源成为极为廉价资源时,生产成本将大大降低,植物工厂必将成为未来都市及生产的主要耕作模式,也是农业种植业工业化时代的真正到来;特别是这种低硬件成本低耗能的植物工厂将成为每户家庭蔬果保障的重要家庭装备,就如当前家用电器一般普及到每户家庭;将大大推进生态文明及可持续城市的构建,是耕作技术的全面革新与农业生产生活化与生态化的伟大进步。

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