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2019年3月10日 作者:xwz2367609 [返回]
垂直农场式鱼菜共生系统的构建及耕作技术(2)

第三节、螺旋梯田的构建

1、螺旋梯田的构建是对螺旋原理的科学利用.

螺旋梯田采用阿基米德螺旋线即等速螺旋,应用该螺旋的几何特点,可以达到创造相同立体空间时,具有最省材料与最节能的效果。更为重要的是螺旋线式的梯田构建,是一种拟自然植物生长的曲线,可以让各层之间达到最佳的光效,让散射光得以充分利用,如植物的叶序及枝的排列大多采用螺旋方式。另外如DNA螺旋结构,也是细胞为了实现小空间内实现更大生化表面积的需求而进化的产物,所以细胞内大多细胞器也都是以螺旋式出现。用于梯田建设模型,可以在相同空间内创造更大的耕作表面积,同时又让光照得以最充分的利用。

2、螺旋梯田的CAD设计

采用CAD软件设计出支撑螺旋梯梯面的钢构网架柱体,再按照预建设的总高、层高层数设计出螺旋梯面及顶罩。螺旋梯田主体由内撑柱、外撑柱及梯面顶罩组成,其中顶罩为漏斗式网架结构,有利于雨水的收集利用,内撑柱内空部份设计为养殖水体。养殖水体建设有采用独立钢构围栏建造与利用内撑柱网架作围栏进行围网铺布建设两种方式。梯面部份设计成顺梯面盘绕的螺旋线式种植槽。

3、建造材料的加工及安装

根据设计出的CAD图作出相应装配图及材料单,装配图对钢构线条进行标码,相同长度为同一数字编码,并整理出材料加工清单位。选择20#25#热镀锌管材作为构建螺旋梯田材料,利用冲床按照设计计算的材料清单进行加工,材料长度误差控制在0.5-1毫米范围,以材料的孔中距计。按照施工图进行网架式螺旋梯田的装配,装配方法采用螺杆紧固的方式安装(2),安装次序从顶处顶罩作为起点,利用起吊葫芦悬空后层层往下安装。安装好柱体顶罩及螺旋梯面钢构后,对顶罩部份进行覆膜或者覆盖太阳能发电板,梯田的梯面铺设铁丝网(3),减少上层对下层挡光,让太阳光的散射光得以更充分利用;中心水体则采用钢构及铁丝网作围栏,并铺设防水布的简易方式构建。螺旋梯田外撑柱表面覆膜与防虫网,遇到夏季全部覆防虫网,寒季覆膜保温。

4、无土栽培设施的构建

栽培设施建设,梯面栽培全部采用槽式栽培,栽培槽宽为0.6米,深为0.4米,采用轻型板材内衬防水布建设,种植槽同样采用顺梯面作螺旋线式制作,种植槽于梯面的排列的列数及间距因栽培树体的大小不同而定(4)

填充基质及循环管道铺设,螺旋梯田式的立体耕作为了减轻承重,一般以轻型陶粒作为基质,于铺设防水布的种植槽内填充陶粒至0.35米深,并于陶粒基质表面铺设25#PVC管或胶管,于管壁上每隔0.6米进行打孔,作为灌溉孔。并把灌溉管接入主管与供水的动力水泵,水泵采用自吸泵或潜水泵皆可。形成养鱼水从种植槽顶处层层渗漏回流至中心水体,形成养鱼水的间歇式(利用定时开关控制)闭路循环。

5、耕养技术的综合管理

1)栽培品种的选择

栽培品种布局,为了让陶粒基质培方式成为水体养殖水滤化,与重要的微生物矿化及植物根系生物滤化的载体,选择周期长且生物量大根系发达的多年生植物为主体,如乔灌木的园林树种、速生的经济植物(包括花卉)、木本果树等,配合套种或间种部份短周期的经济作物如药草与叶用蔬菜及瓜果,其中木本植物充分发挥它的耐肥性,所谓耐肥性就是在肥水充足时快速吸收同化,肥水不足时同样保持正常的生长,而经由基质及根系表面微生物种群高效矿化的离子又能为短周期作物高效提供营养,充分发挥基质及根系的生物缓冲平衡性,减少肥水不足或过剩造成的生长波动。

2)养殖管理

水产养殖部份设计,中心水体是螺旋梯田栽培部份重要的肥水来源(5),养殖量的大小影响梯田植物生长与同化滤化效率,在具增氧设施结合的情况下,一般实行高密度养殖为宜,选择耐高密度的鲤鱼、鲫鱼、罗非鱼、鲶鱼为主,这些鱼养殖密度为每立方水体80-200尾。对于水质要求较高的鲈鱼、鲟鱼养殖密度以每立方米30-50尾为宜。为了减少虫害,于水体中安装水灯诱虫,鱼的饲养以投喂浮料为宜,每天投喂量为鱼递增体重的1-5%计,做到定时定量投喂。

3)微量元素补充及太阳能发电技术的结合

仅靠养殖水的循环耕作,还有可能会出现微量元素的不足,必须结合微量元素补充技术;养殖水灌溉栽培一般大量元素较为充足,而微量元素不足时会出现缺素症,在管理过程中可以于陶粒基质表面撒施部份海带粉来补充微量元素与微微元素的不足,而且海带的补充不会对鱼造成不良影响,能为循环系统提供近50多种元素。结合太阳能发电技术,可以在无电力供应的地区发展立体化无土耕作,可以在离网的山区或者耕地受限的都市环境发展水产养殖业与高效垂直耕作,是传统单纯养殖和种植效率及效益的数倍。对耕地少或无耕地的区域发展现代农业显得极为重要。

第四节、垂直农场型螺旋梯田式鱼菜共生的意义与发展前景

采用螺旋梯田式垂直农场模式大大提高了单位面积的空间利用率,是平面耕作的数倍(6),有效解决层架式立体模式的挡光严重问题,同时更符合节省材料与节能要求,并且比层架式更力学的抗性;实现水产养殖与立体高效栽培的有机复合,达到零排放可持续循环耕作的效果,是未来有机耕作的重要模式。融合水产养殖的新型耕作,实现非水域环境水产业的发展,并且在可控水质环境下进行养殖,解决江河湖泊养殖的水质污染问题;利用大生物量多年生的树木作为栽培主体,解决传统鱼菜共生系统不稳定,包括水质不稳定及生长缺肥缺素两方面问题。大生物量树木为主体的循环耕作模式,因根系发达生物滤化及同化能力强,可以确保水质清澈,有利于鱼的生长又能高效矿化为套种的叶菜提供充足营养,生态平衡性更好更稳定; 该技术除了作为新型耕作技术在生产上应用外,还可以作为城市新型的绿化美化技术,组装式的螺旋梯田结合鱼植共生系统可以快速创造都市的大空间绿化,比传统移植大树绿化的方式更为生态与环保;闭锁循环耕作模式比传统耕作更为节水,是土壤耕作用水量的10-30%,是项重要的节水农业技术,适合干旱少水地区及场所的农耕系统构建;植物与鱼共生的栽培模式,严格杜绝农药的使用,采用生态平衡原理进行多品种的混种、套种或间种,形成相生相克的拟自然生态系统,实现免农药耕作,是生产安全绿色农产品的有效方法;无土化陶粒培的结合,形成免中耕、除草、施肥、灌溉的田间操作,实现农业生产的省力化与轻巧化,大大降低劳动力成本,与传统农耕相比至少可减少70%的用工,对于当前农业生产劳动力成本日益攀升的今天意义重大。

耕养结合的鱼菜共生技术,结合螺旋梯田型垂直农场耕作,可以在任何地方构建耕作系统,不受土壤与气候条件的局限,只要有水源与光照的地方就可以高效生产出蔬果花卉药材等植物产品与满足人们蛋白需求的动物蛋白产品,是一耕多得农业创新技术,更是乡村振兴、都市农业与生态文明建设的重要绿色发展项目,为生产发展、生态修复、生活体验起到积极的助推与引领作用,其推广应用及市场前景无可估量。

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