林木花卉水培实验设备制备与应用

杨振德，玉舒中

（广西大学 林业科学与工程实验教学中心，广西 南宁 530004）

水培是无土栽培中较为先进的一种栽培方式，也是现代农业的一项重要技术，学生掌握这一技术对于推进农业现代化具有极为重要的意义。虽然水培系统在现代化的花卉生产企业已有应用，市场上也有家庭型水培系统产品销售，但主要是供阳台或天面楼顶使用[1]，不适合实验室使用。陈强等[2]曾制作出一种可以用来培养大量植物幼苗的水培实验装置，但该装置是以培养皿为容器，容器浅而小，需要频繁补充与更换营养液，不能满足林木幼苗长时间水培的营养、水分和氧气的需要。文献报道的林木幼苗水培装置主要是使用培养瓶[3－4]、广口瓶[5]、水培缸[6]、坛子[7]、塑料培养容器[8－9]和塑料盆[10－11]等体积较大的容器作 为培养 容器。由于营养液层较厚，水培过程中的氧气供应问题不能很好解决，主要是通过更换营养液、人工供气或在营养液中加入H2O2[12]的方法临时解决。针对以上水培装置的不足，笔者根据多年水培实验教学经验，组织学生亲自制作了适于林木花卉水培实验的水培装置。

1 自制实验设备的意义

（1）自制实验设备可以满足创新实验教学的需要。随着实验教学改革的实施，一些陈旧的实验项目需要淘汰，而代表新技术、新理论的实验项目则要引进到实验课程中。一般的常规实验设备不能满足新开实验的特殊要求。因此，实验仪器的创新与制备就成为开发新实验项目的瓶颈。自制仪器设备具有超前性和及时性，可以弥补通用实验设备的灵活性和适应性不足，满足创新实验教学的需要。

（2）自制实验设备可以培养学生的动手能力和创新意识。学生在自制实验设备过程中，经历了一个完整产品的开发过程。在这个过程中，学生的思维能力、动手能力和创新能力不但得到进一步的提升，而且由此产生的成就感、自豪感又进一步激发学生理论学习的热情，培养学生“有条件要上，没有条件创造条件也要上”的艰苦奋斗的创新意识[13]。

（3）自制实验设备可以促进实验室建设。实验教学装置属于较先进的技术产品，专用性强，社会需求量小，价格较贵。而资金不足则是我校实验室建设中存在的问题。自制实验设备可以弥补实验室建设经费不足。此外，学校购置的一些实验仪器结构精密，损坏之后，维修成本过高，使用自制设备是一种经济实惠的解决方法。

（4）自制仪器设备可以促进实验教材建设。大多数实验室都是由实验员按照传统的实验教学方法要求编写实验指导书，根据实验室现有的设备、条件来编写[14]，一些专业性和应用性强的实验由于没有实验设备而被排除在实验指导书之外。因此，自制这些实验设备可以促进实验教材的更新与编写。

2 林木花卉水培实验设备的制备

2010年笔者组织了5名不同专业和年级的学生开展水培设备研制。由于林木花卉水培实验的植物材料个体一般较大，水培实验时间也较长。因此，笔者除了向学生阐明水培设备的基本构成和工作原理外，还特别强调林木花卉水培设备的特点是除了要求大容器外，必须解决长期水培条件下氧气和营养持续供应的问题。学生研制小组在组长的带领下，查阅相关资料，运用所学知识进行构思，确定最佳的设计方案和施工图纸，根据实验目的和实验学生人数决定设备的基本参数和设备制作的台套数。经过讨论决定栽培容器采用直径110 cm的PVC塑料管，在其上打10个定植孔。管道两端堵上变径堵芯以维持管道内一定厚度的营养液层，以满足营养和氧气的供应。堵芯上连接弯头，供液端弯朝上，承接供液管；排液端的弯头朝下，连接排液管。通过排液管把数根栽培管连接起来，以满足要求树苗量大的实验要求。栽培管支架由万能角铁组成，以方便拆卸与组装。水培营养液贮于塑料储物箱中，由微型水泵把营养液抽到最高栽培管的营养液进口端，营养液随着栽培管的落差自动回流到营养液储液箱，从而实现营养液在水培系统中的循环流动。林木花卉水培实验设备见图1。水培系统如果需要补光则由高能量的LED植物生长灯提供。整体系统的开闭由电子定时器实现自动控制。该设备具有以下几个特点：

（1）装置结构简单，安全可靠，方便拆卸与组装。

（2）仪器造价低廉，可缓解经费紧张的矛盾。

（3）该设备能自动为植物生长提供适宜的营养、水分、氧气、光照等，满足林木幼苗长时间水培的营养、水分和氧气的需要。

（4）具有较强的可扩展性和开放性。由于结构简单、造价低廉，所以当专业扩招、学生人数增加时，可以在较短的时间内根据需要增加实验装置的台套数。

（5）应用性强。该设备除了作为学生实验和科研人员进行精密的水培实验研究使用外，还可以用于普通百姓家庭的水培装饰和发展家庭阳台休闲农业。

图1 林木花卉水培实验设备实物图

3 水培实验设备的应用

研究型大学的一个目标之一是培养具有创新型的毕业生。林木花卉水培实验设备的使用率极高，林学院的园林、林学、生态3个专业的植物生长发育调控技术、植物生理学、无土栽培、植物营养学、林木种苗学、花卉栽培学、鲜切花生产技术等7门实验课程均需要用到该实验设备，利用林木花卉水培实验设备开展的实验均属于研究创新型实验（见表1）。此外，该设备还充分应用于教师科研、学生毕业论文以及大学生创新实验计划项目的研究（见图2）。比如2011年利用林木花卉水培实验设备为主体实验设备而申报的广西大学“国家大学生创新性实验计划”项目“桉树化感作用的无损测定”成功获得资助。

表1 利用林木花卉水培实验设备开设的部分实验项目

表1 （续）

图2 学生利用林木花卉水培实验设备开展毕业论文实验

4 结束语

水培实验设备的制备对于培养学生掌握水培技术，推进现代农业的精确化栽培具有极为重要的意义。该设备能自动为植物生长提供适宜的营养、水分、氧气、光照等，可为多个学科领域的教学与科研工作提供良好的实验条件。该设备的进一步开发可用于普通百姓家庭，促进阳台休闲农业的发展。

（References）

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[2] 陈强，毕晓华，李雪梅，等.植物水培装置的改进与创新[J].实验技术与管理，2012，29（1）：66－67，78.

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