适合拉萨高效日光温室的果菜立体栽培装置设计

杨斌

（西藏自治区农牧科学院蔬菜研究所，西藏拉萨 850032）

适合拉萨高效日光温室的果菜立体栽培装置设计

杨斌

（西藏自治区农牧科学院蔬菜研究所，西藏拉萨 850032）

根据拉萨大多数高效日光温室的结构和特点，设计了适合拉萨日光温室内安装的果菜立体栽培装置。本装置通过计算机控制终端，集成了环境数据采集系统、自动施肥浇灌系统、肥水循环利用系统，不仅节省了人力成本，还大幅度提高了单位面积内的蔬菜产量，对拉萨设施蔬菜产业的发展方向具有一定的指导意义。

拉萨；日光温室；果菜立体栽培装置；樱桃番茄

拉萨高原光热资源丰富，有“日光城”之称，是我国较适宜发展设施农业的地区之一，近年来发展迅速。据相关部门统计，截至2013年底，拉萨市蔬菜种植大棚面积达1233hm2。在13年前，拉萨市蔬菜种植大棚面积约为332hm2。13年的时间，温室的面积增长了900余hm2。设施蔬菜的迅猛发展，为保障西藏本地蔬菜的供应起到了重要作用，也增加了农牧民的收入。

设施蔬菜立体无土栽培是指通过设施工程手段，将无土栽培技术与工程装备相结合，实现垂直面、斜面、多层立体种植蔬菜的方法，提高土地利用率和单位面积产量[1-3]，有利于解决目前西藏设施农业生产上的突出问题。但目前拉萨市设施农业立体栽培技术才刚刚起步，还存在着肥水利用率较低、自动化程度不高、增产幅度较小等诸多问题。因此，根据拉萨当地的气候、生产条件，结合市场需求，研发高效的设施农业立体栽培设施有着广阔的发展前景。

1 装置的结构组成与建造

1.1 栽培架

采用几字型栽培槽，栽培区地面采用白色园艺地布，保留靠近北墙混泥土道路0.8m宽，室内地面比现有室内道路低0.1m，布置17列一层栽培架，17列梯形二层栽培架。地面第一层栽培架长度6m，第二层栽培架长3m，二层栽培架支撑骨架采用50×50×2mm矩形管。栽培槽行距1.6m，栽培框架上铺放椰糠条，营养液及水分供给采用滴箭头，滴箭头的布置密度为一株一个滴箭头，1m栽培槽上布置3株，栽培架设计如图1。

1.2 营养液池与废液池的设计与建造

温室实际使用面积为380m2，需建造一个3.5m3的营养液池供应所种植番茄的全部营养物质和水分，为最大程度的循环利用营养液，装置又设计了一个3m3的废液池，废液池与紫外线消毒系统连接，回流的营养液经过紫外线消毒后再次进入营养液池，以达到营养液的循环利用的目的，设计图如图2（见78页）。

1.3 水肥一体化灌溉及回流系统设计与建造

装置为最大程度的节约各项成本，设计并配备了水肥一体化的灌溉与回流系统，采用营养液与浇灌一体化的设计，植株的浇水与施肥同时进行，未被植株及时吸收的营养液通过本系统的回流装置回流到废液池中，通过紫外线消毒以后进入到营养液池。系统安装的紫外线消毒设备利用了波长为225～275nm的紫外线对回流液中的病菌进行杀灭，具有杀菌的种类多且速度快，对水的理化性质无改变等特点。温室面积为380m2，17列1层栽培架和17列2层栽培架，水压必须达到0.3～0.4MPa才能保证所有栽培架灌溉系统的正常灌溉，温室内采用PPR给水管，给水主管埋于0.15m土层以下，管线安装要求平直，有螺纹的管件必须缠结生胶带以防渗漏，设计如图3（见79页）。

1.4 计算机智能自动化控制系统

计算机自动化控制系统是本套装置最为核心的部分。计算机控制系统由采集环境数据系统（温度、湿度、CO2、光照），营养液参数传感器（EC、pH、温度、溶解氧），营养液智能化配置系统，自动化灌溉控制系统等分系统组成。通过专门为本套装置编写的拉萨日光温室栽培控制软件，实现本套装置对温室内的水、肥、气、温的智能化、精准化控制，给予植株在生长过程中所需的最佳外部环境条件，以达到大幅度提高产量的目的，通过计算机自动化控制系统不仅避免了人工凭经验进行操作的失误，也大大的节省了人力成本。

1.4.1 环境数据采集系统

利用了高灵敏度的温湿度传感器、CO2传感器、光照强度传感器、营养液参数（EC、PH、溶解氧传感器），和计算机终端组成了一套完整的日光温室内的环境数据采集系统。不仅可以对温室内的环境参数进行及时的监控，还能自动储存1年时间的环境参数数据并自动绘制环境参数变化曲线图，以方便随时查询。设计方案如图4（见79页）和图5（见80页）。

1.4.2 营养液自动化配置灌溉系统

由计算机软件、区域控制柜、分路控制器、电磁阀、营养液桶、液位仪等部分组成。通过与给水系统的有机结合，实现营养液的智能化配置、水分的自动化灌溉。可以根据时间段调度整个灌溉区域的电磁阀轮流工作，充分提高肥料和水分的利用效率，减少劳动强度，降低人力成本。营养液自动配置浇灌控制系统主界面如图6（见80页）。

2 拉萨高效日光温室立体栽培设施的特点

2.1 全新生产方式

结合拉萨本地特殊的自然环境条件，通过计算机终端控制，实现了作物周年连续生产，由计算机极其配套软件对作物生长环境的光照、CO2浓度、温度、湿度、营养液等环境要素进行智能化调控的全新生产方式。充分运用了现代工业、生物工程、植物栽培技术和信息技术等手段，技术高度密集，多年来一直被国际上公认为设施农业的较高级发展阶段[4-6]。

2.2 提高蔬菜单位面积产量

立体栽培模式体现了蔬莱的工厂化生产模式，具有节约型和可持续发展的生产特点，不受地区季节的限制，适合多种植物生长，能满足不同层次居民需要。若采用立体种植模式，单位面积上定植的作物植株数会提高数倍，立体种植与工厂化无土栽培技术的结合，可使单位面积作物产量提高1～2倍[7-10]。另外，安全、科学的管理模式也为生产出绿色无公害蔬菜做出了努力。

3 使用效果评价

用新研发的果菜立体栽培系统装置种植的樱桃番茄（京丹6号），2016年3月～7月在拉萨国家农业科技园区内B-19温室内进行种植试验，试验结果表明，樱桃番茄的平均产量可达到12.01kg/m2，相较于传统土壤栽培产量提高了51.2%。拉萨的樱桃番茄价格批发5～8元/kg，每667m2收益可达4.0～6.4万元。在农药使用量方面，该装置采用经过严格灭菌消毒的椰糠条作为栽培基质，可杜绝土传病害的发生，仅有少量的粉虱、蚜虫等虫害，通过悬挂黄板等物理手段处理后，也得到了有效控制。因此，栽培系统装置在生产过程中农药使用量大幅度减少。

4 小结

本装置在高效日光温室内设计了单双层几字型栽培架，提高了蔬菜单位面积内的种植数量。设计了自动灌溉施肥系统、营养液体回收循环利用系统，最大限度的节约了肥水，做到了肥水的重复利用。以计算机终端集成了环境数据采集系统、自动灌溉施肥系统等模块，实现了温室内环境的自动判断和调解，达到了蔬菜精准化栽培的目的。不仅节省了人力成本，大幅度的提高了产量，对西藏设施蔬菜产业的发展方向具有一定的指导意义。

[1]姜新法.立体无土栽培技术浅述[J].农技服务,2007,24(12): 102.

[2]张志斌.国外设施蔬菜技术发展趋势[J].中国蔬菜,2008,(5): 4-6.

[3]杜艳艳.国内外设施农业技术研究进展与发展趋势[J].广东农业科学,2010,(4):346-349.

[4]孙立勇,朱玉东.美国的蔬菜无土栽培技术[J].世界农业, 2003,(3):46-48.

[5]孙竹波,汪东,柳新明,等.我国蔬菜无土栽培研究应用进展及发展前景[J].北方园艺,2000,(12):11-12.

[6]李婷婷,马蓉丽,成妍,等.中国蔬菜基质栽培研究新进展[J].农学学报,2013,3(4):30-34.

[7]苏平.无土栽培基质的研究进展[J].中国林副特产,2012,(6): 97-99.

[8]李程,冯志红,李丁仁.蔬菜无土栽培发展现状及趋势[J].北方园艺,2002,(6):9-11.

[9]韩永峰,屠扬,王红生.无土栽培的概况及发展对策[J].河北林果研究,2010,25(3):296-298.

[10]林碧英,陈玉钗.福建省无土栽培技术的发展现状及其应用前景[J].北方园艺,2010,(15):56-59.

Design of Stereo-cultivation for Fruit and Vegetables in Solar Greenhouse in Lhasa

YANG Bin
(Institute of Vegetable Sciences,Tibet Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Lhasa 850032,China)

According to the structure and characteristics of the most solar greenhouse in Lhasa,this cultivation model has been designed and developed,which is a stereo-cultivation cultivation device for fruit and vegetables,are suitable for installation in solar greenhouse in Lhasa.The cultivation systems integrates environmental data acquisition,automatic fertilizer and irrigation,fertilizer and water recycling system controlled by computer system,not only carry out labor saving, but also improves the vegetable yield significantly.This cultivation model system can guide the vegetable planting effectively in solar greenhouse in Lhasa.

Lhasa;solar greenhouse;stereo-cultivation of fruit and vegetables;Lycopersicon esculentum Mill

S626

A

1008-1038(2017)05-0076-06

10.19590/j.cnki.1008-1038.2017.05.023

2017-01-23

“十二五”国家“863”计划项目（2013AA103002-3）

杨斌（1982—），男，助理研究员，主要从事设施蔬菜栽培技术研究