连栋温室草莓吊架栽培系统
2020-06-08周长吉
草莓色泽艳丽、口感鲜美,富含维生素和膳食纤维,是人们冬春季节非常喜爱的新鲜水果,因此全国乃至世界各地都在种植草莓。从种植的设施看,有露地种植、遮荫棚种植、塑料大棚种植、日光温室种植和连栋温室种植,几乎囊括了各类设施;从种植床的形式看,有地面垄栽、地面栽培槽栽培、架空栽培床栽培(包括支架架空和吊挂架空)等。
架空栽培床是一种将种植作物的栽培槽架离地面的栽培模式。与地面土壤栽培相比,架空栽培一是大多采用基质栽培,可避免土壤栽培中的土传病害;二是可以避免草莓果实与土壤接触,保证果实清洁,也能避免果实与土壤接触部位温度低且照不到光而着色不良;三是种植管理和采收作业人员不需要弯腰作业,减轻了操作者的劳动强度。因此,架空栽培的模式在草莓种植中得到大量应用,尤其在连栋温室中几乎都采取架空栽培的模式。
架空栽培床的方法有两种:一种是在地面上通过立柱将栽培槽架离地面(称为“支架栽培床”);另一种是采用钢索将栽培槽吊挂在温室结构上使其脱离地面(称为“吊架栽培床”)。支架栽培床需要在地面上竖立支柱来支撑栽培槽,一是为避免长距离栽培槽发生变形造成排水不畅,施工中对地面的平整度和压实均匀度要求较高(为此在支柱的顶部大都设置可调节支撑高度的螺杆);二是地面上竖立大量的支柱后温室地面将不能进行其他用途开发。吊架栽培床正好克服了支架栽培床的上述缺点,虽然吊架栽培床给温室结构增加了额外的作物吊挂荷载,但这种荷载与风荷载组合是有利荷载,一般温室设计中都会考虑作物荷载。对草莓栽培而言,由于其植株低矮,与栽培高秧作物相比,对温室栽培空间的要求不高,因此吊架栽培床在连栋温室草莓种植中几乎成为了主流。
传统的栽培槽,由于受加工、镀锌和运输等条件的限制,工厂生产的每根栽培槽的长度大都不超过6 m,现场安装时需要将若干短栽培槽对接或搭接连接才能形成一条整体的栽培槽。不论是对接还是搭接,连接接口的密封始终是施工中的一道难题。因此,在生产中这种栽培床总是免不了出现积水和漏水的问题,给草莓种植的精确灌溉控制和温室地面排水带来很多困难。
为了解决短栽培槽连接漏水的问题,国外的企业研究开发了一种用镀锌涂层卷板在温室施工现场加工,按照温室内种植槽的长度一次成型的加工工艺,彻底解决了这一难题,而且针对不同的种植作物开发出了系列化的栽培槽规格和种类[1]。2012年世界草莓大会在中国北京举办,这次大会上,首次在国内展示了这种一次成型栽培槽吊挂栽培草莓的种植模式,引起了国内学者和企业界的重视,在其后的连栋温室草莓栽培中,国内温室生产者也陆续有引进这种种植模式的,但始终没有国内企业能生产这种栽培槽。
北京泓稷科技有限公司(二维码1)总经理吴松先生看到这一商机,致力于这一产品的开发。在短短的一年多时间里,通过出国考察、客户调研,从图纸设计到样机试制,最后到产品定型,已经成功将这一产品推向了市场。笔者也早就在各种媒体报道中了解到了这一情况,多次和吴松先生接洽,希望能到现场详细了解和学习这种产品的技术特点和具体加工与安装情况。
2020年1月4日,这一愿望终于得以实现。吴松先生以及《农业工程技术(温室园艺)》杂志记者与笔者一起踏上南下的高铁,经过南京换乘溧水后来到了江苏省南京市溧水区洪蓝镇傅家边村一个部分还在建设、部分已经投入运营的草莓生产基地。该项目由上海都市绿色工程有限公司整体设计并承建,占地面积45000 m2,共有10栋连栋玻璃温室,全部采用吊架式栽培系统种植草莓。基地由于是边施工边生产,所以我们有幸看到了草莓栽培吊架从栽培槽加工、吊架安装和实际生产使用的全过程。下面就让我们跟随吴松先生的引导一起来领略一下这种以一体成型栽培槽为特色的吊架式草莓栽培系统的建设和生产模式吧。
吊架系统的组成
草莓吊架系统主要由栽培槽及其配套构件固定夹、吊钩、吊索和紧固件组成。其中栽培槽是吊架系统的核心部件,其功能一是承载栽培基质和草莓作物以及灌溉、加温毛管的支架;二是收集草莓生产灌溉水和灌溉营养液回液的容器和流道。因此,对栽培槽的要求,一是要有足够的容量,能够盛装草莓全周期栽培必需的栽培基质;二是要有足够的强度,在栽培基质正常灌溉湿润条件下,按照一定间隔吊挂时不能出现影响排水的结构变形;三是要有良好的密封性能,在生产中不能出现漏水现象;四是要有足够的防腐蚀能力,在温室高温高湿的空气环境以及草莓栽培營养液高盐碱基质环境中能够保证与温室主体结构同步的设计使用寿命(一般设计使用寿命不低于10年)。
北京泓稷科技有限公司开发生产的一体式栽培槽采用总宽600 mm的钢带辊压成“几”字形截面,形成底宽206 mm、深129 mm的栽培槽(图1)。为保证栽培槽的强度,一是采用了在“几”字截面侧边上压槽的方式,提高构件的截面模量(图1a);二是采用了0.7 mm厚钢板,较国外进口同类构件的钢板厚度增加了0.1 mm,承载能力可达到40 kg/m。
为了保证栽培槽的抗腐蚀性能,钢带采用了表面镀层厚度120 g/m2的热浸镀锌板,并在镀锌表面进行了二次喷涂,喷涂材料为氟碳化合物,外表面喷涂厚度20~23 μm,内表面喷涂厚度为12 μm,有效保证了材料的表面防腐。
为了实现栽培槽的一次成型,在一条栽培床上不出现接缝,从而彻底杜绝漏水,北京泓稷科技有限公司专门投入精力学习研究,自主开发了一套辊压设备(图2)。该设备是在底盘上安装了一套传统的“几”字截面冷弯成型板材辊压机组,机组主要设备包括原料卷筒支撑架、卷材整理辊以及辊压成型滚轮组和成品板材截断切割刀等,底盘上安装了4根支撑柱,可在现场将整个机组支撑在地面上。
辊压栽培槽时,用叉车将加工卷板从原料堆放场搬运到辊压机组,在人工协助下安装到卷筒支撑架上,人工固定卷筒后即可开机生产(扫描二维码2可观看栽培槽生产过程的视频)。
为了实现设备的现场移动作业,设备底盘下安装了运动车轮,可在人工操作下实现作业区内设备的转移(扫描二维码3可观看设备转移的视频),这是实现栽培槽从工厂构件加工到现场一体成型最主要的改变。实现设备移动的手段是采用了车轮,整套设备承载在车轮上,随着车轮的滚动可将设备搬运到作业区的任何位置,正常行驶可通过操控车轮的转向机构进行转向,对于狭窄空间转弯半径不足时,机组可通过安装在设备底盘下的转向底盘调整机组的运行方向。转向底盘采用液压控制,输出动力可将整个机组顶起并在人工控制下360°转向,转向到位后再将整个机组落位,将全部重量承压到车轮上,收起转向底盘,驱动车轮即可实现整个机组的前进和后退。
排水系统
向基质灌溉的清水和营养液一部分通过植株叶面蒸腾和基质表面蒸发释放到温室空气中,一部分滞留在栽培基质中,剩余部分则通过基质渗漏到栽培槽内。只有及时将渗漏到栽培槽内的灌溉水和营养液排除,才能保证基质内部适宜的持水量和基质的通气性。所以,排水系统是温室作物栽培中不可缺少的配置。
本项目栽培槽的排水措施,一是在栽培槽安装时从一端向另一端找坡(也可从中部供水位置向两端找坡,但为了节约排水设施的投资,在栽培床一定长度范围内大都采用单向排水的方式),形成栽培槽内部的自然排水坡度,形成栽培槽内的自流排水;二是在栽培基质下部铺设一层遮阳网布过滤网(或其他具有隔离过滤作用的材料),将从基质中渗漏下来的营养液或灌溉水经过过滤后排到栽培槽内;三是为了避免栽培基质积水和对渗漏到栽培槽底部的排水形成水阻,在过滤网下部设置了支撑板(支撑板本身带孔不会形成对上部渗流形成阻挡),这样渗漏到栽培槽下部的回液将会顺畅地从栽培槽的一端排向另一端(图14)或从栽培床的中部排向两端。
每个栽培槽端部都安装有排水管路。在栽培吊床安装之前的地面土建工程中已经预埋了排水主管(埋入地下)和从主管上伸出的支管(图15a)。从栽培槽中收集的排水沿栽培槽顺流到栽培槽的端部,在栽培槽的端部安装堵头板,该堵头板下部自带排水管接口(图15b),用软管将堵头板接口與预埋排水支管相连接即完成排水管路的安装(图15c)。
排向栽培床一端的灌溉回液,最后通过系统的排水管路回收,经过紫外线等措施消毒后与原营养液适量配比后再次使用,形成营养液灌溉的闭环循环系统。有效节约了灌溉营养液,也避免了回流营养液的外排,节约了成本,保护了环境。这种灌溉营养液循环利用的方式应该是今后温室生产中积极推广应用的一种良好方式。
参考文献
[1] 郭佳欣,张天柱,陈小文.荷兰现代化连栋温室栽培槽的开发与应用[J].农业工程技术(温室园艺),2018,38(13):70-74.
[2] 周长吉.引进荷兰大规模连栋玻璃温室长季节栽培番茄的工艺与设备配置——光管散热器的布置形式[J].农业工程技术(温室园艺),2019,39(34):62-66.
致谢
非常感谢北京泓稷科技有限公司吴松先生全程陪同并讲解了草莓吊架栽培系统的设备配置、关键部件加工和现场安装过程,在文稿的成文过程中吴松先生和上海都市绿色工程有限公司还提供了大量的技术资料,并对文稿初稿提出了宝贵的修改意见。《农业工程技术(温室园艺)》杂志记者李子吉一起参加调研,并提供了部分现场照片、制作了文中二维码扫码视频,补充了文字表达的不足,延伸了本文的知识点和传播方式,在此一并表示衷心的感谢!
[引用信息]周长吉.周博士考察拾零(一百零二)连栋温室草莓吊架栽培系统[J].农业工程技术,2020,40(07):40-48.