循环式海绵基质培设施结构和性能的研究与应用

循环式海绵基质培是根据世界无土栽培技术发展趋势和中国具体国情进行试验设计、研制而成的新型无土栽培设备。其主要特点是：1)基质用量少，成本低；2)供排液分开，避免根际病害传播；3)配套营养液生物过滤装置，提高系统安全稳定性；4)营养液供给自动控制。循环式海绵基质培由贮液池、农用海绵基质（黑白双色膜包被）、双层槽式集液系统、营养液滴灌系统及自控设备、营养液生物过滤系统等组成。循环式海绵基质培在中国东南沿海地区一年可以栽培两茬果菜，亩产量达10000 kg以上，亩产值1.5万元以上，适合农业示范园区内的大型温室应用。     

十年来中国无土栽培的进展

我国的无土栽培起步较晚,1975年只在温室内开始小面积生产,1989年全国已发展到8公顷。目前生产上采用的主要方式有袋培、槽培和少数营养液膜系统栽培。无土栽培所需要的设备和化肥已经全部国产化。现正在研究降低生产成本,有机肥和化肥混合使用,改进灌溉系统并提高生产效益。     

不同配比的控释肥对日光温室袋培番茄基质养分及其生长、产量和品质的影响

控释肥料由于可控的释放养分,一次性使用便可以满足作物4个多月生育期间对养分的需求,实现了肥料的高效利用,在大田中得到重视和应用。在课题组前期袋培番茄营养基质研究的基础上,根据日光温室番茄养分吸收规律,在基质中添加不同用量的控释尿素和控释氯化钾,氮钾比例为1∶1.5,呈4倍关系递增,设置4个全生育期营养基质配方处理(A、B、C、D),以不施肥(CK)和常规施肥(CKT)为对照,研究了不同处理的袋培基质养分变化及其对番茄植株生长、产量和品质的影响。结果表明:随着控释肥用量的增大,番茄植株的长势与产量呈现先增加后降低的趋势,其中,处理C的应用效果最佳,基质EC值稳定,试验末期速效氮磷钾含量略低于初始值;与CK比较,处理C株高提高21.75%、茎粗提高59.46%、生物量提高75.12%、产量提高226.36%,可溶性糖、可溶性固形物含量较高,果实品质提高;与CKT相比,处理C的肥料用量少,基质养分残留少,养分损失少,产量提高24.48%,肥料利用率高。结果说明,在生产中,控释肥不仅可以提高日光温室基质袋培番茄养分利用效率,而且增加产量,实现轻简化管理。     

设施农业工程的实验室研究

讨论了在开展环境受控制的设施农业研究时,设置对照组进行实验室试验研究的重要性,通常进行科学研究时,由基本原理进入应用技术研究的过程中十分重视实验室研究,由于设施农业是工程技术和农业生物科学的紧密结合,各种影响因素相互作用,因此多对照组的实验室研究也极为重要,该文以浙江大学农业生物环境工程研究所的实验基地为例,论证了在研究过程中建立了一系列不同技术参数的实验设施,所得的实验结论为最终尽快形成产业化生产设施提供了可信的技术依据。     

设施菜地长期施肥对土壤线虫群落结构和多样性的影响

基于设施菜田肥料定位试验地,研究了长期施用化肥对土壤线虫群落结构及多样性的影响,为设施蔬菜的合理施肥和可持续生产提供理论依据。研究期间,共鉴定土壤线虫38个属,其中假海矛属(Pseudhalenchus)、短体属(Pratylenchus)和真滑刃属(Aphelenchus)为优势属。长期施用化肥显著增加各研究土层的线虫总数,并改变线虫的群落结构。长期施化肥对0～10 cm土层线虫各生态指数的影响不显著。在10～20 cm和20～40 cm土层,长期施用化肥显著提高食真菌与食细菌线虫比例(F/B)而降低线虫通路比值(NCR),表明其促进以食真菌为主的腐屑食物网分解通道;其显著提高优势度指数(λ)而降低香农指数(H)'、均匀度指数(J)和丰富度指数(SR),表明长期施用化肥导致土壤线虫多样性降低。土壤线虫可以作为评价施肥对土壤质量影响的生物指标。     

甲鱼养殖废水用于土培和基质培的应用研究

集约化水产养殖技术近２０年来在国内外得到迅速发展,集约化养殖是高密度的控温养殖,在此条件下,喂食含高蛋白的配合饲料,鱼类的排泄物和残铒沉积于水中,在适宜温度下被迅速分解,使池水生态环境恶化,一旦发生水质恶化,鱼类的摄食、生长都将受到严重影响,甚至导致...     

建筑与小区生物滞留设施植物群落景观评价与植物配置分析——以北京市通州区海绵城市试点区为例

[目的] 评价建筑与小区绿色低影响开发（LID）生物滞留设施的植物群落配置适宜性和景观效果,为北京地区生物滞留设施植物群落景观应用提供实践参考。[方法] 以北京市通州区海绵城市试点区建成项目中生物滞留设施为研究对象,基于专家咨询、现场植被调查,应用层次分析法提出了生物滞留设施植物群落景观评价因素,从3个准则层和10个指标层构建体系,采用此模型评价了15个具有代表性生物滞留设施,45个样本的植物群落景观。[结果] 生物多样性是生物滞留设施植物景观评价的关键性指标,5个示范工程中Bobo自由城草本植物Simpson多样性、Shannon-Wienner多样性和Pielou均匀度指数最高,多样性指数分别为2.09,0.86,0.87。通州海绵城市试点区生物滞留设施植物群落景观总体处于较高水平,Ⅰ级生物滞留设施植物景观5个,Ⅱ级植物景观4个,各占评价样方的33.3%和26.7%;Ⅲ级景观5个,占评价样方的33.3%;Ⅳ级景观1个,占评价样方的6.7%。实际应用中评价效果较好,适宜性高的植物包括玉簪（Hosta plantaginea）、千屈菜（Lythrum salicaria）、八宝景天（Hylotelephium erythrostictum）和狼尾草（Pennisetum alopecuroides）等,季相景观出现频率较高的植物包括鸢尾（Iris tectorum）、八宝景天、荷兰菊（Symphyotrichum novi-belgii）等。[结论] 在植物群落配置中,应注重LID设施与植物配置功能的匹配,重视乡土植物开发与利用构建植物群落、考虑植物的层次和形态,增加不同季节植物景观的多样性。     

设施温室秸秆还田生物反应堆技术的应用

在设施农业温室中应用秸秆还田生物反应堆技术研究了对土壤理化性质、棚内地温和室温、CO2浓度及植物生物量等方面的影响。结果表明:与对照试验相比,施用秸秆还田生物反应堆技术的温室棚温比对照试验高近5℃,地温比对照试验高5.4℃左右;试验期间,棚内CO2浓度峰值呈曲线状,在2010年3月5日施用秸秆还田生物反应堆技术的温室中CO2浓度达到极大值2 200 mg.kg-1;应用秸秆生物反应堆技术后,土壤有机质含量显著增高,速效磷、碱解氮、速效钾、土壤容重数值也呈现升高趋势,与对照试验相比呈现极显著性差异;施用秸秆还田生物反应堆技术的温室农作物株高、茎粗、叶面积,根、茎叶、果实的干物质重、产量等均高于对照试验。     

微咸和淡水灌溉对秸秆复合基质养分特性的影响

为探究以玉米秸秆为主要成分的栽培基质在微咸水和淡水灌溉下对基质养分的影响,以单一玉米秸秆为对照(S),设置玉米秸秆添加生物炭(SB)、蚯蚓粪(SE)、生物炭+蚯蚓粪(SBE)3个处理,分别进行微咸水(b)和淡水(f)灌溉,共8个处理。采用两个栽培茬口进行田间试验,结果表明,冬春茬基质通气孔隙度和容重较夏秋茬呈升高趋势。夏秋茬,微咸水相对淡水灌溉增加了基质容重。冬春和夏秋两茬不同灌溉水下,添加蚯蚓粪和生物炭可显著提高基质持水孔隙度和含水量,且添加生物炭增加容重、降低通气孔隙度。相同基质下,不同灌溉水对基质全氮、全磷、pH无显著影响;微咸水相对淡水灌溉,夏秋茬显著降低了Sb和SEb基质有机质含量,两茬均增加其有效磷和速效钾含量,淡水灌溉下,添加蚯蚓粪和生物炭不同程度增加了基质速效养分含量,SBEf降低了有机质含量、EC,增加了pH。相同基质下,不同灌溉水对基质微量元素无显著影响,但对大量元素有显著影响,冬春茬,微咸水相对淡水灌溉下SBb和SBEb显著增加了基质磷和钾含量,且SBEf显著增加了钙含量,添加蚯蚓粪显著增加了基质磷含量,降低钾含量,SBE处理降低钙和钾含量,增加磷含量。夏秋茬,微咸水灌溉降低了SEb和SBb处理的钙含量,且降低SBEb处理磷含量、SBb处理钾含量。通过主成分分析表明,冬春和夏秋两茬不同灌溉水下显著影响了基质养分含量,两茬试验均表明,微咸水灌溉显著增加基质速效养分,SBEb显著降低基质EC,增加pH。     

复合型PGPR和苜蓿对新垦地土壤培肥效果研究

研究了利用根际有益微生物和豆科植物相结合培肥新垦地土壤的效果。试验采用裂区设计法研究了重庆北碚新垦坡耕地中性土壤上种植紫花苜蓿并接种根瘤菌和其他根际有益微生物(PGPR)(如联合固氮菌、解磷菌和解钾菌等)对土壤养分的影响。结果显示:接种根瘤菌+其他PGPR的处理对土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾的提高均达到显著水平,较只接种根瘤菌的处理分别提高33.5%、22.7%、3.8%、11.5%、11.4%和22.3%,较不接种根瘤菌和PGPR的处理分别高42.2%、58.8%、8%、12.6%、37.2%和40.2%,接种根瘤菌+其他PGPR的效果优于只接种根瘤菌和不接种的。同时,上述处理对豆科植物苜蓿植株瘤重、株高、根鲜重、地上部鲜重以及植株全氮含量的提高均达到显著水平,比只接种根瘤菌的处理分别高44.5%、33.2%、77.3%、76.7%和17.7%。将苜蓿和相应的PGPR两者联合使用有更好的土壤改良效果,加速了新垦地贫瘠土壤的培肥过程。     

不同灌水下限对设施滴灌无土栽培红掌水分利用和生长的影响

为指导设施基质盆栽红掌科学灌溉,该文以连栋温室基质盆栽花卉-红掌为试材,控制灌水下限分别为基质持水率(θFC)的90%(T1)、80%(T2)、70%(T3)、60%(T4)和50%(T5),研究了滴灌条件下不同灌水下限对基质含水率、田间水利用、红掌生长和耗水的影响。结果表明:供试基质田间水利用系数仅0.4～0.5左右,随着灌水下限的降低,基质含水率、田间水利用系数均降低,灌溉渗漏损失量增加,灌水周期延长;各处理红掌花朵数差异不大,与T1相比较,灌水下限为60%θFC时,红掌佛焰苞大小未受影响,株高和冠幅显著增加了19.3%和14.7%(p=0.05),提升了观赏品质,其余处理除T5佛焰苞减小外,均与T1差别不大;试期内红掌耗水量介于2 522～2 986 g/盆之间,与T1相比较,T2、T3、T4和T5耗水量降低了4%～16%;60%θFC处理在降低耗水量的同时,提高了品质,是适宜的灌水下限。     

无土盆栽红掌潮汐灌溉技术

为支撑设施无土盆栽潮汐灌溉技术应用,该文以连栋温室固体基质盆栽花卉-红掌为试材,设置营养液深分别为花盆高的1/2(T1)、1/3(T2)、1/4(T3)、1/5(T4)和传统滴灌供水处理(T5),研究了潮汐灌溉和滴灌对基质含水率、灌溉水利用、红掌品质和耗水的影响。结果表明:与滴灌处理相比较,潮汐灌溉处理基质含水率明显偏高,灌水周期增加1～3d,耗水量增加44.2%～69.3%,红掌株高、冠幅分别增加6.6～11.4和7.3～10.6cm,佛焰苞长、宽分别增加0.8～1.5和0.5～1.8cm,花序高增加0.2～1.0cm。潮汐灌溉营养液深不超过盆高的1/4时,对基质含水率、灌水周期和红掌耗水量影响不明显,超过盆高的1/4后,随营养液深增加,基质含水率显著增加,灌水周期延长,耗水量总体随营养液深增加而增大。潮汐灌溉的营养液深是花盆高的1/5时,红掌观赏品质最优,此时营养液深为2.56cm,是供试潮汐灌溉营养液较优控制深度,灌水周期为3～5d。     

甘蔗渣堆积物作为基质在无土栽培无公害蔬菜上的效应

每吨甘蔗渣同时加入NH4NO35．0kg、膨化鸡粪50．0kg、堆肥速效菌曲1．5kg堆沤处理后，作为无土栽培黄瓜、番茄和菜薹的基质，产量分别比CK提高12．8％、18．0％、16．4％；NO3^-含量分别比CK降低43.4％、59.8％、57．5％。黄瓜和番茄的NO3^-含量达到国际标准，菜薹的NO3^-含量达到国家标准的要求，其它有害元素的含量也均达到无公害蔬菜产品的质量要求。     

无土栽培营养液消毒技术研究与应用

为了减少营养液排放对环境造成的污染,世界范围内的无土栽培系统正逐步由开放式向封闭式转变.封闭式无土栽培系统中根系病害的传播危险急剧增加,因此营养液消毒技术的研究和应用发展迅速.该文综述了国内外营养液消毒方法、原理、成本及应用效果,重点介绍了营养液消毒新技术-慢砂过滤.     

无土栽培营养液消毒技术研究与应用

为了减少营养液排放对环境造成的污染，世界范围内的无土栽培系统正逐步由开放式向封闭式转变。封闭式无土栽培系统中根系病害的传播危险急剧增加，因此营养液消毒技术的研究和应用发展迅速。该文综述了国内外营养液消毒方法、原理、成本及应用效果，重点介绍了营养液消毒新技术－慢砂过滤。     

无土栽培营养液循环控制系统

该文介绍了营养液循环控制系统的设计和构成，营养液检测控制过程。采用最小二乘拟合的方法建立离子选择电极的测量模型，从而实现温室无土栽培中营养液的在线检测。采用动态矩阵控制算法控制离子浓度，在一定程度上克服了某些不确定干扰的影响，并解决了超调的问题。     

棉秆作为无土栽培基质的适宜发酵条件

为了研究棉秆作为无土栽培基质的最佳发酵条件,用正交设计的方法研究了 C/N、秸秆长度、添加氮源对棉秆发酵性能参数（包括发酵温度、有机碳、通气孔隙度、持水孔隙度、积温、种子发芽指数、电导率、pH值和容重）的影响。结果表明,在发酵过程中,C/N为25：1、秸秆长度为1 cm、氮源为鸡粪+尿素的处理有利于堆体保持较长时间的高温（＞50℃）,分别达到9、10、8 d,可缩短秸秆腐熟的时间。C/N对总孔隙度降低的影响显著,C/N为25：1的处理达到66.0%,降低了24.8%。秸秆长度对持水孔隙度、容重提高和积温有显著性作用,秸秆长度为1 cm的处理分别达到59.2%、0.30 g/cm3、1315.75℃,与发酵前相比持水孔隙度提高了111.1%,容重提高了76.4%。氮源对积温有显著性影响,氮源为鸡粪+尿素的处理达到1354.41℃。确定棉秆宜采用C/N为25：1,秸秆长度为1 cm、氮源为鸡粪+尿素的组合进行发酵。该研究中将棉秆发酵后作为草炭的替代品,不仅减少了对草炭开采造成的生态破坏,还能促进农业废弃物的循环利用,并且大幅度降低了无土栽培基质的成本,将会产生巨大的经济及环境效益,具有重要的研究价值和现实意义。     

无土栽培基质速效钾测定方法的比较

将4种土壤速效钾测定方法用于无土栽培基质中速效钾的测定,测定结果经统计分析表明,2 mol.L-1冷HNO3、Mehlich3和ASI 3种方法与1mol.L-1中性NH4OAc法测定的速效钾存在极显著的相关性,并且在显著水平α=0.05,ASI法与Mehlich3法的速效钾测定结果没有显著性差异。这两种方法都可以用于无土栽培基质速效钾的测定。     

无土栽培基质速效磷测定方法的研究

将4种土壤速效磷测定方法 [Olsen法(常规方法)、Bary1法、ASI法、Mehlich3法]用于无土栽培基质速效磷的测定,结果表明:在显著水平α=0.05,ASI法与Olsen法测定的速效磷没有显著性差异,而Bary1法和Meh-lich3法与Olsen法测定的速效磷存在极显著性差异,故ASI法可用于无土栽培基质速效磷的测定。