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文档简介

1、鸟巢温室气雾栽培项目主要技术介绍一气雾栽培它是利用喷雾装置将营养液雾化为小雾滴状,直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。作物悬挂在一个密闭的栽培装置(槽、箱或床)中,而根系裸露在栽培装置内部,营养液通过喷雾装置雾化后喷射到根系表面。它是所有无土栽培技术中根系的水气矛盾解决得最好的一种形式,同时它也易于自动化控制和进行立体栽培,提高温室空间的利用率。空间是无限的,平面的平地是有限的,空气是无限的,土壤是有限的,只有向空中发展,只有用空气代替土壤,种植业的发展才可以说是一次革命性的跨越。石油是有限的,而太阳能及风能是无限的,只有建立以太阳能为生产生长主要能源的模式才是

2、永续的模式。立柱式气雾培栽培蔬菜就是充分地利用空间的同时又能最大化地利用太阳能源,可用于光合作用,也可以光伏发电以供动力。 立柱式气雾栽培气雾培可以让根环境处于最佳的水气肥环境,这种模式根系悬空于空中,氧气得以最大化供给,肥水通过雾化的方式提供,矿质离子及水份的吸收能得以充足的保证,根在富氧环境下能发挥出最大的能量转换率,所以离子交换吸收的速度又比其它任何方式都要快,使植物能发挥出最大的生长潜能,它是气雾培模式快速生长的核心所在。土壤栽培与基质培,根系穿梭生长是固态环境中,总会或多或少地遇到土壤颗粒与人工基粒的生长阻力,植物为了克服阻力会以减缓根系生长或加厚根系表皮组织的方式来形成特有的陆生根

3、,这种根的吸收效率与生长速度远不及水生根或气雾培的气生根来得快,所以气生根或水生根大多比陆生根要发达的多,而且根表皮或皮层也没有加厚现象,能保持长久的洁白与高强的代谢活性。这些都为气雾培模式创造了根系最佳的生理基础,也是它快速生长的原因之一。目前,气雾培在生长上运用也将越来越多,生产科研上都得以有效的证明,它是一种极具生长潜力的新型栽培模式,不管是木本、草本、藤本植物都能使它的生长发挥出最大的发育潜能,在不改变基因的情况下,实现作物栽培的速生优质与高产。大大提高了生产效益,减少了管理投放,是未来农业中最为先进的栽培模式。气雾培根系的特点气雾栽培是一种把根系的生长潜力发挥到最大化的新型栽培模式,

4、是根深叶茂这句话的最经典印证,是最为直观的证明,气雾栽培植物的根系有着令人惊叹的发育程度,是不管哪种栽培都不能相比的,根系的总数量,总长度,总表面积都数倍甚至上百倍于土壤栽培,与其说是栽培技术上的革命,还不如说是地下根系的一次彻底革命。生物的环境生态适应性,在处处都得以体现,在植物的任何一个器官上都能体现,这也是生物进化的理由,物种分化的根源。根系的生态适应性,表现在根形态根生理根功能与根作用。二植物生长计算机智能控制系统植物生长计算机控制系统通过由检测植物生长相关的气候因子(如温度、湿度、光照强度、co2浓度、营养ec值等)的感应传感器组成的检测系统,操作水泵、电磁阀、喷雾装置、热风炉、加温

5、线、补光灯、co2发生器等装置组成执行部分,利用计算机管理控制,实现农副产品生产自动化的控制和调节。首先智能感测器会对环境因子数据进行采集与感受,把外界感应的温、光、气、热、营养等植物生长因子变化的量得以数字化,通过计算机系统针对采集的数据进行运算,再按预先输传感器及数模转换,变成数字信号,传输给执行操作系统(具体由弥雾加湿系统、人工补光系统、营养液补充系统、电场杀菌与光合促进系统、碳酸水生成系统、富氧水制备系统等组成)来完成各项作业及对温光气热等生长因子的精确回归调控。植物生长计算机智能控制系统主要原理运用:1微域环境控制理论微域环境控制理论要求检测环境因子传感器要做到能代表微环境空间,把检

6、测各种环境参数的传感器进行集成,并把它摆放至距作物生长最接近的微环境空间里,这样才能检测到最接近作物生长所需的温光气热水等参数。2模糊区间控制理论植物生长对于温度和湿度的要求范围较宽。如温度只需控制在1533度间之间就可,空气湿度在60-80%之间,光照强度在5000lx80000lx之间。植物生长计算机控制系统关键技术包括:1温度与湿度、水份的变化是比较频繁和无规律的,智能化叶片感测器设置为如微小幼苗的带叶茎段,相对准确的检测到微环境参数,包括叶片表面水分蒸发系数、空气湿度系数、温度系数、ec值等,同时实际情况进行相应的升级以保证其检测的敏感度。2感测器感测的气候因子随时在变化、非线性的,所

7、以在系统中采用延时执行的控制方法,而且不达上下限的阈值,不发指令,即使发出执行指令,也是采用间歇法,让传感器接受到真实信号后,再进行执行。三、鱼蔬共生系统养鱼种菜原本是两项分离的农业技术,但采用鱼菜共生方法实现了两者间的互作组合,形成了共同促进与效益叠加的效果,同时更重要的是,它是一项综合效益最高的纯有机耕作模式,种菜不需再施肥,养鱼不需常换水,是一种资源节省型的可循环有机耕作模式,鱼排泄的废水及饲料残渣是蔬菜生长的最好养料,而蔬菜的根系与微生物群落又是水质处理净化的最佳生物过滤系统,三者所建立的植物-微生物-鱼生态关系实现了养鱼种菜的可持续与循环,是生态农业中一种最完美的结合。在鱼菜共生系统

8、中,蔬菜植物的无土栽培主要就是利用水循环系统中存在的营养元素作为肥水,把水中的富营养化物质得以净化,又同时通过基质的物理过滤,使原本受污的排泄水变得清澈无害化,为鱼的高密度养殖创造可循环利用的净化水,从而实现了鱼与菜之间的共生共营关系,达到最佳的生态效果与经济效益。用于鱼菜共生的无土栽培技术与单纯的无土种植技术类似,分为漂浮式水培、nft的管道化水管,隋性固态基质水培、气雾栽培等。通过无土栽培植物根系的吸收,达到净化水质之效果,所以无土栽培的污水供给系统其实就是原来的营养液循环供应技术。通过近年的研究观察,气雾栽培的共生系统可能是未来鱼菜共生发展中的主要模式,因为它对废水的吸收利用率比任何一种

9、模式都要高,而且气雾的过程又是一个富氧化的过程,可以让水的溶氧在弥雾过程中得以提高。而且空间生态的建立,更利于鱼菜共生整体小气候环境的改善,同时也是一种最为节省资源与劳动力的方法,另外,气雾栽培的病虫害更易控制以外,它的根域空间与外界相对隔绝,既使有轻危的虫害也可以进行生物药剂的使用,而水培及基质培则严禁施药的操作,否则会使水体残留农药而危害到鱼之生长。鱼生态适应性的建立,在自然界中,鱼与水体浮游生物,水草等之间形成良好的生态关系,所以大多野生的非人工鱼生态群落,大多都能保持健康的富有活力的生长状态,少有病害的发生,而且肉质鲜美无污染。而在高密度养殖的人工生态系中,水体环境及浮游生物种群等都发

10、生了较大变化。特别是水中的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硫化物、二氧化碳等都因高密度养殖而使水中的溶量倍增,同时氧气含量因鱼及生物耗养而倍减,鱼在这样的生态环境下不仅会导到氨中毒引起的各种病害与死亡,也会因生物耗氧过盛而致缺氧浮头或翻塘的发性,在这样的环境下,鱼不令摄食下降影响生长,还会导致鱼病暴发而死鱼。如何为鱼生长建立适合的生态环境,就是鱼菜共生要解决实现的主要问题。首先高密度养殖人工饲喂而使水质中悬浮的饲料残渣或者粪便积累,造成水质的有机污染,这些有机物的处理净化是保持鱼适生态与良好水质之关键,否则会因积累而最终恶化水质影响生长。固态有机物的去除可以采用物理过滤法从水中去除,在鱼菜共生系中可以

11、设计基质培系统,让水流经颗粒状的固态无土基质而滤去残留悬浮之有机物,这些吸附在固体颗粒表面的有机物,在微生物作用下分解为简单的小分子物质或者矿质元素,其中的氨态氮则在硝化菌的作用下,转化为硝酸盐类而成为植物生长吸收的最佳氮肥,从而减少了循环水的氨氮指标。在生产上为创造良好的水体生态环境,还结合往水体中接种有益微生物种群技术,以加速水体中有机物分解与物质之转换,从而大大加快吸收净化的过程,为鱼生态创造一个无害化的化学生态环境。水体中的二氧化碳是鱼呼吸所释放,如果水体溶解达到一定程度也会造成对鱼的不利影响及水体酸化。而在鱼菜共生的循环及雾化栽培过程中,这些硫化物或者二氧化碳就会以气体的状态得以挥发

12、而提高了整个环境的二氧化碳浓度,对生长着的蔬菜来说又是最好的气肥。另外,水体生态环境因有有益微生物的接种滋生使有害微生物得以抑制,同时,微生物及植物的中间代谢产物或分泌物中,许多物质又是提高鱼儿抗性的活性物质与抗生素,这样也对鱼生态的改善起到了促进作用。除了上述提及的化学指标可以通过生化调控得以建立稳定的水生态以下,水体中因有机物酸化与鱼代谢排放,常常导致ph值的下降,而鱼最好的酸碱度是接近中性,如果出现ph偏低,就得进行调整,否则会影响鱼的生长发育,同时也会影响硝化之效果,据试验水体ph值以保持6.8左右,这样即不会影响蔬菜植物生长,又不会影响硝化菌的滋生及鱼的生长。这种酸碱调控生产上简易的

13、方法就是往水体中加生石灰,也可以添加氢氧化钾与氢氧化钙得以调整,这样即可以优化水生态,又可以为蔬菜植物的生长提供了钾与钙离子。总之,鱼生态环境是以水质为主体的生态环境,水质的净化与保持是实现工厂化高密度养殖之关键。在鱼菜共生系中主要通过微生物与植物结合的方法来实现。而水温环境则是通过设施大棚及鱼池的保温加温技术来实现,为鱼的生长创造适合的温度环境与生化环境是高密度工厂化养殖的关键。这三者之间所形成的共生关系,共同维系着一个平衡的生态关系,保持物质与能量间的循环与平衡,共同构建了一个永续的可持续的耕作系统。相互间相互影响相互促进是一种仿自然而超自然的共生共营关系,农业耕作只有建立在生态可持续循环

14、基础上才不会让资源衰竭才不会让地球污染。现把三者的生态图式描述如下:三者间的关系,除了物种多样化以外,还要考虑它们的数量与比例关系,这是保持物质能量平衡关系的关键技术,比如多少鱼的排泄能形成多少植物的生物量,配置多少蔬菜种植的面积,只有合理的配置,才能让水质得以净化同时菜又能良好生长,蔬菜种植面积过大,因肥水不充足而长得慢甚至易黄化或变成小老苗,如果蔬菜栽培面积过小又会出现污水未能充分彻底净化处理,又会危及至鱼的生长或者病的滋生与缺氧翻塘。可是在蔬菜植物配置时,因品种不同它的吸收过滤功能也不同,生物的吸收转换率也不同,所以在科研生产上要构建一个合理的科学系统还得针对不同的品种,不同的养殖种类,

15、不同的密度进行试验研究,甚至不同的生长阶段,另外又因不同的外界因子都影响着鱼与植物的生长代谢与物质能量的循环平衡关系,使这个共生系统变成了一个动态的混沌的系统,光用线性的公式化的方法是很难找到一个合适比例的。因生态的动态与多变性,在构建时为了确保鱼生存与生长的安全性,一般蔬菜面积可稍大,如果缺肥可以采用先进的超声波供肥补充技术得以生长补偿,在以下的实践篇中会详细介绍它的使用方法。微生物与浮游生物在整个共生关系中它是起到嫁接的作用,没有微生物作用难以实现鱼与蔬菜植物的共生,它是物质分解者与能量转换的中介者,水体中培育大量有益的微生物群落可以把各种悬浮物或者富营养化的物质进行分解与转化,转化为易被

16、蔬菜植物吸收的矿化元素,其实现了物质与能量的转换,使富营养化的物质成为植物生长必需的营养成份。但微生物生态的微平衡关系也是由水体环境所决定,是与各种生态因子息息相关的。特别是水中保持充足的溶氧是有益微生物繁殖的前提条件,对水体进行曝气增氧或水流跌落的瀑布式增氧,对于优化水体微生物群落来说都是有益的。除此以外各种浮游生物的良好生长也需有充足的氧气,而且也更利于蓝藻等低级的简单的植物的生长,这些植物在生长代谢过程中不仅产生光合氧,又可以让水体中的二氧化碳得以消耗,从而又促进了鱼生态的优化。微型小动物(如轮虫、枝角类、桡足类等)也一样,创造适合的溶氧环境,温度环境,与食物环境,都有利于它的快速滋长,

17、又可以成为鱼的食料。这样的微生态环境构建溶合了有益微生物、浮游动物、及藻类植物,使它们间的共生共营关系得以持续的体现,都得依赖于水体的食物、营养、环境、种群等的科学构建。除了上述的蔬菜植物、微生物、鱼外,还有几种植物也是对生态构建可以起到较大作用与贡献的物种,如萍它是略高于藻的低等植物,它对水体可以起到遮光作用,以及它的根系又有较强的吸收净化作用,同时,也是杂食性鱼罗非的食料,对水体生态的贡献也是较大的。凤眼莲科植物如水生的水葫芦,它发达的漂浮的细根在水体中可以起到强大的物理过滤与吸附作用,可以在发达的根系周围吸附大量的固态有机微粒,对于促进根系微域微生态环境的构建又起到了极大的作用,成为微生

18、物滋生的场所,成为根系过滤的主要器官,成为富营养化清除的生物转化体,它在可控的环境中生长繁殖对水体来说不是危害而是促进,可以通过养殖桶中的漂浮滋长而对水体起到很好的调控作用。但它量的控制是关键,不宜超过水面的1/3,否则会因大量耗养而影响水体微生态,可以进行定期捞移作为堆肥发酵的原料,为基质栽培提供营养,也可经发酵后制成堆肥茶返回到共生系统,作为高节水体肥度的有机营养液。仿自然生态的建立必须适当结合人工调控,根据生态平衡原则去构建合理的物种比例与种群数量关系,保持到态的平衡实现物质与能量流的良性可持续循环,是鱼菜共生系统成功动行与实现的关键。四物理农业自从李比希这位伟大的农业化学家提出了植物的

19、矿质营养学说后,世界的农业就开始以传统的农业向化学农业迈进,化学肥料与农业给农业带来的增产与增收可以说是空前绝后的,是划时代的,但同时也为农业带来了各种污染与残留,又给化学农业打上了一个沉重的问号,它是可持续发展吗,是否来农业的必由之路吗?等问题.在化学农业发展到高峰之际,也是化学农业出现瓶颈之时,一种新型的农业应运而生,这就是科学发展的螺旋形规律,这就是与化学相向的物理农业,化学农业利用各种化学反应与化学物质为基础掀起了一场农业革命,而物理农业则以能量为基础孕育了另外一种模式的新型农业.何为能量何为物质,其实物质是能量的一种表现形态,从某种角度来说又是统一的,无非一种是直观可视的而另一种是无

20、形不可视的.而可视可触可闻的化学农业发展到一定阶段后,一种无形的物理农业将以全新的姿态进入了农业科研与生产者的眼帘.物理农业是能量级的农业,是量子力学基础上的农业,是一种发展空间开发潜能更大的农业,它包含了声、波、电、磁、激光、射线、超声波、微波、场等物理因子作用于农业对象的一种模式。就说声学,通过给植物一定声频的刺激可促进植物的光合作用与各种新陈代谢,起到增产增收的效果,这就是现在所说的植物声肥。而磁肥,就更熟悉了,在我国70年代始,就有大量的科研者开始研究磁对植物生长的影响,现在已形成了成熟的或是规范化的磁处理技术,已在现代农业中发挥了巨大的作用,如磁促进生长,磁促进变异,磁促进植物对营养

21、的吸收等,还有更为让人不可思议的植物微波场导技术,可以通过植物微波的发射接收及聚散,达到植物间传导生命信息的作用,如可以把一只鸭的生命信息导入一个正在孵化的鸡蛋,经这种场导系统处理后,孵出的小鸡就带有鸭子的性状。或者把黄瓜的微波导入甜瓜中,那么栽培出的甜瓜就有黄瓜味,而神奇的是这些试验的物种间并没有真正的接触。另外电场在植物或动物上的运用更是发展迅速,如通过电整流技术产生的高压直流或交流电场作用于植物后,能促进光合作用,促进对水分与营养的吸收,促进细胞的变异等,用于处理种子与促进植物生长或用于生产上的杀菌防病。更令人感到欣慰的是,一种水通过物理电极电解后,就可产生具有杀菌防病效果的水与促进植物

22、生长的水,也叫电功能水,这种水用于农业生产可以说毫无残留与危害。物理技术在农业上的运用可以说是越来越广,越来越神奇,它以从未有过的速度发展着,延伸着,为新时期的农业带来了新的曙光,也对传统农业带来了全新的挑战。物理农业最大的特点就是以电为能量,以人们认知的物理现象为作用手段,而且对生物没有任何的副作用与任何的残留危害,不管是对人或对环境来说都是最为环保最为健康的一种方法与手段。用电来栽培植物的电气栽培,用太空射线来诱导变异的太空育种,利用电波或电流电压来破译植物生长发育的的植物语言,用二极管来补光的新型植物工厂。可谓最近十年物理农业的发展是支异军突起的新学科,也是物理与农业的交叉学科,不管是研

23、究也好还是生产都有很大的空间等待着人们去挖掘去探索,就象一个无尽的宝藏,为新时期的农业带来了新的发展机遇,带来了一场空前绝后的农业革命。物理农业主要技术内容包括声波助长技术;空间电场防病促生技术;种子磁化技术;电子杀虫技术:(1)声波助长技术对植物施加特定频率的谐振波,使植物产生生理共振,从而加快植物体活细胞内生物电流的运动速度,促进植物生长,提高作物产量。瓜果蔬菜听了声波助长仪放出的特定频率的音乐后,生长周期缩短了,产量提高了,口感好了,连病虫害也少了许多。(2)空间电场防病促生技术空间电场防病促生技术:空间电场防病促生系统在温室建立空间电场,以及电极线放放出高能带电粒子、臭氧和氮氧化物,使土壤与植株生活体系中形成微弱的直流电流,防治土传、气传病害,同时可以持续提高植物的光合作用强度并获得显著的增产效果。

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