溫室節(jié)水無土栽培實訓(xùn)場實訓(xùn)項目開發(fā)的探索

王青蘭+魏闖+雷成霞

摘要：溫室節(jié)水無土栽培實訓(xùn)場所應(yīng)用的節(jié)水設(shè)施以及無土栽培設(shè)施為學(xué)生進行相關(guān)課程內(nèi)容的實訓(xùn)提供了一定的條件，也為實施“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)理念提供了真實的職場氛圍環(huán)境。利用溫室節(jié)水無土栽培的生產(chǎn)條件對有關(guān)專業(yè)課程的實訓(xùn)進行了初步嘗試，以期利用已有實訓(xùn)條件開發(fā)與探索教學(xué)與生產(chǎn)相結(jié)合的實訓(xùn)項目，使學(xué)生通過實訓(xùn)加深理解和靈活運用所學(xué)專業(yè)知識，提高解決實際問題的能力，增強教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：溫室節(jié)水無土栽培；實訓(xùn)項目；節(jié)水設(shè)施；節(jié)水灌溉

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）06-0102-04

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)施農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)上已得到了一定的推廣應(yīng)用。特別是在溫室內(nèi)將節(jié)水灌溉設(shè)施與無土栽培技術(shù)相結(jié)合采取智能自動化控制環(huán)境的特點，使蔬菜的生長不僅不會受外界四季環(huán)境變化和地域的影響，同時使環(huán)境達到最適于蔬菜生長的條件，可使蔬菜的生產(chǎn)過程像工業(yè)流水線一樣，周年生產(chǎn)周年收獲，生產(chǎn)出高產(chǎn)無公害的農(nóng)產(chǎn)品。

結(jié)合高職院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求，我院于2007年建成了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實訓(xùn)基地即山西省農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉示范園，在教學(xué)過程中通過將課本講解的節(jié)水灌溉設(shè)施與生產(chǎn)中具體應(yīng)用的內(nèi)容相結(jié)合，形成了生產(chǎn)型節(jié)水灌溉技術(shù)示范與教學(xué)實訓(xùn)內(nèi)容融為一體的高職教學(xué)特色，通過利用真實的職場氛圍，形成了工學(xué)緊密結(jié)合、集理論實踐于一體的教學(xué)模式。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)施農(nóng)業(yè)與節(jié)水灌溉設(shè)施配套使用的新特點，2011年，我院又在學(xué)院農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實訓(xùn)基地示范區(qū)二區(qū)新建了一座溫室節(jié)水無土栽培實訓(xùn)場，并已于2011年11月投入運行。

無土栽培簡介

無土栽培是指不用天然土壤，將作物栽培在營養(yǎng)液或基質(zhì)中，由營養(yǎng)液（水培）或基質(zhì)（附著和固定作物根系的材質(zhì)稱基質(zhì)，水分養(yǎng)分的供給仍然依靠營養(yǎng)液）代替天然土壤向作物提供水分和養(yǎng)分，使作物能夠正常生長并完成其整個生命周期的生產(chǎn)過程。因此，無土栽培的核心是營養(yǎng)液，無土栽培中作物所需要的營養(yǎng)元素是依靠營養(yǎng)液（即根據(jù)不同作物對各種養(yǎng)分的需求特點以及吸收養(yǎng)分的特性，利用無機鹽類肥料，按一定數(shù)量和比例人工配置形成含有植物所必須的營養(yǎng)元素的溶液）來供應(yīng)的。

無土栽培改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于土壤的種植習(xí)慣，極大地推進了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化打開了廣闊的前景。

無土栽培通過人工調(diào)控來盡量滿足作物的生長需要，所以溫室無土栽培可以實現(xiàn)周年進行生產(chǎn)、年產(chǎn)值顯著提高的目的。無土栽培還可提高土地和空間的利用率，特別是在不宜耕種的鹽堿地、荒山和廢棄地等處可使土地得到充分利用；無土栽培中營養(yǎng)液是在不易滲漏的容器中，幾乎可實現(xiàn)水肥全部被作物吸收利用。我國的水資源嚴(yán)重不足，無土栽培也為節(jié)水農(nóng)業(yè)開辟了一條新途徑。另外，城市家庭陽臺的種菜、養(yǎng)花以及無土栽培在太空農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用都有其特殊的應(yīng)用價值?？梢姡瑹o土栽培可以不需要土壤。但現(xiàn)階段我國蔬菜無土栽培也存在一些問題：（1）投資大。溫室無土栽培設(shè)施平均每畝投資達70多萬元，難以被普通種植者所接受。（2）技術(shù)上要求高。營養(yǎng)液調(diào)配以及在作物生長過程中的調(diào)控，要求較高的技術(shù)水平。（3）管理水平要求高。在溫室內(nèi)生產(chǎn)，其環(huán)境條件既有利于作物的生長，在某種程度上也有利于某些病源菌的生長。如操作不規(guī)范，種子、基質(zhì)和設(shè)施等的清洗和消毒不到位，易造成病害的大量繁殖而使種植失敗。

我國溫室無土栽培面積僅占溫室生產(chǎn)總面積約千分之一，其發(fā)展?jié)摿薮?。迫切需要大專院校、農(nóng)業(yè)科研單位研究解決無土栽培在技術(shù)推廣和生產(chǎn)應(yīng)用方面的各類問題，走教、產(chǎn)、研、銷相結(jié)合的道路，以推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展。

溫室無土栽培實訓(xùn)場概況

山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院溫室節(jié)水無土栽培實訓(xùn)場總面積576m2，工程所用材料以陽光板為主，內(nèi)部主體工程由環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)（包括溫度、濕度、光照、CO2濃度及室外的風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、溫濕度和光照強度等）、全自動智能控制設(shè)備（根據(jù)監(jiān)測參數(shù)對天窗、內(nèi)外遮陽幕、濕簾及風(fēng)機系統(tǒng)、降溫加濕系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機等的智能控制，使溫室內(nèi)環(huán)境達到植物生長的最適宜條件）、營養(yǎng)液供給系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和無土栽培蔬菜（主要為生菜和小白菜）等五部分組成。

溫室節(jié)水無土栽培實訓(xùn)場完善了我院農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實訓(xùn)基地的結(jié)構(gòu)體系，擴大了節(jié)水灌溉設(shè)施的推廣應(yīng)用領(lǐng)域。通過配備國內(nèi)領(lǐng)先的環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)、全自動智能控制設(shè)備、營養(yǎng)液供排水管道系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和無土栽培蔬菜的生產(chǎn)過程，為水利工程專業(yè)、給排水專業(yè)、水質(zhì)分析專業(yè)以及學(xué)習(xí)相關(guān)課程的學(xué)生掌握節(jié)水設(shè)施的應(yīng)用、管理維護、維修以及將節(jié)水設(shè)施與無土栽培的生產(chǎn)實踐相結(jié)合提高專業(yè)技能提供了良好的實訓(xùn)條件。

我院溫室無土栽培的形式包含基質(zhì)培和水培兩種，無土栽培設(shè)施共分10種。（1）基質(zhì)栽培。包含6種不同的設(shè)施：LT立體架4套（每套寬0.4m，長4m，高2.1m，PVC材質(zhì)，馬槽形8根，附滴灌系統(tǒng)）；A字架3套（每套寬1.2m，長1.2m，高0.8m，PVC材質(zhì)，馬槽形8根，附滴灌系統(tǒng)）；水泥磚槽基質(zhì)栽培5套（寬1.2m，長6m，高0.2m，附微灌溉系統(tǒng)）；長方形基質(zhì)盆栽50套（塑料材質(zhì)）；可活動式苗床基質(zhì)栽培5套（每套寬1.5m，長6m，高0.8m，附育苗盤）；三層基質(zhì)育苗架8套（每套寬0.6m，長2m，高1.2m）。（2）水培。包括4種不同形式的設(shè)施：PP平鋪管道式水培2套（每套寬1.9m，長4m，高0.8m，管徑75mm，栽植根12根）；平面槽式水培3套（每套寬1.2m，長4m，高0.8m，水培槽為泡沫材質(zhì)）；LT立體管道式水培3套（每套寬0.4m，長4m，高2.1m，管徑75mm，栽植管道10根）；A字架管道式水培3套（每套寬1.2m，長4m，高1.9m，管徑75mm，栽植管道10根）。

各課程實訓(xùn)項目的開發(fā)與探索

以高職院校培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為主線，加強綜合實訓(xùn)和頂崗實習(xí)的作用，推進教學(xué)過程的實踐性、開放性和職業(yè)性的特點，實行“做中學(xué)，做中教”的教學(xué)模式。在2012～2013學(xué)年，課題組成員在溫室節(jié)水無土栽培實訓(xùn)場運行管理過程中，充分利用溫室的環(huán)境管理、自動化設(shè)施的運行和維護、營養(yǎng)液的配置、營養(yǎng)液循環(huán)管道工程系統(tǒng)、微灌環(huán)境加濕設(shè)施和滴灌基質(zhì)栽培技術(shù)等條件探索了與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實訓(xùn)項目。主要有以下幾個實訓(xùn)項目。

（一）溫室設(shè)施的功能及溫室全自動智能控制系統(tǒng)的操作實訓(xùn)項目

學(xué)生第一次進入溫室需要熟悉溫室內(nèi)各種設(shè)施的功能，了解全自動智能控制系統(tǒng)的內(nèi)容，初步認識溫室節(jié)水無土栽培的設(shè)施和環(huán)境狀況，為后期進行有關(guān)課程內(nèi)容的實訓(xùn)奠定必需的基礎(chǔ)。

實訓(xùn)內(nèi)容包括認識各種設(shè)施和熟悉溫室管理內(nèi)容。（1）認識各種設(shè)施。溫室內(nèi)設(shè)施主要為水培設(shè)施和基質(zhì)培設(shè)施。（2）溫室管理的內(nèi)容。主要為環(huán)境管理、營養(yǎng)液管理和蔬菜管理三大部分。其中，環(huán)境是溫室無土栽培的基本管理內(nèi)容，營養(yǎng)液管理是關(guān)鍵，蔬菜管理是防止蔬菜發(fā)生病蟲害的根本。

環(huán)境管理即為應(yīng)用全自動智能控制系統(tǒng)對天窗、風(fēng)機、濕簾、內(nèi)外遮陽幕和降溫加濕系統(tǒng)等進行自動化操作控制，使溫室全自動環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的內(nèi)容控制在最適宜蔬菜生長的狀況（如溫度控制在20℃～28℃，濕度為65%～85%，光照在30000～50000lx）。同時，通過全自動智能控制系統(tǒng)設(shè)置電磁閥的工作時間，確保水培營養(yǎng)液循環(huán)的供氧條件滿足蔬菜根系生長對氧氣的需求量，保證根系的正常呼吸；通過設(shè)置基質(zhì)營養(yǎng)液滴灌的放水時間來控制基質(zhì)培的營養(yǎng)液供給時間（每次約3～5分鐘，槽角和槽頭滴灌不足處用灑壺人工補灌，注意應(yīng)適時用清水滴灌以防肥害），保障基質(zhì)正常供給蔬菜根系對水分和養(yǎng)分的吸收，謹(jǐn)防基質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生積水造成透氣不良；營養(yǎng)液管理主要為濃度管理和酸堿度管理；蔬菜管理為種子、基質(zhì)和設(shè)施等的清洗、消毒以及清除病葉和枯葉。該內(nèi)容主要由溫室實訓(xùn)場的實訓(xùn)教師講解，相關(guān)課程的實訓(xùn)教師將學(xué)生按班級分為兩組按照安排的實訓(xùn)時間輪流實訓(xùn)。學(xué)生通過該實訓(xùn)可初步熟悉溫室內(nèi)全自動智能控制系統(tǒng)的具體操作方法，并對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的意義有更加深刻的認識，激發(fā)學(xué)生積極進取努力學(xué)習(xí)的信心。

（二）“節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)備”課程實訓(xùn)項目

根據(jù)2012～2013學(xué)年第一學(xué)期安排的“節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)備”課程，結(jié)合溫室中應(yīng)用的滴灌基質(zhì)栽培設(shè)施和微灌環(huán)境加濕設(shè)施等節(jié)水設(shè)施探索了滴灌設(shè)施安裝實訓(xùn)和溫室自動化設(shè)施控制灌溉量等2個實訓(xùn)項目。實訓(xùn)工作由授課教師和溫室管理工作人員共同承擔(dān)（二者均為課題組成員）完成。

具體實訓(xùn)方法。（1）分組。將每班學(xué)生分為不同的實訓(xùn)小組，每組10～15人（溫室的環(huán)境條件限制）。利用課程實訓(xùn)時間輪流實訓(xùn)，每小組每項目實訓(xùn)一次，每次實訓(xùn)時間2小時。（2）實訓(xùn)內(nèi)容安排。第一次實訓(xùn)內(nèi)容為滴灌設(shè)施的安裝；第二次為溫室自動化設(shè)施控制灌溉量以及灌溉量的測定。通過將節(jié)水灌溉設(shè)施的應(yīng)用與溫室滴灌基質(zhì)栽培技術(shù)的內(nèi)容相結(jié)合并在真實的職場氛圍中現(xiàn)場進行教學(xué)。學(xué)生通過實際操作可理解滴灌的工作原理、滴頭的安裝方法和維修要求，掌握相應(yīng)的安裝技能。特別是通過自動化設(shè)施控制灌溉量的實際操作過程，學(xué)生更加理解了灌溉量對蔬菜生長的影響以及對溫室整個環(huán)境條件的控制對蔬菜生產(chǎn)的意義，取得了一定的實訓(xùn)效果。

由于該實訓(xùn)項目為首次開發(fā)，還需在以后的教學(xué)實踐中進行積極的探索，如每組人數(shù)偏多需要進一步改進?；蛲ㄟ^實訓(xùn)組建有興趣的3～5名學(xué)生構(gòu)成實訓(xùn)小組，對溫室日常節(jié)水灌溉設(shè)施運行中遇到的維修、維護和安裝等問題多加參與解決，并引起更多學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。因此，需要進一步探索和不斷總結(jié)實訓(xùn)經(jīng)驗，逐步提高實訓(xùn)效果。

（三）“給排水工程”課程實訓(xùn)項目

“給排水工程”課程實訓(xùn)項目主要為以下兩項。

給排水管道布設(shè)實訓(xùn)項目 利用溫室水培應(yīng)用的設(shè)施，從水源地（蓄水池）用水泵提水后通過輸水管道將自來水引入營養(yǎng)液池。在營養(yǎng)液池內(nèi)將無土栽培的專用肥料按一定的肥料配比溶解后形成滿足蔬菜生長所需要養(yǎng)分的水溶液，通過微型水泵提水使?fàn)I養(yǎng)液逐級輸入水培栽植管道，首先進入最上層（第四層：高約2.5m）管道，通過不斷循環(huán)流動逐步輸入以下各層，隨著營養(yǎng)液在各級管道中不斷循環(huán)保證營養(yǎng)液的供氧量，使根系在生長過程中有充足的氧氣供給，因此蔬菜根系雖浸泡在水中卻保證了根系呼吸作用的正常進行。營養(yǎng)液在通過各級管道循環(huán)流動后最后進入埋入地下的回水管道，再由回水管道回流進入營養(yǎng)液池。這樣通過營養(yǎng)液在水培栽培管道的反復(fù)循環(huán)過程將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)與給排水管道設(shè)施應(yīng)用的基本原理有機結(jié)合，并以真實的職場氛圍進行實訓(xùn)，使學(xué)生掌握從水源地（蓄水池）引水通過各種設(shè)施進行引水（或排水）的基本原理。

給排水管道工程的安裝和維修實訓(xùn)項目 溫室水培技術(shù)中的管道工程把課本理論知識與實際生產(chǎn)內(nèi)容相聯(lián)系，在溫室管道設(shè)施的安裝以及使用過程中所遇到的維修和維護等技術(shù)問題，通過讓學(xué)生以實訓(xùn)課程的形式進行參與，掌握有關(guān)管道安裝、使用、運行、維護與管理等相關(guān)知識及技術(shù)，以提高學(xué)生的實際操作能力和解決實際問題的能力。該內(nèi)容主要采取興趣小組（每班3～5人）參與實訓(xùn)的形式，有待不斷摸索實訓(xùn)方法，逐步擴大實訓(xùn)學(xué)生的數(shù)量，以有效利用現(xiàn)有實訓(xùn)條件，增強學(xué)生解決實際問題的能力。

（四）“水質(zhì)分析”課程實訓(xùn)項目

無土栽培營養(yǎng)液的配制、營養(yǎng)液電導(dǎo)率的測定和PH值的測定等可與我院水質(zhì)分析實訓(xùn)室有關(guān)儀器的使用結(jié)合起來進行實訓(xùn)，達到既能熟悉和掌握儀器使用方法，也能定期監(jiān)測營養(yǎng)液的濃度。

“水質(zhì)分析”課程實訓(xùn)項目為：營養(yǎng)液的配置方法和濃度測定。

實訓(xùn)組織形式：將安排“水質(zhì)分析”課程的班級，按學(xué)生人數(shù)分為5～8人的實訓(xùn)小組，每組安排一個月的不定期實訓(xùn)。主要根據(jù)溫室內(nèi)環(huán)境狀況與營養(yǎng)液的消耗情況進行營養(yǎng)液的配制和濃度調(diào)節(jié)。各組按月輪流實訓(xùn)。根據(jù)具體情況在課堂教學(xué)時間或課余時間進行實訓(xùn)操作。實訓(xùn)項目的操作過程如下：（1）配置營養(yǎng)液濃度。將營養(yǎng)液池引入原水2m3，在塑料桶或塑料盆取水適量，在水中放入無土栽培1號專用肥料1袋（按2m3原水匹配的肥料），不斷攪拌使其完全溶解后倒入原水中，一次溶解不完可多次取水溶解直至溶解完后倒入原水，攪拌原水使原水濃度均勻；用同樣的方法分別溶解2號專用肥料和3號專用肥料各1袋（注意不能取原水溶解，可用清水多次溶解）。此時營養(yǎng)液調(diào)制完成，再充分?jǐn)嚢枧渲煤玫臓I養(yǎng)液，使其均勻融合。（2）使用雷磁DDBJ-350電導(dǎo)率儀測定營養(yǎng)液池營養(yǎng)物質(zhì)離子的濃度（即Cond）、固體物質(zhì)總?cè)芙舛龋碩DS）、含鹽量（即salt）并使用試紙或PH儀測定PH值。根據(jù)栽植的蔬菜種類的不同，配制成不同的營養(yǎng)液濃度。如生菜在栽植后的1～2周內(nèi)，適宜的Cond值應(yīng)為1.8～2.0ms/cm；2～4周Cond值應(yīng)控制在2.0～2.1ms/cm；4周后Cond值應(yīng)控制在2.2～2.3ms/cm。TDS值應(yīng)略低于Cond值，salt濃度最大應(yīng)不超過0.11%。每7～10天定期測定一次，以便根據(jù)蔬菜生長階段、季節(jié)、溫度、空氣濕度和光照強度等及時加水調(diào)試和測定營養(yǎng)液濃度。（3）用PH測定儀測定營養(yǎng)液的酸堿度。每7～10天定期測定一次。針對當(dāng)?shù)厮|(zhì)堿性偏大的特點通過測定PH值后及時調(diào)試。當(dāng)PH值超過7.0時及時用磷酸溶液調(diào)試，使PH值保持在6.0～6.5之間，最大不超過6.9，以滿足無土栽培中生菜生長對酸堿度的要求。

上述各實訓(xùn)內(nèi)容尚處于初步開發(fā)與探索階段，還需要在實踐中根據(jù)具體情況不斷調(diào)整實訓(xùn)內(nèi)容和實訓(xùn)時間，如根據(jù)水質(zhì)分析課程的內(nèi)容結(jié)合營養(yǎng)液池的條件還可增加某種具體養(yǎng)分的測試，達到實訓(xùn)與生產(chǎn)應(yīng)用相結(jié)合的目的。還有些具體管理內(nèi)容可通過部分學(xué)生如2～3名學(xué)生組成的實訓(xùn)興趣小組參與各種實訓(xùn)任務(wù)，以提高其職業(yè)技能和實踐能力。

參考文獻：

[1]姜國利，張淑波.北方有機態(tài)番茄無土栽培技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2010（12）.

[2]周新民.蔬菜有機質(zhì)和有機生態(tài)型無土栽培[J].西北園藝，2010（7）.

（責(zé)任編輯：張維佳）