可降解材料與傳統(tǒng)材料在分層式育苗中的對比研究

王春梅，史志成，安 琦，蘇高亮，石領(lǐng)尚

（蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州）

1 PLA 分層式育苗容器整體設(shè)計

1.1 設(shè)計要求

在進(jìn)行育苗容器設(shè)計時，要遵循以下幾個原則：第一，符合當(dāng)?shù)貙嶋H情況；第二，滿足種子發(fā)芽、幼苗生長、苗木培育等方面要求；第三，種植后便于維護(hù)管理[1]。因此在進(jìn)行育苗容器設(shè)計時，需要考慮以下幾個方面：第一，考慮氣候條件、土壤條件、光照條件等因素對苗木的影響；第二，考慮苗木對養(yǎng)分和水分等需求；第三，考慮苗木對營養(yǎng)和空間需求；第四，考慮苗期管理工作[2]。

1.2 育苗容器結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇

在育苗容器設(shè)計過程中，要根據(jù)育苗的目的和要求，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。育苗容器的表面積不能太大，以防止水分蒸發(fā)，同時容器的四周保證其邊緣整齊，以方便使用和運(yùn)輸。在進(jìn)行容器結(jié)構(gòu)設(shè)計時，綜合考慮容器結(jié)構(gòu)和育苗技術(shù)之間的關(guān)系。為了方便運(yùn)輸和使用，需要對容器進(jìn)行分段設(shè)計，避免其出現(xiàn)損壞或者變形等現(xiàn)象，從而影響到育苗質(zhì)量。綜合考慮以上因素，根據(jù)育苗技術(shù)的要求和育苗的目的對容器結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計[3]。

1.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

育苗容器通常用于種子的育苗和發(fā)芽，能夠提供光線、水分和合適的溫度，合理的育苗容器設(shè)計有助于提高植株發(fā)芽的速度和成功率。育苗容器的種類和尺寸不盡相同，根據(jù)具體種植需求選擇不同的尺寸和種類，便于種植者進(jìn)行育苗[4]。

分層式育苗容器成品形狀多為圓柱形，如圖1 所示。瓶體由上、下兩部分組成，上部為培養(yǎng)土層，下部為營養(yǎng)液層。螺旋式入土機(jī)構(gòu)包括螺旋式支架和螺旋式導(dǎo)管。螺旋式支架呈螺旋形，與瓶體內(nèi)壁相貼合，支撐瓶體培養(yǎng)土層部分，使其保持穩(wěn)定。螺旋式導(dǎo)管穿過螺旋式支架，從營養(yǎng)液層延伸至培養(yǎng)土層，使?fàn)I養(yǎng)液能夠順利進(jìn)入培養(yǎng)土層，為植物提供養(yǎng)分，有效提高植株的生長速度，方便種植者進(jìn)行管理。

圖1 PLA 分層式育苗容器

育苗容器外觀特征最顯著的是其螺旋式入土的設(shè)計，這種設(shè)計方式可以使瓶子更加穩(wěn)固地固定在土壤中，避免被吹倒或被沖走。此外，螺旋式的設(shè)計有助于育苗瓶與土壤之間的緊密接觸，從而實現(xiàn)更好的水土分離。這種設(shè)計可以讓營養(yǎng)物質(zhì)和水分更加容易地通過瓶壁滲透到植物根部，同時也有助于排出多余的水分，避免造成根部過度浸泡導(dǎo)致的爛根，能夠有效地促進(jìn)育苗的生長。

1.2.2 材料的選擇

育苗容器材料的選擇是非常重要的，它關(guān)系到育苗容器的質(zhì)量和使用壽命，因此在進(jìn)行育苗容器設(shè)計時，要根據(jù)具體情況合理的選擇育苗容器材料。通常情況下，育苗容器材料的選擇需要考慮以下幾個方面：a.具有一定強(qiáng)度；b.具有良好的抗腐蝕性能；c.具有良好的耐熱性能；d.具有較高的硬度；e.具有一定的抗低溫性能[5]。目前市場上，育苗容器材料主要有塑料、玻璃、陶土等材料。在選擇育苗容器材料時，需要考慮以下幾點：a.要保證容器具有良好的可降解性；b.要保證容器具有良好的抗高溫性能，并且能夠承受一定程度的低溫。塑料育苗容器使用的主要材料有聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和其他的一些樹脂，在選擇育苗容器材料時要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

PLA 是一種可生物降解的塑料，與傳統(tǒng)塑料相比有以下優(yōu)點：

（1）具有更好的環(huán)保性能。在濕度和溫度適宜的條件下，玉米塑料容器能夠在幾個月內(nèi)自然降解，不會對環(huán)境造成污染；

（2）玉米塑料材料具有優(yōu)良的物理性能和耐用性，適用于制造育苗容器。使用玉米塑料制成的育苗容器，具有韌性、耐用、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點，使用壽命較長；

（3）使用玉米塑料生產(chǎn)育苗容器可以減少對石油等化石能源的依賴，可以使用可再生資源進(jìn)行生產(chǎn)，減少對有限資源的消耗，是一種可持續(xù)發(fā)展的選擇；

（4）玉米塑料育苗容器具有更好的透氣性和透光性，有利于植物的生長發(fā)育。與傳統(tǒng)塑料育苗瓶相比，玉米塑料育苗容器透氣性更好，可以減少水汽聚集和病菌滋生，提高植物的生長質(zhì)量。同時，玉米塑料育苗容器還具有更好的透光性，可以提供更充足的陽光照射，促進(jìn)植物的光合作用。

本文設(shè)計的育苗容器，不僅具有很好的抗腐蝕性能、耐高溫性能、抗低溫性能，同時也考慮了環(huán)境保護(hù)、材料質(zhì)量、使用期限、避免浪費(fèi)和過度消耗等問題。因此，在進(jìn)行容器育苗設(shè)計時，選用PLA 可降解材料。

1.3 育苗容器尺寸設(shè)計

1.3.1 容器尺寸

育苗容器的尺寸決定著育苗容器的性能和使用功能。如果尺寸設(shè)計的不合理，會造成育苗容器的生產(chǎn)成本增加，進(jìn)而影響到苗木的質(zhì)量和產(chǎn)量。如果育苗容器尺寸過大，也會增加苗木的運(yùn)輸成本。所以在對育苗容器進(jìn)行設(shè)計時，要保證育苗容器的尺寸合理、實用性強(qiáng)。本文設(shè)計的分層式育苗容器，其尺寸可以根據(jù)實際需要進(jìn)行定制，如圖2 所示為定制的荒山種植育苗容器結(jié)構(gòu)，其高度、寬度和深度可以根據(jù)以下參考尺寸進(jìn)行設(shè)計：

圖2 荒山種植PLA 分層式育苗容器

（1）高度：通常分層式育苗容器的高度較低，一般為30～40 cm，以方便植株的生長，避免因高度不足而導(dǎo)致植物受到擠壓而影響生長；

（2）寬度和深度：分層式育苗容器的寬度和深度一般為20～30 cm，以便于容納不同植株，同時也方便日后植物的移植和栽培；

（3）分層數(shù)量：分層式育苗容器的分層數(shù)量一般設(shè)計為2 層，瓶體由上部和下部組成，上部為培養(yǎng)土層，下部為營養(yǎng)液層，可以滿足不同植物的生長需求。

1.3.2 設(shè)計關(guān)鍵點

為了提高育苗容器的使用質(zhì)量，在對育苗容器進(jìn)行設(shè)計的時候要選擇合理的材料、設(shè)計結(jié)構(gòu)及尺寸。在選擇材料的時候，要根據(jù)不同植物的生長情況來選擇不同的材質(zhì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，要根據(jù)植物根系的生長特點進(jìn)行設(shè)計，同時還要考慮育苗容器的透氣性。最后要根據(jù)育苗容器設(shè)計尺寸和植物根系生長特點來設(shè)計育苗容器。

本文設(shè)計的分層式育苗容器，通過螺旋式入土機(jī)構(gòu)的設(shè)計，能夠使?fàn)I養(yǎng)液和土層相分離，避免因過多的水分導(dǎo)致植物根部腐爛。同時，螺旋式支架和導(dǎo)管的設(shè)計也能夠保持土層的穩(wěn)定，使植物根部能夠更好地生長。此外，該育苗容器還可以方便地調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的濃度和種植的深度，提高種植效率。該育苗容器可以應(yīng)用于各種植物的育苗，并且可以在溫室、室內(nèi)等不同環(huán)境下使用。通過分層式育苗容器培育的幼苗，可以有效地提高植物的生長速度和質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和園藝種植提供更好的技術(shù)支持。

2 可降解分層式育苗容器種植試驗

本次研究針對沙漠種植進(jìn)行實驗，選用圖3 所示的沙漠種植PLA 分層式育苗容器進(jìn)行實驗。育苗容器底部為錐形，能夠更容易的植入沙地中，其內(nèi)部由上端的營養(yǎng)土和下端的營養(yǎng)稀釋液構(gòu)成，可對農(nóng)作物提供充足的養(yǎng)分從而提高作物的成活率，具有環(huán)保性以及便攜性。為了還原實際沙漠中的生長條件，進(jìn)行種植環(huán)境條件模型種植，并且使用沙漠中常種植的樹苗種類（梭梭樹、紅柳）來進(jìn)行對比實驗。在進(jìn)行對比實驗時，通過采用以下步驟進(jìn)行科學(xué)合理的實驗：

圖3 沙漠種植PLA 分層式育苗容器

步驟一：準(zhǔn)備不同材質(zhì)的育苗容器，包括PLA、玻璃、全沙等。

步驟二：準(zhǔn)備不同種類幼苗和培養(yǎng)基，可以均勻分配到不同的育苗容器中，注意每個育苗容器中幼苗的數(shù)量和培養(yǎng)基的用量應(yīng)該相等，以保證實驗的公正性和準(zhǔn)確性。

步驟三：對不同的幼苗，在育苗容器進(jìn)行標(biāo)號，記錄下每種幼苗及瓶子的種類和標(biāo)識。

步驟四：將每個育苗容器放置在相同的環(huán)境中，包括光照、溫度、濕度等，以保證不同的育苗容器在相同的條件下進(jìn)行實驗。

步驟五：每天觀察不同育苗容器內(nèi)幼苗的生長情況，并記錄下觀察結(jié)果。

步驟六：統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)，分析不同材質(zhì)的育苗容器對植株生長的影響，比較不同的育苗容器之間的差異。

通過這些步驟，可以采用不同的育苗容器進(jìn)行對比實驗，了解不同材質(zhì)的育苗容器對植株生長的影響，為植物培育提供更加科學(xué)的選擇。通過實驗得出如圖4 所示的生長速度對比曲線，結(jié)果顯示在相同條件下可降解容器種植的生長速度相較于其他兩種種植方式，增長速度較快，生長狀態(tài)良好。

圖4 生長速度對比曲線

結(jié)束語

本文對基于PLA 材料的分層式育苗容器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析，并通過實驗驗證了其在梭梭樹以及沙柳育苗中的使用效果。結(jié)果表明，分層式育苗容器不僅可以提高梭梭樹以及沙柳育苗的發(fā)芽率和幼苗生長速度，還可以節(jié)省育苗成本和減少病蟲害發(fā)生，方便后期維護(hù)管理，育苗容器可自然降解，減少對環(huán)境的污染。