Análisis de las preguntas reales del examen Nannong Fengyuan de 2019
El concepto de plántulas sin suelo
Las plántulas sin suelo utilizan materiales sólidos distintos del suelo como matriz, vierten una solución nutritiva o utilizan cultivos hidropónicos o de niebla sin agregar ninguna matriz. El método se llama Cultivo de plántulas sin suelo. Dependiendo de si se utiliza sustrato, se puede dividir en plántulas de sustrato y plántulas de solución nutritiva. El primero utiliza vermiculita, perlita, lana de roca y otros sustratos para regar las plántulas con solución nutritiva; el segundo no utiliza ningún sustrato, sólo algunos soportes y solución nutritiva.
Ventajas de las plántulas sin suelo
Las plántulas crecen rápidamente, tienen una edad corta, un sistema radicular bien desarrollado, plántulas fuertes y limpias, un tiempo de recuperación corto después de la siembra y son fáciles de cultivar. sobrevivir. Ya sean plántulas de sustrato o plántulas de solución nutritiva, se puede garantizar un suministro adecuado de agua y nutrientes y una buena ventilación del sustrato. Al mismo tiempo, el cultivo de plántulas sin suelo facilita una gestión científica y estandarizada.
La necesidad del cultivo de plántulas sin suelo
El cultivo sin suelo es una tecnología de cultivo que utiliza un sustrato sin suelo para suministrar solución nutritiva o aprovechar al máximo la solución nutritiva, y requiere el mejor entorno de rizosfera. . Las plántulas cultivadas con plántulas sin suelo son fáciles de sobrevivir después de la siembra, porque el sistema de raíces está desarrollado y el ambiente de la rizosfera es adecuado para el cultivo sin suelo. El sistema de raíces no se daña después de la siembra y generalmente no hay un período de plántula lento. Al mismo tiempo, el cultivo de plántulas sin suelo también puede evitar enfermedades transmitidas por el suelo y plagas de insectos lineales causadas por el cultivo de plántulas en el suelo. Por lo tanto, el cultivo sin suelo debe utilizar plántulas sin suelo.
En el cultivo sin suelo, se utiliza líquido de cultivo preparado artificialmente para satisfacer las necesidades nutricionales minerales de las plantas (ver tabla). En la tabla se enumeran varias fórmulas de soluciones nutritivas de uso común. Para mantener las plantas erguidas se puede utilizar como medio de soporte arena de cuarzo, vermiculita, turba, aserrín, plástico, etc. y las raíces deben mantenerse ventiladas. Años de práctica han demostrado que los rendimientos de la soja, las judías, los guisantes, el trigo, el arroz, la avena, la remolacha azucarera, las patatas, la col, la lechuga, los tomates, los pepinos y otros cultivos son superiores a los del cultivo en tierra.
Debido a que las necesidades de nutrientes de las plantas varían según la especie y la etapa de crecimiento y desarrollo, la fórmula debe cambiar en consecuencia. Por ejemplo, las hortalizas de hoja requieren más nitrógeno (N), lo que puede promover el crecimiento de las hojas; los tomates y los pepinos requieren más fósforo, potasio y calcio que las hortalizas de hoja, pero menos nitrógeno que las hortalizas de hoja. Las plantas requieren diferentes nutrientes en diferentes etapas de crecimiento y desarrollo. El nitrógeno, fósforo, potasio y otros elementos en el líquido de cultivo del tomate en la etapa de plántula pueden ser menores cuando crezcas, debes aumentar su suministro; En verano, los días son largos, la intensidad de la luz es alta y la temperatura es alta. Los tomates necesitan más N que en otoño y principios de invierno. Los tomates cultivados en otoño y principios de invierno requieren más potasio para mejorar su calidad. Para poder cultivar la misma planta, la receta de la solución de cultivo debe modificarse constantemente durante todo su ciclo de vida.
La solución de cultivo utilizada en el cultivo sin suelo se puede reciclar. Después de que las plantas absorben iones selectivamente, la concentración de algunos iones disminuye más rápido que la de otros, y las proporciones y los valores de pH de cada elemento cambian, volviéndose gradualmente inadecuados para el crecimiento de las plantas. Por lo tanto, se debe utilizar NaOH o HCl para ajustar el valor del pH del medio de cultivo de vez en cuando, y se deben agregar más elementos con concentraciones más bajas. Dado que el valor del pH y la concentración de determinados iones se pueden medir continuamente mediante electrodos selectivos, la cantidad de ácido, álcali o elementos auxiliares añadidos se puede controlar automáticamente. Pero este reciclaje no puede continuar indefinidamente. Cuando se cultiva con medio inerte sólido y líquido de cultivo, la solución nutritiva también se debe drenar periódicamente o se debe agregar la solución de cultivo gota a gota para suministrar suficiente oxígeno a las raíces de las plantas. Cuando la transpiración de las plantas es fuerte, la concentración de la solución de cultivo aumenta y es necesario añadir algo de agua. La clave del éxito del cultivo sin suelo es gestionar el medio de cultivo utilizado de manera que satisfaga las necesidades de un estado nutricional óptimo.
La composición de la solución nutritiva para cultivos sin suelo es fácil de controlar. Y se puede ajustar en cualquier momento siempre que haya un cierto suministro de agua dulce, se puede realizar en lugares con luz y temperatura adecuadas y sin suelo, como desiertos, playas, islas desiertas, etc. El cultivo sin suelo también se puede utilizar para cultivar hortalizas y flores en los suburbios de las áreas metropolitanas y en casa.
La diferencia entre el cultivo sin suelo y el cultivo convencional es que las plantas se cultivan directamente con solución nutritiva sin suelo. Para anclar las plantas y aumentar el contenido de aire, se utilizan principalmente como sustratos de anclaje grava, arena, turba, vermiculita, perlita, lana de roca y aserrín. Sus ventajas pueden controlar eficazmente los requerimientos óptimos de las flores en cuanto a temperatura, humedad, luz, nutrientes y aire durante su crecimiento y desarrollo.
Debido a que el cultivo de flores sin suelo no utiliza tierra, puede ampliar el rango de plantación, acelerar el crecimiento de las flores, mejorar la calidad de las flores, ahorrar fertilizantes y agua, ahorrar operaciones manuales y ahorrar mano de obra y costos. La desventaja es que la inversión única es grande y se requiere equipo adicional. Si la fuente de nutrientes está contaminada, puede propagarse fácilmente y la preparación de la solución nutritiva requiere conocimientos técnicos.
Existen muchos métodos de cultivo sin suelo. En la actualidad, la hidroponía, el cultivo en niebla (aerosol) y el cultivo en matriz se utilizan comúnmente en la producción.
(1) Hidroponía
La hidroponía se refiere a un método de cultivo en el que las raíces de las plantas están en contacto directo con una solución nutritiva sin sustrato. La primera hidroponía consistía en sumergir las raíces de las plantas en una solución nutritiva para su crecimiento, lo que causaría hipoxia, afectaría la respiración de las raíces e incluso provocaría su muerte. Para resolver el problema del suministro de O2, British Cooper propuso en 1973 un método hidropónico llamado "tecnología de película nutritiva". Su principio es hacer circular continuamente una fina capa de solución nutritiva (0,5-1 cm) en las raíces de los cultivos, lo que no sólo garantiza el suministro continuo de agua y nutrientes a los cultivos, sino que también proporciona O2 fresco a las raíces. El método NFT puede simplificar enormemente la tecnología de riego, eliminando la necesidad de calcular las necesidades de agua de los cultivos todos los días, permitiendo un suministro equilibrado de nutrientes. El sistema de raíces está aislado del suelo, lo que previene diversas enfermedades transmitidas por el suelo y elimina la necesidad de desinfectar el suelo.
Las plantas cultivadas mediante este método absorben directamente los nutrientes de la solución, y se desarrollan los sistemas de raíces correspondientes, y las raíces principales se degradan significativamente en comparación con las cultivadas en campo abierto. Por ejemplo, los pepinos crecen indefinidamente y la enredadera principal alcanza entre 10 y 15 m. El sistema de raíces principal es de 45 cm.
(2) Cultura de la Niebla (Qi)
También se le llama Qi Zeng o Cultura de la Niebla. Comprime la solución nutritiva en un aerosol y la rocía directamente sobre el sistema radicular del cultivo, que está suspendido en el espacio del recipiente. Las láminas de espuma de polipropileno se utilizan generalmente para perforar agujeros a ciertas distancias y los cultivos se cultivan dentro de los agujeros. Se inclinan dos tablas de espuma formando un triángulo para formar un espacio, y la tubería de suministro de líquido pasa a través del espacio triangular y se rocía sobre las raíces colgantes. Generalmente, rocíe durante unos segundos cada 2-3 minutos para hacer circular la solución nutritiva y asegurar suficiente oxígeno para las raíces del cultivo. Sin embargo, el costo del equipo de este método es demasiado alto, consume mucha energía y no hay espacio para el almacenamiento en búfer. En la actualidad, se limita a aplicaciones de investigación científica y no se ha llevado a cabo en producción a gran escala. Es mejor no utilizar este método. El mecanismo de cultivo de plantas en este método es el mismo que el de la hidroponía, por lo que las condiciones de las raíces son las mismas que las de la hidroponía.
(3) Cultivo en sustrato
El cultivo en sustrato es uno de los métodos más utilizados en el cultivo sin suelo. Ancla las raíces de los cultivos en una matriz orgánica o inorgánica y proporciona solución nutritiva a los cultivos mediante riego por goteo o riego por goteo. El medio de cultivo se puede envasar en bolsas de plástico o esparcir en zanjas o comederos de cultivo. La solución nutritiva en el cultivo en sustrato no circula y se denomina sistema de circuito abierto. La circulación de la solución nutritiva puede evitar la propagación de enfermedades.
El cultivo en sustrato tiene una fuerte capacidad de amortiguación, no hay conflicto en el suministro de agua, nutrientes y O2. El equipo es más simple que el cultivo hidropónico y el de niebla, y ni siquiera requiere energía. costo, y es ampliamente utilizado en la producción. A juzgar por la situación actual de nuestro país, el cultivo en sustrato es el método más práctico.
La lana de roca, muy utilizada en muchos países europeos, es una mezcla de 60% de diabasa, 20% de piedra caliza y 20% de coque, calcinada y fundida a una alta temperatura de 1600°C, y luego pulverizada para formar fibras. con un diámetro de 0,005 mm luego se enfría y se prensa en placas o formas diversas. La ventaja de la lana de roca es que se puede formar en una serie de productos (tapones, bloques, tablas, etc.) de lana de roca, que es fácil de usar y transportar, y se puede utilizar varias veces después de la desinfección. Sin embargo, no se puede reutilizar después de varios años de uso y la lana de roca desechada es difícil de eliminar. Se ha convertido en una molestia pública en los Países Bajos, que tienen la mayor superficie de plantación de lana de roca. Por lo tanto, algunas personas en Japón ahora abogan por el desarrollo y utilización de sustratos orgánicos, que pueden convertirse en fertilizantes para el suelo sin contaminar el medio ambiente. Debido a la participación del sustrato, la longitud de la raíz principal en la operación real puede ser más larga que la del cultivo ordinario sin suelo, pero desde la perspectiva del rendimiento del pepino, la raíz principal generalmente mide menos de 60 cm.
Puntos clave de las técnicas de cultivo sin suelo
No importa qué tipo de cultivo sin suelo se utilice, se deben dominar varios vínculos básicos. En cultivos sin suelo, la solución nutritiva debe disolverse en agua y luego suministrarse a las raíces de las plantas. En el cultivo en sustrato, la solución nutritiva se vierte en el sustrato y luego las raíces del cultivo la absorben. Por tanto, es necesario comprender las propiedades físicas y químicas de la calidad del agua, la solución nutritiva y el sustrato utilizado.
(1) La calidad del agua está estrechamente relacionada con la preparación de la solución nutritiva. Los principales indicadores de los estándares de calidad del agua son la conductividad eléctrica (CE), el valor del pH y si el contenido de sustancias nocivas excede el estándar.
La conductividad eléctrica (CE) es un indicador de la concentración de sal en una solución, generalmente expresada en milisiemens (mS). Varios cultivos tienen diferentes tolerancias a la sal. Los que tienen una fuerte tolerancia a la sal (CE = 10 mS) son la remolacha, las espinacas y el repollo.
Moderadamente tolerantes a la sal (CE = 4 mS), como los pepinos, los frijoles y los pimientos morrones. El cultivo sin suelo tiene requisitos estrictos sobre la calidad del agua, especialmente la hidroponía. Debido a que no tiene la capacidad amortiguadora como el cultivo del suelo, muchos elementos están por debajo de los estándares de concentración permitidos del cultivo del suelo, de lo contrario serán envenenados. Es posible que parte del agua agrícola no sea adecuada para cultivos sin suelo. Recolectar agua de lluvia para cultivos sin suelo es un método excelente. El valor del pH del agua de cultivo sin suelo no puede ser ni demasiado alto ni demasiado bajo, ya que las necesidades generales del cultivo en cuanto a un valor de pH de la solución nutritiva deben ser neutros. Si el valor del pH del agua es bajo, se debe usar ácido o álcali para ajustarlo, lo cual es un desperdicio de medicina y requiere mucho tiempo.
(2) Solución nutritiva La solución nutritiva es la clave para el cultivo sin suelo. Diferentes cultivos requieren diferentes fórmulas de solución nutritiva. Actualmente existen muchas fórmulas publicadas a nivel internacional, pero todas son similares porque la fórmula original se derivó del análisis de la composición química de extractos del suelo. En la fórmula de la solución nutritiva, la mayor diferencia es la proporción de nitrógeno y potasio.
Al preparar soluciones nutritivas, se debe considerar la pureza y el costo de los reactivos químicos. Se pueden utilizar fertilizantes químicos para reducir los costos durante la producción. El método de preparación consiste en preparar primero el licor madre (fuente original) y luego diluirlo, lo que puede ahorrar contenedores y facilitar el almacenamiento. Las sustancias que contienen calcio deben colocarse en recipientes separados. Al usarlo, diluya la solución madre y mézclela con el diluyente de sustancias que contienen calcio para evitar la precipitación tanto como sea posible. Después de la medición, el valor del pH de la solución nutritiva debe ajustarse a un rango adecuado para el crecimiento del cultivo. Al agregar agua, se debe prestar especial atención al ajuste del valor del pH para evitar intoxicaciones.
(3) Propiedades físicas y químicas del sustrato Existen muchos tipos de sustratos utilizados en el cultivo sin suelo. Dependiendo de la fuente local del sustrato, puede adaptarse a las condiciones locales y elegir materiales con materias primas ricas y fácilmente disponibles, precios bajos y buenas propiedades físicas y químicas como sustrato para el cultivo sin suelo.
Los requisitos para el sustrato de cultivo sin suelo son:
1. Un material sólido de un tamaño determinado. Esto afectará si la matriz tiene buenas propiedades físicas. El tamaño de las partículas de la matriz afecta la capacidad. Porosidad, contenido de aire y agua. Se puede dividir en cinco grados según el tamaño de las partículas, a saber: 1 mm; 1-5 mm; 5-10 mm; 10-20 mm; se puede seleccionar según el tipo de cultivos cultivados, las características de crecimiento de las raíces y las características locales. condiciones de los recursos.
2. Tiene buenas propiedades físicas. El sustrato debe estar suelto, retener agua y abono y ser transpirable. Wu Zhixing de la Universidad Agrícola de Nanjing y otros investigadores creen que el sustrato ideal para cultivos de hortalizas es un tamaño de partícula de 0,5 a 10 mm, una porosidad total >55% y una densidad aparente de 0,1 a 0,8 g. Cm-3, volumen de aire 25-30%, relación matriz agua-vapor 1:4.
3. Químicamente estable, no contiene ingredientes nocivos y no modifica la solución nutritiva. Las propiedades químicas de la matriz se refieren principalmente a los siguientes aspectos: Valor de pH: Es muy importante reflejar el valor de pH de la matriz. Afectará el valor del pH y los cambios de composición de la solución nutritiva. PH = 6-7 se considera un sustrato ideal.
Conductividad eléctrica (CE): refleja la concentración de solución salina ionizada, lo que incide directamente en la composición de la solución nutritiva y en la absorción de diversos elementos por las raíces del cultivo. Capacidad amortiguadora: refleja la capacidad amortiguadora del sustrato para cambiar rápidamente el valor de pH del fertilizante. Cuanto más fuerte sea la capacidad amortiguadora, mejor.
Reposición de bases: se refiere al contenido de cationes reemplazables medido a pH = 7. En general, existen muchos materiales alternativos como la corteza, el aserrín y la turba. La vermiculita tiene muchos materiales sustituibles en matrices inorgánicas y pocos materiales sustituibles en otras matrices inertes.
4. La matriz debe estar fácilmente disponible, ampliamente disponible y económica.
En el cultivo sin suelo, la función de la matriz es fijar y sostener los cultivos; absorber la solución nutritiva y potenciar la permeabilidad del sistema radicular; El sustrato es un material muy importante y está directamente relacionado con el éxito o fracaso del cultivo. El cultivo del sustrato debe seleccionarse estrictamente en función de los aspectos anteriores. El Departamento de Horticultura de la Universidad Agrícola de Beijing llevó a cabo una investigación experimental en 1986-1987. Durante el proceso de cultivo del sustrato del pepino se produce una importante interacción entre la solución nutritiva y el sustrato, afectándose y complementándose entre sí. Por lo tanto, la fórmula de la solución nutritiva hidropónica, especialmente cuando se utiliza una matriz orgánica, se verá afectada por factores como el contenido de elementos y el grado de sustitución de la propia matriz, cambiando así el efecto de cultivo de la fórmula. Esta es una cuestión que debe considerarse y no puede aplicarse mecánicamente.
(4) Sistema de suministro de líquidos Existen muchos métodos de suministro de líquidos para cultivos sin suelo, incluido el método de riego NFT, el método de riego por inundación, el sistema de riego con tubos de doble pared, el sistema de riego por goteo, el método de sifón, el método de aspersión y el método artificial. riego, etc. En resumen, se puede dividir en dos categorías: agua circulante (sistema cerrado) y agua no circulante (sistema abierto). En la actualidad, la película de solución nutritiva y el riego por goteo se utilizan ampliamente en la producción.
1. Método de membrana de solución nutritiva (neto)
(1) Prepare tres tanques de almacenamiento de licor madre (tanques).
Uno contiene una solución madre de nitrato de calcio, uno contiene soluciones madre de otros nutrientes y el otro contiene ácido fosfórico o ácido nítrico para ajustar el pH de la solución nutritiva.
(2) Tanque de almacenamiento de líquidos. La solución nutritiva diluida se almacena y la solución se bombea desde el extremo superior del lecho de cultivo y regresa desde el extremo inferior. El tamaño del tanque de líquido está relacionado con el área de cultivo. Generalmente, 1.000 metros cuadrados requieren un tanque de almacenamiento de líquido con una capacidad de 4 a 5 toneladas. Otra función del tanque de almacenamiento de líquido es recuperar la solución nutritiva que regresa del tubo de retorno.
(3)Dispositivo filtrante. Tanto la entrada como la salida de agua de la solución nutritiva requieren la instalación de filtros para garantizar que la solución nutritiva esté limpia y no bloquee el sistema de suministro de líquido.
2. Método de riego mediante sistema de riego por goteo
(1) Prepare dos tanques de solución nutritiva concentrada para almacenar el licor madre. Un frasco contiene calcio y el otro contiene otros elementos sin calcio.
(2) Depósito de ácido concentrado. Ajustar el valor de pH de la solución nutritiva a través de la industria.
(3) Tanque de almacenamiento de líquidos. Se utiliza para almacenar soluciones nutritivas diluidas según sea necesario. El área general es de 300 a 400 metros cuadrados y la capacidad del tanque de almacenamiento de líquidos es de 1 a 1,5 toneladas. La altura del tanque de almacenamiento de líquido está relacionada con la distancia de suministro de líquido. Siempre que tenga más de 1 metro, puede proporcionar una distancia de 30 a 40 metros. Si se utiliza bombeo, la altura del tanque de almacenamiento de líquido no está restringida. Incluso se puede instalar bajo tierra.
(4)Sistema de tuberías. Utilice tubos de plástico negros de varios diámetros en lugar de blancos para evitar el crecimiento de algas.
(5) Gotero. Los dispositivos de suministro de líquido fijados cerca de la rizosfera del cultivo se utilizan a menudo con emisores de orificio y capilares lineales. El caudal del gotero de orificio en el sistema de suministro de líquido de baja presión es desigual, pero el tubo capilar es relativamente uniforme. Pero el mismo problema es que se obstruye fácilmente, por lo que se debe instalar un filtro en la entrada y salida del tanque de almacenamiento de líquido para filtrar las impurezas.
Las perspectivas del cultivo sin suelo
Históricamente, el signo de la civilización agrícola ha sido el grado de intervención humana y control sobre el crecimiento y desarrollo de los cultivos. La práctica ha demostrado que en condiciones convencionales de cultivo en suelo, es fácil controlar las condiciones ambientales de las partes aéreas de los cultivos, pero es difícil controlar las partes subterráneas (control de raíces). El surgimiento de la tecnología de cultivo sin suelo ha brindado a los humanos la capacidad de controlar con precisión todas las condiciones ambientales para el crecimiento de los cultivos, incluidas las condiciones nutricionales inorgánicas, liberando así por completo la producción agrícola de las limitaciones de las condiciones naturales y avanzando hacia la automatización, la mecanización y la industrialización de acuerdo con las necesidades humanas. deseos se hizo posible el desarrollo de la producción. Esto aumentará el rendimiento de los cultivos varias veces, decenas o incluso cientos de veces.
Desde la perspectiva de los recursos, la tierra cultivada es un recurso no renovable extremadamente valioso. Dado que el cultivo sin suelo puede desarrollar y utilizar muchas tierras baldías, se han ampliado y complementado los recursos de tierras cultivadas no renovables, lo que tiene una importancia de gran alcance para aliviar y resolver los problemas cada vez más graves de las tierras cultivadas en la Tierra. El cultivo sin suelo no sólo puede convertir muchos desiertos de la Tierra en oasis, sino que en un futuro próximo los océanos y el espacio también se convertirán en nuevas áreas de desarrollo y utilización. Estados Unidos incluye la cultura sin suelo como uno de los diez principales intercambios de alta tecnología que el país desarrollará en este siglo. Es un informe de investigación sobre el cultivo de plantas espaciales, que sólo se pueden cultivar sin tierra. Por lo tanto, muchos científicos en Japón han utilizado la tecnología de cultivo sin suelo como un medio poderoso para estudiar las "granjas espaciales". La agricultura que la gente llama era espacial ya no es un problema inimaginable.
Los recursos hídricos también son un problema importante que amenaza cada vez más la supervivencia y el desarrollo de los seres humanos en todo el mundo. No sólo en las zonas áridas, sino también en las ciudades desarrolladas y densamente pobladas, los problemas de escasez de agua son cada vez más prominentes. A medida que la población sigue creciendo, diversos recursos hídricos han sido sobreexplotados y casi agotados en algunas zonas. Por lo tanto, controlar el uso agrícola del agua es una de las medidas de ahorro de agua. El cultivo sin suelo evita fugas y pérdidas de una gran cantidad de agua, lo que dificulta la compensación de los recursos hídricos reciclados. Se convertirá en la única forma de ahorrar agua en la agricultura y en las zonas secas.
Es cierto que existen muchos problemas en el proceso de hacer práctica la tecnología de cultivo sin suelo. Los problemas más destacados son los altos costos y las grandes inversiones únicas; también requiere un alto nivel de gestión, y los administradores deben tener ciertos conocimientos científicos, que no se pueden lograr en todas partes.
En teoría, también es un problema urgente estudiar más a fondo los indicadores fisiológicos del estado nutricional mineral y reducir la ceguera en el manejo. Además, la prevención y control de plagas y enfermedades de los cultivos sin suelo, la desinfección de sustratos y soluciones nutritivas, el tratamiento de sustratos residuales, etc. , se necesitan más investigaciones y soluciones. Sin embargo, con el desarrollo y la mejora de la ciencia y la tecnología, lo que es más importante, las ventajas inherentes de esta nueva tecnología han mostrado a las personas perspectivas de desarrollo infinitamente amplias.