温室节水无土栽培实训场实训项目开发的探索.docx

温室节水无土栽培实训场实训项目开发的探索 王青兰 魏闯 雷成霞 （山西水利职业技术学院 山西 运城 044000） 摘要：温室节水无土栽培实训场所应用的节水设施以及无土栽培设施为学生进行相关课程内容的实训提供了一定的条件，也为实施“工学结合”的教学理念提供了真实的职场氛围环境。利用温室节水无土栽培的生产条件对有关专业课程的实训进行了初步尝试，以期利用已有实训条件开发与探索教学与生产相结合的实训项目，使学生通过实训加深理解和灵活运用所学专业知识，提高解决实际问题的能力，增强教学效果。 关键词 ：温室节水无土栽培；实训项目；节水设施；节水灌溉 中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）06-0102-04 随着现代农业的发展，节水灌溉技术与设施农业在生产上已得到了一定的推广应用。特别是在温室内将节水灌溉设施与无土栽培技术相结合采取智能自动化控制环境的特点，使蔬菜的生长不仅不会受外界四季环境变化和地域的影响，同时使环境达到最适于蔬菜生长的条件，可使蔬菜的生产过程像工业流水线一样，周年生产周年收获，生产出高产无公害的农产品。 结合高职院校人才培养的目标要求，我院于2007年建成了农业节水灌溉实训基地即山西省农业节水灌溉示范园，在教学过程中通过将课本讲解的节水灌溉设施与生产中具体应用的内容相结合，形成了生产型节水灌溉技术示范与教学实训内容融为一体的高职教学特色，通过利用真实的职场氛围，形成了工学紧密结合、集理论实践于一体的教学模式。在此基础上，结合设施农业与节水灌溉设施配套使用的新特点，2011年，我院又在学院农业节水灌溉实训基地示范区二区新建了一座温室节水无土栽培实训场，并已于2011年11月投入运行。 无土栽培简介 无土栽培是指不用天然土壤，将作物栽培在营养液或基质中，由营养液（水培）或基质（附着和固定作物根系的材质称基质，水分养分的供给仍然依靠营养液）代替天然土壤向作物提供水分和养分，使作物能够正常生长并完成其整个生命周期的生产过程。因此，无土栽培的核心是营养液，无土栽培中作物所需要的营养元素是依靠营养液（即根据不同作物对各种养分的需求特点以及吸收养分的特性，利用无机盐类肥料，按一定数量和比例人工配置形成含有植物所必须的营养元素的溶液）来供应的。 无土栽培改变了农业生产依赖于土壤的种植习惯，极大地推进了现代农业技术的进步，为实现农业生产的自动化打开了广阔的前景。 无土栽培通过人工调控来尽量满足作物的生长需要，所以温室无土栽培可以实现周年进行生产、年产值显著提高的目的。无土栽培还可提高土地和空间的利用率，特别是在不宜耕种的盐碱地、荒山和废弃地等处可使土地得到充分利用；无土栽培中营养液是在不易渗漏的容器中，几乎可实现水肥全部被作物吸收利用。我国的水资源严重不足，无土栽培也为节水农业开辟了一条新途径。另外，城市家庭阳台的种菜、养花以及无土栽培在太空农业上的应用都有其特殊的应用价值。可见，无土栽培可以不需要土壤。但现阶段我国蔬菜无土栽培也存在一些问题：（1）投资大。温室无土栽培设施平均每亩投资达70多万元，难以被普通种植者所接受。（2）技术上要求高。营养液调配以及在作物生长过程中的调控，要求较高的技术水平。（3）管理水平要求高。在温室内生产，其环境条件既有利于作物的生长，在某种程度上也有利于某些病源菌的生长。如操作不规范，种子、基质和设施等的清洗和消毒不到位，易造成病害的大量繁殖而使种植失败。 我国温室无土栽培面积仅占温室生产总面积约千分之一，其发展潜力巨大。迫切需要大专院校、农业科研单位研究解决无土栽培在技术推广和生产应用方面的各类问题，走教、产、研、销相结合的道路，以推动现代农业的不断发展。 温室无土栽培实训场概况 山西水利职业技术学院温室节水无土栽培实训场总面积576m2，工程所用材料以阳光板为主，内部主体工程由环境自动监测系统（包括温度、湿度、光照、CO2浓度及室外的风速、风向、降雨量、温湿度和光照强度等）、全自动智能控制设备（根据监测参数对天窗、内外遮阳幕、湿帘及风机系统、降温加湿系统、灌溉系统、供暖系统、环流风机等的智能控制，使温室内环境达到植物生长的最适宜条件）、营养液供给系统、滴灌系统和无土栽培蔬菜（主要为生菜和小白菜）等五部分组成。 温室节水无土栽培实训场完善了我院农业节水灌溉实训基地的结构体系，扩大了节水灌溉设施的推广应用领域。通过配备国内领先的环境自动监测系统、全自动智能控制设备、营养液供排水管道系统、滴灌系统和无土栽培蔬菜的生产过程，为水利工程专业、给排水专业、水质分析专业以及学习相关课程的学生掌握节水设施的应用、管理维护、维修以及将节水设施与无土栽培的生产实践相结合提高专业技能提供了良好的实训条件。 我院温室无土栽培的形式包含基质培和水培两种，无土栽培设施共分10种。（1）基质栽培。包含6种不同的设施：LT立体架4套（每套宽0.4m，长4m，高2.1m，PVC材质，马槽形8根，附滴灌系统）；A字架3套（每套宽1.2m，长1.2m，高0.8m，PVC材质，马槽形8根，附滴灌系统）；水泥砖槽基质栽培5套（宽1.2m，长6m，高0.2m，附微灌溉系统）；长方形基质盆栽50套（塑料材质）；可活动式苗床基质栽培5套（每套宽1.5m，长6m，高0.8m，附育苗盘）；三层基质育苗架8套（每套宽0.6m，长2m，高1.2m）。（2）水培。包括4种不同形式的设施：PP平铺管道式水培2套（每套宽1.9m，长4m，高0.8m，管径75mm，栽植根12根）；平面槽式水培3套（每套宽1.2m，长4m，高0.8m，水培槽为泡沫材质）；LT立体管道式水培3套（每套宽0.4m，长4m，高2.1m，管径75mm，栽植管道10根）；A字架管道式水培3套（每套宽1.2m，长4m，高1.9m，管径75mm，栽植管道10根）。 各课程实训项目的开发与探索 以高职院校培养学生职业能力为主线，加强综合实训和顶岗实习的作用，推进教学过程的实践性、开放性和职业性的特点，实行“做中学，做中教”的教学模式。在2012~2013学年，课题组成员在温室节水无土栽培实训场运行管理过程中，充分利用温室的环境管理、自动化设施的运行和维护、营养液的配置、营养液循环管道工程系统、微灌环境加湿设施和滴灌基质栽培技术等条件探索了与教学内容相关的实训项目。主要有以下几个实训项目。 （一）温室设施的功能及温室全自动智能控制系统的操作实训项目 学生第一次进入温室需要熟悉温室内各种设施的功能，了解全自动智能控制系统的内容，初步认识温室节水无土栽培的设施和环境状况，为后期进行有关课程内容的实训奠定必需的基础。 实训内容包括认识各种设施和熟悉温室管理内容。（1）认识各种设施。温室内设施主要为水培设施和基质培设施。（2）温室管理的内容。主要为环境管理、营养液管理和蔬菜管理三大部分。其中，环境是温室无土栽培的基本管理内容，营养液管理是关键，蔬菜管理是防止蔬菜发生病虫害的根本。 环境管理即为应用全自动智能控制系统对天窗、风机、湿帘、内外遮阳幕和降温加湿系统等进行自动化操作控制，使温室全自动环境监测系统的内容控制在最适宜蔬菜生长的状况（如温度控制在20℃~28℃，湿度为65%~85%，光照在30000~50000lx）。同时，通过全自动智能控制系统设置电磁阀的工作时间，确保水培营养液循环的供氧条件满足蔬菜根系生长对氧气的需求量，保证根系的正常呼吸；通过设置基质营养液滴灌的放水时间来控制基质培的营养液供给时间（每次约3~5分钟，槽角和槽头滴灌不足处用洒壶人工补灌，注意应适时用清水滴灌以防肥害），保障基质正常供给蔬菜根系对水分和养分的吸收，谨防基质内产生积水造成透气不良；营养液管理主要为浓度管理和酸碱度管理；蔬菜管理为种子、基质和设施等的清洗、消毒以及清除病叶和枯叶。该内容主要由温室实训场的实训教师讲解，相关课程的实训教师将学生按班级分为两组按照安排的实训时间轮流实训。学生通过该实训可初步熟悉温室内全自动智能控制系统的具体操作方法，并对现代科学技术对农业生产发展的意义有更加深刻的认识，激发学生积极进取努力学习的信心。 （二）“节水灌溉技术与设备”课程实训项目 根据2012~2013学年第一学期安排的“节水灌溉技术与设备”课程，结合温室中应用的滴灌基质栽培设施和微灌环境加湿设施等节水设施探索了滴灌设施安装实训和温室自动化设施控制灌溉量等2个实训项目。实训工作由授课教师和温室管理工作人员共同承担（二者均为课题组成员）完成。 具体实训方法。（1）分组。将每班学生分为不同的实训小组，每组10~15人（温室的环境条件限制）。利用课程实训时间轮流实训，每小组每项目实训一次，每次实训时间2小时。（2）实训内容安排。第一次实训内容为滴灌设施的安装；第二次为温室自动化设施控制灌溉量以及灌溉量的测定。通过将节水灌溉设施的应用与温室滴灌基质栽培技术的内容相结合并在真实的职场氛围中现场进行教学。学生通过实际操作可理解滴灌的工作原理、滴头的安装方法和维修要求，掌握相应的安装技能。特别是通过自动化设施控制灌溉量的实际操作过程，学生更加理解了灌溉量对蔬菜生长的影响以及对温室整个环境条件的控制对蔬菜生产的意义，取得了一定的实训效果。 由于该实训项目为首次开发，