种植架(考察｜大型温室内的叠层式栽培架效果咋样？)

海口桂林洋国家热带农业公园由海南农垦投资建设，规划占地面积770 hm2，建设内容包括国家级热带农业示范区、热带农业休闲旅游体验区、农垦改革试验区和热带农业国际合作中心等“三区一中心”。一期工程农业梦工厂、生态热带新果园、美丽乡村高山村、共享菜园和共享农庄等项目于2018年2月8日正式对外开放。

海口桂林洋国家热带农业公园“农业梦工厂”游客中心

“农业梦工厂”建筑总面积达7.6 hm2，分为育苗区、盆栽区、果蔬区等不同功能区。我们走进的第一站便是叶菜立体种植生产展示区。关于蔬菜生产的各种立体种植模式笔者在山东寿光的菜博会上以及其他场合也多有目睹，但这里的立体种植架似乎完全是植物工厂中的结构形式，采用多层叠式、人工补光、营养液种植模式。下面笔者详细介绍一下这种栽培架的结构及其设备配置。

立体种植区温室的环境调控及栽培架布置

栽培架结构

栽培架单体宽约1500 mm，高2500 mm，由5层种植层组成，每层高度约600 mm。栽培架的横梁和立柱均采用了多孔组合杆，立柱固定在圆形独立钢筋混凝土基础上，横梁通过组合连接件与立柱相连，形成栽培架的整体承力体系。每层种植层用沿栽培架的长度方向布置的圆管支撑。种植层为凹形盘，盘底用塑料薄膜做防水，盘内放置营养液和种植盘，营养液从沿栽培架长度方向的一端供给，另一端排出。

立体种植架结构

栽培架的最上层种植层作物生长采用自然光照，其他4层种植层均采用LED人工光照补光。栽培架上各种植层上种植盘采用发泡聚苯乙烯穴盘，在其上的作物定植和收获均采用人工作业方式。

营养液供排系统

栽培架的营养液供排系统采用栽培架一端供液，另一端排液的设计方案。每个栽培架的供液主管从地下总供液管上引出，到达每个种植层后分出支管，支管上供液控制采用阀门手动控制，从支管水嘴流出的营养液直接进入栽培托盘内。

栽培托盘从营养液进入侧向排出侧不找坡，但在营养液的排出口有坡降。进入栽培托盘的营养液从栽培架的进液端流向回液端，在流动的过程中向种植在定植盘内的作物输送养分。

每个种植层的营养液通过各层的排液管将经过作物吸收的营养残液集中回收到回液主管中，再统一回流到营养液处理池，通过消毒后与新的营养液按一定比例混合后作为新的营养液重新回流到作物种植盘内，实现营养液的循环使用。营养液在种植托盘内的滞留时间视种植作物的生长阶段、种植季节等因素确定。为节约运行成本，营养液的循环可以是断续的，即在一定时间段内营养液循环一次。

营养液供排系统

补光与通风系统

本设计采用了植物工厂中使用的LED补光灯，沿栽培托盘的底面整体布置，形成每层作物独立的补光系统。LED的光配方也基本按照植物工厂中作物生长的光照条件进行配置。

温室生产所在地由于地处热区，虽然有统一的中央空调进行温室整体降温，但由于每个栽培层空间受高度所限，再加上补光灯的发热，使栽培层内的热量难以排出，由此可能会造成作物冠层内的高温以及CO2供应不足。为此，设计在每个栽培层的两侧安装了微型风扇，两侧风扇对吹，形成栽培层内一定的风速，从而将层间热量排出并引进栽培架外的冷凉和新鲜空气，为作物生长创造良好的生长环境。

种植架每层补光与通风系统

种植床与种植盘

作物的种植盘采用发泡聚苯乙烯材料制作，种植盘上按照作物定植的株行距开设种植孔，种植作物的根系通过种植孔深入到托盘的营养液中。为了避免作物根系受压，在种植盘的下表面设计了支撑肋，当托盘内的营养液液位较高时，在浮力的作用下可将种植盘漂浮在营养液液面上，使作物的根系在营养液中处于完全的自由漂浮状态，当托盘内的营养液液位下降后，种植盘底部的支撑肋将直接支撑在托盘底板上，将作物根系缓存在托盘底部相邻两支撑肋之间的空间内，从而有效避免了作物根系受压。

种植盘与种植床结构

栽培架综合性能评价

栽培架优点

提高温室地面利用率

本栽培架共有5层栽培床面，栽培床面面积与地面面积的比值可达到3.0左右。传统的平面栽培固定栽培床的地面利用率约在60%，而采用活动苗床时可以达到75%左右，采用完全自动化移动苗床栽培时，温室的地面利用率可以达到90%以上。由此可见，采用空间立体栽培架后，与传统的平面栽培相比，温室的地面利用率提高了3~5倍。

提高温室空间的能量利用率

采用立体栽培架进行作物生产可充分利用温室在垂直方向的温湿度环境，从而有效开发利用了即有资源，作物单位生产面积的能源消耗将会大大减少。

科技展示效果明显

立体栽培采用LED补光，不仅向人们展示了现代温室的种植技术，而且还展示了植物工厂的科技水平。

存在问题

运行补光能耗高

设备投资高

作业管理不方便

END