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2.4 植物培养或水培子系统

6 months ago

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该系统的水培部分涵盖了大部分设施占地面积。 使用三种主要设计:介质床、深水培养 (DWC) 和 NFT。

_ 基于媒体的系统 _:基于媒体的系统(有时称为洪水和排水)的设计相当简单。 装满基质的容器定期被鱼缸中的水淹没。 然后水排回水池(或鱼缸),吸入氧气进入基底,用于植物根部和硝化细菌。 介质床支持植物生长,并用作固体和生物过滤器(图 6)。 由于部件相对较少,易于施工和操作,这些系统非常适合业余爱好者和发展中地区。 然而,仅使用媒体床的商业生产并不常见,因为它们的生产力低于下文讨论的其他类型。 介质系统的经验法则详见表 1。

表 1:基于介质的水生子系统的经验法则。 基 于介质的 Aquaponic 系统的经验法则基 板特性 多孔增加氧气和水的保持 提供足够的排 水 易于处理 轻量 性价比 系统设计 工厂床应至少 12 英寸(30 厘米)深 水应保持在介质表面以下 2 英寸以防藻类生长在介质表面 介质取代 60% 体积的植物床。 鱼缸或水槽的大小应该确定,以便泵不会干燥,罐体在洪水和排水循环期间不会溢出。 鱼缸体积与植物床体积的比例为 1:1,设计简单,仅涉及鱼缸和植物床。 通过添加水池可以实现 2:1 或 3:1 的比例(图 5) 承载能力 低鱼放养密度 提高鱼类密度需要独立的固体过滤 喂养率比深水培养的报告值少 25-40% 水流管理 鱼缸容量应通过工厂床每小时循 环水流 维护 需要定期清洁以清除固体 物质 红虫可以添加移动固体被困在床 上

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各种材料可用作基材,包括豌豆砾石、熔岩岩、膨胀粘土卵石或其他惰性介质;从业人员可能受到当地可用的材料的限制。 系统中的水流由定时器或虹吸管控制。 使用计时器方法,抽水一定的时间,从而使床填充。

当定时器关闭时,排水直到定时器再次触及泵。 虹吸方法通常使用自动铃铛虹吸(图 7a)或环路虹吸(图 7b)来实现。 在两种虹吸方法中,泵连续运行,控制床的填充和排水速度。 Fox et al (2010) 提供了全面的逐步指导,用于构建、操作和故障排除自动铃铛虹吸。

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恒流介质系统提供了排水方法的替代方法。 大量充气的水流入媒体床。 通过使用立式管道,水位保持恒定,而不是洪水和排水循环。 这大大减少了这种生长系统所需的油槽的尺寸。

_ 深水养殖 _:这种生长方法包括将植物悬浮在漂浮的筏子上,让根部挂在水中(图 8)。 植物根部与鱼缸中富含营养的水经常接触。

在这些系统中,有效的固体过滤是一项要求,以防止固体物质进入植物床并堵塞植物根系。 还必须在植物槽中进行曝气,以保持植物根系和有益细菌的足够氧气水平。 除了具有较大的保水能力,使水质参数更加稳定,水槽的筏子底部和衬里为硝化细菌提供了足够的空间。 该设计本身还提供了一个缓冲,防止停电,因为尽管水或空气流失,根部仍然被淹没在水中。

表 2:水生学中 DWC 的经验规则。

Aquaponics 基材中深水培养的经验法则 特点 筏通常由 HDPE 塑料或聚苯乙烯板制成。床位 应隔热,以防止系统中的温度波动 系统设计 床床应为 12 英寸(30 厘米)深 床宽可能会有所不同,但通常为 4 英尺宽 ,需要高效的固体过滤以防止固体在植物床上积聚 水槽每分钟 5-10 加仑的水流量 承载能力 通过 固体物质和生物过滤实现高鱼放养密 度鱼放养密度不超过 60 千克/米 3 (0.5 磅/加仑) 鱼类消耗 1-3% 的身体每天饲料重量 * 绿叶蔬菜的饲料输入为 40-60 克食物/立方米/天喂养 32% 蛋白质饮食 对结果作物的饲料输入是 60-100 克食物/平方米 2 天喂养 32% 蛋白质饮食 在 20-25 株植物/平方米 2 种 果实作物储存在 4 株/米 2 水流管理 1-4 小时植物槽中的保水 时间 长而窄的床有助于水通过系统流动 维护 细固体可能会积聚在水槽中,需要清除 澄清器每日排水 精细固体捕获每周清洁

\ * 例外是在生命早期阶段,鱼类每天可以消耗 5-10% 的体重。

与基于介质的系统相比,深水培养 (DWC) 的生产效率更高(公斤产量 /m^2^ 种植空间);但是,在较小规模上管理它可能更加困难。 这些系统经过水培和水产行业的深入研究,通常在商业环境中实施。

绿叶蔬菜和草药,如罗勒,在这个生产系统中做得很好。 在适当的营养密度和结构支持下,果实作物如西红柿、黄瓜和辣椒可以成功。 DWC 技术可能不适用于获得用品或设备有限的地区。 表 2 列出了水生学中 DWC 的经验规则。

_ 营养膜技术 _:营养膜技术 (NFT) 技术直接来自水培工业。 在这种方法中,植物被插入到浅水平通道的顶部。 通过通道抽取一小片水,接触植物根系,利用这些营养物质促进生长(图 9)。 NFT 系统(如 DWC)需要足够的固体过滤以防止植物根系污染。 与 DWC 不同的是,NFT 系统需要一个单独的生物过滤器,因为光通道不能提供足够的表面积来充分生长硝化细菌。

与基于媒体的系统相比,这些系统的设计、构建和管理更为复杂。 如果渠道的大小不正确,植物根部会堵塞管道,干扰水流。 这种设计承担了一定程度的风险,因为如果水流不能迅速恢复,泵故障会导致作物大量损失。 然而,NFT 对于城市地区或屋顶来说是一个很好的系统,因为它们重量轻,使用极少的水,并且可以采用容易采购的材料制成。 表 3 列出了 NFT 在水中的经验法则。

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表 3:水中 NFT 的经验法则 Aquaponics 基材中营养膜技术的经验规则 特性 通道可以使用预制塑料、雨沟材料或 PVC 管道制成白色管道,因为它们反射阳光应该使用白色管 道保持内通道凉爽 系统设计 广场或圆形渠道是合适 的 渠道直径应适合作物的根大小 绿叶蔬菜-7.5 厘米管直径 结果作物 —11 厘米管直径管 道 通道不应超过 12 米,以避免管道末端的植物营养不足 通道坡度需要 1 厘米/米,以确保充足的流量需要 高效的固体过滤,因为固体可以堵塞管道所需 的重量曝气 承载能力通过 适当的固体和生物过滤,可以实现 60kg/m 3 (0.5 磅/加仑)的高鱼放养密度植物 在 水流管理 之间至少需要 21 厘米 的 植物槽中保水时间 1-4 小 时长而狭窄的床帮助水流经系统 维护 渠道需要在收获之间进行清洁 ,因为在停机期间植物非常脆弱,需要备用泵和发电机 。

\ * 例外是在生命早期阶段,鱼类每天可以消耗 5-10% 的体重。

  • 资料来源:珍妮尔·海格,利·安·布赖特,乔什·杜西,詹姆斯·蒂德威尔,2021 年。 肯塔基州立大学。 水果生产手册:种植者实用手册。 *

Kentucky State University

https://www.kysu.edu/academics/college-acs/school-of-aas/index.php
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