［摘要］在當今我國提倡綠色生活的大背景下，家庭菜園逐漸進入千家萬戶。在家中種植蔬菜，既可以美化環境，獲得優質放心的蔬菜，還可以提高小朋友的動手能力和參與積極性，培養兒童活潑陽光的天性，促進家長與孩子之間的交流，豐富城市人民的業余生活。但是，傳統的家庭菜園已滿足不了人們對蔬菜產品的綠色、安全追求，清潔、干凈、健康、易于管理的家庭智慧菜園越來越受人們的青睞。基于此，本文就家庭智慧菜園無土栽培系列產品的研發與應用展開探討。

　　［關鍵詞］家庭智慧菜園；綠色；無土栽培

　　隨著科學技術的發展，農業科技水平不斷提高，其中小型無土栽培在當前農業生產特別是家庭園藝生產中已成為不可或缺的技術。當前，常見的小型無土栽培系統主要包括箱式深水培、滴灌供液式栽培、營養液膜技術、霧培燈芯式無土栽培和潮汐式栽培5個基本類型［1］。當前市場上的無土栽培設備普遍存在結構復雜、使用不方便等問題，有的自動化程度低、管理不方便。目前，水培設備基本都是使用一組或者多個可移動栽培管槽，但是這種傳統的方法多應用在農田中，并且裝置結構較大，不適用于家庭或者辦公環境等室內場所。面對這種情況，研究人員開發了家庭智慧菜園無土栽培系列產品，并對這些產品進行了試驗。試驗結果表明，所開發的裝置具有清潔、管理方便、造價低廉、蔬菜生長良好等特點，適用于室內栽培蔬菜和花卉。

　　1家庭智慧菜園無土栽培系列產品研發意義

　　1.1觀賞性佳

　　隨著種子資源的豐富，色彩斑斕的蔬菜種類不斷涌現，大大增加了蔬菜的觀賞性。而且家庭智能菜園系列產品的種植可以提高那些在城市里長期生活的人對農耕園藝的認識，豐富城市人民的業余生活，提升家庭空間觀賞的趣味性，美化生活環境，同時具有調節氣候空間、增加環境濕度的作用。此外，通過種植蔬菜，可以有效減輕人們的工作壓力、愉悅心情等。

　　1.2食用安全性高

　　家庭智能菜園采用先進的無土栽培技術，可以減少農藥的使用，并且可以在種植蔬菜過程中使用有機肥或基質代替傳統化肥，這樣既環境保護又不使室內充滿肥料的氣味，還可避免農藥、化肥對蔬菜造成的污染，保證人們能吃到綠色健康蔬菜，同時能克服長期運輸蔬菜的缺陷，保證人們能隨時吃到新鮮蔬果，避免蔬果營養成分流失。1.3可操作能力強家庭智能菜園產品通過人工控制蔬菜的生長，能滿足人們快速生產蔬菜的需要。而且蔬菜生長所需的水、肥、氣、熱等環境可通過電子端實現智能控制［2］，甚至外出時可以用手機操控遠程控制器進行管理，大大降低這些植物培養維護的時間成本。一些幾乎可以自動拆除的新興植物種植培養系統，不用時可以自動收回，占用極小的種植空間。

　　2家庭智慧菜園無土栽培系列產品介紹

　　家庭智慧菜園無土栽培系列產品的研發和應用，依托江蘇農林職業技術學院技術人才的支持，同時采用美國、日本、荷蘭和以色列先進無土培育技術，專業研究陽臺、屋頂栽培技術，通過人工控制蔬菜生長條件，采用微型計算機或手機APP、營養液輸送系統、控制系統、監測系統等完成人工對蔬菜的生長控制，在降低成本的同時提供“量身定做”的服務，能滿足人們快速生產蔬菜的需要，又能發揮綠化室內、休閑生活等作用。

　　2.1水培設備

　　水培裝置多采用并列的一根或多根可移動的栽培管槽進行培育，是利用生長季節和設施條件大面積生產的栽培裝置。水培裝置由貯液池、增液泵、栽培槽、營養液循環管道和調控系統組成。其中，營養液循環裝置包括貯液箱、進液泵、進液管、回流管。營養液經增液泵由進液管向栽培槽流動，營養液在栽培槽內的深度為5～8cm，與根系相接觸，再沿著栽培槽的回流口通過回流管流回貯液池；進液管一端與進液泵相連，另一端則分為2路，分別與2個栽培槽的進液口相連；栽培槽出液口與回流管相連。調控系統包括時控開關、電源，進液泵與時控開關、電源連接［3］。例如，管道式蔬菜栽培裝置由各種規格的聚氯乙烯管組成，形成一種可供營養液循環的無土栽培系統，聚氯乙烯管上有種植槽，栽培植物時將裝有植物的定值網框或海綿塊放入定植孔，植物根系浸入營養液中吸收營養，滿足植物的水、氣、肥需求。管道栽培裝置可以做成造型不同的管道，適用于各種葉菜類蔬菜和部分花卉等營養液栽培［4］。采用該設備可以有效避免土傳病害的產生，而且管理便利、環境清潔，可用于生產安全、無公害蔬菜。管道式無土栽培裝置高1.0～1.5m、寬0.8～1.2m，厚度0.3～0.5m，一套設備的占地面積約0.4m2。管道式裝置有特殊配置的有機營養液，能為蔬菜的生長提供所需的營養物質，并且有自制的營養液循環通道和控制系統，可以對管道內的水位進行不斷調整，實現氧氣和養分的自動循環。同時，管道式裝置非常美觀，培育面積可以根據小環境的需求進行調節，底部安裝萬向輪，移動非常便捷。一般管道式裝置能栽植蔬菜約60株。

　　2.2立柱式蔬菜栽培裝置

　　立柱式蔬菜栽培，可提高土地利用率3～5倍，提高單位面積產量兩三倍，是一種資源節約型、工廠化高效型生產模式。立柱式無土栽培裝置采用蛭石和有機營養土為基質進行栽培，該裝置的特點是占地面積小，高度1.8m，立柱直徑約0.3m，一般有6～9層栽培處，并且可以根據室內空間大小和家庭環境需求對高度進行調整。裝置每層可以種植8株蔬菜，一套裝置可以種植蔬菜約48株。同時，立柱式裝置的下方裝配了萬向輪，可以根據實際情況進行自由移動，同時能通過調整裝置的角度，保證所有植物都能接受充足的光照，使得栽培蔬菜可以健康生長。

　　2.3懸掛式蔬菜栽培裝置

　　懸掛式蔬菜栽培，是指在陽臺頂部或檐口鑲嵌套鉤，鉤上放置細鋼管，管上懸掛吊盆或直接將吊盆掛在鉤子上，在吊盆中栽培蔬菜的方式。根據實際需求，吊鏈可采用鋼絲、麻繩、尼龍繩或彩色編織材料。懸掛式裝置使用水培技術給蔬菜提供營養物質，利用自制的營養液循環通道和控制系統對水位進行自動調節，并且能不間斷循環提供有機營養液。該裝置可以種植30棵葉類蔬菜，可以充分利用空間，在房間中作為裝飾非常美觀。

　　3家庭智慧菜園系列產品無土栽培技術原理

　　無土栽培是一種不采用天然土壤而采用含有植物生長發育必需元素的營養液或基質來提供營養，使植物正常完成整個生命周期的栽培技術。家庭智慧菜園系列產品無土栽培的技術原理主要如下。深液補氧栽培，是指植株根系生長在較為深厚且流動的營養液層的一種水培技術。種植槽中盛放5～10cm甚至更厚的營養液，將作物根系置于其中，同時采用水泵間歇開啟供液使得營養液循環流動，以補充營養液中氧氣并使營養液中養分更加均勻。淺液流栽培，循環供液的液流呈膜狀，僅以數毫米厚的淺液流流經栽培槽底部，水培作物的根墊底部接觸淺液流吸水吸肥，上部暴露在濕氣中吸氧，較好地解決了根系吸水與吸氧的矛盾。營養液通過管道循環供給植株根系營養，在循環過程中保證根系吸氧。霧培，是一種新型無土栽培技術，是將作物的根系懸掛生長在封閉、不透光的容器（槽、箱或床）內，營養液經由特殊設備形成霧狀，間歇性噴到作物根系上，以提供作物水分和養分需要的栽培技術。霧培與水培有明顯的差異，作物根系直接暴露在充滿霧化營養的空氣中，在毫無機械阻力的情況下生長，具有充足的氧氣和自由伸展的空間，可有效解決普通水培中供氧、供肥的矛盾，具有養分供應速率快、養分和水分利用率高等特點。固體基質栽培，是用固體基質（介質）固定植物根系，根系通過基質吸收營養液和氧的一種無土栽培方式。采用滴灌法供給營養液，固體基質采用有機營養土與黃土（1∶1混合），有效固定植物根系和提供足夠的養分，水分通過管道供給植物根系，保證植物正常生長。

　　4家庭智慧菜園無土栽培系列產品使用方法

　　4.1播種與定植

　　種子凈處理完成后，采用基質在育苗畦中進行催根育苗。幼苗長至三葉一心時，使用貯液箱進行靜液養苗，為根系生產提供良好的條件。同時，需要根據幼苗的生長情況對營養液的高度進行調整，有效引導根系伸長。根系長達8cm時，將苗定植在裝置栽培管的定植孔上，并利用增液泵定時給栽培管供液。

　　4.2消毒與清理

　　蔬菜采收完成后，必須對栽培時利用的管道進行及時拆除，并對蔬菜的殘根及管道中沉淀物進行清理，之后使用0.5%漂白粉或2%～5%的硫酸銅氫鈉溶液對所有材料進行一次清洗。

　　5家庭智慧菜園無土栽培系列產品的材料

　　5.1栽培管

　　栽培管由建筑材料中的聚苯烯（直徑為10.5cm）圓柱形下水道管材組成，并通過專用彎頭將栽培管連接成環狀，固定于立體支架上。在管道的水平面上方每隔15cm打一個直徑2.5cm左右的圓孔，各管之間水平向的管口用專用膠水粘接，垂直向的則不粘，以便于拆除。每根栽培管長度根據需求確定，一般為150～200cm。

　　5.2隔阻板

　　在每管水平向出液口的連接部分安裝一個半圓的隔阻板，用于保持管內穩定的液面。

　　5.3定植杯

　　在定植口上放置定植杯，定值杯為FCH水培系統定植杯，也可將定植海綿塊或普通海綿根據苗和栽培口大小剪開使用。

　　5.4供液系統

　　用小型水泵控制供液，用直徑20mm的下水管或者長方形小水箱盛裝營養液，利用自然落差使營養液在管內以“S”形路線供液。在營養循環過程中，可以根據苗的大小及需肥情況利用型號為TW-E05時控開關控制營養液日流動次數［5］。

　　6家庭智慧菜園無土栽培系列產品發展前景

　　6.1家庭菜園，綠色環境豐富

　　家庭蔬菜栽培設備是近幾年我國興起的一種集觀賞、食用和美化于一體的新式綠色產品。早在20世紀30年代，日本、歐美等發達和地區開始結合觀光農業的研究開發了觀賞蔬菜，選育了大量適合盆栽的蔬菜品種，開發了很多與不同室內條件相匹配的栽培容器，以及無土栽培基質和營養液配方。在我國，繼前幾年城市建立了屋頂農場后，近年來開始在自己面積較小的平臺甚至窗戶欄桿上種植各式水果，如草莓、番茄等，這樣就可以吃到自己種植的新鮮水果、蔬菜，既飽口福，又豐富生活，讓家庭菜園在具有實用性的前提下極具觀賞性［6］。

　　6.2親子交流，滿足心理需求

　　家長陪孩子管理家庭菜園，通過種植蔬菜、澆水施肥等農田管理工作，打開孩子尋求知識的心扉，培養孩子觀察、分析、語言表達、邏輯思考等能力，讓孩子健康地學習和成長。6.3智慧農業，高效智能管理許多上班族雖然渴望在家里種植蔬菜，但是缺乏基本的蔬菜種植技術，加之工作繁忙，很多時候對家庭種植的蔬菜疏于打理，出現蔬菜種植一段時間后引病害、蟲害嚴重或者因管理不當而出現大批量死亡現象。通過手機、Ipad、PC端等智能APP控制蔬菜生長環境的無土智能栽培方式更受消費者青睞。

　　7結語

　　家庭種植蔬菜可美化環境、凈化空氣、頤養心靈、陶冶情操等，并能使遠離自然的人重新感受到與自然零距離接觸的感覺。但在家庭蔬菜種植過程中存在一些問題，如種植人員缺乏栽培知識，造成蔬菜產品產量和品質均不高；環境和植物的選擇均不恰當，導致植物生長情況不佳，甚至由于操作不正當等原因引起人們的過敏癥。故種植前需要周密考慮及設計，同時研究并采用清潔、干凈、健康、易于管理的家庭智慧菜園，滿足城市居民的實際需求。

　　參考文獻

　　［1］王晶瑩.論家庭開心菜園的建造及種植技術［J］.農業與技術，2018（7）：181-182.

　　［2］毛罕平，李萍萍.工廠化蔬菜生產成套裝備及自動控制系統的研究［J］，農業機械學報，1996（s1）：111-114.

　　［3］陶正平，王玉彥，賈衛國，等.靜水式蔬菜無土栽培裝置設計與應用研究［J］.北方園藝，1996（2）：17-18.

　　［4］代安國，林珠班旦，永毛，等.管式立體蔬菜無土栽培裝置的設計與應用［J］.西藏科技，2002（6）：36-39.

　　孫亮董慧張蔚王凌飛許李杰