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果树的管道化气雾栽培
果树的栽培有很多模式,传统栽培,从种植密度来分,有稀植果园与密植果园,还有超密度种植的草地果园;从树型来分,单株丛生的,也有平棚与篱架式的,当前果园大多还是按照树型的自然特征,进行修剪造型形成符合该树生物特性的树型修剪为主,大多枝条分生以自然加修剪优化光环境为主。而平棚与篱架则不同,所有果树枝处于同一水平面或立面,分为平棚与篱壁。从耕作基质为分,大多果园还是传统土壤耕作,在土壤耕作基础上,结合自然农法,实行有机生草栽培,也有用容器及人工基质栽培的限根种植法,但这里介绍是一种全新的模式,适合果园省力化优质高产种植,适合都市果园的建设。这种模式叫管道化雾培果园,它融合了各种先进的耕作技术整形技术与调控技术,使果园种植成为工业化的可能。以下就把该模式的创新理论及实践方法进行简要介绍,今后会跟踪技术时展进行详细报道与阐述。
一、创新的理论依据
1、枝组化、超矮化、可控化的需要
果树的密植是丰产的基础,采用控根与修剪实现高效化树体生理机能的建立,让植株枝组化,使叶幕冠层贴近根系,也使枝叶光合生态位优化,获得最充足光照;所以实现优质高产栽培,大多往矮化密植的技术思路拓展;在土壤栽培中,根系若无限伸展,会使冠径无限扩张,最后使枝叶光合层远离主干与根系,形成伞形天蓬树冠,内膛空虚,光照弱,树体只限表层结果,而且又有大量营养浪费于枝干骨架的构建,也使肥水及光合产物运输距离加大,树体难以建立高效化的生理代谢机制。所以探索与实践一种类似枝组化树体的丰产模式成为各种果树栽培研究的方向与趋势。采用管道化雾培,根系生长可观察、可修剪、可控制,可以对根系进行阶段性的修剪调控,以达到树体枝叶冠径冠形的人为有效控制。根系生长影响树冠生长与冠形,枝叶生长又回馈影响根系的发育,两者相辅相承,互为一体。采用管道化雾培可以根据生长发育阶段的需要,进行科学的促控,实现果树生长发育的人为可控化。栽于管上的果树就如从管道主干上伸展抽发的枝组,枝叶离根距离近,光照充足,叶片光合效率高、果实品质好而且亩产高,是生产优质果的高效树形。栽培果树就如种植番茄、树体可控,枝展起伏、每株果就是一个高效的结果枝组,而且采摘管理方便,修剪工作量少,枝条更新速度快,都是以年轻高效的枝挂果,果实品质好,综合产量高。
2、让根系结构变得简单,让吸收效率变得高效。
土壤种植或基质栽培果树,其根系的分根特性大多为定根的多级分根模式,有主根、侧根、二次根、三次根-----,随着树龄增大,分根级数也就越大,致使末端吸收根到达树梢的距离越来越远,从理论来说,树冠有多大,根就能扩展多远,这样远的输送水分与营养,导致大量耗能效率低。就如汽车行驶于乡间道路一样,盘曲错绕,难以高速行驶。而采用雾培后,果树根基发育的根系全为不定位的须根根系,就如胡须毛发,数量多,表面积大,无复杂的次级分根,能直接高效地把果树所需的肥水吸收运送至树梢。所以吸收效率极高,从而也表现出更为高速的生长效果。使投产提前,生物量积累加快,也使有效光合产物积累增加,品质更佳。果树雾培后形成的根系也叫气生根,悬于空气中,与种菜一样,根系获得充足的肥水气环境,使生长速度倍增。四年生的葡萄基部径粗达10多厘米,就如土壤栽培十多年的生长量。另外桃树栽培次年就可以投产挂果,而且果色艳品质佳。普通土壤栽培的果树只有末级根为吸收根,大多数根系用于输送骨架的构建,看似庞大的根系,但有效根所占的比例随着树龄增大,却变得越来越小。而雾培果树的根系,发达的雾培根高效直接数量多,在气雾环境下,又方便修剪刺激,实现人为的根系更新,始终把根系体积控制在一定的范围之内,从而也达到了有效控制树冠的效果,让树冠形成上也变得简化,无需多级分枝,甚至可以实现直接主干上形成枝组结果,因为根的分形与树冠的分形有类似的一致性,当根的分根分形简化后,树枝冠形的发育分级也为变得简化,构建起高效的代谢、合成、转化生物体。
3、让植株的生长变得更为可控
果树植株的发育,包括萌芽、抽枝、分化、挂果、成熟、落叶等都与地下部份根系的生长发育相关,也就是地上的生长受地下根系部份控制,地下根系的发育由地上部份回流的营养或者激素等物质的回馈与调节。雾培果树后,根系不再是埋于地下难以观察诊断与难以灵活修剪与调控了,它也变得如地上部份的枝叶一样,可以进行人为的技术处理,从而通过根系的科学处理,创造适宜的丰产优质的树冠。根系除了吸收营养矿物质外,它还分泌大量的激素及次生代谢物来主导与影响植株的生长发育,所以控制了根也就等于可通过根系的调控来影响地上植株的生长与发育。让不可见的根组织成为可任园艺师随意摆弄的组织器官了,让果树调控手段变得多元化,可以随心所欲对果树植株进行技术处理与人工干予。比如根系的修剪更新,会激发更多有活力的吸收新根发育,这些新根分泌的激素与次生物质,使地上的枝芽生长发育得以优化改变,继而影响花芽分花果实发育及生物量的形成。总之,根系的人为处理都会影响地上的发育,只要摸索规律形成技术手段,栽培的果树就可以非常灵活的按照人为的技术意图与思路得以实现,让果树栽培正真成为工厂化可控化的产业模式。
4、可以高效的补充肥料及激素,快速修正与优化植物生长发育动态。
土壤栽培果树,补充的肥料或者生长调节剂,经过土壤的环境后,难以快速作用于根系,其间大多数为渗漏、蒸发、固定或者转化,而且又需经由分解移动才能让根系获取。在急需调控的情况下,如保花保果、花芽分化、提高糖度品质等关键生长发育阶段,可以采用快速高效的根系补充方式进行营养供给,让植株快速获取所需的营养或者精微调控物质,而土壤施肥方式则表现缓慢且吸收效率低,难以快速奏效。这种直接喷施于根系的方式是植物获取急需营养最为快速的方式,比任何一种栽培模式都要来得高效。这样栽培者就较为容易地按照植株生长发育动态及阶段需求进行人为调控。
5、对根环境温度调节成为可能。
土壤栽培根区温度大多由自然气候决定与波动影响,难以按栽培需要进行人为调节,既使覆地膜其对土温的影响也是甚微,不可能取得最佳的效果,因为地栽的土壤环境太大,热传导与散发过快,不管降温与加温都需浪费大量的能源。而栽于管中的相对独立的根域环境,既是处于密封空间内,又因体积较小而且根系悬于空气中,无需消耗过多的能源就可以调节根区的空气温度,不管是加温还是降温都不会浪费太多的能耗,这样根区温度的灵活科学调控就成为可能。根域温度对植物的生长影响是起决定性的,也就是说根温变化直接影响植株的发育,其影响程度是最大的。春季,土壤墒情好,根温高,作物春季萌发复苏生长就早,所以生产上用覆地膜的方式来促成调节。根温如果过高,如盛夏天气,很多植物就会进入休眠停滞生长状态。是因土壤温度过高后,导致根功能的吸收障碍,如果确保根温在一定范围,试验曾表明,在夏季甚至都可实现冬季蔬菜的反季栽培,说明根温比气温对作物的影响更大,甚至是决定因子。而果树的管道气雾栽培,较易实现根区温度控制,而且耗能不太,未来可以更方便的实施果树的生长发育阶段调节,与产期调控,运用于果树反季生产成为可能。
6、人工制冷解除低温休眠变得可行
果树中的落叶果树大多具有冬季休眠特性,在低温刺激下才能完成生理转化,降解体内脱落酸,打破萌芽抑制,开始萌芽生长,与正常的发育。因果树种类不同,对低温需求的积累时间要求也不同,原产寒带、温带的果树,低温休眠所需时间要长些,原产亚热带的相对低温需求时数就少些。当前反季节栽培落叶果树,基本还是靠自然低温积累完成打破休眠,等自然休眠结束后方或扣棚加温实现促成栽培。这样就难以实行灵活的产期调控,因自然低温的积累不稳定,温度波动大,而且进入寒季的时间也不一样。对落叶果树来说低温需求的温度为0-5度,而采用冷库处理,可以保持与确保24小时的有效温度区间,就可以减少打破休眠的天数,而且可以待果树完成花芽分化后立即可提前进入冷库处理。比如南方水蜜桃大多数需冷量为500-700小时,如果自然打破休眠得入冬后近3个月的时间方可破眠,而如果采用人工处理,只需于11月份移至冷库处理近30天即可,这样于12月初或中旬即可搬入温室大棚实行促成反季的产期调控栽培,有望于3-4月份上市,比自然露天熟期提前近1-2个月,甚至特早熟品种还会更早。对于需冷量大的品种,实行人工破眠意义更大,产期调节的反季效果更为明显,而且采用人工低温处理,有望实现在亚热带地区栽培寒温带的高休眠果树品种。因为采用雾培果树方式,树体的搬挪移动极为方便,不带土团而且轻巧,再者其根大多为须根只需稍作包缚保湿处理即可移至冷库进行堆码贮存,放置处理量也较大(最好对反季栽培果树实行主干式整形或者小枝组化整枝)。传统人工打破休眠大多采用盆栽或容器栽培果树,进入秋季就把植株搬至高海拔地区进行自然破眠,运输搬挪工作量大而且效率低。采用管道雾培果树方式后,栽培管理简单方便,移动破眠也轻巧高效,是实行反季栽培及高休眠品种于热带或者亚热带栽培的可行方法。也就是说未来可以实行所有温寒带植物在热带及亚热带的成功栽培。
7、省免传统栽培果树大量的田间劳作
果树传统土壤耕作,生产者需大量的精力与劳动力进行土壤改良、中耕、除草、灌溉保墒等工作,化去财力物力与人力;而采用管道化雾培方式后,与土壤相关的工作全部减免,只需管理好地上部份的工作即可,包括整枝修剪、病虫防虫、保花保果等农作,其实离开土壤后病虫也得以大大的抑制,减少了传播途径,用工用药用肥都得以节省。特别是在不适合传统耕作的土壤环境,如盐碱、荒漠戈壁甚至水上等非耕区都可以栽培果树,在城市屋顶、栏杆、墙面等都得以果树种植的实现,因雾培解决了承重问题,可以在有光照的任何地方进行果树栽培,而且其用肥用水少,实现闭锁循环,零排化零浪费。
8、在根系科学研究及植物生理缺素性的研究上变得更为直观
采用雾培管道化种植果树,让根系悬于雾环境中,科研人员可以定期观察根系发育,可以研究根系对环境应激所产生的生理形态等变化,不需传统土壤一样剖土研究时又影响到正真的根生理状态。另外对于果树的各种缺素症的研究上,变得极为简单,只需对营养液中的元素进行盈缺控制就可以准确获取缺素或过量导致的生理变化规律及症状,是科研部份果树研究的重要平台。另外对于一些内生菌的果树,要实施菌种的接入也非常方便,只需把菌种混入营养通过弥雾就可以普遍而均匀的接种到每个植株,实现菌与根的共生。另外也可以通过对根的干旱胁迫来控制地上树完的生长及提高成熟的果实糖度,在果树着色成熟阶段,只需减少根系水分供给就可以达到提高糖度或控制树梢生长的目的,可以有效调节植株的生理平衡。
二、果树管道化雾培操作实践
目前管道化雾培用于生产的最好模式是采用高架设栽培,管道离地一定的高度架设计X型钢架上,一方面便利养液回流,另外X架的上方V架便利植株固定绑缚,或实施V形篱壁种植,同时在X架的上方也方便覆膜实施避雨种植,提高果品品质,另外离地的管道化架设腾出的地面空间,又适合用于其它耐荫植物的栽培,提高利用率,或者自然生草优化果园生态,减少病虫害。
X架设的管道化果园虽然一次建设成本稍高,但日后管理极为方便,同时也利于早期管理的提前结果,改善品质。管道雾培也方便早期果树树型较小时其它作物的套种,高架设设计,也方便实行果树早期的卧倒栽培或者倒挂栽培,达到果树修剪省力化的效果。管道化雾培即适合大田大面积生产,也适合阳台等都市环境的绿化栽培。
以下就以管道化雾培的生产运用为例作详细介绍。
1、安装X架并铺设大口径PVC管道
用20#热镀锌管作为材料,按设计图纸组装配X支撑架。然后架设口径为35-40厘米的PVC管道,并于管道上按照一定的间距开植定植孔与喷头安装孔,定植孔孔径一般为8-10厘米。如果采用密植孔间距则为1-1.2米,如果实施早期其它作物的套种,则按照0.6米间距开孔,果苗小时,中间的孔可以套种瓜果。在定植孔之间再开设一喷头装入孔,以十字形喷头方便取出为准。
安装X架并架设管道
开设定植孔及喷头维护孔
2、安装内置喷头并密封端头
管内弥雾喷头按照间距0.6米一个的标准安装,供液管统一布设于大口径种植管的管外,供液管上引出毛管并安装喷头,喷头由按预先开设的喷头安装孔插入大管内固定即可。大口径栽培管两端头用透明的有机玻璃打玻璃胶封口,并外加避光盖,作为根系观察窗,平常方便观察根系生长情况。
安装内置喷头
端头封口加盖
3、安装定植管
气雾栽培果树不像土壤种植,植株悬空定植,遇风易摆动摇弋刮伤枝叶,为了让小苗有更好的稳固性,于定植孔内先插装一口径相应的变径接头,作为定植基座,再于变径接头上插装一30-50厘米长的PVC管作为定植管,有了定植管,移栽后的果苗就具有很好的稳定性与抗风性。
黑色为变径接头作基座再套接一段管作定植管
需定植果苗的孔插装定植管
4、果苗进行催根处理
气雾快繁的果苗可以直接移栽,而土壤培育的果苗,为了移栽后有更好的气雾适应性,一般都要求对果苗进行去根处理,去根后果苗先于珍珠岩苗床上进行催根,待长出洁白的水根后再行移栽,这样种植的果苗根系全为新生的不定根根系,一是根系数量多,二是在气雾环境长成的水气根与植株之间有很好的维管连通性,不会出现后期的养分输导障碍,大大提高果树的气雾适应性。
气雾快繁的果苗可以直接移栽
对土培苗得在移栽前进行去根与催根
5、移栽及管理
催生水根的果苗可直接套装定植管,插入定植基座种植于大口径管道上,小苗茎干与定植管之间用喷胶棉固定。果苗移栽一周内养液中不配入营养元素,只向根系供清水,一周后用二分之一剂量的园试配方供液,待长成2-3级以上分枝时,可调节一个剂量的园试配方,以促进花芽分花。
催根苗移至定植管定植
X架下层空间可以用于育苗或其它用途
果树管道化雾培生长快,通过摘心拉枝整形等处理,一般次年皆可投入或丰产,在树形及调控上可借鉴草地果园模式。但作为X型高架设管道雾培,植株有较高的离地空间,可以对植株进行卧倒或者倒挂处理,以达到控制树型达到自然矮化效果。但作倒挂处理不宜过早,得待有一定叶面积系数与树体生物量时进行,否则会有早衰现象,变成小老树树体,影响次年产量,一般在有一定分枝级数与树冠时,通过整株卧倒或倒挂处理促进花芽分化,让植株由营养生长转为生殖生长。另外可以利用X架的优势,对果树进行V形篱壁整形,这样树形更方便管理,也有利于优质丰产。
待树体有3级分枝时进行整株卧倒处理
次年可获丰产
管道化雾培果园如果再行避雨结合,基本少有病虫害发生,有望培育出优质的免农药水果。管道化雾培果园,日常基本无需管理,大大降低劳动力投入。雾培果树对养液的管理也没有蔬果严格,就是用通用的二分之一剂量的营养供配方供给也就足够果树的营养需求。但如果果树临近成熟期,最好提高剂量至1-1.5或更高,有利于糖度的提高及转色。管道雾培果树其实是一种水气培模式,果树根系很快能生长至管底,也就是说都会有部份根系泡于管底的养液中,这样大大增加了植株对水份吸收的缓冲性,既使遇到停电也不会对植株造成太大的生理损伤,更方便生产管理。另外管道化雾培果树虽然根系在较小的管道空间内,但同样可以培育大树冠的植株,因为它的根系可以在管道内无限延伸,就如水平放任式的水气培一样,但生产上通常以矮化型作为主要培育方向,因为矮化密植有利于早期丰产,也利于品质改善。
三、果树管道化雾培存在问题及发展前景
管道化雾培果树可以实现都市环境任何有光照有水有电地方的树木种植,无需搬土,只需架设管道即可,建设方便投入省,适合都市市民的动手操作,无需太专业的技术支持,适用范围广,操作简单,容易普及推广。
但管道化雾培果树,也还存在一些问题有待改进与提高,目前用于管道雾培果树的管道材料大多选择大口径PVC排水管,栽苗方式采用管道开孔的方式,根系完全密封于管内,待植株长大后,庞大的根系难以从定植孔中拔出观察,所以最好对管道进行改造,开发专用的栽培管道,把管道设计成可开合型,需要观察或维护根系时,可以方便打开管道,需要搬移调整时,也容易取出庞大的根系。
另外栽培管道在太阳暴晒下,管内空间的温度容易上升,如何在管外包缚反光保温材料,稳定管内温度,给根系创造相对凉爽的环境,也是日后需要改进的地方。简易的方法可以用带保温石棉的铝箔纸包缚,这样可以稳定根区温度,夏日不会过高,冬日又可防寒。也可以用专用的聚氨酯保温管套护栽培管,可以起到更好的效果。在热带地区或者夏日温度较高的地区,有条件的甚至可以于养液池中安装致冷或其它的降温设施,在生产基地可以用地下水环绕池壁循环降温。确保根区温度的稳定对于果树的正常快速生长作用明显,是日后管道化果树雾培的必要措施。
管道化雾培果园的建设技术,实现了任何地方可建果园,园地建设与土壤无关,与地势无关,只要空间有光照,环境可供电即可以生产。也就是未来在任何地方与环境下都可以实施果园的建设,城市屋顶、护栏、窗台、广场、甚至墙壁等环境都可以种树,干旱的沙漠、盐碱化的农田滩涂、无土层的山地及徒坡等常规无法实施的环境都可以建设果园,如果建设浮体甚至可以构建水上漂浮果园。把果园的概念拓宽,把果树的栽培变成空间利用的方式,实现了到处可建果园,随处可见花果绿化的生态效果。
在少水的地区,在无土壤的环境都可以发展果业,这将是果业发展的伟大变革与创新,必将带来巨大的社会经济及生态效益,具广阔的发展前景与市场空间。
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