西北农林科技大学：蔬菜水培种植仿真综合实验-服务案例-高校虚拟教学仿真软件

公司与西北农林大学合作，开发“蔬菜水培种植仿真综合实验”课程。

实验目的

水培是蔬菜根系生长在营养液中的一种无土栽培方法，蔬菜所需的营养物质均由营养液提供。营养液配方的选择、营养液的浓度和酸碱度的调整等是蔬菜水培种植成功的重要因素。

本项目包含：“水培设施的选择与组装”、“营养液的配制与管理”、“水培蔬菜的植株调整管理”三个模块。

通过该虚拟仿真实验项目，达到以下目的：

1、解决蔬菜栽培种植周期长与实验场地要求高的难题；

2、培养学生的主观能动性和细心观察分析问题的能力；

3、师生互动，建立交流平台。

实验原理

1. 水培设施的选择与组装

不同类型的蔬菜对水培设施的要求存在一定差异，通过对不同类型水培设施的识别、特点的了解，真正了解设施的组成、布局，为后期种植做好准备。

1.1 水培设施的认识

1.1.1 深液流水培技术

深液流法（Deep Flowing Technique，简称DFT）即深液流循环栽培技术。营养液层较深，作物大部分根系浸泡在营养液中，其根系的通气靠向营养液中加氧来解决。该装置主要包括种植槽、定植板或定植网框、贮液池、营养液循环流动系统四部分（图1）。

1.1.2 营养液膜水培（Nutrient Film Technique，简称NFT）：营养液膜水培系统针对基质培或深液流水培中种植槽等生产设施较为笨重，造价昂贵、根系供养不良等问题设计。设施结构简单容易建造，在配套控制装置下易于实现生产过程的自动化。营养液膜技术依据栽培作物的株型大小而使用不同形式的种植槽和定植板。

1.1.3其他水培形式：主要是在深液流水培或营养液膜水培基础上进行改进的，还有通过将两种水培类型进行合理的组合，不断满足人们对不同水培设施的需要。

（1）浮板毛管栽培

（2）动态浮根法

（3）多功能槽式水培

（4）立体叶菜栽培

（5）小型水培

2. 营养液的配制与管理

营养液是将含有蔬菜生长发育所必需的各种营养元素的化合物和少量为使某些营养元素的有效性更为长久的辅助材料，按一定的数量和比例溶解于水中所配制而成的溶液。无土栽培生产的成功与否，在很大程度上取决于营养液配方和浓度是否合适、营养液管理是否能满足蔬菜各个不同生长阶段的需求。不同地区的气候条件、水质，作物种类、品种等都将对营养液的使用效果产生很大的影响。营养液的配制与管理是无土栽培技术的核心。

营养液一般情况下先配置成母液，使用时根据母液的倍数稀释成工作液，这样更加利于大量营养液的贮存。番茄营养液配方很多，其基本成分都很相似，但化合物的含量差异较大。根据化合物的组成营养液分成A液、B液和C液。A母液以钙盐为中心，凡不与钙作用而产生沉淀的化合物均可放置在一起溶解。一般包括Ca(NO₃)₂、KNO₃，浓缩100-200倍；B母液以磷酸盐为中心，凡不与磷酸根产生沉淀的化合物都可溶在一起，一般包括NH₄H₂PO₄、MgSO₄，浓缩100-200倍；C母液是由铁和微量元素合在一起配制而成的，由于微量元素的用量少，因此其浓缩倍数可以较高，可配制成1000-3000倍液。

水培番茄采用园试营养液配方，母液主要分为A液、B液和C液。A液包括硝酸钙和硝酸钾，B液包括磷酸二氢铵和硫酸镁，C液包括乙二胺四乙酸二钠铁、硼酸、四水合硫酸锰、七水合硫酸锌、五水合硫酸铜、四水合钼酸铵。

3. 蔬菜植株的管理

3.1 蔬菜幼苗的定植

（1）番茄：番茄苗龄与定植后的长势有密切的关系，一般越是小苗定植，定植后长势越强，产量越高，但易发生畸形果，品质下降，且易生长过盛而容易发病。所以当番茄苗长到3-5叶时即可定植，基质番茄苗从盘钵中取出，将根用清水洗净，注意不伤根，而后定制栽培板的定植穴中。

（2）生菜：当生菜长到子叶展平，真叶露心时开始第1次分苗。分苗后，长到有5片真叶时即可进行定植。定植时要防止生菜根部受损，影响生长。

3.2 植株调整

3.2.1 番茄

当番茄植株长到30 cm高时，应及时吊蔓引枝向上生长，避免番茄植株倒伏。

（1）单干整枝：番茄整枝采用单干整枝，所有侧枝均需要摘掉。

（2）吊秧和落秧：当植株第一花絮第一花开花时开始吊秧。将尼龙绳的一端固定在植株基部，将尼龙绳在植株上缠绕后，另一端固定在吊钩上再挂在温室骨架上。当植株生长点长至2 m以上时，应及时进行落秧。首先将缠绕在茎蔓上的吊绳松开，顺势把茎蔓落于地面，切忌硬拉硬拽，使茎蔓要有顺序地向同一方向逐步盘绕于基质袋的两侧。要注意防止落秧时番茄茎部开裂，一般选择晴天下午落秧，以防止番茄茎部断裂。

（3）疏花疏果和打叶：为调节好营养生长和生殖生长的平衡，番茄长季节生产过程中经常要疏花疏果和打叶。一般大、中型果实品种番茄每穗留4-5个果实，而多数番茄品种每穗花在5个以上，因此需要疏花疏果。疏花疏果时间一般为果实长至直径约为1cm时。应选择畸形果、病果以及小果等不良果实摘除，同时摘除残留在果实上的花瓣。

果实成熟后，可3-4片叶。同时及早摘除病叶、老叶、黄叶。

3.2.2 生菜

生菜的植株调整主要是打叶，为了养分分配均衡，及时打掉老叶和病叶。

实验内容

该实验共包括2个模块。

模块1：蔬菜水培种植仿真综合实验番茄