第三節　LG-L立體無土栽培設施及栽培模式

針對斜插式立體栽培柱、栽培墻設施結構在安裝、栽培過程中存在的問題，對這兩種栽培設施裝置進行了較大的改正，研制開發出第二代鏈條組合式墻體栽培（專利號：ZL200820109103.1）、組拼式墻體栽培和三角柱式栽培設施三套模式。2011年，又針對目前所有立柱式栽培設置裝置普遍存在需要更換基質，主體結構遮擋光照明顯以及蔬菜直立生長不均衡、商品性差等的弊端，進一步研究開發出第三代“螺旋仿生立體水培柱”（專利號：ZL201120202956.1）。

一、鏈條組合式墻體栽培設施結構

鏈條組合式墻體栽培設施結構由墻體栽培槽、槽頂蓋、底部集液槽、基座、固定軸管、無紡布、基質、定植杯、營養液循環供液系統等組成。

栽培槽體采用高密度聚苯材料模壓而成，槽外長860毫米，高125毫米，槽內徑長820毫米，寬40毫米，深10毫米，厚度為20毫米。槽內分設四個檔格，每個擋格的底部具有兩個排液口，兩側各帶一個凸出的U形定植口，整個栽培槽體兩側共有8個定植口。栽培槽兩端帶有內徑為40毫米的軸管圈，兩端軸管圈的位置是上下錯位排列的，便于橫向連接。栽培槽體的上端和底部具有上下疊加的嵌合結構，使槽體縱向串疊后形成整體，并可避免槽內上下水不外溢。

槽頂蓋、集液底槽長寬與栽培槽體完全一致，兩端帶軸管圈，頂槽蓋內深40毫米，底部集液槽內深60毫米，底部中間具一個內徑25毫米，外徑50毫米的排液口，可以外接內徑為50毫米的PVC管。基座與固定軸管起支撐與連接、固定栽培墻體的作用，基座一般為磚混結構，高度200～240毫米，寬度與栽培槽體外寬基本一致，事先將回液管路固定到基座中，軸管上部與溫室或其他建筑物進行連接固定，以確保整體栽培墻設施的穩固。無紡布、基質是墻體栽培槽內作物根系生長的載體，無紡布承擔吸水和保護基質不下漏、不外溢的作用，基質可選用海綿或珍珠巖、大粒蛭石、小陶粒等吸水性、透氣性、排水性好的材料。

配合墻體栽培槽的“凸起”定植口，設計了一種專用“U形定植杯”，杯體外壁為封閉式，內壁和底部為格柵狀，供作物根系向外伸展。定植杯底部平整，裝上基質后可以自立，便于分苗、移苗操作和苗床澆水作業，成苗后將杯體直接塞入墻體的定植孔中即完成定植作業。

二、三角立柱栽培設施

三角立柱栽培設施由三角立柱缽、無紡布、基質、定植杯、柱芯管、集液槽、營養液循環供液系統等組成。

三角立柱缽為正六邊形，高160毫米，內深140毫米，中間為內徑50毫米的軸芯管圈，管圈外壁與缽體內壁具間隙結構，用于填充基質材料，滿足作物根系生長對空間的需要，其間隙寬為30～40毫米，內腔底部具有6個排液孔，有利于營養液的上下徑流；栽培缽體具3個凸起的U形定植口，成“正三角”排列，故名三角立柱栽培模式。

無紡布、基質、定植杯、軸心管等的功能及材料基本與鏈條組合式墻體栽培一致。集液槽可以是水泥結構，也可采用多功能栽培設施的通用底槽與A型定植板配合。集液槽的寬度一般在300～800毫米，深度為50～120毫米，將柱體排出的營養液全部收集，并通過排液管路流回營養液池，完成循環供液。在集液槽上覆蓋定植板或鋪設鵝卵石，進行葉菜或花草的平面種植。

三、組拼式墻面立體栽培設施

組拼式墻面立體栽培設施由栽培盒、連接盒、無紡布、海綿、定植杯、集液槽、附著支架、固定螺釘、營養液循環系統等組成。

栽培盒采用ABS塑料模壓而成，栽培盒外徑尺寸：長250毫米，高125毫米，寬30毫米。上部開口處壁厚1毫米，往下逐漸增厚至2毫米。栽培盒中間具有一個擋格，將盒體分為縱向兩個空腔（124毫米×124毫米）供植物根系生長，空腔內填充無紡布和基質材料。栽培盒底部具有8個直徑為12毫米的排水孔；盒體上口的外壁上具有兩個U形凸起的定植口，定植口內徑為38毫米。盒口的內壁高出盒體20毫米，具3個固定螺孔。連接盒外形尺寸、盒內構造和栽培盒完全一致，只是不帶定植口，起到連接栽培墻上下栽培盒給排液的作用和調節植物種植間距的作用。盒體中填充無紡布包裹基質材料，作為根系生長的載體。

墻體支撐附著物，必須是完全平整的垂直面，能擰進螺釘，便于將栽培盒、鏈接盒固定在垂直面上，也可考慮采用木條、木板等做成骨架，再將栽培盒、連接盒安裝固定在骨架上形成栽培墻體。

回液槽設在栽培墻體設施的底部，用塑料槽或水泥槽將栽培墻體盒排出的水肥收集并回流到營養液池中，完成循環供液。

四、螺旋仿生立體水培柱

螺旋仿生立體水培柱由栽培缽、外罩式定植蓋、內嵌式種植盤、小型定植杯、柱芯管、營養液循環系統等組成。

栽培缽采用聚丙塑料模壓而成，缽體高45毫米，厚度2毫米，外形為六瓣花邊形，外徑230毫米，缽的一側帶內徑75毫米的固定圈，與栽培缽形成整體，圈壁厚為5毫米，高度為80毫米。栽培缽的一側底部設有排液管口，內徑為16毫米，可以插接外徑16毫米的PVC管調節缽內水位。

外罩式定植蓋其內徑尺寸與栽培缽外徑尺寸吻合，罩在栽培缽上形成一個整體，定植蓋上具有7個內徑為25毫米的定植孔。定植蓋的一側邊沿設有1個內徑為16毫米的進液口。內嵌式種植盤其外徑尺寸與栽培缽內徑尺寸吻合，擱置在栽培缽內形成“籠屜形”構造。種植盤底部為網格狀，便于根系的穿透。

柱芯管為外徑75毫米的PVC管，回液管路在每個栽培柱的底部設一個對應回液管口，將每個柱的排液串聯回收，流回到營養液池，完成循環供液。

五、LG-L立體栽培設施的應用

（1）三角柱式立體栽培模式　生產性栽培一般將立柱缽串疊到180～200厘米高，需要11～13個立柱缽串疊而成；觀光場所栽培一般高度沒有嚴格標準，可高低錯落；家庭陽臺栽培一般有6～12個立柱缽串疊即可。三角立柱缽需先裝上基質，在缽內襯墊一層無紡布，將基質灌注入缽內空間，至8～9成滿，再將無紡布邊沿覆蓋在基質表面，實際上是用無紡布把基質包裹起來，避免串疊立柱缽時出現基質撒溢現象。立柱底部需要統一的集液槽，一般在地面砌寬度為30～80厘米的磚混水泥槽，做好防滲處理。在集液槽的中間或一端設一個排液口，將營養液排入地下回液管路，集中流回到營養液池中。立柱體一般是在頂部設置網格進行固定，也可將柱芯管事先預埋固定在集液槽中。

（2）鏈條組合式墻體栽培模式　鏈條組合式墻體栽培一般不作為生產性使用，可作為溫室東西分區的“生態隔離墻”、觀光農業的“景觀墻”、生態餐廳的“雅間裝飾墻”等使用，在這些場合使用，栽培墻的間距比較大，互相遮光的時間少，能確保整體墻面上的作物生長一致。

組裝墻體時，底層先布置集液槽，第二層從左到右依次搭接，第三層從右到左依次搭接，使上下層栽培槽的定植口位置錯開，一層一層串疊栽培槽，至高度達到設計要求（一般正常栽培墻高度為180～200厘米，也可做到300厘米的高度）到頂部加蓋一層頂槽，形成一面完全封閉的墻體栽培設施。栽培槽兩端的軸心管下部固定在基座上，頂部與溫室柱進行連接固定。在栽培墻的頂槽上布置供液管，采用滴灌灌溉。

（3）組拼式墻面立體栽培模式　組拼式墻面立體栽培模式一般也不作為生產性使用，可作為溫室東西分區的生態隔離，觀光農業的景觀布置，生態餐廳的雅間隔離，建筑物表面垂直綠化、美化等場合使用。

以上3種立體栽培模式，結構裝置與原理基本一致，主要適合栽培散葉株型和分枝株型的綠葉蔬菜和各種矮生花草，不適宜栽培草莓、結球葉菜等。一般常見的葉用甜菜、散葉生菜、木耳菜、番杏、紫背天葵、烏塌菜、奶白菜等都可栽培。

（4）螺旋仿生立體水培柱模式　這是根據植物葉片在主莖上螺旋著生長的原理而設計的一種“仿生栽培裝置”，打破了傳統立柱栽培中柱粗大而種植部位偏小的模式。將每個栽培缽從下往上依次螺旋形串疊，形成中柱細（外徑84毫米），栽培缽大（外徑230毫米）的設施構造。作物幼苗定植在栽培缽的定植蓋上，根系伸展在栽培缽的營養液中，和中柱不發生關聯，而且把作物與中柱的間距拉開，從而把柱體對作物生長的影響降低到最低限度。

螺旋仿生立體水培模式可以栽培大部分葉類蔬菜和各種矮生花草及草莓，還可進行細葉菜和芽苗菜的培育，這是其他任何一種柱式栽培所無法實現的，顯著擴大了栽培品種的范圍。栽培大棵形葉菜（結球生菜、羽衣甘藍），每層栽培缽定植一棵即可；栽培中棵形（散葉生菜、花葉生菜）蔬菜，每層栽培缽定植3棵；小棵形定植7棵（油麥菜、空心菜、紫背天葵等）；細葉菜、芽苗菜等采用內嵌式種植盤，密度可進一步加大。

六、LG-L系列立體栽培模式的主要優點

①第一代斜插式立柱、墻體栽培設施是汪曉云在1999年設計發明的，率先在河北省北戴河集發農業觀光園進行栽培應用，從最初的手工制作栽培設施到采用模具生產帶斜插孔的圓柱缽、栽培墻板經歷了3年時間，此后這兩種栽培模式很快在全國各地推廣、效仿應用。這兩套立體栽培模式實現了立體栽培在定植時不需要對主體結構及柱體、墻體內基質材料的擾動，作物育苗直接在斜插管杯中進行，將管杯直接插入立體設施的斜插孔即可。同時，供液、回液管路在立體栽培設施的上下端進行安裝，水肥在立體設施內部的基質材料中潤流，不需要對立體設施上的每棵作物單獨進行給水、給肥，簡化了栽培設施和管理程序。

②通過幾年的應用及栽培實踐，于2008年對斜插式立柱栽培及墻體栽培的設施結構進行了改正創新，將立柱缽、墻體上的斜插孔改為凸出垂直面的“U形定植孔”，將“斜插管式杯”這一不規范結構改為“專用U形定植杯”。U形定植杯可以直接直立育苗，解決了斜插管杯不能自立，不利于育苗操作的問題。

立柱栽培裝置從方形、圓形改為“三角六邊形”，在三個對角定植植物，一是極大地方便了立柱缽的串疊安裝，實現上下層栽培缽定植孔的準確錯位；二是使栽培柱體對每棵作物橫向生長空間的釋放發揮到極致（三角柱每棵作物的垂直生長空間可達到300度的方位，而圓形栽培柱的每棵作物垂直生長空間只有200度左右），有利于作物更好地直立生長。

墻體栽培設施從兩片夾板結構改為槽式結構，從依靠設立內鋼管骨架固定墻體，改為通過軸管穿過栽培槽體兩端的連接軸圈來固定墻體。這一結構的改正，一方面使墻體栽培設施的安裝更加容易、便捷；另一方面使固定骨架不再和栽培基質體、營養液等摻雜在一起，避免了鋼管骨架因營養液酸堿侵蝕而銹腐和釋放有毒離子的問題，也避免了根系與銹蝕金屬管的接觸。栽培槽兩端的連接軸圈設計使縱向固定管的安裝更為方便，這種軸圈連接結構使墻體栽培立面造型可以隨意而變，最大變幅角度可達90度，也就是可以將栽培墻直接回合成一個正方形或長方形的“院墻”而不需在拐角處斷開安裝，還可回合成六邊形、八邊形、多邊形及波浪形栽培墻，可組合出富有文化、藝術與科技內涵的立體栽培景觀。

③螺旋仿生水培柱的設計構思，改變了傳統立柱式栽培中柱粗大、栽培孔位小的“依附性”種植結構，使中柱完全脫離作為植物根系生長空間與水肥流經通道的功能，成為獨立并支撐栽培缽的骨架結構。栽培缽在中柱上的螺旋形排列使每個栽培缽中的植物得到全方位生長空間，并使每棵作物能夠更充分受到直射光照射，將設施結構對光照的遮擋降低到最低限度，如圖2-10所示。

栽培缽配套了兩套定植蓋，使可選擇栽培的作物品種更加豐富。定植蓋的靈活揭、蓋設計，使每個栽培缽內殘根清理、缽體消毒更為方便、徹底。解決了以往立柱栽培設施必須拆卸整體柱子，才能進行立柱缽內殘根清理、更換基質、消毒等的弊端，使換茬、清理、消毒、再定植等作業效率顯著提高，周期顯著縮短。

回液管路安裝及設施的固定不再需要固定基座、回液槽、集液槽等基礎土建工程，減輕了工程施工強度和難度，降低了栽培工程費用投入，回液管路可直接布于地表或淺埋地下，工程銜接既方便又省力，有利于推廣應用，如圖2-11所示。