2.4 植物培养或水培子系统

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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

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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。

\ * 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

\ * 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。 *