为了解决蔬菜无土栽培营养液利用效率低和叶菜硝酸盐含量过高的问题,结合课题组前期进行的蔬菜相关雾培试验,本文以传统农业精华-轮作栽培为基础,提出仿轮作无土栽培方式,设计并加工完成了适宜该栽培方式的小型无土栽培装置,开发具备消毒功能的营养液自动调控系统,筛选了一种较优的仿轮作无土栽培模式,最终初步确立了仿轮作无土栽培系统。主要研究内容及结果如下:1.耦合雾培和岩棉培无土栽培技术,采用立体栽培方式,设计了一套仿轮作蔬菜无土栽培装置。该装置包括雾培箱、岩棉栽培床、营养液缓冲箱、可向营养液缓冲箱输送臭氧进行营养液消毒的臭氧发生器以及配备了紫外灯的营养液池等部件。该套栽培装置可应用于课题组现有小型植物工厂,也可在其他环境下独立运行,为仿轮作蔬菜无土栽培的实现提供装置保障。2.通过硬件和软件开发,设计了可实现营养液循环供液,且利用臭氧和紫外线组合方式实现营养液杀毒功能的仿轮作蔬菜无土栽培营养液自动监控系统。在硬件设计中,采用STC89C52单片机作为处理器,设计了pH和EC信号的采集电路、电磁阀驱动电路;在软件设计中,采用模块化的设计思想,将整体软件系统分为信号采集模块、自动调控模块和显示模块,使整个系统设计简单、运行流畅。经测试,系统的稳定性较好:pH测量最大误差为0.16,50min对酸性、中性及碱性溶液持续测量的数据方差均小于0.003;EC测量最大误差为5μs/cm,50min持续测量的数据方差为24。3.建立两种仿轮作栽培模式:(1)雾培生菜与岩棉培樱桃萝卜;(2)雾培生菜与岩棉培豌豆苗。与前期相同气候条件下传统雾培生菜的栽培效果进行比较,仿轮作模式栽培效果更好:生菜的硝酸盐含量分别降低14.14%和28.29%;栽培系统氮素利用率分别增加了41.76%和62.73%;生产单位生物量的能源投入分别降低了30.71%和47.19%;相同能耗下,栽培系统总产值分别增加了30.30%和53.88%。两种仿轮作栽培模式相比模式(2)优于模式(1),与模式(1)相比,模式(2)氮素利用率高出近13%;单位生物量能耗降低23.8%;总产值高出44.45%。