无土栽培中用人工配制的培养液,供给植物矿物营养的需要。无土栽培是一种不用天然土壤而采用含有植物生长发育必需元素的营养液来提供营养,使植物正常完成整个生命周期的栽培技术。在无土栽培技术中,能否为植物提供一种比例协调,浓度适量的营养液,是栽培成功的关键。

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蔬菜无土栽培是当今世界上最先进的栽培技术,由于无土栽培比有土栽培具有许多优点,因此近几年来无土栽培面积发展呈直线上升趋势.一般无土栽培的类型主要有水培、雾培和基质培三大类。

1、水培

水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。

最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺氧现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供氧问题,英国科学家Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜氧气。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免由各种土壤传染引发的病害,也无需进行土壤消毒。

以叶菜类水培为例简单地介绍叶菜类水培的意义:

绝大多数叶菜类蔬菜采用水培方式进行,其原因是:

1)产品质量好 叶菜类多食用植物的茎叶,如生菜、菊苣这样的叶菜还以生食为主,这就要求产品鲜嫩、洁净、无污染。土培蔬菜容易受污染,沾有泥土,清洗起来不方便,而水培叶菜类比土培叶菜质量好,洁净、鲜嫩、口感好、品质上乘。

2)适应市场需求 ,可在同一场地进行周年栽培。叶菜类蔬菜不易贮藏,但为了满足市场需求,需要周年生产。土培叶菜倒茬作业繁琐,需要整地作畦,定植施肥,浇水等作业,而无土栽培换茬很简单,只需将幼苗植入定植孔中即可,例如生菜,一年365天天天可以播种、定植、采收,不间断地连续生产。所以水培方式便于茬口安排,适合于计划性、合同性生产。

3)解决蔬菜淡季供应的良好生产方式

叶菜类一般植株矮小,无需要增加支架设施,故设施投资小于果菜类无土栽培。水培蔬菜生长周期短,周转快。水培方式又属设施生产,一般不易被台风所损坏。沿海地区台风季节能供应新鲜蔬菜的农户往往可以获得较高利润。

4)不需中途更换营养液,节省肥料 由于叶菜类生长周期短,如果中途无大的生理病害发生,一般从定植到采收只需定植时配一次营养液,无需中途更换营养液。果菜类由于生长期长,即使无大的生理病害,为保证营养液养分的均衡,则需要半量或全量更新营养液。

5)经济效益高 水培叶菜可以避免连作障害,复种指数高。设施运转率一年高达20茬以上,生产经济效益高。为此一般叶菜类蔬菜常采用水培方式进行。

2、雾培

雾培又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,还只限于科学研究应用,未进行大面积生产,因此最好不要用此方法。

3、基质栽培

基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。无土栽培常用的基质有蛭石、珍珠岩、岩棉等,栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。

基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供氧之间的矛盾,且设备较水培和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。

三、优点

无土栽培的植物幼苗生长迅速,苗龄短,根系发育好,幼苗健壮、整齐,定植后缓苗时间短,易成活。不论是基质育苗还是营养液育苗,都可保证水分和养分供应充足,基质通气良好。同时,无土育苗便于科学、规范管理。

1、节约用水 据科研部门的在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,46天中浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水56次,需用5060立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅3040%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。

2、清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,

是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。

3、省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。

4、避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,长年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。

5、不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。

耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。

6、有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。

四、发展前景

从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。

从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究“宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。

水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺问题也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。

诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。

从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。