无土栽培技术研究的现状与发展前景

无土栽培技术研究的现状与发展前景

摘要: 简述了国内外无土栽培发展的历史和概况,介绍了我国无土栽培的主要方法以及无土栽培技术的种类及特点,分析了无土栽培的优势及存在的问题，并对其研究利用的前景进行了展望。

关键词: 无土栽培;现状;发展;前景

1 国内外无土栽培发展概况

国际无土栽培学会定义,凡是不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质,在定植以后不用基质而用营养液进行灌溉的栽培方法,统称为“无土栽培”。与传统的土壤栽培相比,无土栽培具有不可替代的优越性,它有效地解决了水分、空气和养分供应的矛盾,充分发挥了作物的增产潜力。目前世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达100 多个,其栽培技术也日趋成熟和完善,无土栽培技术的推广和应用,使农业、园艺和林业生产步入了一个新的发展阶段,具有十分广阔的发展前景[1]。

我国的无土栽培在生产上的应用始1941年,但由于生产成本太高而放弃。20世纪70年代后期,山东农业大学首先开始无土栽培生产试验,并取得了成功。80 年代中期, 进口的温室及无土栽培设施相继投产,尤其是随着改革开放的深入发展和人民生活水平的不断提高,蔬菜生产已经从过去的单纯追求高产向高产、优质方向发展,人们要求无公害蔬菜、绿色食品的呼声越来越高, 在此形势下无土栽培在全国各地蓬勃兴起, 迅速从研究阶段进入生产阶段[2]。据不完全统计,1989年全国无土栽培面积仅5.0hm2左右,而90年代中期仅北京就已达2.5hm2 左右,全国无土栽培面积仅118.0 hm2 左右,近几年来我国的无土栽培已经进入了迅速发展阶段。

目前世界上应用无土栽培技术的国家和地区已100多个,由于其栽培技术的逐渐成熟和发展,应用范围和栽培面积也不断扩大,经营与技术管理水平空前提高,实现了集约化、工厂化生产,达到了优质、高产、高效、低耗的目的。

2 无土栽培技术的定义及分类

无土栽培学是研究无土栽培技术原理、栽培方式和管理技术的一门综合性应用科学。所谓无土栽培就是完全摆脱对土壤的依赖，根据植物生长发育所需要的各种养分配置成营养液，供植物直接吸收利用。无土栽培以人为创造的作物根系环境取代了土壤环境，有效的解决了传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分供应的矛盾，使作物根系处于一个良好的环境条件。

无土栽培技术主要包括水培、雾培和基质培等方式,其中基质培是无土栽培的最主要形式。受应用成本、实用性和操作管理难度等方面因素影响，目前世界上90%以上的商业性无土栽培都是采用基质栽培方式。无土栽培基质的主要功能是支持、固定植株，并为植物根系提供稳定协调的水、气、肥环境。基质的研究是基质栽培的基础和关键。我国无土栽培起步较晚，目前主要采用营养液膜技术(NFT)、深液流技术(DFT)、浮板毛管水培法(FCH)等水培技术以及岩棉培、袋培、槽培、鲁SC无土栽培法和有机生态型无土栽培技术等基质栽培技术[3]。

3 无土栽培技术的应用情况

人类可以用无土栽培代替土培，但它的推广与应用在一定程度上受到多方面的限制，因此在实践过程中无土栽培不能完全取代土培，仅能作为土壤栽培的一种补充形式，这样才能使无土栽培的价值得到更大程度的发挥。

无土栽培技术主要应用：一是适合航天、航海和军用，将无土栽培用于飞船、空间站，不但可以提供氧气，还能在空间生产果蔬用于供应宇航员食用，而在远洋轮的甲板、仓贮空间安置水培箱、水培袋，可以解决长期在海上航行船员对于新鲜蔬菜的要求。二是可为居民提供

迷你型栽培，对于小型的无土栽培箱、袋可安放在住宅楼的阳台、屋顶，这样既可以绿化城市又可以满足人们的日常爱好，是未来城市休闲农业的必然选择。三是可作观光农业项目，充实旅游资源，回归自然，了解植物生态知识同生物和睦相处。而在城郊、旅游区建立无土栽培示范区，既可以吸引游客，又能普及科学知识，同时也丰富了旅游内容。四是用在反季节和高档园艺产品的生产，可增加作物的产量与销量。五是作为中小学生的教具和科研人员的研究工具。

4 无土栽培技术的主要缺点

无土栽培技术具有许多优点，但我们也应该清楚地认识到，它是农业科学技术发展到一定程度的产物，同土壤栽培相比无土栽培具有很多优越性，但无土栽培设施设备需要一定量的资金投入，各种应用营养液来灌溉作物的无土栽培系统，一般一次性投资至少9万元/hm2元以上，有的甚至高75万~90万元/hm2，用于配置营养液用的肥料，每年也需要花费4.5万元/hm2以上；即使较实用的有机生态型无土栽培系统，其一次性投资也达3.0万~4.5万/hm2，每年的肥料成本也需2.4万元/hm2左右。由于种种原因，导致生产者采用无土栽培的积极性不高。因此根据多方面的实践，总结出无土栽培具有以下主要缺点：与土壤栽培相比投资较大、且运行成本比较高；对技术方面要求较为严格；对管理方面要求最为严格，一旦管理不当，易发生某些病害的迅速传播，造成损失严重。

5 无土栽培技术的分类及特点

5. 1 按是否使用基质分类

5. 1. 1 无基质栽培无基质栽培没有固定根系的基质, 根系直接与营养液接触。可分为水培和雾气培。水培又称水耕栽培, 其显著特点是能够稳定的供给植物根系充足的养分, 并能很好的支持、固定根系。水培主要有营养液膜法、深液流法、浮板毛管法3种。雾气培又称喷雾培, 是利用喷雾装置将营养液雾化、直接喷施于植物根系的一种无土栽培形式。此法解决了根系从溶液中吸收营养与氧气供应的矛盾, 主要特点是将营养液在超声换能器的作用下形成极小的颗粒, 为植株的生长提供养分, 而且营养液经过超声处理后, 实现了超声灭菌的作用, 控制了部分叶部病害发生传播的条件。

5. 1. 2 基质栽培无土栽培的基质是能为植物提供温度协调的水、气、肥结构的生长介质, 它除了支持、固定植株外, 更重要的是充当“中转站”的作用,使来自营养液的养分、水分得以中转, 使植物根系从中按需选择吸收, 因此基质的研究是无土栽培的第一步, 同时也反映了无土栽培的水平。根据基质的形态、成分、形状, 目前国内外使用的基质可分为以下4 种。无机基质: 包括无机颗粒状基质, 如砂、陶粒、砾石等; 纤维基质, 如岩棉、矿棉等; 还有其他基质,如珍珠岩、蛭石等。人工基质: 常见的有合成化学基质, 如聚乙烯、聚丙烯、酚类树脂、脲醛泡沫塑料等。有机基质: 包括锯木屑、蛇木屑、蔗渣、稻草、草炭、稻壳、水苔、熏炭、树皮、麦秆、椰壳糠、菌糠等。混合基质: 无机基质与无机基质混合、有机基质与无机基质混合、有机基质与有机基质混合的栽培基质。

5. 2 按无土栽培消耗能源多少和对环境生态条件的影响分类

5. 2. 1 有机生态型无土栽培用有机肥代替营养液, 灌溉时只使用清水, 排出液对环境无污染, 能生产合格的绿色食品。有机生态型无土栽培的优点是:以有机固态肥取代传统营养液; 操作管理简单; 大幅度降低无土栽培设施系统的一次性投资; 大量节省生产费用; 对环境无污染; 产品质量优。有机生态型无土栽培能适应当前生态农业及绿色食品发展的需要, 只有大力推广有机生态型无土栽培, 才能实现传统农业向现代化农业的转变[5] 。

5. 2. 2 无机耗能型无土栽培全部使用化肥配制营养液, 营养液循环中耗能多, 灌溉排出液污染环境和地下水, 生产出的食品硝酸盐含量超标。

6 无土栽培的优势及发展方向

无土栽培以人工创造的作物根系环境取代了土壤环境,可有效解决传统土壤栽培中难以解决