无土栽培技术现状及展望

无土栽培技术现状及展望

无土栽培技术又称营养液栽培、水培等，是近几十年来新发展起来的一种作物栽培技术，它不用天然土壤栽培作物，而是用营养液通过一定的栽培设施栽培作物。这种营养液可以代替天然土壤向作物提供水分、养分、氧气、温度，使作物能正常生长并完成其整个生命周期。无土栽培正在改变着传统种植方式，成为飞速发展的新兴学科。实践证明，无土栽培具有节水、节能、省工、省肥、减少环境污染、防止连作障碍、产品无污染及高产高效等一系列特点。目前，世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达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、高效和低耗的目的。

一、国外无土栽培的发展概况

早在第二次世界大战期间，西方国家就应用无土栽培技术生产蔬菜供应部队。到20世纪60年代无土栽培技术在发达国家得到广泛应用。70年代后，出现了营养液膜技术(NFT)，生产成本有所下降，后来又出现多种人工基质。其中岩棉的应用较广，发展迅速。美国是世界上最早进行无土栽培商业化生产的国家，主要集中在干旱、沙漠地区，主要栽培作物有黄瓜、番茄等蔬菜，无土栽培面积超过2000hm2。荷兰是无土栽培最发达的国家，其无土栽培面积达4000hm2，有64％的温室都采用无土栽培技术。日本也是无土栽培较发达的国家，其无土栽培以岩棉培和NFT为主，无土栽培面积约300hm2。现在世界上

商业性无土栽培是以基质栽培为主。荷兰的基质栽培占无土栽培总面积的90％以上，法国占81％，加拿大占80％，日本各种循环水栽培占80％以上，比利时基质栽培面积占50％左右。世界各国采用无土栽培主要生产蔬菜、花卉和水果。在欧盟国家温室蔬菜、水果和花卉生产中，已有80％采用无土栽培方式。欧盟规定。2010年之前该组织所有成员国的温室必须采用无土栽培。产量高是无土栽培的最大特点，世界上先进的无土栽培技术其番茄产量可以达到45～55kg/m2，黄瓜产量达到50～70kg/m2。为此，发达国家已经实现了采用计算机实施自动测量和自动控制，先进的无土栽培技术可以较好的保护环境，生产出绿色食品。近年，发达国家又采用了专家系统的最新技术，应用知识工程总结专家的知识和经验，使其规范化、系统化，形成专家系统软件，它可以完成与专家水平相当的咨询工作，并可为用户提供建议和决策。目前，世界上的无土栽培技术发展有两种趋势：一种是高投资、高技术、高效益类型，如荷兰、日本、美国、英国、法国、以色列及丹麦等发达国家，无土栽培生产实现了高度机械化。其温室环境、营养液调配、生产程序控制完全由计算机调控，实现一条龙的工厂化生产，实现了产品周年供应，产值高经济效益显著。另一种趋势是以发展中国家为主，尤其是以中国为代表，根据本国的国情和经济技术条件。就地取材搞土法上马。手工操作，采用简易的设备。这些国家发展无土栽培的目的是改造环境、节约用水和土地资源，解决人民的基本生活需要。

二、我国无土栽培的发展概况

我国蔬菜无土栽培基质的发展历史可大致分为以下3个阶段：

1.由国外引进技术和设备阶段中国最早的蔬菜无土栽培出现在

20世纪30年代上海市的四维农场，采用基质栽培方式，栽培基质为煤渣，营养液循环供液，生产番茄、黄瓜和西瓜，是中国最早的无土栽培基质。2.国内试验研究阶段在中科院上海植生所科技人员的影响下，1959年上海宝山县的菜农用瓦砾为基质在缸内无土栽培番茄试种成功。1966年用同种方法试种番茄、黄瓜、茄子成功。1976年用瓦砾和糠灰为基质种植番茄成功。3.迅速发展阶段。20世纪80年代中期，中国蔬菜设施栽培迅速发展，人民生活逐步提高，同时也带来了污染问题。为此，日益需要以无土栽培生产无污染、洁净卫生的蔬菜，这时期各地农业院校和科研单位，先后开展蔬菜无土栽培技术研究，对栽培基质的研究更是蓬勃兴起，筛选出了诸多栽培基质。我国无土栽培方式主要有基质培和水培两种。

(1)固体基质培。主要是有机生态型基质培，还有基质袋培、立体培、岩棉培等形式。使用固体基质的营养液栽培具有性能稳定、设备简单、投资少、管理容易及不易传染根系病害等优点。近期使用的基质主要有岩棉、泥炭、沙、蛭石、珍珠岩及锯木屑等。现已证明，岩棉和泥炭是较好的基质，但我国的农用岩棉尚在试用阶段。多数靠进口，成本较高。岩棉是一种用多种岩石熔融在一起形成岩浆，然后喷成丝状，冷却后稍微压缩而成的疏松多孔的固体基质，因岩棉制作过程是在高温条件下进行的，故经过高温消毒，不含病毒和其他有机物。

(2)水培。目前以营养液膜技术(NFT)和浮板毛管水培技术(FCH)两种为主。营养液膜技术(NFT)的特点是循环供液的液流呈膜状，仅以数毫米厚的浅液流流经栽培槽底部，水培作物的根垫底部接触浅液流吸水、

吸肥，上部暴露在湿气中吸氧，较好地解决了根系吸水与吸氧的矛盾。但存在液流浅、液温不稳定、一旦停电停水植株易枯萎以及根际环境稳定性差等不足，限制了其发展。浮板毛管水培技术(FCH)系浙江省农业科学院和南京农业大学于“八五”期间研制开发，应用分根法的特点在栽培槽中设置湿毡分根装置，既解决了根系水气矛盾，又有一定深度的营养液，不怕短期停电(24h以上)，根际环境稳定。易于调控(冬季于栽培床内铺电热线加温，夏天铺设塑料软管通深井水降温)。

三、中国无土栽培技术的发展趋势

随着现代科技的发展，由于多学科、多技术领域的渗透和应用，使无土栽培具有更为明显的控制技术智能化、生产技术专业化、工厂化和管理经营规模化、企业化的特征。无土栽培这一农业高新技术，在我国虽然开发利用的时间不长，但已取得明显效果，表现出广阔的发展前景和巨大的开发潜力。随着我国工业化进程的不断深入，每年占用耕地达千万亩之多，粮菜争地和工业用地造成人地矛盾不断加剧。我国存在大量的荒滩，荒沟，沙荒地，废弃矿区，利用无土栽培技术则可以在这些传统农业无法耕作的地区和中低产地区，盐碱地区等进行蔬菜生产，从而可以在减轻粮菜争地矛盾的同时，缓解人地矛盾。同时，我国是水资源相当贫乏的国家，与一般土壤栽培相比，采用无土栽培技术可以节省大量的农业用水。无土栽培技术作为节水农业的有效手段，将在干旱缺水地区发挥其重要的作用。近年来，设施土壤栽培连作障碍日益加剧，采用无土栽培技术则是克服温室连作障碍5最有效、最经济和最彻底的办法。但是由于无土栽培技术所需要的成本投入大，技术含量高，使我国目前无土栽培仍不能广泛的应用于农业生产中。但是无土栽培技术作为根治土壤栽培连作障碍的有效手段正发挥着作用，今后在设施栽培中将广泛得到应用。随着居民生活水平的提高，人们对农产品的种类和质量的要求也越来越高，而无土栽培可以大大减少化肥，农药的使用，在减轻环境污染，减少生产成本的同时，可以提高蔬菜的产量和质量。相信随着科技的进步及农业现代化进程的加快，无土栽培技术将会受到更大的重视，发展进程将进一步加快。目前，无土栽培技术在花卉业发展迅猛，无论是鲜切花生产，还是盆花生产，无土栽培已成为国际上主要的生产方式[31]。水培花卉更是受到人们的广泛关注。我国水培花卉起步较晚，20世纪70年代逐渐开始水培技术的研究及应用[32]。1990年以来，浙江省农科院在日本赠送的营养液膜技术(NET)设备的基础上，研制了定型泡沫塑料槽的浮板毛管水培技术(FCT)。中国水稻研究所相继于1994-1996年在对水稻水上栽培研究成功之后，研究了水上种花和室内花卉水培，实现了花鱼共养，发明了可供花草营养且对金鱼无害的水培花卉颗粒肥料[33]。