去食品科学和农业科学查询相关书籍浅谈无土栽培技术无土栽培的原理和营养液的研究，英国科学家五德华德（Wood-ward）从1699年就开始了。他分别用雨水、河水和花园土浸出的水来培养薄荷，结果花园土浸出的水种植的薄荷生长最快。因此得出结论：植物的生长是由于土壤中某些物质决定的。直到1860年，克诺普（Knop）和萨克斯（Sachs）第一次进行无土栽培的精确实验，用无机盐制成的人工营养液栽培植物获得成功，植株在营养液中正常生长并结出种子，这标志着无土栽培技术已成熟。一、无土栽培的优点无土栽培由于其从栽培设施到环境控制都能做到根据作物生长发育的需要进行监测和调控，因而具有一般传统的土壤栽培所无法比拟的优越性。一是植物生长快，产量高。二是免除土壤污染，可以生产出清洁卫生、少污染、无公害、品质好的产品；三是省工、节水、省肥；四是可以避免土壤连作障害；五是不受地区、土壤等条件的限制；六是植保方便，可把病虫害降到最低限度等。二、无土栽培的基质无土栽培根据所用基质的不同而有不同的方法：1.沙培法。是以直径小于3毫米的沙、珍珠岩、塑料或其他无机物质作为基质，再加入营养液来栽培植物的方法。2.石砾培法。是以直径小于3毫米的石砾、玄武石、熔岩、塑料或其他物质作为基质，再加入营养液来栽培植物的方法。3.水培法。为无土栽培中最早采用的方式，是植物的根系连续或不连续地浸于营养液中的一种栽培方法。它又分为静态水培和动态水培，其中静态水培不需或少需设备，但栽培较多时劳动强度较大，其营养液在栽培槽内呈静止状态；动态水培设备投资较大，但栽培的劳动强度较轻，营养液在栽培槽内呈流动状态，以增加空气的含量，一般要有10～15厘米深的营养液。4.锯末培法。采用中等粗度的锯末或加有适当比例刨花的细锯末作为基质，以黄杉和铁杉的锯末为好，有些树木锯末有毒，不能使用。栽培床可用粗陈亚光杉木板建造，内铺以黑聚乙烯薄膜做衬里，床宽约60厘米，深25～30厘米，床底设置排水管。锯末培也可用薄膜袋装上锯末进行，底部打上排水孔，根据袋的大小可以栽培1～3棵植物。锯末培养基一般用滴灌供给植物水分和养分。5.喷雾培法。是将农作物的根系悬挂于栽培槽的空气中，以喷雾的方法来供给根系营养和水分。这样可以大大节省营养和水分，同时根系供氧情况又好，有利于根系的发育，但对喷雾的要求高，雾点要细而均匀，且根系的温度受气温影响，较难控制。无土栽培所用基质的选择，各地可因地制宜，就地取材。基质颗粒愈小，其表面积和孔隙度愈大，保水性愈好，但应避免用过细的材料做基质，否则保水太多易造成缺氧。基质中不能含有有害物质，如有的锯末由于木材长期在海水中保存，含有大量氯化钠，必须经淡水淋浇后才能用。石灰质（石灰岩）的沙和石砾含有大量碳酸钙，会造成营养液的pH值升高，使铁沉淀，影响植物吸收，所以只有火成岩（火山）石砾和沙适于做基质。基质的选择也与无土栽培的类型有关，下方排水的石砾系统可采用很粗的材料，而滴灌的石砾系统必须用细的材料。三、营养液的成分植物生长的必需营养元素，必须同时具备3个条件：一是植物在缺乏这种元素时，就不能正常生长、结实；二是当植物缺乏这种元素时，其他元素不能代替，只能补充这种元素予以解决；三是这种元素在植物体内起着固定的生理作用。这3个条件缺一不可，否则，这种元素就不能称之为必需营养。根据这一定义，植物必需的营养元素包括：C（碳）、H（氢）、O（氧）、N（氮）、P（磷）、K（钾）、Ca（钙）、Mg（镁）、S（硫）、Fe（铁）、Cu（铜）、Zn（锌）、Mn（锰）、B（硼）、Mo（钼）、C（l氯）16种元素。碳、氢、氧主要由空气和水供应，而其余的元素大多来自土壤和肥料。四、环境控制1.温度、湿度。刚种植的植株需要较高的温度来刺激生长，因而应保证白天温度22～25℃，晚上温度20～22℃。持续3～4周后可适当降温，白天保持18～20℃，晚上保持14～16℃，温度太高浪费热能，还会导致植株软弱。秋冬季的白天早晨要通风，并在午前逐渐将温度提升，午后将温度逐渐降低。整个过程保持75%～80%的空气湿度。2.光照强度。一年当中，光照是一个可变因子。冬季光照弱，生长受到一定的影响。夏季光照强，要通过温室内的遮阴系统和室外顶部喷洒遮阴剂来遮阴。一天中的9：00～16：00，只要外界光照强度超过750瓦/米2时就要遮去强光。上述四点是无土栽培的一般性常识，若要夺取栽培作物的优质高产，还应熟练掌握其营养缺乏症的判断和科学管理的技术，这部分内容将在另外一篇文章介绍。作者简介：陈亚光，中学一级老师，长期从事应用生物学技术的教学、研究、实践以及科普工作，先后发表论文20余篇。联系地址：河南省滑县第一职业高中邮编：456462。作者简介:周静波(1967-),女,汉族,籍贯皖天长市。安徽林业职业技术学院副教授,硕士,从事园林植物和观赏园艺教学及研究。无土栽培技术综述*周静波(安徽林业职业技术学院,合肥 230031)摘 要 从20世纪30年代开始,无土栽培技术从实验室的研究逐渐走向实用化的生产应用。本文介绍了目前国内外无土栽培技术的常用方法与类型,包括水培技术和基质培技术。关键词 无土栽培;产业化;水培;基质培 近年来,我国众多的园艺学工作者结合我国国情,在无土栽培技术及其配套技术的研究方面做了大量工作,使无土栽培技术更加适于我国的农业生产实情。随着我国经济和科研水平的不断提高,无土栽培已从试验研究、小面积生产示范阶段进入大面积生产应用阶段。笔者曾于2005年7月至2006年12月,在上海孙桥现代农业开发区进行四季秋海棠的无土栽培技术体系的研究,并目睹了上海无土栽培技术的发展现状,以及了解到无土栽培技术如何从实验室走向生产应用的过程。本文谨对无土栽培技术应用现状作一综述。无土栽培是指不用天然土壤,而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法[8]。无土栽培是以人工创造的作物根系环境取代土壤环境,除了满足作物对矿物质营养、水分和空气的需要外,还可以人工对这些环境加以控制和调整,从而使其生产的产品无论从数量上还是从品质上都优于土壤栽培。无土栽培摆脱了土壤栽培中繁重的翻土、整畦、除草等劳动过程,而且在整个无土栽培生产中逐步实现了机械化或自动化操作,大大降低了劳动强度,节省了劳动力,提高了劳动效率[1]。无土栽培在克服因土壤中病虫基数的积累、土壤次生盐渍化,土壤理化性状劣变,根系自毒性分泌等相继出现的连作障碍方面有突出的效果,具有其它许多土壤栽培不可比拟的优势,已被越来越多的种植者所认可。无土栽培的形式很多,水培根据其营养液液层的深度、设施结构和供氧、供液等管理措施的不同分为:营养液膜技术(NFT)、深液流水培技术(DFT)、浮板毛管水培技术(FCH)、喷雾栽培技术(SprayCulture)等。基质培包括有机生态型无土栽培技术、其它基质栽培技术等。但在我国,这些技术的应用规模还比较小[1, 2]。我国无土栽培从70年代中期开始引进、研究和消化吸收,到目前进入初级实用化阶段,已经过了近30年的时间。但仍然还没有适合我国国情的和规模化生产的无土栽培技术体系,使得我国无土栽培面积仅有约300hm2,无法与欧洲的发达国家相比。1 水培1. 1 深液流水培技术深液流水培技术是最早成功应用于商业化植物生产的无土栽培技术。在发展过程中,世界各国对其作了不少改进,现已成为一种管理方便、性能稳定、设施耐用、后续生产资料投入较少的实用、高效的无土栽培设施类型。DFT在日本使用较普遍,在我国台湾、广东、北京、上海、山东、福建、湖北、广西、四川和海南等许多省市也有一定的栽培面积,华南农业大学是最早在国内研究和使用深液流水培技术的高校。据不完全统计,目前我国的应用面积约为100多万m2 [2, 8]。深液流技术主要有以下几种形式:①水泥砖结构固定式水培设施。这是一种改进型的日本神园式深液流水培设施,是用水泥和砖作为设施的主体建造材料。整个系统包括种植槽、定植板或定植网框、贮液池、营养液循环流动系统四个大部分组成。具有建造方便、设施耐用、管理单等特点。②日本神园式水培设施。与水泥砖结构深液流水培的结构类似,但有两处不同,一是种植槽为水泥预制件拼装而成,需衬垫一层或两层薄膜;二是其营养液是以在种植槽中供液管上加上喷头的喷雾形式来提供的,这样营养液中的溶存氧可达较高的水平,有利于根系对氧的吸收。③M式水培设施。这是日本较早应用于商业化生产的一种深液流水培技术。它的特点在于无贮液池,栽培槽的营养液通过水泵直接循环。它利用预先生产的定型泡沫塑料拼装成种植槽,然后在泡沫塑料槽内铺垫一层塑料布以使种植槽中可盛装营养液,再在槽底安装一条开有许多小孔的供液管,穿过种植槽底部薄膜安装营养液回流管并与水泵相连,同时在水泵出口处附近安装一个空气混入器。在水泵开启时,将种植槽内的营养液抽出流经空气混入器中,使营养液中的溶存氧含量增加,然后这些经过增氧之后的营养液再从供液管上的小孔喷射回种植槽中。这种设施以栽培叶菜为主。④协和式水培设施。与水泥砖结构深液流水培的结构类似,但其中种植槽为塑料拼装式的,可拆迁,安装较为简单。其特点为整个栽培系统分成各个栽培床,每个栽培床分别设置供液、排液装置。通过增大栽培槽面积,扩大贮液容积,采用连续供液法,来提高栽培系统的稳定性。这种设施以栽培果菜为主。整个系统包括种植槽、定植板及定植杯、营养液循环系统、贮液池、营养液自动控制系统。⑤动态浮根系统。这是我国台湾省开发应用的一种深液流水培技术。这是将作物根系置于栽培床的营养液中,可随营养液的液位变化而上下左右移动,当栽培床的营养液灌满深度为8cm时,栽培床内的自动排液器将营养液排放出去,栽培床内的营养液深度降至4cm,使上部根系暴露在空气中以利吸氧,而下部的根系仍浸在营养液中吸收水分和养分。⑥新和等量交换式水培设施。该系统是1979年由日本新和塑料公司开发的水培系统。它的种植槽槽框是由聚苯已烯泡沫塑料压铸成U形,使用时将这些槽框拼接起来,槽内衬塑料薄膜,然后连接好供排液管道以及水泵,并在槽框上放上定植板后即可种植。最显著的一个特征是整个系统中没有设贮液池,而是依靠种植槽之间的水泵进行营养液的相互循环流动[2, 8]。1. 2 营养液膜技术营养液膜技术,是指营养液以浅层流动的形式在种植槽中从较高的一端流向较低的另一端的一种水培技术。我国于1984年在南京开始应用此项技术进行无土栽培,效果良好[2, 8]。NFT的设施主要由种植槽、贮液池、营养液循环流动装置三部分组成。此外,还可以根据生产的需要和资金情况及自动化程度要求的不同,适当配置一些其他辅助设施,如电导率自控装置、酸碱度自控装置、营养液温度控制装置、安全保障、报警装置。种植槽一般用软质塑料薄膜、硬质塑料板、铁板、玻璃钢或水泥砖等建成[2, 8]。1. 3 雾培技术雾培是利用喷雾装置将营养液雾化成小雾滴状,直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。根系生长在相对湿度100%的空气中,而不是生长在营养液中,作物茎叶的生长与一般栽培方式相同。美国亚利桑那大学环境研究实验室的研究人员对雾培进行了发展和改进,并将这一先进的栽培技术展示在美国加利福尼亚的迪斯尼乐园中,供游人参观。日本已用雾培技术规模化生产蔬菜[1, 2]。1. 4 浮板毛管水培技术此项技术是浙江省农业科学院园艺所“东南沿海地区无土栽培研究中心”,于1991年研制成功的一种新型无土栽培系统。其栽培槽采用隔热性能良好的聚苯乙烯泡沫板压模制成长1m,宽0・4m,深0・1m的凹形槽连成。种植槽长度以15~30m为宜,槽内铺两层黑色聚乙烯薄膜防漏液。种植槽内放置1・25cm厚、14cm宽的聚苯乙烯泡沫板作为浮板,漂浮在营养液表面。浮板上覆盖一层25cm宽的无纺布(规格为50g/m2),两端垂入培养液中,通过毛管作用使无纺布成湿毡状,植物一部分根系在湿毡上生长,吸收空气中的氧气;一部分根系浸在营养液中吸收水分和养分。定植板是2・5cm厚40cm宽的聚苯乙烯泡沫板,覆盖在种植槽上。定植板上有定植孔。营养液由定时器控制水泵,每天定时输液,通过管道空气混合器流入栽培槽更换栽培液,经由排液口流回贮液池。此项技术在番茄、黄瓜、洋香瓜、结球生菜等蔬菜上广泛应用[1, 2]。1. 5 立柱式水培最先是在1994~1995年初,中科院植生所开发的简易柱式无土栽培,随后进一步发展推广标准型36安徽林业科技 2008年第1、2期(总第133期)式无土栽培法。盆钵是由高硬度、抗老化、无毒性的ABS工程塑料铸塑而成。盆钵的高和直径均为15cm;周壁向外有5条半圆形凸起是栽培位置,鸟瞰形如梅花, 5条凸起外壁中部各有1只耳环,用于固扎高杆植物。盆钵上沿有5只凹扣,下沿有5只凸扣,凸凹扣相连组成盆钵立柱。另外,盆钵中央有一中轴管道,立柱的中轴通过管道串联诸多盆钵,再加上凸凹扣的作用使柱上盆钵构成一稳固的柱体。该系统主要用于家庭栽培和观光[2]。2 基质培2. 1 简易盆钵栽培用彩瓷钵、塑料钵、普通瓷钵为容器,填入基质,浇灌营养液进行蔬菜、花卉栽培,适于家庭或科研栽培使用。2. 2 砾培是无土栽培初期阶段(第二次世界大战到60年代)的主要形式,它是最早应用于商业化生产的无土栽培技术。它是一种营养液循环利用的封闭系统,其关键部件是一组不漏水的种植槽,槽内装满惰性石砾,砾的直径一般大于3mm,种植槽定期灌营养液,然后排出回流至贮液池。它以砂砾作为基质,由栽培床、储液罐、电泵和管道等几个部分组成。2. 3 砂培美国在60年代开发的一种完全使用砂子作为基质,适于沙漠地区的开放式无土栽培系统。按照栽培床的形式分为固定式栽培槽和全地面砂培床两种。固定式栽培槽:一般为多用砖或水泥板筑成的水泥槽,内侧涂以惰性涂料。槽的宽度为80 ~100cm,两侧深15cm,中央深20cm,横底呈“V”形,横底铺双层0・2mm厚黑色聚乙烯塑料薄膜。由于砂培采用滴灌法供液,一般供液量都超过8~10%,且不回收,因此槽底部应有1∶400的坡降,以利于排液。另外还应设置排液管,使多余的营养液排放到棚室外面。全地面砂培床:这是另一种砂培形式,由美国Arizona州开发的,非常适于在沙漠地区应用。在整个温室地面上全部铺上沙,做成一个大栽培床,在床上铺两层0・15~0・2mm厚的黑色聚乙烯薄膜,薄膜上按1・5~2・0m的间隔,平行排列直径为4・0~6・0cm的多孔塑料排液管,排液管孔向下。排出的营养液流到室外的贮液池中,可用于大田施肥。排液管放好后,铺上30cm厚的沙层。2. 4 岩棉培1968年,丹麦的Grodanian公司最早开发研制出来,我国近十几年来也有一些岩棉培的应用。岩棉培就是将植物种植于一定体积的岩棉块中,让作物在其中扎根锚定,吸水、吸肥。根据供液方式的不同岩棉培,可分为开放式岩棉培和循环式岩棉培。开放式岩棉培的主要特点是:加入到岩棉种植垫中的营养液除了供给作物吸收利用之外,从种植垫中流出的多余营养液通过排液管道流到种植系统外部,而不是重复循环利用的。循环式岩棉培是为克服开放式岩棉培的缺点而设计的。所谓循环式,是指加入岩棉基质中的营养液数量较多,多余的营养液不是排掉弃去,而是从岩棉中流出后通过回流管道,流回地下贮液池中,以便循环再用。为了避免营养液排出对土壤的污染,保护环境,岩棉培一般朝着封闭循环方式发展。2. 5 鲁SC型槽式基质培山东农业大学邢禹贤等(1984)研制成功的一种半基质循环供液的无土栽培形式,分Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型用铁皮或混凝土构件制成长2~3m,顶宽、槽高各20cm的倒三角型槽体,槽腰部用竹制垫篦铺棕皮作垫衬,在其上铺10cm的蛭石,垫下为营养液流动和根系生长空间。Ⅱ型槽体为直接在上面挖一条沟槽,仅槽头槽尾用铁皮或混凝土构件制成,每天定时液漫渗到基质湿润后再超过一定高度,就从排液的虹吸管中吸回槽内所有营养液,回流至贮液槽。此法在山东胜利油田和新疆有较大面积推广应用。2. 6 基质袋培法用尼龙袋或专用塑料袋等袋状物装入基质,按照一定距离在袋上打孔,作物栽培在孔内,通过滴灌供液系统供应营养液,在袋子下部或两侧打上直径为1cm的小孔,一般排除多余的营养液。袋内充填基质可以是蛭石、锯末、岩棉或混合基质。2. 7 有机基质槽式栽培法栽培槽框架选用24cm×12cm×5cm,槽间距(内径间距)98cm,延长方向坡降为0・5%,隔离土壤的薄膜厚0・1mm,宽80 cm,长度依栽培槽的长度而定,用砖等材料制作栽培槽。基质(下转41页)372008年第1、2期(总第133期) 安徽林业科技,注意及时排除步道积水。当苗高达10cm后,可以开始追肥、浇水,以10-15天追施一次人粪尿为宜。一般在6月下旬、7月中旬和8月上旬,要加强水肥管理,每亩埋施尿素30-35kg,分3次施入。第一次每亩地施10-15kg,第二次、第三次每亩地各施10kg。施肥时,要在离苗木基部20-30cm处埋施。留床平茬苗和留根苗的第一次施肥可提前至5月底,结合浇水施速效肥3-4次,亩施硫铵5-7・5kg。同时,在7月上旬和下旬,可在苗木基部分别培3cm的湿土。泡桐9501品种在7-9月间苗木生长较快,因夏季风大、苗干嫩,要注意防止风害; 10月下旬苗木基本停止生长,到11月中旬开始落叶,进入木质化阶段,这时的苗木平均地径为4-5cm,平均高达3-3・5m,成苗数约每亩2700株。3 造林培管理3・1 整地栽植根据泡桐9501品种的生长特点,在合阜、临江等地栽植,穴状整地,规格为50×50×50cm,栽植密度22株/亩,覆土踏实成馒头形,防止风倒。根据造林目的和经营管理水平确定合理的造林密度,一般成片栽植密度为5×6m或4×5m;在路旁、渠旁、河旁,可成行栽植,株距可为3-5m;在宅旁、村旁可带状或块状栽植,初植造林密度可按4×4m。栽植时宜浅栽,并在树苗基部培土5-12cm呈馒头形。造林时间以秋季落叶后到第二年春天发芽前均可,有的地区进行秋季带叶栽植,也可取得较好效果。栽植后4年就可进行间伐,调整密度。泡桐也可与毛竹、茶叶等树种混交栽培。3・2 抚育管理中耕除草,前两年,每年抚育两次,第一次在5-6月,第二次在8-9月。为了提高材质,第一年栽植的苗木一般在惊蛰前要进行一次平茬,并及时培土、抹芽、除草。3・3 病虫防治泡桐病虫害有丛枝病、大袋蛾、金龟子等。丛枝病有的地区发病率高达80-90%,病原为类菌原体。幼树发病后,多在主干或主枝上部丛生小枝小叶,形如扫帚或鸟窝。防治方法:一是选用抗病良种或无病母树的根作为繁殖材料。二是及时清除病树。对叶部害虫如大袋蛾、金龟子和叶甲等,可用90%敌百虫晶体800-1000倍液,或50%马拉硫磷1000倍液进行喷雾防治。(上接37页)的选材广泛,可因地制宜,就地取材,充分利用本地资源丰富、价格低廉的原材料;基质的原材料应注意消毒,可采用太阳能消毒法。粗基质主要作贮水排水,可选用粗炉渣、石砾等,应用透水编织布与栽培基质隔离。栽培基质用量较大,每亩约30m3。这种栽培形式通常以固态缓效有机肥代替部分营养液,基肥均匀混入基质,占总用肥量的37・5%,追肥分期施用。注:图见封三参考文献[1]刘士哲・现代实用无土栽培技术・北京:中国农业出版社, 2002[2]卜崇兴・储液储气式无土栽培系统的技术创新与开发・上海交通大学博士后研究工作报告, 2004, (11): 5~12[3]李福恒・无土栽培技术研究的历史、现状与进展・农业系统科学与综合研究, 1999, 15(4): 313~314[4]王 化・中国蔬菜无土栽培发展历史的初步探讨・上海蔬菜, 1997, (1): 11~12, 42[5]邢禹贤・世界无土栽培及其发展趋势・农业新技术新方法, 1997, (3): 17~22[6]蒋卫杰,刘伟,余宏军,等・中国大陆无土栽培发展概况・农业工程学报, 2001, 17(1): 10~15[7]张广楠・无土栽培技术研究的现状与发展前景・甘肃农业科技, 2004, (2): 6~8[8]郭世荣・无土栽培学・北京:中国农业出版社, 2003412008年第1、2期(总第133期) 安徽林业科技
无土栽培是指不用天然土壤、而用营养液来栽培作物的方法,当前主要用于蔬菜、花卉和树木育苗。目前生产上常用有水培、砂砾培、珍珠岩+泥炭培和锯末培等. 无土栽培与常规栽培的区别，就是不用土壤，直接用营养液来栽培植物。为了固定植物，增加空气含量，大多数采用砾、沙、泥炭、蛭石、珍珠岩、岩棉、锯木屑等作为固定基质。其优点可以有效地控制花卉在生长发育过程中对温度、水分、光照、养分和空气的最佳要求。由于无土栽培花卉不用土壤，可扩大种植范围，加速花卉生长，提高花卉质量，节省肥水，节省人工操作，节省劳力和费用。缺点是，一次性投资较大，需要增添设备，如果营养源受到污染，容易蔓延，营养液配制需要技术知识。 （一）无土栽培的方法无土栽培的方法很多，目前生产上常用有水培、砂砾培、珍珠岩＋泥炭培和锯末培等。 1．水培是指花卉根系连续或不连续浸入营养液中栽培的方法。为了提高营养液中的含氧量，一般需要通气设施。主要适用于球根花卉如风信子、朱顶红、郁金香、黄水仙等。 2．砂砾培是采用直径大于3毫米和小于1厘米的小石子作固定基质的无土栽培方法。应用比较广泛，常用于木本观赏植物月季、山茶、杜鹃、茉莉等。 3．珍珠岩＋泥炭培用珍珠岩与泥炭混合基质作盆栽花卉固定基质的较为普遍，常用于仙客来、大岩桐、非洲紫罗兰、球根秋海棠等开花盆栽花卉。 4．锯末培采用中等粗度的锯末加适当谷壳混合作为固定基质的无土栽培方法，常配用滴灌系统提供水肥，这在瓜叶菊、多花报春、天竺葵、矮牵牛、蒲包花中常应用。 （二）无土栽培的装置无土栽培所需装置主要包括栽培容器、贮液容器、营养液输排管道和循环系统。 1．栽培容器主要指栽培花卉的容器，常见有塑料钵、瓷钵、玻璃瓶、金属钵和瓦钵等。主要以容器壁不渗水为好。 2．贮液容器包括营养液的配制和贮存用容器，常用塑料桶、木桶、搪瓷桶和混凝土池。容器的大小要根据栽培规模而定。 3．营养液输排管道一般采用塑料管和镀锌水管。 4．循环系统主要由水泵来控制，将配制好的营养液从贮液容器抽入，经过营养液输排管道，进入栽培容器。
