无土栽培技术的发展与应用

本期策划 ： 无土栽培技术的发展与应用 李霞 ， 张轶婷， 刘厚诚 （ 华南农业大学园艺学院 ， 广州 ）【 摘要 】无土栽培采用营养液栽培 ， 以人工制造的作物根系环境取代了土壌环境 ，结合环控技术能合理调节作物生长的光 、 温、水、 气、 肥等环境条件 ， 充分发挥作物的生长潜力。随着设施农业的发展 ，无土栽培技术越来越受到重视。眶无土载境技术的发庵目前中国无土栽培技术主要用于设施园艺中第 次世界大战中 ， 美军就开始采用无土栽番茄、 黄瓜 、 甜椒 、 甜瓜 、 生菜等蔬菜作物及花培技术为军队生产新鲜蔬菜 ， 在 世纪 年卉植物。 近几年国内各研究所对无土栽培的模式、代 ， 美国开始在温室内采用无土栽培方式生产蔬基质配方 、 肥料配方、 灌溉模式及产品品质等方菜 ， 成为了最早实现无土栽培商业化的国家 。面都做了深入研究。 由于无土栽培在防止肥料导美国早期无土栽培主要为砂袋培和岩棉培 ，主要致的环境污染 、 节约水资源、 提高作物产量方面种植莴苣 、 番茄、 黄瓜等蔬菜和少部分花卉 ， 集的潜在优势 ， 无土栽培面积不断扩大， 目前已成中在干旱和沙漠地区。 第 次大战后 ， 美国在日为设施作物生产的重要栽培方式。本建立的无土栽培设施为日本的无土栽培奠定了无土栽培的优势有以下 点 ： （ ） 有利于基础 ， 早期主要为栽培和岩棉栽培 ，目前主实现工厂化生产。 无土栽培在一定程度上摆脱了要以无机和有机基质栽培为主体。 日本基于无土传统植物种植以及作物生产模式的束缚 ，不受土栽培技术研发和应用人工光型叶菜类植物工厂 ，壤环境以及气候等自然因素的干扰 ， 可以避免设成为全球植物工厂最多的国家 。 荷兰是世界上施栽培出现土壤连作障碍， 减少栽培工序、 节省无土栽培最先进的国家。 荷兰的无土栽培作物主劳动力 ， 有利于实现操作管理向 自动化 、 现代化要是番茄、 黄瓜、 甜椒和花卉 ， 大部分实现了微方面的发展。 （ ） 栽培条件宽泛。无土栽培有电脑控制 ， 达到了现代化 、 自动化管理水平 。效地摆脱了土壤条件的限制 ， 在戈壁、 荒地 、 沙中国正式进行无土栽培研究是在 年山东滩地、 盐碱地、 海岛 、 城市等地都可以进行无土农业大学开始用蛭石栽培西瓜、 黄瓜、 番茄等。栽培 ， 生产优质、新鲜的蔬菜。 （ ） 栽培的肥 世纪 年代前， 中国处于引进、 吸收消化国外水利用率较高 。 无土栽培的营养液营养全面且均的无土栽培技术， 年代以后， 国内开始自主研衡 ， 营养的有效性高， 供应充分 、 迅速 ， 有利于发出适合中国环境资源情况的新型无土栽培技术，植物对营养的吸收 ， 肥水利用率得到大幅度提升。如有机生态型无土栽培系统、 浮板毛管系统 ， 以（ ） 产量高质量好。 无土栽培很大程度上满足及一些低成本、 优质的栽培基质及其配套的营养了作物对温度 、 光照、 水分 、 养分的需求 ， 作物液配方 ， 促进了无土栽培技术在国内的推广应用 。的产量大幅提高 ， 产品品质也有显著改善。 温室园艺无土栽培的关力丨和特成；条件要求严格 ； 獅供液 ， 易传播病害等不足。水培 栽培技术能显著提高产量和品质 ， 研究水培指植物的根系直接生长在营养液液层的证实 ， 栽培的番茄植株性状和果实品质均优栽培技术。 水培可以充分利用种植空间 ， 年可于土培番茄； 与椰糠、 岩棉栽培比较 ， 栽以收获多茬 ， 具有节水 、 节肥等优点 培的生菜产量最高 ， 叶片中的硝酸盐含量有所降？营养液膜技术低。 栽培可以増强作物的抗性 ， 与土培相营养液膜技术 （ ， ），比 ， 栽培的樱桃番茄对弱光、 高温的适应能是指将植物种植在浅层循环流动的营养液中 ， 植力增强 ？ 。物根系能够从循环的浅层营养液吸收充足的养？ 深液流技术分 ， 又能从空气中获得呼吸代谢所需要的氧气 ，深液流技术 （ ， ） 是可以充分的协调水、 肥、 气之间的关系（ 图 ） 。指植物生长在循环流动液深大约？ 的营养液营养液膜技术设备包括种植槽、 贮液池 、 营养液循层的一种水培方式 ° ， 主要包括种植槽、 定植板 环流动装置及其他辅助设备等。 营养液膜栽培技术网 、 贮液池和循环系统 部分 （ 图 ） 。 技术中的营养液在泵的驱动下从贮液池流到种植槽内 ，具有效率高 、 设施稳定并耐用 、 管理操作简单等特使作物根系充分接触一层很薄的营养液 ， 然后流回点 ， 是最早成功应用于商业化植物生产的无土栽培至储蔵液池内 ， 形成循环式供液体系。 栽培技术相对简单 、 设施投资少、 易于实时检测与实现生产过程的 自动化管理。但 栽培技术也存在：，一根系只能接触浅层的营养液， 对环境温度 、 湿度的而丨丨 丨，缓冲能力小 ； 营养液節不需要麵，图深液流技术議議图 营养液膜技术图 浮板水培技术温室园艺 丨 技术。技术还可以通过加热或者冷却营养液是指通过喷雾装置将雾状的营养液喷洒到作物的等措施来调节根系温度， 具有良好的温度调控作用根系上 ， 是在无土栽培技术中水肥气协调得最好 。 栽培植物的根系大部分接触营养液 ，所的栽培方式 ， 雾培主要由栽培系统、 营养液供以在调节营养液与氧气之间的关系较弱 ，需要的设给系统 、 控制系统 大部分组成。 雾培具有节约施设备复杂。水资源 、 水肥利用效率高、 操作简单等优点 。 但？浮板水培技术 是雾培系统对电力供应要求较高 ， 植物的根系生浮板水培技术 （ ， 长发育过于发达、 经济系数较低。 ） 是指作物定植在浮板上 （ 图），雾培能够促进作物的产量和品质的提高 ， 研浮板放置于营养液中 ， 可 自 由漂浮的一种栽培究表明 ， 雾培能促进网纹甜瓜植株生长 ， 提升产方式。 该技术是由浙江省农业科学院和南京农量和品质 。 雾培下的马铃薯生长速度快、生长业大学研制成功的一种新型无土栽培系统，具有周期延长还能提高马铃薯块茎的繁殖能力 ，成本低 、 投资少 、 管理方便、 节能 、 实用等特点 。从而繁育出无毒高质量的马铃薯种苗 。 雾气还浮板水培技术适应性广 ， 在番茄 、 辣椒、 芹菜等可以提高麝香、 非洲 白蔘等药用植物的产量 、 品多种蔬菜栽培上应用取得良好效果。质以及产品的均匀度 。？ 雾培基质培雾培技术又称喷雾栽培、 气雾培（ 图 ） ，基质栽培是用固体基质 （ 介质 ） 固定植物根二 神，棚不仅能够固定 、 支撑作物， 还充当养分和水分的载体 ， 稳定植物根系环境的作用。 根据栽培基质的形态、 成分 、 形状可分为无机基质栽培 、机細栽培籼频栽培 种类型。家議 緣￥机质栽培是指以砂、砾、 陶粒、 岩棉 、 麟岩等麵爺賊培方图 ） 。邊无机基质生产成本低 、 消毒后可以重复利用 。无机基质的营养成分含量低 ， 作物所需的营养图 雾培图 基质培 温室因艺 圓图 无机基质栽培图 混合质栽培图 有机基质栽培图 有机生态型无土栽培养分完全靠营养液供给 ， 缓冲性较小 ， 对营养合适的有机基质是提高作物产量和品质至关重液的要求严格 一般情况下 ， 单一的无机基要的环节。质不利于植物生长 ， 多种基质按一定的比例配？ 混合基质栽培比进行种植更能促进作物的生长发育 ， 或者可 混合基质栽培是指采用无机无机、 有机以通过改变营养液的成分有效地提高作物的产有机 、 有机 无机混合的基质进行植物栽培 （ 图量和品质。 ） 。 混合基质是由结构性质不同的原料混合而？有机基质栽培 成 ， 在水、 气、 肥相互补充 、 混合基质优于单有机基质栽培是将作物种植在天然或合成一基质 ， 是运用广泛 、 低成本、 使用效果稳定的有机材料的栽培方式 （ 图 ） 。 有机基质主要的一种栽培方式 。 不同的作物对栽培基质有树皮 、 秸秆、 稻壳 、 蔗渣 、 苔藓 、 堆肥 、 沼渣 、的理化性质的需求是存在差异的 。 因此 ， 在不泥炭等。 有机基质因来源不同而含有的有机营养同的作物育苗 、 生长发育及产品品质提升时需成分、 理化性质等都存在较大差异 ， 并且基质成要根据作物、 当地的资源而选择适宜的栽培基分也随着环境的改变而变化 。 基质原料主要来质配方。自农业生产过程中剩余的生物质 ， 具有成本低 、？ 有机生态型无土栽培高效、 减少营养液流失 、 富含有机营养 、 保水性有机生态型无土栽培是指在有机基质栽培的能好 、 环保等优点 。 根据作物的特性， 选用基础上施用有机固态肥后直接用清水灌溉作物的温室园艺丨 一种无土栽培技术（ 图 ） ， 是 世纪 年代发展前景。由 中国农业科学院蔬菜花卉研究所研发的一种生基质栽培是中国目前主要的无土栽培形式，态环保新型无土栽培方式。 有机生态型无土栽由于中国资源 、 环境存在很大的差异， 应该根据培既具有传统无土栽培的优势 ， 也拥有营养元素各地的资源情况选择适合的栽培基质 ， 营养液配齐全、 节约成本、生态、 高产优质等优点。方也因各地水质等的不同而进行适合的调整 ， 发有机生态型无土栽培形式主要有槽式栽培、展各地特色的无土栽培技术。 此外 ， 我们还需加袋式栽培 、 立体栽培。 通常 ， 生产上采用槽式栽强研究替代草炭和岩棉的无土栽培生态型基质 ，培方式 ， 主要有 种形式：一种是用砖砌成的，开发生态型复合无土栽培基质 ， 优化栽培基质配另种是直接在水平面挖成槽型的简易栽槽 ， 在制技术， 研究无土栽培作物根区环境的调控技术 ，生产过程中应根据作物的株型选择相应的栽培营养液的消毒技术和配套设施设备以及无土栽培槽。 同时 ， 也应根据作物的需求和当地的资源选灌溉自动控制技术和配套装备。择经济、 高效的基质。以 为代表的叶菜水培方式， 易于实现菜生的示准化 、 自动化 ， 是今后无土栽培重无土栽 技木的友展趋要的发展方向 。 为此 ， 需加强营养液各种离子在中国无土栽培技术的广泛应用起步较晚，线检测技术 、 营养液自 动配比技术 、 营养液消毒无土栽培技术水平还处于不断发展阶段， 随着技术以及机械化移栽等技术的研发。设施农业的发展 ， 未来无土栽培将会出现蓬勃植物工厂是高技术密集型植物生产系统 ，发展的新局面 ， 无土栽培技术具有十分广阔的也是未来设施园艺重要的发展方 向之一 ， 以和 技术为基础的多种立体多层无土栽胃技术 （ 图 ） 已经得到了开发应用 ，立体 ？ 层无土栽培借助栽培床和层架管路装备 ，实现獅好啟減帛針莉奸。 能提高植齡产鮮， ？分麵水肥靴优势 ， 拓展说碰间 ， 提高土地利用效率。 但立体无残 ，培中光照不足与均匀性的问题值得重视， 应该隱痛图 立体无土栽培图 无土栽培生产模型温室园艺 加强改善光环境 （ 包括立体栽培形式、补光方境适应性 灌厭排水学报， ， （）： 彳 式等 ） 的技术研究和开发 。 ， 利用无土栽培营养液的精准可调性 ， 可用于 生产高品质番茄 、哈密瓜以及功能性叶菜类 （ 如 富含萝 卜 硫素 胡萝 卜 素维生素维生 ） ， ，（） ：素 等 、 用于透析肾脏病患者食用的低钾生菜与廿甘电、热丄古祕工丄肚访 丨描 ， ， ， 菠菜等 ） ， 建卫：局效无土栽培盈利模式。 物联网技术快速发展的同时也改变着传统 农业的种植 ， 使其向着智能化 、 集约化 、 高效 ， ， ，化的方向发展 。 物联网应用于无土栽培是现代息技术与无土栽培技术 （ 图 ） 相结合的产 郭世荣 无土栽培学 北京 ： 中国农业出版社 ， 物。 物联网技术在无土栽培中主要应用在对栽 周剑 ， 李天来，刘义玲 霉培对网纹麵生长和产量及品质培环境相关参数的智能化监控和调节 ， 以及辅 影响 北方园艺，（）： 助人工进行智能化管理， 感知和调控栽培基质 ， ， ， 或营养液温度 、 营养液组成 、 、 水分含量 、 植物生长等相关指标 ， 最终实现工厂化生产和 效益的最大化。 ？ ， ， （） ： 参考文献 万军 国内外无土栽培技术现状及发展趋势 科技创新导报， （）： ， ，（） ： 张轶婷 ，刘厚诚 曰本植物工厂的关键技术及生产实例 农 ， ， ， 业工程技术 （ 温室园艺 ） ， ，（ ）： 杜艳艳 国内外设施农业技术硏究进展与发展趋势 广东农 ， ， 业科学 ， ， （） ： ， 蒋卫杰，邓杰 ， 余宏军 设施园艺发展概况 、 存在问题与产业 ， ， ： 发展建议 中国农业科学， ，（ ）： 李婷婷 ， 马蓉丽， 成妍 ， 等？ 中国蔬菜基质栽培硏究新进展， ： 农学学报 ， ， （）： ， ， ，（）： 陈海生？ 营养液膜条件下樱桃番茄生长和生理特性研究 ？ 农 机化硏究 ， ，（ ） ： ， ，（）： ， ， 彳 李耀龙，季延；母，于平彬，等 ？基于不同基质理化特性的无土 （ ） 栽培混合基质筛选 ？ 北方园乙 ， ， （） ： ， （ ）： 陈海生，刘天宝，郑舂明，等 营养液膜水培樱桃番茄对弱光作者简介 ： 李霞 （ ），女，四川万源人，硕士的逆境适应性 江西农业学报 ， ， （ ） ： 硏究生 ， 研究方向为设施农业 。 陈海生 ，朱兆平 高温胁迫条件下营养液膜水培樱桃番茄的逆 丨 田尸白丨 丨 引用信息 】 李霡 张轶婷 刘厚诚 ？ 无土栽培技术的发展与应用 农业工程技术 ， ， （ ） ： 温室园艺