无土种植技术概述

2012/5/11 19:39:49

无土栽培是不用自然土壤,用营养液或营养液与基质栽培作物。无土栽培是在人为控制下,充分满足作物对营养、水分、气体条件的要求,是一种技术集约的现代农业生产方式,具有节水、节能、省工、省肥,减轻土壤污染、防止连作障碍、产品洁净无污染、高产高效益等优点。目前发达国家的无土栽培均在设备良好的室内进行,不但能控制室内的温度、湿度、CO2浓度,还能控制营养液浓度和pH值,使作物处于其生长发育的最适宜环境中。因此可以获得优质高产。
　　
　　1无土栽培的类型
　　
　　无土栽培有2种类型:一类是固体基质栽培,采用固形物质固定作物的根系,这些固形物质孔隙较大,透气性好,有稳定的化学性质(如酸碱度、导电度等),不含有毒物质,能吸附营养液满足作物根系所需要的营养与氧气。在无土栽培中应用的基质可分为无机基质和有机基质。无机基质主要有:岩棉、石砾、砂、火山岩、蛭石、珍珠岩、膨胀陶粒、膨胀片岩等;有机基质常用的有:树皮、软木、锯末、炭化稻糠等。另一类是直接将根系连续或断续地浸在营养液中,这种方式称为水培,或是将根系挂在栽培槽中,间断地向根系喷雾,提供营养,这种方式称为雾培。
　　无土栽培系统包括:作物生长保护设施,如温室、塑料棚等;容纳基质或营养液的槽、桶、盆、床等;提供作物营养液系统,如营养液的制备、贮存、消毒、注入等;监测调控系统,包括监测调控温度、湿度、光照、CO2浓度、气流速度、pH值、电导度、营养液水位、营养液成分等。基质栽培:是在容器内填充一定基质,再将调好的营养液灌入容器内的一种栽培方式。水槽栽培或立筒水培:这是无土栽培采用最早的形式,这种方法是让作物的根系直接悬挂在营养液中,营养液在栽培体中呈流动状态,以增加氧气含量,它的优点是不需用栽培基质。喷雾或喷淋栽培:这是无土栽培中较先进的方法,主要是让作物的根系悬挂在栽培体空间,用喷雾或喷淋的方法供应根系营养,这种方法不但供氧效果好,便于控制根系发育,而且还节约用水,但对喷雾、喷淋质量要求严格。
　　
　　2无土栽培发展历程
　　
　　第2次世界大战期间,西方国家应用无土栽培技术生产蔬菜供应部队。20世纪70年代后期出现营养液膜技术(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。荷兰的无土栽培已发展到4000hm2,成为世界上无土栽培最先进的国家。现在世界上商业性无土栽培以基质栽培为主,荷兰的基质栽培占无土栽培总面积的90%,法国占89%,加拿大占80%,日本占88%。世界各国采用无土栽培技术主要生产蔬菜、花卉和水果,在欧盟各国的温室蔬菜、水果和花卉生产中,已有90%采用无土栽培方式。
　　
　　3无土栽培技术的优势
　　
　　应用无土栽培技术可以避免作物连作障碍、减少病害、提高作物产量和品质、降低成本、简化工序、不受农药化肥污染,有利于栽培技术的现代化。产量高是无土栽培的最大特点,世界上无土栽培的先进技术可使番茄产量达到45~55kg/m2,黄瓜产量达到50~70kg/m2。在农产品短缺的年代,主要追求产品的数量,过量施用化肥、农药,使农产品中残留过多的硝酸盐、重金属和有毒农药等有害成分。现在,随着人们生活质量的提高,对无公害无污染的蔬菜、水果的需要逐年增加。无土栽培基本杜绝了植物土传病害的发生,化学农药的使用相对少于土壤栽培。利用高温蒸汽、紫外线、沙滤、生物膜过滤等物理方法,可对植物病害进行防治,对营养液和设施进行消毒,而不污染环境。为此,采用无土栽培技术可以较好地保护环境,生产出绿色食品。20世纪后期,无土栽培技术无论在发达国家还是发展中国家都得到迅速发展,无土栽培技术已日益完善。
　　
　　4我国的无土栽培技术
　　
　　我国最早进行无土栽培是在1941年,由浙江农业大学教授陈子元在上海开展无土栽培试验,后来因成本太高而放弃。1975年山东农业大学首先开展了无土栽培西瓜的研究。改革开放以来,我国无土栽培面积成倍增长,1990年无土栽培面积7hm2,1995年为100hm2,2000年达到240hm2。我国先后引进荷兰、日本、美国等国一些无土栽培设施,在消化吸收国外无土栽培先进技术的基础上,进行了无土栽培设施配套技术国产化的研究与开发。20世纪90年代以来,我国引进和自己研制的无土栽培系统很多,目前生产上应用的主要有:营养液膜系统、深液流法、浮板毛管水培法、袋培法、基质水培法。中国农科院蔬菜花卉所研制开发了袋培、槽培、岩棉培和UFT无土栽培系统;南京农业大学、南京蔬菜所研制开发了果菜类NFT无土栽培系统;山东农业大学研制开发了鲁-SC基质水培系统;华南农业大学研制了深水栽培系统;农业部规划设计院研制了无土栽培滴灌系统和营养液自动控制系统。
　为进一步降低无土栽培成本,提高产量,中国农科院蔬菜花卉所研制开发出符合国情、节约投资、节约肥料、管理简便、产品质量可达到绿色食品标准的有机生态无土栽培技术;浙江省农科院和南京农业大学研制出浮板毛管水培系统。目前,这两个无土栽培系统约占全国无土栽培面积的60%,大大促进了我国无土栽培技术的发展。
　　
　　5无土栽培发展趋势
　　
　　从世界各国发展无土栽培的历程看,都是从砾耕循环水开始,成本较高。20世纪70年代中期出现了NFT系统。各种天然和人工基质同时发展,欧洲找到了岩棉并认为是最好的基质,加拿大因木材工业发达,则以锯末为基质。基质栽培绝大多数是营养液不循环使用,成本较低,成为当前各国无土栽培的主要方式。一种是高投资、高技术、高效益类型。如荷兰、日本、美国、丹麦、英国、法国、德国、以色列等发达国家,无土栽培生产实现了高度机械化、自动化、电子化、专业化。其温室的环境条件(温度、湿度、CO2浓度、通风、光照)、营养液配制都完全由计算机调控。其生产过程,包括播种、间苗、移栽、病虫害防治、采收、分级包装全部实现自动化,实现了一条龙的工厂化生产,达到产品周年供应,产值高,经济效益显著;另一种趋势是以发展中国家为主,主要根据本国的国情和经济技术条件,采用简单的设备就地取材,土法上马,手工操作。这些国家发展无土栽培目的是改造环境,节约水、土资源,解决人民生活的基本需要。
　　展望21世纪,我国的无土栽培技术主要目标是研究适合我国国情的普及型简易无土栽培设施,以降低投资和生产成本。将微电子、计算机等高新技术应用于无土栽培设施,对其营养液的贮液量、液温、pH值、电导率和供液时间实现监控。同时要研究营养液全自动控制系统,定时测量作物对营养元素的需求量,自动分析和调整营养液成分,以达到高产节本的目的。扩大无土栽培的应用范围,在国内缺水、土壤贫瘠甚至难以种植作物的沙漠、重盐碱地、海岛、屋顶、阳台、庭院等开发大、中、小型无土栽培设施,扩大无土栽培技术的应用范围。
　　

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