论述无土培植技术发展前景

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摘要：无土栽培是一种用营养液代替天然土壤作基质的栽培新技术，这种营养液可满足作物整个生命周期对水分、养分、氧气及温度的需求。简述了国外无土栽培的概况，介绍了中国无土栽培的发展，现状，并对发展趋势进行了分析，为推进中国无土栽培技术发展提供理论依据。

关键词：无土栽培现状发展趋势

无土栽培以人工制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的水分、空气、养分的供应矛盾，使作物根系处于最适宜的环境条件，从而充分发挥作物的增产潜力。目前，世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达100多个，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

在设施农业中，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。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现状

我国无土栽培的历史悠久，如生豆芽、船上种菜和盆里养水仙等都是原始的无土栽培。但我国开展无土栽培研究工作的时间比较晚，20世纪70年代末。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，从国外引进温室及无土栽培设施相继投产。尤其是随着改革开放，人们的生活水平不断提高，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，人们需求无公害蔬菜、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。据资料统计，1985年全国无土栽培的面积只有7hm2，1990年增长到15hm2。1995年全国无土栽培的面积发展到50hm2，2000年全国无土栽培的面积达100hm2左右，2005年我国无土栽培的总面积约为315hm2。近几年，我国无土栽培进入迅速发展阶段，无土栽培的面积和栽培技术水平都得到空前的提高。

我国从事无土栽培技术研究的部门和单位约50多个。除研制不同类型的栽培装置外，重点研究营养液膜栽培和不同材料基质培的配套技术，并在全国普及推广，使我国的无土栽培从实验研究阶段进入商品化生产时期，获得一批具有中国自主知识产权的农业高新技术，使国外的先进实用技术实现国产化。无土栽培的植物也扩大到蔬菜、花卉、西瓜、甜瓜及草莓等20多种，但绝大部分用于蔬菜生产。

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、我国无土栽培的发展趋势

无土栽培具有十分诱人的广阔前景，但其技术要求严、设施装备投入高，受我国生产、消费、资金、技术等方面因素的限制，目前不宜盲目发展，更不能全套照搬国外的生产模式。应结合当地实际进行研究试验，在推广应用中走出一条实用可行的具有中国特色的无土栽培之路。

3．1因地制宜发展具有本地特色的无土栽培技术

由于自然资源、生产技术、市场环境等因素千差万别，因此各地不能全盘照搬国外或其他地区的生产方式和管理方法。如栽培基质的选择，应在试验的基础上大胆尝试利用本地资源：营养液配方也因各地水质、化肥种类等的不同，做出灵活调整；还应根据各地区消费习惯及气候特点，选择无土栽培的作物种类。总体看，南方以广

东为代表，以深液流水培为主：东南沿海长江流域以江浙沪为代表，以浮板毛管、营养液膜技术为主；北方广大地区由于水质硬度较高，水培难度较大。以基质栽培为主；无土栽培面积最大的新疆戈壁滩。主要推广鲁SC型改良而成的砂培技术。各地应根据当地的具体情况，建立适合本地区特点的无土栽培技术体系。

3．2大力发展立体栽培模式

我国人口占世界总人口的1/4，但耕地面积仅为世界总耕地面积的1/7，人均耕地面积远低于世界平均水平。而且我国是水资源相当贫乏的国家，被列为世界上13个贫水国之一，全国人均水资源占有量仅为世界人均水平的1/4，农业每年缺水约300亿m3。要使我国经济保持可持续发展，不断提高人民生活水平，必须不断提高有限土地面积的生产效率，拓展农业生产空间。据研究，立体栽培能充分利用空间和太阳能，提高土地利用率3～5倍，提高单位面积产量2～3倍。为节约土地资源和水资源、提高土地利用率和生产效益，我国要加强立体栽培方面的研究，大力发展立体栽培技术。

3．3简化技术，循序渐进

无土栽培作为一项现代农业生产技术，涉及的范围包括作物栽培、肥料、病虫害控制、农业工程及自动化控制等多个学科，其技术难度、管理的复杂性均高于有土栽培，不易被农民所掌握，推广起来有一定的困难。这就需要各地农技推广或科研部门把特定的无土栽培技术总结、制定成简便易行的操作步骤，而农民只需按此操作即可。如需配制适宜当地某种作物的某种无土栽培方式所需的营养液，农民只需购回特定的专用复合式完全化肥，加入到一定比例的水中便可使用，在一定时间后，再加入要求量的部分或全部营养物质即可。先试验性探索，再大规模投入生产应用，使无土栽培技术的管理和操作均有类似的“指导”可循。同时还要对农民进行有关的技术培训，提高其现代农业技能和水平。

3．4降低成本，增加效益

无土栽培技术在发达国家和地区多使用专用设施和设备，如成型的各种栽培槽、商品化基质、营养液的自动监控及管理系统等，这些设施设备费用约为170元/m2，这在我国许多地区是不现实的。在发展无土栽培时应考虑成本的投入、技术力量及其他社会条件。因此，通过诸多方法和技术避开高投入问题是推广无土栽培技术的关键。无土栽培的类型和方式多种多样，各地可根据实际情况就地取材，筛选出各种无土栽培设施替代品或采用人工、半人工管理的方式进行尝试，增强无土栽培技术的实用性。如用炉渣、锯末、菌糠代替蛭石、草炭基质，用各种水泥、砖、土槽代替泡沫、塑料栽培槽等，均能降低成本、增加效益，收到较好的效果。

3．5发展有机生态型无土栽培技术

鉴于目前我国大部分地区采用的无土栽培方式仍以无机耗能型为主，不仅耗能高、污染环境，而且生产的食品硝酸盐含量超标。因此，应大力推广有机生态型无土栽培技术，其具有投资省、成本低、用工少并易操作等优点，能够生产高产优质产品。该技术在生产过程中全部使用有机肥，以固体肥料施入。灌溉用清水，耗能低，灌溉排出液对环境无污染。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。目前，全国有机生态型无土栽培的推广面积超过无土栽培总面积的60％。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。

总之，我国无土栽培技术的应用起步较晚，无土栽培技术水平虽处于初级阶段，但我国是一个具有巨大发展潜力的发展中国家，随着改革开放的深入发展、农村经济条件的逐步改善和人民生活水平的不断提高，预计今后无土栽培将会出现蓬勃发展的新局面。无土栽培的兴起，将使农业、园艺、林业、花卉生产及开发等进入一个新的发展阶段。无土栽培技术具有十分广阔的发展前景。