我国无土栽培类型及特点 内容摘要：本文阐述了我国无土栽培的类型及特点，讨论了无土栽培的发展前景，以及无土栽培技术的分析。 关键词：类型，特点，发展趋势 目前，世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达300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。 1、无土栽培的类型 1.1、无土栽培类型按有无基质可分栽培类型按有无基质可分 有机基质培 草炭培、木屑培、秸秆培、炉渣培、混合基质培、有机生态型无土栽培 1.3、按设施不同可分 槽培、袋培、立体培、雾培 2、水培和雾培及其特点 2.1、水培 水培是指定植后植物的根系直接与营养液接触。根据营养液层的深浅，又分为深液流水培技术（供氧问题）和浅水培技术。 特点是设施、营养液的配方和配置技术、自动化和计算机控制技术都比较完善。存在的问题一次性投资大，生产成本高，管理操作复杂，系统能耗大，营养液为全无机营养对产品有污染，较难生产绿色食品。 2.1.1、深液流水培技术的几种主要形式 深液流法（Deep Flowing Technique,简称DFT）即深液流循环栽培技术。这种栽培方式与营养液膜技术(NFT)差不多，不同之处是流动的营养液层较深，植株大部分根系浸泡在营养液中，其根系的通气靠向营养液中加氧来解决。这种系统的主要优点是营养液定期循环，解决了在停电期间NFT系统不能正常运转的困难。该系统的基本设施包括:营养液栽培槽、贮液池、水泵、营养液自动循环系统及控制系统、植株固定装置等部分。深液流法目前主要在广东省推广面积较大。 2.1.1.1、动态浮根法(Dynamic Root Floating System,简称DRF) 动态浮根系统是指栽培作物在栽培床内进行营养液灌溉时，根系随着营养液的液位变化而上下左右波动。灌满8厘米的水层后，由栽培床内的自动排液器，将营养液排出去，使水位降至4厘米的深度。此时上部根系暴露在空气中可以吸氧，下部根系浸在营养液中，不断吸收水分和养料，不怕夏季高温使营养液温度上升。一般10～16时之间，每个小时抽气1次，每次15分钟。其余时间，每2～3小时循环1次，每次15分钟。动态浮根系统的主要结构是: 栽培床 、营养液池、空气混入器、排液器与定时器等。是我国台湾省开发应用的。 2.1.1.2、M式水培?? 特点是无贮液池，种植槽的营养液通过泵直接循环。种植槽是预先生产定型的泡沫塑料槽，槽内铺垫一层塑料布装营养液，在槽底安装一条开有小孔的供液管，穿过槽底部薄膜按装营养液回流管并与水泵相连，同时在水泵的出口处附近安装一个空气混入器。其水泵开启时，将种植槽内的营养液抽出流经空气混入器中，使营养液中的溶氧量增加，然后再从供液管上的小孔喷射回种植槽中。此方法以栽培叶菜为主。 2.1.1.3、协和式水培? 种植槽为塑料拼装式，是拆迁，安装较简单。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，栽培结束时种植槽清洗、消毒不方便。此法以栽培果菜为主。协和式水培装置主要包括种植槽、定植板及定植杯、营养液循环系统、营养液自动控制系统四部分组成。 2.1.1.4、日本神园式水培? 种植槽为水泥预制件拼装而成，需衬垫一层或两层塑料薄膜，在换茬时更换，便于清洗种植槽。营养液以在种植槽中供液管上加上喷头的喷雾形式提供，使营养液的溶氧量达到较高水平。同时有一层较深的流动营养液。 2.1.1.5、水泥砖结构固定式水培? 是一种改进型日本神园式深液流水培具有建造方便、设施耐用、管理简单等特点。目前在我国大面积使用推广。改进型神园式水培装置主要由种植槽、定植板或定植网框、贮液池、营养液循环流动系统四部分 2.1.1.6、新和当量交换式水培?? 种植槽是由聚苯乙烯泡沫塑料压铸成U形，使用时拼接起来，槽内衬垫塑料薄膜，然后与供液管、水泵连接。栽培槽分A、B两部分，两部分的营养液能在栽培槽之间的连接槽间，依靠安在每个槽上的水泵，相互进行等量交换，从而促进营养液的循环流动，因此整个系统没有设贮液池。这种方式使根系的氧气补给不仅在营养液中进行，而且也在空气中进行。因此该方法更适合果菜类栽培。 2.1.2、营养液膜技术 营养液膜技术(Nutrient Film Technique,简称NFT)?? 它是一种浅水培技术，为了解决深液流水培技术中生产设施笨重、造价昂贵、供氧不良等问题而设计的。由营养液贮液池、泵、栽培槽、管道系统和调控系统构成。营养液在泵的驱动下从贮液池流出经过根系(0.5～1.0厘米厚的营养液薄层)，然后又回到贮液池内，形成循环式供液体系。根据栽培需要又可以分为连续性供液和间歇式供液两种类型。连续供液是指一天24h内连需不断的供液，每个25米长的栽培槽的流量大致控制在2～4L/min的范围内。间歇式供液槽长25米流量为4L/min，槽中铺设无纺布栽培番茄，夏季白天每小时供液15min，停止供液45min,夜间每2h供液15min，停止供液105min，；冬季白天每1.5hn供液一次，停止供液75min，夜间同夏季。间歇式供液可以节约能源，也可以控制植株的生长发育，解决了根系供氧和供液的矛盾，它的特点是在连续供液系统的基础上加一个定时器装置。从NFT原理又派生出不少NFT改良装置，如:水泥固定栽培槽，可移动式塑料槽栽培和A型架管道栽培等等。这些改良后的设施都为工厂化大规模生产提供了便利条件，也给提高单位面积的利用效率，稳产高产提供了可能。NFT系统对速生性叶菜的生产较理想。适当扩宽栽培槽也可以种植番茄、甜瓜等作物。目前江苏、浙江等地推广面积较大。具有设施结构简单，容易建造，较深液流水培技术投资少，便于实现生产自动化。但是技术要求严格，耐用性差、稳定性差、运行费用高。 2.1.3.其他水培技术 以下是在DFT和NFT水培技术基础上改进的方法 2.1.3.1、浮板毛管法 浮板毛管法(Floating Capillary Hydroponics简称FCH)浮板毛管法有效地克服了NFT的缺点，根际环境条件稳定，液温变化小，根际供氧充分，不怕因临时停电影响营养液的供给。该系统已在番茄、辣椒、芹菜、生菜等作物上应用，效果良好，并在江、浙一带推广，广东省也有少量应用。 浮板毛管水培法由栽培床、贮液池、循环系统和控制系统四部分组成，栽培槽由聚苯乙烯板连接成长槽，一般长150～200厘米，宽40～50厘米，高10厘米安装在地面同一水平线毫米厚的聚乙烯薄膜。营养液深度为3～6厘米，液面飘浮1.25厘米厚的聚苯乙烯泡沫板，宽度为12厘米，板上覆盖亲水性无纺布（密度50g/m2），两侧延伸入营养液内。通过毛细管作用，使浮板始终保持湿润，作物的气生根生长在无纺布的上下两面。在湿气中吸收氧。秧苗栽在有孔的定植钵中，然后悬挂在栽培床定植板的孔内，正好把行间的浮板夹在中间，根系从育苗孔中伸出时，一部分根就伸到浮板上，产生气生根毛吸收氧，栽培床一端安装进水管，另一端安装排液管，进水管处顶端安装空气混合器栽培，增加营养液的溶氧量，这对刚定植的秧苗很重要，贮液池与排水管相通。营养液的深度是通过排液口的垫板来调节。一般在幼苗刚定植时，栽培床营养液深度为6厘米。育苗钵下半部浸在营养液内，以后随着植株生长，逐渐下降到3厘米左右，这种设施使吸氧和供液矛盾得到协调，设施造价便宜，相当于营养液膜系统三分之一的价钱，适合于经济实力不强的地区应用。 2.1.3.2、深水漂浮法 ?? 该系统在温室内，除了两端留出少量的空间作为工作通道及放置移苗、定植的传送装置之外，全部建成一个深约80～100厘米的水池，整个水池中放入80～90厘米深的营养液。水池底部安装有连接压缩空气泵的出气口和连接浓缩液分配泵的出液口。池中的营养液通过回流管路与另一个水泵连接，通过该水泵进行整个贮液池中营养液的自体循环。栽培床宽4～10米，数十米长，定植板依靠浮力漂浮在营养液上。主要设施包括栽培床、定植板、营养液循环系统，自动控制系统和营养液消毒装置。 优点：① 营养液量大，缓冲性好，营养液的营养成分、PH和温度相对稳定。② 作物漂浮在营养液表面，操作方便。③ 换茬迅速，土地利用率高。④ 可实现自动化控制和周年生产。 缺点：① 设施投资高。②首次使用营养液用量大，运行费用高。③ 消毒和操作要求严格，一旦发生病害难以控制。④ 仅适合与种植小株型作物。 2.2、雾培（spray culture） 是指作物的根系悬挂生长在封闭、不透光的容器（槽、箱或床）内，营养液经特殊设备形成雾状，间歇喷到作物根系上，以提供作物生长所需的水分和养分的一类无土栽培技术。又称喷雾培或气雾培。可分为雾培和半雾培两种类型。 特点是不使用额外的能源，以雾状营养液同时可满足作物根系对水分、养分和氧气的需要，是无土栽培方式中解决根系水气矛盾的最好方式。养分和水分的利用率高，养分供应快速有效。易于自动化控制、立体栽培，提高空间利用率。但是雾培一次性投资大，设备的可靠性要求高，否则易雾培造成喷头堵塞，喷雾不均，雾滴过大等问题。根系环境变化幅度大，缓冲性很差，要求管理技术较高。一旦发生停电等故障，作物将面临死亡的危险。因此目前尚未用于大规模的商业化生产，相信这是一种先进合理的栽培方式的代表将不断得到完善。最早研制开发于意大利。 2.2.1、A型雾培 ?? 该类型的典型结构是A型栽培框架，作物生长在侧面板上，根系侧垂于A型容器内部，间歇性沐浴在雾状营养液中，若框架侧边与底边的夹角为60°，则栽培面积占地面积的2倍，因此土地利用率高。主要设施包括栽培床、喷雾装置、营养液循环系统和自动控制系统，类似的雾培还有梯形雾培。适合种植叶菜及小型果菜、观赏植物。 2.2.2、立柱式雾培 ?? 作物种植在垂直的柱式容器的四周，根系生长在容器内部，柱顶部有喷雾装置，将雾状营养液喷到根系上，多余的营养液经柱底部的排液管回收循环使用，主要设施有栽培柱，柱体高1.8～2.0米，直径25～35厘米，柱间距80～100厘米，有白色不透明硬质塑料制成；喷雾装置，在每根立柱的顶部均有喷嘴，将雾状营养液及空气喷到柱内；还有营养液循环系统和自动控制系统。特点是充分利用空间，节省占地面积。适合种植叶菜及小型果菜、观赏植物。 2.2.3、半雾培 ? 半雾培是指部分根系浸入营养液中，其余部分根系生长在雾状营养液中。营养液以喷雾的形式喷入栽培床内。当喷液量最大时，每次加液后，栽培床内迅速充满营养液，根系全部或部分浸泡在营养液中，停止喷雾后栽培床内的营养液以一定的速度从床底的排液管流出，根系重新暴露在潮湿的空气中。因秒期间每次加液高度可达定植板下沿，淹没全部根系，每天加液一次。植株长大后液面高度适当降低，只淹没根系下部，每天加液2～4次，两次加液间隔4h，夜间一般不加液高温时间段安排一次供液。特点是解决了供液和供养的矛盾，节省能源消耗。主要设施有栽培槽，槽宽40厘米，高30厘米；喷雾装置在栽培床内侧壁上部，每隔1～1.5厘米一个喷嘴；还有营养液和自动控制系统。 3、基质培及其特点 基质培是植物通过非土壤的固体基质材料固定植物根系，吸附营养液和氧气，通过浇灌营养液或固态肥和浇灌清水，供给作物生育所需的水分和养分的一种无土栽培方式。 特点是与水培相比基质培的设施简单，不需要特殊供养设施，成本低。由于基质有缓冲作用，养分、水分、环境变化缓和。栽培技术不复杂，容易掌握。但是需要大量基质材料，对基质的理化性质有一定要求，且基质要进行处理、消毒、更换等作业较费工。但是目前仍是我国大部分地区主要的无土栽培方式。根据基质材料的不同，还可分为无机基质培和有机基质培。 3.1、无机基质培?? 无机基质的理化性状稳定，但是几乎没有缓冲作用，自身含养分少，保肥能力差。因此无机基质培必须采取多供营养液的方式来满足作物生长对水肥的需求。这样即浪费又造成产品中硝酸盐过量积累。 3.1.1、砾培 ?? 是无土栽培初期阶段（二战到20世纪60年代）的主要形式。特点是营养液循环使用，水分、养分利用经济，但是砾石运输、清洁、消毒工作繁重，逐步被其他方式取代。然而在火山岩等砾石资源丰富的地区仍然是一种有效简单的方式。 砾石培是一个封闭循环系统，以直径3mm的砾石作基质。主要设施有栽培槽、排液装置、贮液罐、水泵、转换式供水阀和管道等组成。按灌液方式可分为两种系统。美国系统的特点是营养液从底部进入栽培槽，再回流到贮液罐中，营养液在一个封闭系统内通过电泵强制循环供液。荷兰系统采用营养液悬空落入栽培槽，在栽培槽末端底部设有营养液流出口，直径为注入管口径的一半，整个循环系统形成一个节流状态。经流出口流入贮液罐的营养液与注入口一样悬空自由落入，使营养液溶氧量提高。营养液用电泵打入注入口循环使用。一般比较标准的砾石（容重在1.5%cm3左右，总空隙度在40%，持水率在7%左右），白天每隔3～4h灌排液1次。如果基质总空隙度在50%左右，持水率在13%左右时，则可每隔5～6h灌排液一次。定植初期允许灌入营养液后保留1～2h后排出，利于缓苗。 3.1.2、砂培 ?? 1969年由美国开发的使用砂子作为基质的一种开放式无土栽培系统。可以看作是砾培的一种，但是沙子粒径比砾石小，且保水性比砾培高。砂培系统的特征是沙粒基质保湿能力强，既能满足作物生长需要，又能很好的排水。但是如果砂子粒径过小，湿度过大，在营养液不能循环流动时，导致溶氧量减少，通气不良。沙漠和半沙漠地区砂子资源及其丰富、不需从外地运入，价格低廉，砂子不需每隔1～2年进行一次更换。因此，砂培适于沙漠和半沙漠地区进行无土栽培生产。砂培的主要设施有栽培槽，固定式栽培槽为V字形或倒V字形槽，用砖和水泥砌成，底部有1:400的坡降以利于排水，排液管设置在槽的底部最低处。全地面砂培床是在整个温室地面上全部铺上30厘米的砂子，做成栽培床，床底做成1:200 的坡降底部谱两层黑色聚乙烯薄膜，薄膜上按1.5～2.0米间隔，平行排列排液管排液管孔朝下，排出的营养液流到室外的贮液池中；供液系统为滴灌系统。每天滴灌2～5次，每周应对排出液中的盐总量测定2次（电导率仪），如盐总量超过2000mg/L时，应该用清水灌溉数天，直至排出液盐浓度低于颖浓度后重新灌溉营养液。 3.1.3、岩棉培 ?? 是将岩棉切成块状，用塑料薄膜包成一枕头袋块状，成为岩棉种植垫。定植时将岩棉种植垫的上面薄膜开一个小圆孔，将带有小苗的岩棉块放在圆孔上，在定植的岩棉快上插入供给营养液的滴头管滴入营养液，根系扎入岩棉中吸收水分和养分。 根据供液方式不同可分为开放式岩棉培和循环式岩棉培。开放式岩棉培的特点是营养液不循环利用。通过滴灌滴入的营养液，多余的部分，从岩棉种植垫的底部流出排出室外。优点是设施结构简单，施工容易。造价底，管理方便，不会因营养液循环导致病害蔓延。缺点是营养液消耗较多，排出室外弃之不用会造成环境污染（使环境氮磷富营养化）。 循环式岩棉培的营养液通过回流管回流到地下贮液池内，循环使用。不会造成营养液浪费和环境污染。但循环式岩棉培设计复杂，基本建设投资较大，容易传播根际病害。 主要设施有栽培床、供液装置、排液装置（循环供液不需要） 开放式岩棉培的栽培床是做成高畦。番茄畦高10厘米，畦宽1.5米，大行距80厘米，小行距70厘米，小行距在畦沟之间处。地面平整，有1:100的坡降，用乳白色的薄膜将地面全部盖住。岩棉种植垫（宽30厘米、高10厘米、长90厘米）排列在畦面上两行，畦沟在畦中间，放置滴灌毛管和排出多于的营养液，步道在畦面上。冬季在岩棉种植垫的底部放置加温管道，且用黑色薄膜将岩棉种植垫及沟盖住，以利于吸热、增温。 封闭式岩棉培的栽培床用木板或硬泡沫塑料板在地面上筑成畦框，高15厘米，宽32厘米，长20~30厘米，框内地面做成一条沟，沟按1:200坡降向集液池方向倾斜整个地面要压实，铺入乳白色塑料薄膜，紧贴地面及沟底。购中安置一条直径为2厘米的硬质聚氯乙烯排水管，并将其接到畦外的集液池中。沟两侧各案一条高5厘米、宽5厘米、长91厘米的硬泡沫塑料条块，支撑岩棉种植垫，防止营养液滞留时浸到垫底。岩棉种植垫宽30厘米，长91厘米，高10厘米，用无纺布包住底部和两侧以防根系伸到沟中。将岩棉种植垫一个接一个排满畦。其他与开放式岩棉培相同。 供液装置采用滴灌系统供液，有贮液池、定量泵、管路。封闭式岩棉培没有排液装置。开放式岩棉培的排液装置是将多余的营养液流入畦沟，集中流入排液沟中，流入集液池中。 采用24h内间歇供液法。每株每小时滴灌2L营养液的速度滴液，滴1小时即停止滴液。待滴入的营养液都返回集液池，并抽上供液池后，又重新滴液。每周取岩棉种植垫底部流出的营养液测定2～3次，如电导率超过3.5mS/cm时停止供液，滴灌清水，洗去多余的盐，当流出的营养液电导率降至接近清水时重新灌溉营养液。为了防止植株缺乏营养，可滴灌1/2或1/4原用浓度的营养液，当流出的营养液电导率与稀营养液接近时，重新滴灌原用营养液。 3.2、有机基质培 利用草炭及农业废弃物等经过处理作为基质的无土栽培方法。因其本身含有大量的营养元素，可以简化营养液配方，降低成本。同时有机基质多数具有保肥、保水能力，缓冲能力强，可见少化肥用量，减少肥料成本且减少产品的污染。因此栽培设施简单，投资较少，管理方便，产品容易符合无公害的要求。有机基质的种类较多，如草炭，秸秆、酒糟、木屑等，其理化性状各有千秋，一般采用混合基质，以弥补各自的缺陷达到互补作用。 有机基质培的设施由贮液池、栽培床、加液系统、排液循环系统组成。栽培床有槽式、袋式栽培床。栽培槽可由水泥、砖、聚苯板、玻璃钢、银灰色塑料薄膜等材料制成。栽培袋有开口筒式和枕式两种，用聚乙烯黑色或黑白双面膜制成。加液系统采用滴灌或喷灌，营养液由泵从贮液池中抽出，经过滤器，进入滴灌或喷灌软管进入栽培床，被作物吸收，剩余的营养液渗入渗液层，进入排液沟流回贮液池再循环利用，开放式系统中营养液不循环利用。 3.3、基质立体栽培 是基质培的一种形式，主要设施有贮液池、栽培立柱、加液及排液系统。主要是栽培床改为栽培立柱，其他设施与基质培相同。栽培立柱有柱状、长袋状、梅花瓣状栽培钵等形式。栽培柱用石棉水泥管或硬质塑料管制成，立在温室中，在栽培柱的四周按螺旋位置开孔，植物种植在孔中；栽培长袋训练有素直径15厘米、后0.15毫米的聚乙烯筒膜制成长度一般为2米，低端扎紧装入基质，上端扎紧悬挂在温室中，袋四周开孔孔径2.5～5.厘米种植作物。栽培钵为六瓣体塑料钵，高20厘米、直径20厘米、瓣间距10厘米。栽培钵装入基质，错开花瓣位置叠放成立柱，花瓣处定植作物。栽培柱行间距80～120厘米。加液及排液装置由滴灌系统组成。 3.4、有机生态型无土栽培 有机生态型无土栽培是有机基质无土栽培的一种，但是有不同，他不用传统的营养液灌溉作物，而是使用各种有机肥的固态形态直接混施于基质中，并直接灌溉清水的一种无土栽培技术。其特点是 ①? 操作管理简单 免除了营养液配制操作的麻烦，避免了由于供液量不适造成的营养不良症，简化了供液程序。② 营养充足，全面，缓冲能力强?? ③ 降低一次性成本? 取消了营养液配制设备、测试系统、定时器、循环系统等设备。④ 节省生产费用 与使用营养液相比，有机生态型无土栽培主要使用消毒有机固态肥，肥料成本降低60～80%。 ⑤ 对产品及环境无污染? 采用消毒有机固态肥，不会产生过多的硝酸盐等有害无机盐及其他有害化学物质，系统排出液中硝酸盐含量只有1～4mg/L，因此对环境无污染，产品可达到绿色食品标准。 有机生态型无土栽培的设施与其他基质培的设施相同。主要有栽培槽、滴灌系统、贮液池。但是基质和营养管理、水分管理不同。基质采用消毒鸡粪、草炭、炉渣等混合基质。生产番茄一茬1m3基质中应含有氮（N）1.5～2.0公斤，磷（P2O5）0.5～0.8公斤，钾（K2O）0.8～2.4公斤。分基肥和追肥分次施入，基肥与追肥的比例为1:3至6:4，每次1m3基质追肥量氮（N）80～150g，磷（P2O5）30～50g，钾（K2O）50～180g，分次追肥。定植前在基质内混入基肥，定植后20天内不追肥，只浇清水，以后每隔10～15天追肥一次，均匀撒施在离根5厘米以外的周围。定植前将基质浇清水达到湿润，定植时将基质浇透。每天灌水1～3次保持基质含水量60～85%，冬季隔一天灌水一次。 4、今后无土栽培的发展趋势 无土栽培技术发展到现在已有一百多年的历史了，从最初的试验研究到现在的大规模商业化生产，在技术上已趋成熟和完善。从近十多年来无土栽培的发展情况来看，今后的发展趋势是朝着二个方面来进行的：一是朝着规模化、集约化、自动化的方向，二是朝着小型化、家用化方向。由于无土栽培作物生产的优势越来越受到人们的重视，同时由于温室的设计、材料及生产工艺的改进、现代化控制仪器仪表特别是计算机技术在无土栽培生产中的应用，使得无土栽培的生产成本大幅度降低，而产量则不断地提高，种植者的经济效益更高，反过来投入到无土栽培的资金也日益增加，促使无土栽培生产向着规模化、自动化和集约化方向发展，形成规模效益。另一方面，无土栽培技术可以看作为一种普及的科学技术，在家庭、中小学校中的使用也日益受到人们的重视。随着住房条件的改善，人们收入的增加，在家居的阳台、天台利用无土栽培技术这种既干净卫生，又方便实用的技术来种植花草，陶冶性情，已在许多居民中进行。由于无土栽培种植作物的直观性、科学性、在中小学校中作为生物学的教具来培养学生观察、分析和解决问题的能力都是很有帮助的。因此，可以说无土栽培技术今后的发展前景是很好的。

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