無土栽培

無土栽培，是指以水、草炭或森林腐葉土、蛭石等介質作植株根系的基質固定植株，植物根系能直接接觸營養液的栽培方法。無土栽培中營養液成分易於控制，且可隨時調節。在光照、溫度適宜而沒有土壤的地方，如沙漠、海灘、荒島，只要有一定量的淡水供應，便可進行。無土栽培根據栽培介質的不同分為水培、霧（氣）培和基質栽培。水培是指植物根系直接與營養液接觸，不用基質的栽培方法。最早的水培是將植物根系浸入營養液中生長，這種方式會出現缺氧現象，嚴重時造成根系死亡。常採用營養液膜法的水培方式，即使一層很薄的營養液層，不斷循環流經作物根系，既保證不斷供給作物水分和養分，又不斷供給根系新鮮氧氣。

基本介紹

• 中文名：無土栽培
• 外文名：soilless culture
• 所屬學科：農業
• 所屬領域：種植

概述

無土栽培-蛭石

無土栽培是近幾十年來發展起來的一種作物栽培的新技術。作物不是栽培在土壤中，而是種植在溶有礦物質的水溶液（營養液）里；或在某種栽培基質中，用營養液進行作物栽培。只要有一定的栽培設備和有一定的管理措施，作物就能正常生長，並獲得高產。由於不使用天然土壤，而用營養液澆灌來栽培作物，故被稱為無土栽培。

無土栽培的特點是以人工創造的作物根系生長環境取代土壤環境，它不僅能滿足作物對養分、水分、空氣等條件的需要，而且對這些條件要求加以控制調節，以促進作物更好地生長，並獲得較好的營養生長於生殖生長平衡。所以，無土栽培的作物通常生長發育良好，產量高，品質上乘。

無土栽培脫離了土壤的限制，極大地擴展了農業生產的空間，使得作物可在不毛之地上進行生產，發展前景非常廣泛。目前，幾乎所有的植物工廠均採用無土栽培模式。花卉。

無土栽培的發展概況

19世紀中葉，德國科學家Van Leibig建立了礦質營養理論的雛形，奠定了現代無土栽培技術的理論基礎。Sachs和Knop在1860年前後成功地在營養液中種植植物，建立了沿用至今的用礦質營養液培養植物的方法，並逐步演變成現代的無土栽培技術。1929年，美國的Gericke進行了大規規模的無土栽培研究，用營養液種出了高達7.5m的番茄，單株收果實14kg。20世紀40年代，無土栽培作為一種新的栽培方法，陸續用於農業生產。不少國家都先後建立起了無土栽培基地，有的還建起了溫室。在第二次世界大戰期間，英國空軍在伊拉克沙漠、美國在太平洋的威克島曾先後用無土栽培的方法生產蔬菜，供應戰時的需要。後來，不同國家開始套用無土栽培的技術，並獲得較大的發展。1955年，在荷蘭舉行的第14界國際園藝會議期間，一些無土栽培研究者發起成立了國際無土栽培組（簡稱IWOSC），1980年改稱為無土栽培學會（簡稱ISOSC）。

我國無土栽培的研究和生產套用始於20世紀70年代，主要是水稻無土育秧，蔬菜作物無土育苗。1980年全國成立了蔬菜工廠化育苗協作組，除研究無土育苗外，還進行了保護地無土栽培技術研究。2016年中科院植物研究所和福建三安集團建立起世界最大面積的全人工光植物工廠中科三安植物工廠，實現了無土栽培蔬菜生產的大規模產業化套用。

生菜水培中的營養液檢測調控

無土栽培雖是一門年輕的科學，但它已經發展套用到許多領域，這與它具有許多優點是分不開的。

無土栽培的優點

1、節水、省肥、高產：無土栽培中作物所需各種營養元素是人為配製成營養液施用的，水分損失少，營養成分保持平衡，吸收效率高，並且是根據作物種類以及同一作物的不同生育階段，科學地供應養分。因此作物生長發育健壯，生長勢強，可充分發揮出增產潛力。

2、清潔衛生無污染：土壤栽培施有機肥，肥料分解發酵，產生臭味污染環境，還會使很多害蟲的卵孳生，危害作物，而無土栽培施用的是無機肥料，不存在這些問題，並可避免受污染土壤中的重金屬等有害物質的污染。

3、省工省力、易於管理：無土栽培不需要中耕、翻地、鋤草等作業，省力省工。澆水追肥同時解決，並由供液系統定時定量供給，管理方便，不會造成浪費，大大減輕了勞動強度。

4、避免連作障礙：在蔬菜的田間種植管理中，土地合理輪作、避免連年重茬是防止病害嚴重發生和蔓延的重要措施之一。而無土栽培特別是採用水培，則可以從根本上解決這一問題。

5、不受地區限制、充分利用空間：無土栽培使作物徹底脫離了土壤環境，不受土質、水利條件的限制，地球上許多沙漠、荒原或難以耕種的地區，都可採用無土栽培方法加以利用。擺脫了土地的約束，無土栽培還可以不受空間限制，利用城市廢棄廠房、樓房的平面屋頂種菜種花，都無形中擴大了栽培面積。

6、有利於實現農業現代化：無土栽培使農業生產擺脫了自然環境的制約，可以按照人的意志進行生產，所以是一種受控農業的生產方式。較大程度地按數量化指標進行耕作，有利於實現機械化、自動化，從而逐步走向工業化的生產方式。

無土栽培的套用

由於無土栽培擺脫了土壤栽培的限制，使它有了廣闊的發展前景。無土栽培套用範圍廣泛，主要套用於以下方面：

（一）用於蔬菜栽培培養無污染的綠色食品，健康安全，深受人們的重視。

植物工廠水培蔬菜

（二）用於花卉栽培

無論是切花或是盆花都先適合無土栽培，無土栽培的花卉不僅花頭大，而且顏色鮮艷。

（三）用於栽培藥用植物

許多藥用植物都是根用植物，根的生長環境十分關鍵，無土栽培可為藥用植物提供良好的生長環境，因而種植效果十分明顯。

（四）用於果木栽培

無土栽培培育的果樹砧木幼苗生長快、成活率高；扦插快繁的果樹生根快、成苗率高。

（五）用於無土育苗

無土栽培的幼苗生長迅速、苗齡短、根系發育好、健壯整齊，定植後緩苗時間短、易成活。還可避免土壤育苗帶來的土傳病害和蟲害，同時還便於科學、規範管理。

此外，在沒有土地的城市樓頂陽台上，可發展無土栽培種植蔬菜和花卉，以調節生活、美化環境，在荒島、沙灘和不適宜種植的沙、石、鹽鹼地的地方，可大面積發展無土栽培蔬菜，解決或緩解食品供應的問題。

無土栽培的類型

無土栽培的類型和方法很多，以致很難加以詳細的分類，目前只能按照其固定方式，大至分為無基質栽培和基質栽培兩大類。

（一）無基質栽培

無基質栽培的特點是，栽培作物沒有固定根系的基質，根系直接與營養液接觸。無基質栽培又分為水培和霧培兩種。

1、水培（hydroponics）：水培是指不藉助基質固定根系，使植物根系直接與營養液接觸的栽培方法。主要包括深液流水培（deep flow technique, DFT）、營養液膜栽培（nutrient film technique, NFT）和浮板毛管栽培（floating capillary hydroponics, FCH）。

浸在營養液中的水培蔬菜根系

1）深液流栽培技術：營養液層較深，根系伸展在較深的液層中，每株占有的液量較多，因此營養液濃度、溶解氧、酸鹼度、溫度以及水分存量都不易發生急劇變動，為根系提供了一個較穩定的生長環境。

2）營養液膜技術：是一種將植物種植在淺層流動的營養液中的水培方法。該技術因液層淺，作物根系一部分浸在淺層流動的營養液中，另一部分則暴露於種植槽內的濕氣中，可較好地解決根系需氧問題，但由於液量少，易受環境溫度影響，要求精細管理。

3）浮板毛管栽培技術：採用栽培床內設浮板濕氈的分根技術，為培養濕氣根創造豐氧環境，解決水氣矛盾；採用較長的水平栽培床貯存大量的營養液，有效地克服了NFT的缺點，作物根際環境條件穩定，液溫變化小，不怕因臨時停電而影響營養液的供給。

2、霧培（aeroponics）：霧培又稱氣培或氣霧培，是利用過濾處理後的營養液在壓力作用下通過霧化噴霧裝置，將營養液霧化為細小液滴，直接噴射到植物根系以提供植物生長所需的水分和養分的一種無土栽培技術。氣霧培是所有無土栽培技術中根系的水氣矛盾解決得最好的一種形式，能使作物產量成倍增長，也易於自動化控制和進行立體栽培，提高溫室空間的利用率。但它對裝置的要求極高，大大限制了它的推廣利用。

（二）基質栽培

基質培養的特點是栽培作物的根系有基質固定。它是將作物的根系固定在有機或無機的基質中，有機的基質有泥炭、稻殼、樹皮等，無機的如蛭石、珍珠岩、岩棉、陶粒、沙礫、海綿土等都可作為支持介質，通過滴灌或細流灌溉的方法，供給作物營養液。基質栽培在大多數情況下，水、肥、氣三者協調，供應充分，設備投資較低，便於就地取材，生產性能優良而穩定；缺點是基質體積較大，填充、消毒及重複利用時的殘根處理，費時費工，困難較大。

基質栽培的霍山石斛

無土栽培的營養液

無土栽培的核心是用營養液代替土壤提供植物生長所需的礦物營養元素，因此在無土栽培技術中，能否為植物提供一種比例協調，濃度適量的營養液，是栽培成功的關鍵。營養液作為無土栽培中植物根系營養的惟一來源，其中應包含作物生長必需的所有礦物營養元素，即氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)等大量元素和鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)等微量元素。不同的作物和品種，同一作物不同的生育階段，對各種營養元素的實際需要有很大的差異。所以，在選配營養液時要先了解不同品種、各個生育階段對各類必需元素的需要量，並以此為依據來確定營養液的組成成分和比例。一方面要根據作物對各種營養元素的實際需要，另一方面還要考慮作物的吸肥特性。

無土栽培經典營養液

1、霍格蘭氏（Hoagland’s）水培營養液：霍格蘭氏水培營養液是1933年Hoagland與他的研究夥伴經過大量的對比試驗後發表的，這是最原始但到現在依然還在沿用的一種經典配方。

2、斯泰納（Steiner）營養液：斯泰納營養液通過營養元素之間的化學平衡性來最終確定配方中各種營養元素的比例和濃度，在國際上使用較多，適合於一般作物的無土栽培。

3、日本園試通用營養液：日本園試通用營養液由日本興津園藝試驗場開發提出，適用於多種蔬菜作物，故稱之為通用配方。

4、日本山崎營養液：日本山崎營養液配方為1966～1976年間山崎肯哉在測定各種蔬菜作物的營養元素吸收濃度的基礎上配成適合多種不同作物的營養液配方。

現在人們在這些經典配方的基礎上，利用更先進更科學的技術手段，最佳化出許多更適合不同植物生長的營養液配方，並大規模套用於生產，取得了更好的經濟效益。