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无土栽培

无土栽培是以草炭或森林腐叶土、蛭石等轻质材料做育苗基质固定植株,让植物根系直接接触营养液,采用机械化精量播种一次成苗的现代化育苗技术。选用苗盘是分格室的,播种一格一粒,成苗一室一株,成苗的根系与基质互相缠绕在一起,根坨呈上大下小的塞子形

无土栽培

无土栽培是以草炭或森林腐叶土、蛭石等轻质材料做育苗基质固定植株,让植物根系直接接触营养液,采用机械化精量播种一次成苗的现代化育苗技术。选用苗盘是分格室的,播种一格一粒,成苗一室一株,成苗的根系与基质互相缠绕在一起,根坨呈上大下小的塞子形,一般叫穴盘无土育苗。

无土栽培

原理

无土栽培不用土壤,用其它东西培养植物的方法,包括水培、雾(气)培、基质栽培。19世纪中,W.克诺普等发明了这种方法。到20世纪30年代开始把这种技术应用到农业生产上。在二十一世纪人们进一步改进技术,使得无土栽培发展起来。

无土栽培中用人工配制的培养液,供给植物矿物营养的需要。无土栽培是一种不用天然土壤而采用含有植物生长发育必需元素的营养液来提供营养,使植物正常完成整个生命周期的栽培技术。在无土栽培技术中,能否为植物提供一种比例协调,浓度适量的营养液,是栽培成功的关键。

为使植株得以竖立,可用石英砂、蛭石、泥炭、锯屑、塑料等作为支持介质,并可保持根系的通气。多年的实践证明,大豆、菜豆、豌豆、小麦、水稻、燕麦、甜菜、马铃薯、甘蓝、叶莴苣、番茄、黄瓜等作物,无土栽培的产量都比土壤栽培的高。由于植物对养分的要求因种类和生长发育的阶段而异,所以配方也要相应地改变,例如叶菜类需要较多的氮素(N),N可以促进叶片的生长;番茄、黄瓜要开花结果,比叶菜类需要较多的P,K,Ca,需要的N则比叶菜类少些。生长发育时期不同,植物对营养元素的需要也不一样。对苗期的番茄培养液里的N,P,K等元素可以少些;长大以后,就要增加其供应量。夏季日照长,光强、温度都高,番茄需要的N比秋季、初冬时多。在秋季、初冬生长的番茄要求较多的K,以改善其果实的质量。培养同一种植物,在它的一生中也要不断地修改培养液的配方。

无土栽培所用的培养液可以循环使用。配好的培养液经过植物对离子的选择性吸收,某些离子的浓度降低得比另一些离子快,各元素间比例和pH值都发生变化,逐渐不适合植物需要。所以每隔一段时间,要用NaOH或HCI调节培养液的pH,并补充浓度降低较多的元素。由于pH和某些离子的浓度可用选择性电极连续测定,所以可以自动控制所加酸、碱或补充元素的量。但这种循环使用不能无限制地继续下去。用固体惰性介质加培养液培养时,也要定期排出营养液,或用点灌培养液的方法,供给植物根部足够的氧。当植物蒸腾旺盛的时候,培养液的浓度增加,这时需补充些水。无土栽培成功的关键在于管理好所用的培养液,使之符合最优营养状态的需要。

无土栽培中营养液成分易于控制。而且可以随时调节,在光照、温度适宜而没有土壤的地方,如沙漠、海滩、荒岛,只要有一定量的淡水供应,便可进行。大都市的近郊和家庭也可用无土栽培法种蔬菜花卉。

分类

蔬菜无土栽培是当今世界上最先进的栽培技术,由于无土栽培比有土栽培具有许多优点,因此近几年来无土栽培面积发展呈直线上升趋势.一般无土栽培的类型主要有水培、岩棉培和基质培三大类。为了让广大读者进一步了解各类无土栽培的生产特点,现首先将叶菜类蔬菜水培技术进行系统介绍。

1、水培

水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺氧气现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供氧问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜氧气。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。

2、雾培

雾培又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,还只限于科学研究应用,未进行大面积生产,因此最好不要用此方法。此方法栽培植物机理同水培 因此根系状况同水培.

3、基质栽培

基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。

基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供氧气之间的矛盾,且设备较水培和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。

特点

无土育苗不用土壤,而用非土壤的固体材料作基质,浇营养液,或不用任何基质,而利用水培或雾培的方式进行育苗,称为无土育苗。按是否利用基质,又可分为基质育苗和营养液育苗,前者是利用蛭石、珍珠岩、岩棉等基质并浇灌营养液苗;后者不用任何基质,只利用某些支撑物和营养液。

1、优点

幼苗生长迅速,苗龄短,根系发育好,幼苗健壮、整齐,定植后缓苗时间短,易成活。不论是基质育苗还是营养液育苗,都可保证水分和养分供应充足,基质通气良好。同时,无土育苗便于科学、规范管理。

①节约用水:据科研部门的在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,46天中浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国mg电子游艺由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。

②清洁卫生:无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。

③省力省工、易于管理:无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。

④避免土壤连作障碍:设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,长年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。

⑤不受地区限制、充分利用空间:无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。

⑥有利于实现农业现代化:无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。

2、必要性

无土栽培是用非土壤的基质,供应营养液或完全利用营养液的栽培技术,要求最佳的根际环境。采用无土育苗方式培育的幼苗,定植后,因根系发育好,根际环境和无土栽培相适应,定植后不伤根,易成活,一般没有缓苗期。同时,无土育苗还可避免土壤育苗带来的土传病害和线虫害。因此,无土栽培一定要采用无土育苗。

深液流法水培蔬菜技术实际上就是工厂化生产蔬菜,所产蔬菜不仅不含任何有害化学物质,同时还具有一定的保健作用;运用这项技术不仅可以生产成品,同时也可以培育种苗。据估算,一亩水培蔬菜的效益相当于10亩大田的效益。

前景

从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。

从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究“宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。

水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺问题也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。

诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。

从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。

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