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          農業(yè)發(fā)展新趨勢——無(wú)土栽培

          農業(yè)發(fā)展新趨勢——無(wú)土栽培

          【概要描述】無(wú)土栽培,是指不用天然土壤,而是用營(yíng)養液或者固體基質(zhì)加營(yíng)養液栽培作物的方法。固體基質(zhì)或者營(yíng)養液代替天然土壤向作物提供良好的水、肥、氣、熱等根際環(huán)境條件,使作物完成從苗期開(kāi)始的整個(gè)生命周期。

          • 分類(lèi):行業(yè)動(dòng)態(tài)
          • 作者:秦大俠
          • 來(lái)源:
          • 發(fā)布時(shí)間:2022-01-24 10:21
          • 訪(fǎng)問(wèn)量:12

          無(wú)土栽培,是指不用天然土壤,而是用營(yíng)養液或者固體基質(zhì)加營(yíng)養液栽培作物的方法。固體基質(zhì)或者營(yíng)養液代替天然土壤向作物提供良好的水、肥、氣、熱等根際環(huán)境條件,使作物完成從苗期開(kāi)始的整個(gè)生命周期。

          無(wú)土栽培概述

          無(wú)土栽培是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種作物栽培的新技術(shù)。作物不是栽培在土壤中,而是種植在溶有礦物質(zhì)的水溶液(營(yíng)養液)里或在某種栽培基質(zhì)中,用營(yíng)養液進(jìn)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(cháng),并獲得高產(chǎn)。由于不使用天然土壤,而用營(yíng)養液澆灌來(lái)栽培作物,故被稱(chēng)為無(wú)土栽培。

          無(wú)土栽培的特點(diǎn)是以人工創(chuàng )造的作物根系生長(cháng)環(huán)境取代土壤環(huán)境,它不僅能滿(mǎn)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(jìn)作物更好地生長(cháng),并獲得較好的營(yíng)養生長(cháng)與生殖生長(cháng)平衡。所以,無(wú)土栽培的作物通常生長(cháng)發(fā)育良好,產(chǎn)量高,品質(zhì)上乘。

          無(wú)土栽培脫離了土壤的限制,極大地擴展了農業(yè)生產(chǎn)的空間,使得作物可在不毛之地上進(jìn)行生產(chǎn),發(fā)展前景非常廣泛。幾乎所有的植物工廠(chǎng)均采用無(wú)土栽培模式。

          無(wú)土栽培中營(yíng)養液成分易于控制,且可隨時(shí)調節。在光照、溫度適宜而沒(méi)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(jìn)行。

          無(wú)土栽培的分類(lèi)

          一、固體基質(zhì)栽培

          基質(zhì)培養的特點(diǎn)是栽培作物的根系有基質(zhì)固定。它是將作物的根系固定在有機或無(wú)機栽培基質(zhì)中,有機基質(zhì)有泥炭、稻殼、樹(shù)皮等,無(wú)機基質(zhì)如蛭石、珍珠巖、巖棉、陶粒、沙礫、海綿土等都可作為支持介質(zhì),通過(guò)滴灌或細流灌溉的方法,供給作物營(yíng)養液。

          基質(zhì)栽培在大多數情況下,水、肥、氣三者協(xié)調,供應充分,設備投資較低,便于就地取材,生產(chǎn)性能優(yōu)良而穩定;缺點(diǎn)是基質(zhì)體積較大,填充、消毒及重復利用時(shí)的殘根處理,費時(shí)費工,困難較大。

          1、無(wú)機基質(zhì)培

          砂培、珍珠巖培、礫培、巖棉培、陶粒培、熏碳培

          2、有機基質(zhì)培

          泥炭培、塑料泡沫培、鋸末屑培、秸稈基質(zhì)培、

          二、非固體基質(zhì)栽培

          非基質(zhì)栽培的特點(diǎn)是,栽培作物沒(méi)有固定根系的基質(zhì),根系直接與營(yíng)養液接觸。無(wú)基質(zhì)栽培又分為水培和霧培兩種。

          1、水培

          水培是指不借助基質(zhì)固定根系,使植物根系直接與營(yíng)養液接觸的栽培方法。主要包括深液流水培、營(yíng)養液膜栽培和浮板毛管栽培。

          1)深液流栽培技術(shù)

          營(yíng)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(yíng)養液濃度、溶解氧、酸堿度、溫度以及水分存量都不易發(fā)生急劇變動(dòng),為根系提供了一個(gè)較穩定的生長(cháng)環(huán)境。

          2)營(yíng)養液膜技術(shù)

          是一種將植物種植在淺層流動(dòng)的營(yíng)養液中的水培方法。該技術(shù)因液層淺,作物根系一部分浸在淺層流動(dòng)的營(yíng)養液中,另一部分則暴露于種植槽內的濕氣中,可較好地解決根系需氧問(wèn)題,但由于液量少,易受環(huán)境溫度影響,要求精細管理。

          3)浮板毛管栽培技術(shù)

           

          采用栽培床內設浮板濕氈的分根技術(shù),為培養濕氣根創(chuàng )造豐氧環(huán)境,解決水氣矛盾;采用較長(cháng)的水平栽培床貯存大量的營(yíng)養液,有效地克服了NFT的缺點(diǎn),作物根際環(huán)境條件穩定,液溫變化小,不怕因臨時(shí)停電而影響營(yíng)養液的供給。

          2、霧培(多用于觀(guān)光農業(yè))

          霧培又稱(chēng)氣培或氣霧培,也有噴霧培、半噴霧培的說(shuō)法,是利用過(guò)濾處理后的營(yíng)養液在壓力作用下通過(guò)霧化噴霧裝置,將營(yíng)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(cháng)所需的水分和養分的一種無(wú)土栽培技術(shù)。

          氣霧培是所有無(wú)土栽培技術(shù)中根系的水氣矛盾解決得最好的一種形式,能使作物產(chǎn)量成倍增長(cháng),也易于自動(dòng)化控制和進(jìn)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。

          無(wú)土栽培的發(fā)展概況

          19世紀中葉,德國科學(xué)家Van Leibig建立了礦質(zhì)營(yíng)養理論的雛形,奠定了現代無(wú)土栽培技術(shù)的理論基礎。

          SachsKnop1860年前后成功地在營(yíng)養液中種植植物,建立了沿用至今的用礦質(zhì)營(yíng)養液培養植物的方法,并逐步演變成現代的無(wú)土栽培技術(shù)。

          1929年,美國的Gericke進(jìn)行了大規規模的無(wú)土栽培研究,用營(yíng)養液種出了高達7.5m的番茄,單株收果實(shí)14kg。

          20世紀40年代,無(wú)土栽培作為一種新的栽培方法,陸續用于農業(yè)生產(chǎn)。不少?lài)叶枷群蠼⑵鹆藷o(wú)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后用無(wú)土栽培的方法生產(chǎn)蔬菜,供應戰時(shí)的需要。后來(lái),越來(lái)越多的國家開(kāi)始應用無(wú)土栽培的技術(shù),并獲得較大的發(fā)展。

          1955年,在荷蘭舉行的第14屆國際園藝會(huì )議期間,一些無(wú)土栽培研究者發(fā)起成立了國際無(wú)土栽培組(簡(jiǎn)稱(chēng)IWOSC),1980年改稱(chēng)為無(wú)土栽培學(xué)會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng)ISOSC)。

          我國無(wú)土栽培的研究和生產(chǎn)應用始于20世紀70年代,主要是水稻無(wú)土育秧,蔬菜作物無(wú)土育苗。

          1980年全國成立了蔬菜工廠(chǎng)化育苗協(xié)作組,除研究無(wú)土育苗外,還進(jìn)行了保護地無(wú)土栽培技術(shù)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(chǎng)中科三安植物工廠(chǎng),實(shí)現了無(wú)土栽培蔬菜生產(chǎn)的大規模產(chǎn)業(yè)化應用。

          無(wú)土栽培雖是一門(mén)年輕的科學(xué),但它已經(jīng)發(fā)展應用到許多領(lǐng)域,這與它具有許多優(yōu)點(diǎn)是分不開(kāi)的。

          無(wú)土栽培的優(yōu)點(diǎn)

          1、節水、省肥、高產(chǎn)

          無(wú)土栽培中作物所需各種營(yíng)養元素是人為配制成營(yíng)養液施用的,水分損失少,營(yíng)養成分保持平衡,吸收效率高,并且是根據作物種類(lèi)以及同一作物的不同生育階段,科學(xué)地供應養分。因此作物生長(cháng)發(fā)育健壯,生長(cháng)勢強,可充分發(fā)揮出增產(chǎn)潛力。

          2、清潔衛生無(wú)污染

          土壤栽培施有機肥,肥料分解發(fā)酵,產(chǎn)生臭味污染環(huán)境,還會(huì )使很多害蟲(chóng)的卵滋生,危害作物,而無(wú)土栽培施用的是無(wú)機肥料,不存在這些問(wèn)題,并可避免受污染土壤中的重金屬等有害物質(zhì)的污染。

          3、省工省力、易于管理

          無(wú)土栽培不需要中耕、翻地、鋤草等作業(yè),省力省工。澆水追肥同時(shí)解決,并由供液系統定時(shí)定量供給,管理方便,不會(huì )造成浪費,大大減輕了勞動(dòng)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(fā)生和蔓延的重要措施之一。而無(wú)土栽培特別是采用水培,則可以從根本上解決這一問(wèn)題。

          5、不受地區限制、充分利用空間

          無(wú)土栽培使作物徹底脫離了土壤環(huán)境,不受土質(zhì)、水利條件的限制,地球上許多沙漠、荒原或難以耕種的地區,都可采用無(wú)土栽培方法加以利用。擺脫了土地的約束,無(wú)土栽培還可以不受空間限制,利用城市廢棄廠(chǎng)房、樓房的平面屋頂種菜種花,都無(wú)形中擴大了栽培面積。

          6、有利于實(shí)現農業(yè)現代化

          無(wú)土栽培使農業(yè)生產(chǎn)擺脫了自然環(huán)境的制約,可以按照人的意志進(jìn)行生產(chǎn),所以是一種受控農業(yè)的生產(chǎn)方式。較大程度地按數量化指標進(jìn)行耕作,有利于實(shí)現機械化、自動(dòng)化,從而逐步走向工業(yè)化的生產(chǎn)方式。

          無(wú)土栽培的應用

          由于無(wú)土栽培擺脫了土壤栽培的限制,使它有了廣闊的發(fā)展前景。無(wú)土栽培應用范圍廣泛,主要應用于以下方面:

          (一)用于蔬菜栽培

          植物工廠(chǎng)水培蔬菜是無(wú)污染的綠色食品,健康安全,深受人們的重視。

          (二)用于花卉栽培

          無(wú)論是切花或是盆花都適合無(wú)土栽培,無(wú)土栽培的花卉不僅花頭大,而且顏色鮮艷。

          (三)用于栽培藥用植物

          許多藥用植物都是根用植物,根的生長(cháng)環(huán)境十分關(guān)鍵,無(wú)土栽培可為藥用植物提供良好的生長(cháng)環(huán)境,因而種植效果十分明顯。

          (四)用于果木栽培

          無(wú)土栽培培育的果樹(shù)砧木幼苗生長(cháng)快、成活率高;扦插快繁的果樹(shù)生根快、成苗率高。

          (五)用于無(wú)土育苗

          無(wú)土栽培的幼苗生長(cháng)迅速、苗齡短、根系發(fā)育好、健壯整齊,定植后緩苗時(shí)間短、易成活。還可避免土壤育苗帶來(lái)的土傳病害和蟲(chóng)害,同時(shí)還便于科學(xué)、規范管理。

          此外,在沒(méi)有土地的城市樓頂陽(yáng)臺上,可發(fā)展無(wú)土栽培種植蔬菜和花卉,以調節生活、美化環(huán)境,在荒島、沙灘和不適宜種植的沙、石、鹽堿地的地方,可大面積發(fā)展無(wú)土栽培蔬菜,解決或緩解食品供應的問(wèn)題。

          無(wú)土栽培的營(yíng)養液

          無(wú)土栽培的核心是用營(yíng)養液代替土壤提供植物生長(cháng)所需的礦物營(yíng)養元素,因此在無(wú)土栽培技術(shù)中,能否為植物提供一種比例協(xié)調,濃度適量的營(yíng)養液,是栽培成功的關(guān)鍵。

          營(yíng)養液作為無(wú)土栽培中植物根系營(yíng)養的惟一來(lái)源,其中應包含作物生長(cháng)必需的所有礦物營(yíng)養元素,即氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)等營(yíng)養元素。

          不同的作物和品種,同一作物不同的生育階段,對各種營(yíng)養元素的實(shí)際需要有很大的差異。

          所以,在選配無(wú)土栽培營(yíng)養液時(shí)要先了解不同品種、各個(gè)生育階段對各類(lèi)必需元素的需要量,并以此為依據來(lái)確定營(yíng)養液的組成成分和比例。一方面要根據作物對各種營(yíng)養元素的實(shí)際需要,另一方面還要考慮作物的吸肥特性。

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