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1、一、无土栽培的概念及其特点(一)无土栽培的概念：所谓无土栽培技术就是将植物放在没有土壤的容器中进行栽培的技术。只要有一定的栽培设备并采取一定的管理措施，作物就能正常生长，并获得高产量。由于栽培作物不是用天然土壤，而用营养液浇灌来培养作物故称之为无土栽培，又称为溶液培养或水培。农业的发展方向是：土壤农业设施农业无土农业植物工厂。无土栽培不仅需要正确的植物营养生理知识，还需要良好的环境控制技术。它属于农学和工学的交叉技术，不仅涉及作物田间管理和适合植物生长发育的营养液配方，而且需要合理的设施结构设计、环境控制、供液和供氧控制等。因此，在我国应该研制制和开发成本低、节约能源、操作简单实用的无土栽培体
2、系，并加快无土栽培技术的普及与推广。(二)无土栽培的优点：无土栽培是农业技术发展史上的技术革命之一，是超越设施农业的更高层次的农业生产方式。无土栽培使植物在人为控制的最适条件下生长发育，加上设施栽培的环境控制，基本可以摆脱自然环境的制约而实现真正意义上的周年生产，所以应称之为第三代农业。无土栽培的特点是以人工创造的作物根系生长环境，取代土壤环境，它不仅能满足作物对养分、水分、空气等条件的需要，而且对这些条件按要求加以控制调节，以促进作物更好的生长，并获得高产。所以，无土栽培的作物通常生长发育良好，产量高，品质上乘。无土栽培具有高产、高品质、无污染、无土壤病害、节约用水等很多优点。(三)无土栽培
3、的应用范围：由于无土栽培摆脱了土壤栽培的限制，因而其应用范围很广。1.用于蔬菜栽培：培养无污染的绿色食品，深受人们的重视。2.用于花卉栽培：无论是切花或是盆花都适合无土栽培，无土栽培的花卉不仅花头大，而且颜色鲜艳。3.用于栽培药用植物：许多药用植物都是根用植物，根的生长环境十分关键，无土栽培可为药用植物提供良好的生长环境，因而种植效果十分明显。4.用于果木栽培：无土栽培培育的幼苗，生长快，成活率高。5.用于生产食用菌：英国等西方国家用无土栽培方法生产食用菌，已获得成功。此外，在没有土地的城市楼顶、阳台上可发展无土栽培种植蔬菜和花卉，以调节生活，美化环境，在荒岛、沙滩和不适宜种植的沙、石、盐碱地
4、，可大面积发展无土栽培蔬菜，解决或缓解食品供应的问题。二、无土栽培发展历史概况19世纪中叶，德国科学家萨克斯和他的学生Knop在1860年前后成功地在营养液中种植植物，并对营养液培养技术、营养液配方进行了研究，他们先后为无土栽培的理论与技术奠定了基础。1929年，美国的WFGerioke进行了大规模的无土栽培研究，用营养液种出的番茄，单株收果实14kg，到20世纪40年代，无土栽培作为一种新的栽培方法，陆续用于农业生产。不少国家都先后建立起了无土栽培基地，有的还建起了温室。在第二次世界大战期间，英国空军在伊拉克沙漠、美国在威克岛曾先后用无土栽培的方法生产蔬菜作物，供应战时的需要。后来，各国都在
5、应用无土栽培的技术，并获得较大的发展。1955年，在荷兰举行的第14届国际园艺会议期间，一些无土栽培研究者发起成立了国际无土栽培组织(简称IWOSC)，1980年改称为无土栽培学会(简称ISOSC)。我国无土栽培的研究和应用于生产始于20世纪70年代，主要是水稻无土育秧，蔬菜作物无土育苗。1980年全国成立了蔬菜工厂化育苗协作组，除研究无土育苗外，还进行了保护地无土栽培技术研究。无土栽培虽是一门年轻的科学，但它已经发展应用到许多领域，这与它具有许多优点是分不开的。三、花卉营养生理基础花卉的营养生理是指花卉吸收、运输、贮存和利用各种营养物质的规律。花卉营养有两大类：无机营养和有机营养。有机营养是
6、从无机营养转化来的。因此,花卉营养从根本上说都是来自无机物。花卉营养的功能有三大类：提供生命活动所需的能源；提供电子供体(还原剂)用以制造还原型辅酶以供生物合成之用；提供原料用以制造结构及功能组织。营养不足,花卉表现出营养不良症状,通常叫做缺素症。了解花卉营养生理的目的就在于根据花卉营养的需求规律,提供最合适的保障。(一)花卉无机营养的生理作用：到目前为止,已知的植物必需元素有16种。还有一些有益元素,有人把它们叫做候补必需元素。按植物营养元素的生物化学作用和生理功能把植物所需的必需元素划分为四组,见表1。表1植物必需元素在体内的含量和主要功能组别元素在干物质中的含量主要功能微摩/克百分含量%
7、碳(C)4000045有机化合物组分氢(H)600005有机化合物组分氧(O)3000045有机化合物组分氮(N)10001.5氨基酸、蛋白质、辅酶、核酸组分磷(P)300.1含硫氨基酸、蛋白质、辅酶A组分硫(S)600.2三磷酸腺苷(ATP)、烟碱酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADP)代谢反应中间体(如糖磷酸),细胞膜磷脂和核酸组分。钾(K)2501约60种酶(如丙酮酸激酶)的活化剂,蛋白质合成所必需,调节渗透压,调节叶子和保卫细胞以渗透势为基础的运动。钙(Ca)1250.5酶活化剂(如-淀粉酶和质膜三磷酸腺苷酶),细胞膜透性所必需,在细胞壁中与果胶质结合。镁(Mg)800.2大多数酶的活化剂,特别
8、是三磷酸腺苷转移酶,叶绿体的成分。锰(Mn)1.00.050IAA氧化酶、苹果酸酶和异柠檬酸脱氢酶的活化剂,水光解(可能是氧化还原转换Mn2+Mn3e)所必需。锌(Zn)0.300.0020酶活化剂(如脱氢酶、醛缩酶、磷酸酯酶、DNA及RNA聚合酶、碳酸酯酶和IAA合成酶等),80多种酶的成分,但如不与植酸结合难以被吸收。铁(Fe)2.00.010细胞色素组成成分(Fe3+e-Fe2+)铜(Cu)0.0940.0006细胞色素氧化酶和质体蓝素组分(Cu2+e-Cu+)钼(Mo)0.0010.00001参与NO3-还原酶、N2还原酶和根瘤菌还原酶胞色素组成成分(Mo6+e-Mo5+)硼(B)2.
9、00.002细胞膜活性、根生长对硼缺乏非常敏感。氯(Cl)3.00.010与渗透、电荷平衡、水光解有关。注：元素在干物质中的浓度低于3.0微摩/克的为微量元素,在过去的资料中用ppm表示。钼、铜、锌、锰、铁、硼和氯分别为0.1.6、20、50、100、20和100ppm。第组：结构元素,碳(C)、氢(H)、氧(O)、氯(N)、磷(P)和硫(S)。它们是生物体化合物(碳水化合物、蛋白质、脂类、核酸)的结构成分和代谢反应的中间体。例如构成细胞壁的成分,几乎全是碳水化合物和含碳、氢、氧的化合物,细胞质主要是由碳、氢、氧、氮和少量硫所组成的蛋白质；细胞器里的核酸是由碳、氢、氮和磷所组成。第组：酶活化剂
10、,钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、锰(Mn)和锌(Zn)。其中,钾一直被看作是调节细胞渗透势的元素,实际上钾的作用更重要的是调节酶活性和参与物质的运输。钙的作用自从发现钙调蛋白之后有了更全面的认识,它不仅是细胞壁的成分而且在调节细胞膜通透性方面起重要作用。但钙过量对植物生长不利,特别是像杜鹃花一类嫌钙植物,在钙质土上生长不良,其机理还不十分清楚。北方水土碱性地区,自来水中的钙、镁含量很高,在设计营养液配方时应该考虑这一因素,否则容易造成营养液的钙、镁的比例过高。第组：氧化还原剂,铁(Fe)、铜(Cu)和钼(Mo)。以其多价态进行氧化还原(电子供体和受体)反应的元素。在呼吸作用和光合作用过程中
11、,靠这些元素的价态变化传递能量,实现呼吸电子传递链和光合电子传递链,产生三磷酸腺苷。第组：功能尚未确定的元素,硼(B)和氯(Cl)。硼在土壤中以硼酸根离子(BO3)形式存在。当缺硼时,脱氧核糖核酸、核糖核酸合成减少,但尚不能建立它们之间的联系；最近研究表明,硼与细胞膜系统的物质运输有关。缺硼时根尖的伸长迅速受到抑制,这表明,硼有可能参与根的生长。氯是在使叶绿体隔离,保持其空间距离方面所必需的,也很可能作为钾的陪伴阴离子,但这也不及硝酸根离子(NO3-),其作用还需进一步研究。(二)缺素和元素过量症状：花卉植物缺乏必需元素显然会出现生长不良,这在过去的文献中已有大量阐述。但对元素过量的危害重视不
12、够,我们提倡营养平衡,营养缺乏或营养过剩都不利于植株生长。植物的养分状况能比较集中地在叶子上表现出来。因此,很多年以来人们都是根据叶色和叶斑判断植株的营养是否正常,必要时以其他器官的特征作为辅助判断。有关植物必需元素的缺乏和过量症状归纳于表2。表2植物必需元素的缺乏和过量症状元素缺乏症状过量症状氮(N)老叶先淡绿或黄色,植株矮小,枝纤细。叶大、茎长、徒长、茎木质化程度低磷(P)老叶先暗绿,易过早脱落,叶脉紫红色。叶肥厚、密集、色浓。植株矮小、节间短、早熟。钾(K)老叶先出现斑驳失绿,叶缘叶尖坏死,叶身卷曲发黑枯死。引起缺镁症。钙(Ca)幼叶尖或缘白化坏死,顶芽白化枯死,根尖停止生长、变白和死亡
13、。引起缺铁、锰、镁,干扰锌的吸收。镁(Mg)老叶脉间先失绿,有时有红、绿、紫等鲜明色泽。叶暗绿,小叶和年轻叶子卷曲,毒害可被高浓度钙减轻。硫(S)与缺氯相似,但先从幼叶开始,叶脉失绿,如(茶黄病)叶蓝绿,小叶卷曲,限制钙的吸收铁(Fe)幼叶脉间失绿,叶脉绿色老叶褐色斑,根灰黑色,易腐烂锌(Zn)节间生长严重受阻,叶畸形,脉间失绿,簇生植株对过量锌的耐受力较强锰(Mn)幼叶脉间失绿,有坏死斑点缺铁症,缺钙症铜(Cu)幼叶叶尖坏死,叶片枯萎发黑,花器褪色新叶失绿,老叶坏死,叶柄、叶背紫红色,很像缺铁硼(B)幼叶基部失绿、枯死、捻曲,老叶变厚、变脆、畸形,茎木栓化,花器发育受阻,果小畸形成熟叶片尖端
14、和边缘出现白化斑驳,幼苗可以通过吐水泌硼钼(Mo)老叶脉间失绿,叶缘坏死,有大小不一的黄或橙色斑。叶片扭曲呈杯状,变厚枯焦,十字花科呈鞭尾叶植株耐受力强氯(Cl)叶尖凋萎,尔后叶片失绿,呈青铜色,以致坏死叶缘似烧伤,早熟性发黄,叶片脱落(三)无机营养的吸收 无机营养主要通过植物的根吸收。叶片也可吸收,这叫根外施肥。植物吸收无机营养的特点：植物对离子的吸收具有选择性。植株在营养液中生长时,营养液的浓度在几天内会发生明显变化,钾、磷酸根离子和硝酸根离子的浓度明显降低,而钠和硫酸根离子的浓度变化不明显。生长在淡水中的丽藻细胞的液泡中,钾、钠、钙和氯的浓度远比淡水里的浓度高；而生长在含盐量高的海水中的
15、法囊藻的细胞液中,只富集大量的钾和氯,而钠和钙的浓度却比海水中相应离子的浓度低很多。植物对离子的选择性吸收特点给我们以下启示：第一,植物为了正常生长,从环境中吸收各种无机营养,即使营养液中的离子浓度与体内的浓度不一致也没关系,根系可以从中有选择地吸收。因此,无土栽培的营养液中各种离子的浓度允许有一定范围。第二,营养液中各种离子的浓度必须保持在植株合适的范围内。,离子浓度过低植株表现出缺素症,浓度过高表现出中毒症。因此,植物要求介质中离子的浓度有一个合适的范围,超过这个范围就会出现失调。从这个意义上说,无土栽培的营养液又必须根据植株需要设计出最合适的配方。第三,无土栽培的营养液必须经常更换才能保持其离子浓度的相对稳定性。由于植株选择性吸收的结果改变了营养液中的离子平衡,超过一定范围将导致营养失调,因此,必须及时更新和补充新的营养液,以保证植株正常生长分化。四、影响植物营养代谢的环境因素(一)基质因素：基质(介质)主要是指根系所处的环境物质。其温度、水分含量、通气状况、养分浓度、氢离子浓度(pH值)都影响无机物
