无土栽培技术综述

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1、作者简介: 周静波 ( 1967- ), 女, 汉族, 籍贯皖天长市。安徽林业职业技术学院副教授, 硕士, 从事园林植物和观赏园艺教学及研究。无土栽培技术综述*周静波(安徽林业职业技术学院, 合肥?230031)摘 ? 要 ? 从 20世纪 30年代开始, 无土栽培技术从实验室的研究逐渐走向实用化的生产应用。本 文介绍了目前国内外无土栽培技术的常用方法与类型, 包括水培技术和基质培技术。关键词 ? 无土栽培; 产业化; 水培; 基质培? 近年来, 我国众多的园艺学工作者结合我国国情, 在无土栽培技术及其配套技术的研究方面做了大量工作, 使无土栽培技术更加适于我国的农业生产实情。随着我国经济和科

2、研水平的不断提高, 无土栽培已从试验研究、 小面积生产示范阶段进入大面积生产应用阶段。笔者曾于 2005年 7月至 2006年 12月, 在上海孙桥现代农业开发区进行四季秋海棠的无土栽培技术体系的研究, 并目睹了上海无土栽培技术的发展现状, 以及了解到无土栽培技术如 何从实验室走向生产应用的过程。本文谨对无土栽培技术应用现状作一综述。无土栽培是指不用天然土壤, 而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法 8。无土栽培是以人工创造的作物根系环境取代土壤环境, 除了满足作物对矿物质营养、 水分和空气的需要外, 还可以人工对这些环境加以控制和调整, 从而使其生产的产品无论从数量上还是从品质上都优于土

3、壤栽培。无土栽培摆脱了土壤栽培中繁重的翻土、 整畦、 除草等劳动过程, 而且在整个无土栽培生产中逐步实现了机械化或自动化操作, 大大降低了劳动强度, 节省了劳动力, 提高了劳动效率 1。无土栽培在克服因土壤中病虫基数的积累、 土壤次生盐渍化, 土壤理化性状劣变, 根系自毒性分泌等相继出现的连作障碍方面有突出的效果, 具有其它许多土壤栽培不可比拟的优势, 已被越来越多的种植者所认可。 无土栽培的形式很多, 水培根据其营养液液层的深度、 设施结构和供氧、 供液等管理措施的不同分为: 营养液 膜技 术 ( NFT )、 深液 流水 培技 术( DFT)、 浮板毛管水培技术 ( FCH )、 喷雾栽培

4、技术( Spray Culture)等。基质培包括有机生态型无土栽培技术、 其它基质栽培技术等。但在我国, 这些技术的应用规模还比较小 1, 2。我国无土栽培从 70年代中期开始引进、 研究和消化吸收, 到目前进入初级实用化阶段, 已经过了近 30年的时间。但仍然还没有适合我国国情的和规模化生产的无土栽培技术体系, 使得我国无土栽培面积仅有约 300hm2,无法与欧洲的发达国家相比。1? 水培1 . 1? 深液流水培技术深液流水培技术是最早成功应用于商业化植物生产的无土栽培技术。在发展过程中, 世界各国 对其作了不少改进, 现已成为一种管理方便、 性能稳定、 设施耐用、 后续生产资料投入较少的

5、实用、 高效的无土栽培设施类型。DFT在日本使用较普遍,在我国台湾、 广东、 北京、 上海、 山东、 福建、 湖北、 广西、 四川和海南等许多省市也有一定的栽培面积,华南农业大学是最早在国内研究和使用深液流水培技术的高校。据不完全统计, 目前我国的应用面积约为 100多万 m2 2, 8。深液流技术主要有以下几种形式:? 水泥砖结构固定式水培设施。这是一种改进型的日本神园式深液流水培设施, 是用水泥和砖作为设施的主体建造材料。整个系统包括种植槽、 定植板或定植网框、 贮液池、 营养液循环流动系统四个大部分组成。具有建造方便、 设施耐用、 管理352008年第 1 、 2期 (总第 133期 )

6、? ? ? ? ? ?安徽林业科技简单等特点。日本神园式水培设施。与水泥砖结构深液 流水培的结构类似, 但有两处不同, 一是种植槽为水泥预制件拼装而成, 需衬垫一层或两层薄膜; 二是其营养液是以在种植槽中供液管上加上喷头的 喷雾形式来提供的, 这样营养液中的溶存氧可达较高的水平, 有利于根系对氧的吸收。 ! M 式水培设施。这是日本较早应用于商业化生产的一种深液流水培技术。它的特点在于无贮液池, 栽培槽的营养液通过水泵直接循环。它利 用预先生产的定型泡沫塑料拼装成种植槽, 然后在泡沫塑料槽内铺垫一层塑料布以使种植槽中可盛 装营养液, 再在槽底安装一条开有许多小孔的供液管, 穿过种植槽底部薄膜安

7、装营养液回流管并与水泵相连, 同时在水泵出口处附近安装一个空气混入 器。在水泵开启时, 将种植槽内的营养液抽出流经空气混入器中, 使营养液中的溶存氧含量增加, 然后这些经过增氧之后的营养液再从供液管上的小 孔喷射回种植槽中。这种设施以栽培叶菜为主。协和式水培设施。与水泥砖结构深液流水 培的结构类似, 但其中种植槽为塑料拼装式的, 可拆迁, 安装较为简单。其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。这种设施以栽培 果菜为主。整个系统包括种植槽、 定植板及定植杯、 营养液循环系统、 贮液

8、池、 营养液自动控制系统。# 动态浮根系统。这是我国台湾省开发应用 的一种深液流水培技术。这是将作物根系置于栽培床的营养液中, 可随营养液的液位变化而上下左 右移动, 当栽培床的营养液灌满深度为 8cm 时, 栽培床内的自动排液器将营养液排放出去, 栽培床内的营养液深度降至 4cm, 使上部根系暴露在空气中 以利吸氧, 而下部的根系仍浸在营养液中吸收水分和养分。 新和等量交换式水培设施。该系统是 1979年由日本新和塑料公司开发的水培系统。它的种植槽槽框是由聚苯已烯泡沫塑料压铸成 U形, 使用 时将这些槽框拼接起来, 槽内衬塑料薄膜, 然后连接好供排液管道以及水泵, 并在槽框上放上定植板后即可

9、种植。最显著的一个特征是整个系统中没 有设贮液池, 而是依靠种植槽之间的水泵进行营养液的相互循环流动 2, 8。1 . 2? 营养液膜技术营养液膜技术, 是指营养液以浅层流动的形式 在种植槽中从较高的一端流向较低的另一端的一种水培技术。我国于 1984年在南京开始应用此项技术进行无土栽培, 效果良好 2 , 8。NFT 的设施主要由种植槽、 贮液池、 营养液循环流动装置三部分组成。此外, 还可以根据生产的 需要和资金情况及自动化程度要求的不同, 适当配置一些其他辅助设施, 如电导率自控装置、 酸碱度自控装置、 营养液温度控制装置、 安全保障、 报警装 置。种植槽一般用软质塑料薄膜、 硬质塑料板

10、、 铁板、 玻璃钢或水泥砖等建成 2, 8。1 . 3? 雾培技术雾培是利用喷雾装置将营养液雾化成小雾滴状, 直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水 分和养分的一种无土栽培技术。根系生长在相对湿度 100 %的空气中, 而不是生长在营养液中, 作物 茎叶的生长与一般栽培方式相同。美国亚利桑那大学环境研究实验室的研究人员对雾培进行了发展和改进, 并将这一先进的栽培技术展示在美国加 利福尼亚的迪斯尼乐园中, 供游人参观。日本已用雾培技术规模化生产蔬菜 1, 2。1 . 4? 浮板毛管水培技术此项技术是浙江省农业科学院园艺所% 东南沿海地区无土栽培研究中心 一部分根系浸在营养液中吸收水分和养分。定

11、植板是 2?5cm 厚 40c m 宽的聚苯乙烯泡沫板, 覆盖在种植槽上。定植板上有定植孔。营养液由定时器控制水泵, 每天定时输液, 通过管道空气混合器流入栽培槽更换栽培 液, 经由排液口流回贮液池。此项技术在番茄、 黄瓜、 洋香瓜、 结球生菜等蔬菜上广泛应用 1, 2。1 . 5? 立柱式水培最先是在 1994 1995年初, 中科院植生所开发的简易柱式无土栽培, 随后进一步发展推广标准型36安徽林业科技? ? ? ? ? ?2008年第 1 、 2期 (总第 133期 )柱式无土栽培法。盆钵是由高硬度、 抗老化、 无毒性的 ABS工程塑料铸塑而成。盆钵的高和直径均 为 15c m; 周壁向

12、外有 5条半圆形凸起是栽培位置,鸟瞰形如梅花, 5条凸起外壁中部各有 1只耳环, 用于固扎高杆植物。盆钵上沿有 5只凹扣, 下沿有 5只凸扣, 凸凹扣相连组成盆钵立柱。另外, 盆钵中 央有一中轴管道, 立柱的中轴通过管道串联诸多盆钵, 再加上凸凹扣的作用使柱上盆钵构成一稳固的柱体。该系统主要用于家庭栽培和观光 2。2? 基质培 2 . 1? 简易盆钵栽培用彩瓷钵、 塑料钵、 普通瓷钵为容器, 填入基质, 浇灌营养液进行蔬菜、 花卉栽培, 适于家庭或科 研栽培使用。2 . 2? 砾培是无土栽培初期阶段 (第二次世界大战到 60年代 )的主要形式, 它是最早应用于商业化生产的 无土栽培技术。它是一

13、种营养液循环利用的封闭系统, 其关键部件是一组不漏水的种植槽, 槽内装满惰性石砾, 砾的直径一般大于 3mm, 种植槽定期 灌营养液, 然后排出回流至贮液池。它以砂砾作为基质, 由栽培床、 储液罐、 电泵和管道等几个部分组成。2 . 3? 砂培 美国在 60年代开发的一种完全使用砂子作为基质, 适于沙漠地区的开放式无土栽培系统。按照栽培床的形式分为固定式栽培槽和全地面砂培床 两种。固定式栽培槽: 一般为多用砖或水泥板筑成的水泥槽, 内侧涂以惰性涂料。槽的宽度为 80 100c m, 两侧深 15cm, 中央深 20cm, 横底呈 % V 10月下旬苗木基本停止生长, 到 11月中旬开始落叶,

14、进入木质化阶段, 这时的苗木平均地径为 4- 5cm, 平均高达 3- 3?5m, 成苗数约每亩 2700株。3? 造林培管理3?1? 整地栽植根据泡桐 9501品种的生长特点, 在合阜、 临江 等地栽植, 穴状整地, 规格为 50 50 50cm, 栽植密度 22株 /亩, 覆土踏实成馒头形, 防止风倒。根据造林目的和经营管理水平确定合理的造林密度, 一般 成片栽植密度为 5 6m或 4 5m; 在路旁、 渠旁、 河旁, 可成行栽植, 株距可为 3- 5m; 在宅旁、 村旁可带状或块状栽植, 初植造林密度可按 4 4m。栽植时 宜浅栽, 并在树苗基部培土 5- 12cm呈馒头形。造林时间以秋

15、季落叶后到第二年春天发芽前均可, 有的地区进行秋季带叶栽植, 也可取得较好效果。栽植后 4年就可进行间伐, 调整密度。泡桐也可与毛 竹、 茶叶等树种混交栽培。3?2? 抚育管理中耕除草, 前两年, 每年抚育两次, 第一次在 5- 6月, 第二次在 8- 9月。为了提高材质, 第一年 栽植的苗木一般在惊蛰前要进行一次平茬, 并及时培土、 抹芽、 除草。3?3? 病虫防治 泡桐病虫害有丛枝病、 大袋蛾、 金龟子等。丛枝病有的地区发病率高达 80- 90 %, 病原为类菌原体。幼树发病后, 多在主干或主枝上部丛生小枝小叶, 形如扫帚或鸟窝。防治方法: 一是选用抗病良 种或无病母树的根作为繁殖材料。二

16、是及时清除病树。对叶部害虫如大袋蛾、 金龟子和叶甲等, 可用 90 % 敌百虫晶体 800- 1000倍液, 或 50 %马拉硫 磷 1000倍液进行喷雾防治。(上接 37页 ) 的选材广泛, 可因地制宜, 就地取材, 充分利用本地资源丰富、 价格低廉的原材料; 基质的原材料应注意消毒, 可采用太阳能消毒法。粗基质主要作贮水排水, 可选用粗炉渣、 石砾等, 应用透 水编织布与栽培基质隔离。栽培基质用量较大, 每亩约 30m3。这种栽培形式通常以固态缓效有机肥代替部分营养液, 基肥均匀混入基质, 占总用肥量的 37?5 %, 追肥分期施用。 注: 图见封三参考文献 1刘士哲 ? 现代实用无土栽培技术 ? 北京: 中国农业出版社, 2002 2卜崇兴 ? 储液储气式无土栽培系统的技术创新与开发 ?上海交通大学博士后研究工作报告, 2004, ( 11): 5 12 3李福恒 ?无土栽培技术研究的历史、 现状与进展 ? 农业系统科学与综合研究, 1999, 15( 4): 313 314