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1、无土栽培学无土栽培学 第一章 概述 第一节 无土栽培及其分类一、无土栽培与无土栽培学1、无土栽培定义简单定义：指不用天然土壤来种植植物的方法。 科学定义：无土栽培是指不用天然土壤，而用营养液或或或固体基质加营养液栽培作物的方法。又名营养液栽培、水耕、水培、溶液栽培、养液栽培等 无土栽培的特点是以人工创造的优良根系环境取代通常的根系土壤环境，最大限度地满足根系对水、肥、气、热等环境条件的要求，发挥作物生产的最大潜力。无土栽培的兴起和发展标志着农作物种植跨入了一个崭新的阶段，是一次质的飞跃。、无土栽培学无土栽培学是研究无土栽培技术原理、栽培方式和管理技术的一门综合性的应用科学。它是现代农业新技术与
2、生物科学、作物栽培学相结合的一门边缘学科，要学好无土栽培学必须掌握植物学、植物生理学、农业化学、作物栽培学、材料学、计算机应用技术、环境控制等相关知识，应紧密结合生产实践，通过实际观察和操作，才能了解和掌握无土栽培的原理和技术。二、无土栽培的分类按有无基质来分类1、非固体基质栽培非固体基质无土栽培是指根系直接生长在营养液或含有营养成分的潮湿空气之中，根际环境中除了育苗时用固体基质外，一般不使用固体基质。它又可分为水培和雾培两种类型。 2、固体基质培固体基质无土栽培简称基质培，它是指作物根系生长在各种天然或人工合成的固体基质环境中，通过固体基质固定根系，并向作物供应营养和空气的方法。基质培可很好
3、地协调根际环境的水、气矛盾，且投资较少，便于就地取材进行生产。、非固体基质栽培（）水培 是指作物根系直接生长在营养液液层中的无土栽培方法。它又可根据营养液液层的深度不同分为多种形式，以12cm左右的浅层流动营养液来种植作物的营养液膜技术（NFT）；液层深度68cm的深液流水培技术（DFT）；在56cm深的营养液液层中放置一块上铺无纺布的泡沫板，根系生长在湿润的无纺布上的浮板毛管水培技术（FCH）；还有以早期格里克开发应用的“水培植物设施”为代表的半基质栽培，它实际为水培的一种形式。（）雾培 雾培又称为喷雾培或气培，它是将营养液用喷雾的方法，直接喷到作物根系上。根系悬空在一个容器中，容器内部装有
4、自动定时喷雾装置，每隔一段时间将营养液从喷头中以雾状的形式喷洒到植物根系表面，同时解决了根系对养分、水分和氧气的需求。由于雾培设备投资大，管理不甚方便，而且根系温度易受气温影响，变幅较大，对控制设备要求较高，生产上很少应用。雾培中还有一种类型是有部分根系生长在浅层的营养液层中，另一部分根系生长在雾状营养液空间，称为半雾培。也可把半雾培看作是水培的一种。 2、固体基质培基质培可根据选用的基质不同而分为不同类型，例如以泥炭、秸杆基质、椰绒等有机基质为栽培基质的基质培称为有机基质培，还有岩棉培、砂培、砾培等无机基质培。基质培也可根据栽培形式的不同而分为槽式基质培、袋式基质培和立体基质培。槽式基质培是
5、指将栽培用的固体基质装入一定容器的种植槽中以栽培作物的方法，一般有机基质培和容重较大的重基质多采用槽式基质培；袋式基质培是指把栽培用的固体基质装入塑料袋中，排列放置于地面上以种植作物的方法；立体基质培是指将固体基质装入长形袋状或柱状的立体容器之中，竖立排列于温室之中，容器四周螺旋状开孔，以种植小株型作物的方法，一般容重较小的轻基质可采用袋式基质培和立体基质培，如岩棉、蛭石、椰绒基质、秸杆基质等。第二节无土栽培的发展历史无土栽培不用土壤，努力摆脱自然界的束缚，冲破传统观念的束缚，在技术和观念上是一重大的改革和进步。人们很早以前就开始了无土栽培的各种尝试，形成了原始的无土栽培雏形，随着人们对植物营
6、养本质的逐步认识，便进行了广泛的无土栽培试验研究工作，现已进入大规模的生产应用阶段。从人们无意识地进行无土栽培至今已有二千年以上的历史，但是科学地自主性地进行无土栽培试验研究到今天大规模生产应用不过经历了140余年的历程，大体上分为实验探索研究、生产应用和高科技发展三个时代。一、试验探索时代1、矿质营养学说的提出1840年，德国化学家李比希提出了植物以矿物质作为营养的“矿质营养学说”，为科学的无土栽培奠定了理论基础。 2、矿质营养学说的证实德国科学家卫格和波斯托罗夫 、布森高、霍斯特马尔都进行营养液栽培试验，证实矿质营养学说。 3、矿质营养学说的充实1859年，萨克斯和克诺普设计出水培植物的装
7、置，他们的试验获得成功，首次提出了10元素学说，并确定了相应的无机化合物KNO3、Ca(NO3)2、KH2PO4、MgSO4、FeCl3为营养源，配制出一种比较完整的克诺普营养液。萨克斯和克诺普可以称谓现代无土栽培技术的先驱。 4、标准营养液配方的提出许多科学工作者对营养液进行了深入的研究，提出了很多营养液的配方，其中最有代表性的科学家有诺伯（F.Nobbe, 1869）、托伦斯（B.Tollens,1882）、舒姆佩尔（F.W.Schimper, 1890）、普法发尔（W.Pfefter, 1900）、科劳恩（Von der crone, 1902）、托丁汉姆（W.E.Tottingham,
8、 1914）、斯福（J.W.Shive, 1915）等。特别值得一提的是美国科学家霍格兰和阿农，他们在1938年1940年，通过试验研究阐明了营养液中添加微量元素的必要性，并对营养液中各种营养元素的比例和浓度进行了大量的研究，在此基础上发表了标准的营养液配方，迄今仍被广泛所采用。二、实用化时代1929年美国加州大学的格里克教授参照霍格兰营养液配方配制营养液栽培番茄取得成功，成为第一个把植物生理学实验采用的无土栽培技术引入商业化生产的科学家。1933年这种种植植物的装置以“水培植物设施”为名取得了专利。他还用营养液成功地栽培出萝卜、胡萝卜、马铃薯及一些花卉和果树等。同期，美国新泽西农业试验场利用
9、砂子做基质，进行砂培玫瑰获得成功。 二战期间无土栽培在解决不毛之地的军需供应上的突出贡献，战后美国、欧洲等喜生食蔬菜国家的国际交流频繁，把无土栽培推广到日、韩、中等东方使用人畜粪尿的国家，以生产洁净的蔬菜满足西方人饮食文化需求。 由于广阔的应用前景和社会需要，众多的研究者和非农业部门迅速介入，使无土栽培技术自二次大战以后，真正进入大规模生产应用阶段。随着石油化工业的迅速发展，无土栽培中大量使用塑料制品，使栽培设施定型化、标准化，使安装操作简易、方便化，使栽培环境洁净化，且成本投入大幅度降低，实现了大面积的推广应用。50-60年代是无土栽培大规模商品生产的时期。三、高科技发展时代英国温室作物研究
10、所的Cooper开发的营养液膜技术和丹麦开发岩棉培技术被是无土栽培技术的重大突破。 进入20世纪80年代以后，营养液管理系统辅助设施、仪器、仪表的开发、应用，尤其是计算机自动环境控制技术的应用，基本实现了营养液管理的自动化；由于设施园艺的发展，使无土栽培的环境保护设施不断提高和完善，且设施不断向大型化方向发展，环境控制由于计算机控制技术的应用，使得温、湿、光、气等环境条件的调控实现了自动化；由于园艺设施内小型机械的研发和使用，使得无土栽培的生产过程逐步实现机械化和自动化，生产规模日益扩大。 进入20世纪90年代以后，全球面临人口、环境、资源的严重危机，联合国提出可持续农业的对策，发达国家禁止使
11、用化学农药进行土壤消毒，限制化肥使用量，以防地下水被污染。迫使农场主舍弃土壤栽培，改用轻基质无土栽培，并实行营养液循环利用的封闭式无土栽培系统。近二十年来，无土栽培技术的发展已逐渐趋向于多学科研究成果的综合，大型的机械化或自动化的无土栽培工厂已在世界各地建立，无土栽培技术已成为植物工厂的核心技术，也代表着未来无土栽培技术的发展方向。 第三节 无土栽培的特点和应用一、无土栽培的优点1、作物长势强、产量高、品质好，商品价值高2、省水、省肥、省力、省工3、病虫害少，避免土壤连作障碍，生产过程实现无公害化4、充分利用土地资源，可极大地扩展农业生产空间5、有利于实现农业生产的现代化二、无土栽培应注意的问
12、题1、投资大、运行成本高2、技术要求严格3、管理不当，易发生某些病害的迅速传播、无土栽培的营养液在使用过程中，缓冲能力差，水肥管理不当易出现生理性障碍。 三、无土栽培的应用范围1、在经济较为发达地区，可用于反季节和高档园艺产品的生产2、在沙漠、荒滩、礁石岛、盐碱地等适宜农业耕作的地方进行作物生产3、在设施园艺中应用，也可在土壤受到污染、侵蚀或其它原因产生恶化的地区应用4、在城市和家庭中应用，可美化环境、渲染节日气氛5、作为中小学生的教具和科研人员的研究 工具6、太空农业上的应用无土栽培的发展前景无土栽培技术的发达，使人类对作物不同生育时期的整个环境（地上和地下）条件进行精密控制，按照人类的愿望，向着空间化、机械化、自动化和工厂化的方向发展，使农作物产量和品质得以大幅提高。栽培设施化、作业机械化、控制自动化，无土栽培将成为解决发达国家劳动力成本高、劳动力短缺主要途径和关键技术。无土栽培将向植物工厂发展。无土栽培可缓和地球上日益严重的土地、水资源紧缺问题。
