汪曉云 劉士哲 高麗紅

引言

無(wú)土栽培技術(shù)作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)在中國(guó)開(kāi)始應(yīng)用，也有三、四十年的歷史了。特別是最近十幾年來(lái)，伴隨著溫室大棚、塑料管道、自動(dòng)控制裝置的應(yīng)用以及無(wú)土栽培技術(shù)的成熟和原材料價(jià)格的降低，同時(shí)伴隨著投資者和消費(fèi)者對(duì)無(wú)土栽培生產(chǎn)設(shè)施和生產(chǎn)產(chǎn)品的廣泛認(rèn)可，以及中國(guó)各地國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市縣級(jí)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)農(nóng)業(yè)科技示范園的建設(shè)，作為體現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技“高點(diǎn)”的無(wú)土栽培技術(shù)，90%以上的農(nóng)業(yè)園區(qū)都會(huì)進(jìn)行示范展示，也極大地推動(dòng)了無(wú)土栽培技術(shù)的迅猛發(fā)展。而且伴隨著我國(guó)休閑觀光農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，無(wú)土栽培技術(shù)與各種造型奇特的立體無(wú)土栽培設(shè)施備受推崇。在諸多農(nóng)業(yè)休閑觀光園中，無(wú)土栽培技術(shù)已成為不可或缺的元素。城市化發(fā)展，城市環(huán)境污染以及食品安全隱患的存在，可以不用土壤來(lái)種植蔬菜、花卉植物的“干凈”種植模式，也逐漸被城市家庭種植愛(ài)好者接受，無(wú)土栽培正悄然進(jìn)入了城市的家庭陽(yáng)臺(tái)、屋頂?shù)葓?chǎng)所。

本文的幾位作者從事無(wú)土栽培技術(shù)教學(xué)、研究和生產(chǎn)推廣工作二、三十年來(lái)，在實(shí)際應(yīng)用無(wú)土栽培技術(shù)方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將在栽培技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中遇到的各種問(wèn)題和獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行一些總結(jié)，提出個(gè)人的觀點(diǎn)，供業(yè)內(nèi)人士分享、探討和交流。

無(wú)土栽培技術(shù)的概念

無(wú)土栽培是一種不用天然土壤來(lái)栽培植物的方法，在相對(duì)封閉的根際環(huán)境中，人工供給水肥營(yíng)養(yǎng)，來(lái)滿足植物正常乃至更好地生長(zhǎng)的一項(xiàng)技術(shù)手段。與種在土壤中的植物有所不同，其根系生長(zhǎng)的空間是在與自然環(huán)境隔離并處在受“局限”的空間中，完全擺脫了自然土壤不利于植物生長(zhǎng)的束縛。換句話說(shuō)，一些自然土壤的調(diào)節(jié)功能與作用被“削弱”。比如，土壤栽培植物根系可以縱深或橫向發(fā)展，只要具備其生長(zhǎng)的必要條件（空間、水分、營(yíng)養(yǎng)），根系就能無(wú)限外延生長(zhǎng)，可以吸收利用到非人為提供的水、肥、氣資源。通常栽培在土壤中的植物，其生長(zhǎng)也不需要完全依賴人為提供的水肥條件，這就是生長(zhǎng)在土壤中的植物所擁有的“先天”自然優(yōu)勢(shì)。

然而，對(duì)于一些種植在土質(zhì)較差、土層瘠薄、降水少的地區(qū)的植物，土壤栽培的自然優(yōu)勢(shì)并不明顯，其對(duì)人工施肥、灌溉的依賴程度相對(duì)較高，否則就很難生長(zhǎng)好。無(wú)論是土層深厚、肥沃還是土層薄、肥力差的土壤，因非封閉、隔離的根圈環(huán)境，通常人為施肥、灌溉所發(fā)揮的功效都會(huì)被自然因素削減，也就是土壤的“緩沖性”能平衡或削減人為因素的作用。

通常土壤栽培條件下，只要不是長(zhǎng)期干旱缺水或特殊災(zāi)害天氣，植物生長(zhǎng)無(wú)需人們天天管理，依靠自然的“恩賜”就能有一定的收成。就是因?yàn)橥寥涝耘嘤写藘?yōu)越的、不被人所認(rèn)識(shí)的“潛在優(yōu)勢(shì)”，人們習(xí)以為常地形成了“惰性”思維，將此思維“慣性”地帶到無(wú)土栽培中，最終產(chǎn)生了覺(jué)得無(wú)土栽培不如土壤栽培“容易”，生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大、產(chǎn)量不高、品質(zhì)沒(méi)保證、效益低等問(wèn)題。

無(wú)土栽培技術(shù)的核心

無(wú)土栽培的本質(zhì)是“不用土”，也就是讓植物根系生長(zhǎng)離開(kāi)土壤這個(gè)自然載體，在人為提供的、受局限的、封閉的環(huán)境中生長(zhǎng)，植物生長(zhǎng)所需的水、肥、氣條件完全人為提供和創(chuàng)造，基本排除了自然土壤的水肥“恩賜”。

人為創(chuàng)造的根際生長(zhǎng)載體，為植物根系生長(zhǎng)和水肥吸收提供了較為優(yōu)越的物理、化學(xué)環(huán)境，使根系生長(zhǎng)環(huán)境具備良好的疏松、透氣、保水等物理性狀和適宜的酸堿度、營(yíng)養(yǎng)均衡、養(yǎng)分快速供應(yīng)等化學(xué)性狀的條件下。作物能以最小的根量、最小的根際容積發(fā)揮其最大的水肥吸收功能，從而滿足地上部生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部水分和營(yíng)養(yǎng)，而且這種供給機(jī)制不是間斷、波動(dòng)的，而是必須均衡的，這和傳統(tǒng)土壤栽培的水肥供給完全不同。如：土壤栽培作物的番茄、黃瓜，通常以基肥+若干次追肥+若干次灌水的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)即可，而無(wú)土栽培的水肥是一體化的，是需要每天均衡多次供給水肥的一種栽培方式。

無(wú)土栽培在日本叫做營(yíng)養(yǎng)液栽培，也就是栽培過(guò)程中完全是“營(yíng)養(yǎng)液管理”的栽培技術(shù)，而人們通常不去理解“營(yíng)養(yǎng)液”這個(gè)詞，只理解營(yíng)養(yǎng)液栽培就是無(wú)土栽培的另一種提法。無(wú)土栽培的核心技術(shù)就是營(yíng)養(yǎng)液調(diào)配與管理的技術(shù)，掌握了營(yíng)養(yǎng)液調(diào)配與供給的管理技術(shù)，才能從事真正意義上的無(wú)土栽培。

那么，營(yíng)養(yǎng)液是什么？為什么稱為“營(yíng)養(yǎng)液”，在“無(wú)土”與人為配制的少量基質(zhì)載體中，基質(zhì)所含的“養(yǎng)分”極其“微量”，而且不全面，基質(zhì)中不能一次性添加足量的“營(yíng)養(yǎng)肥”來(lái)支撐植物一生生長(zhǎng)發(fā)育所需的養(yǎng)分。需要均衡提供“全營(yíng)養(yǎng)”（全部必需元素），供給的營(yíng)養(yǎng)需要通過(guò)水來(lái)溶解、稀釋，并與水同步輸送供給植物，通常把這種含有植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的全部營(yíng)養(yǎng)元素的“液體”稱為“營(yíng)養(yǎng)液”。還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，配制營(yíng)養(yǎng)液的原料中不能含有任何有害物質(zhì)（重金屬、動(dòng)植物非必需元素、病原微生物），原料應(yīng)當(dāng)是“速溶”和“高溶”的，即要求全部快速溶解。而國(guó)內(nèi)不少無(wú)土栽培從業(yè)人士，很少關(guān)注“營(yíng)養(yǎng)液栽培”這個(gè)專業(yè)用詞，而只從通俗的“無(wú)土栽培”這個(gè)詞去理解，認(rèn)為是不用土來(lái)栽培，就是無(wú)土栽培。

無(wú)土栽培技術(shù)的核心其實(shí)就是營(yíng)養(yǎng)液，沒(méi)有或不用營(yíng)養(yǎng)液來(lái)灌溉，就失去了無(wú)土栽培的應(yīng)有科學(xué)意義，也難以發(fā)揮無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)潛力。

一些從業(yè)者通常用土壤栽培的經(jīng)驗(yàn)和慣性思維來(lái)為無(wú)土栽培植物供給營(yíng)養(yǎng)和水分，從而出現(xiàn)種種不同層面的“無(wú)土”栽培方法，雖然植物也能“生長(zhǎng)和開(kāi)花結(jié)果”，但產(chǎn)量、品質(zhì)、安全性得不到保障。由于使用化肥、有機(jī)肥（雜質(zhì)、重金屬、鹽分含量較高且有可能帶來(lái)致病微生物的危害）作為“營(yíng)養(yǎng)源”，并用土壤栽培的灌溉用水（如未經(jīng)處理的雨水、河水、井水）來(lái)直接配制“營(yíng)養(yǎng)液”或直接灌溉，其結(jié)果是肥料、灌溉水中的雜質(zhì)、重金屬、鹽分很快就在根際周圍富集積累，植物還沒(méi)生長(zhǎng)到應(yīng)有的階段，根際環(huán)境的理化性狀已使植物“不堪忍受”（產(chǎn)生各種“脅迫”因子）。因無(wú)土栽培把植物根系限定在有限的范圍內(nèi)，根系無(wú)法擺脫受“脅迫”的根際環(huán)境，輕則根系萎縮、扭曲、短縮，地上部莖葉“墨綠、發(fā)暗或邊沿干枯”，番茄果實(shí)“臍腐”，黃瓜出現(xiàn)“蜂腰瓜、彎瓜、大頭瓜”等。重則根系死亡，番茄會(huì)重新發(fā)根，下部老葉黃化似缺素，上部逐漸瘦弱，果實(shí)變小，根系再生能力較弱的黃瓜則直接萎蔫、死亡。

所以，從事無(wú)土栽培者，必須充分認(rèn)識(shí)到無(wú)土栽培的核心就是營(yíng)養(yǎng)液，本質(zhì)就是“營(yíng)養(yǎng)液栽培”。不僅配制營(yíng)養(yǎng)液的原料要講究，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的均衡供給更是需要標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來(lái)支撐，絕不能憑土壤栽培的水肥管理經(jīng)驗(yàn)來(lái)給無(wú)土栽培植物“施肥、澆水”。

無(wú)土栽培效益如何計(jì)算？

無(wú)土栽培是一種可控的植物栽培方法，既然是一種農(nóng)作物的生產(chǎn)技術(shù)手段，自然要關(guān)注其生產(chǎn)的實(shí)際意義與效益，尤其是經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題，一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

生產(chǎn)效益的問(wèn)題其實(shí)涉及多種影響因素，而且無(wú)土栽培沒(méi)有脫離農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本屬性。農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)值和效益隨不同年份、不同季節(jié)、不同地區(qū)、不同消費(fèi)群體甚至是不同的銷售渠道而有很大差別。

無(wú)土栽培是一種新型的農(nóng)耕技術(shù)手段，是一種高投入、高技術(shù)要求的技術(shù)，而并非就是一種具有很高經(jīng)濟(jì)效益的致富工具！它可以解決“無(wú)地”可種和“有地不可種”的問(wèn)題，如果一個(gè)地區(qū)或一個(gè)企業(yè)、農(nóng)戶有很好的“宜耕地”，除非他需要生產(chǎn)出更高質(zhì)、更安全、更有營(yíng)養(yǎng)，及更高價(jià)值的農(nóng)產(chǎn)品，否則就不一定需要進(jìn)行無(wú)土栽培。從這種意義上來(lái)講，如果一塊地根本不具備生產(chǎn)價(jià)值，而需要尋求其可利用價(jià)值，那么，投資或采用無(wú)土栽培就顯得更有意義了。例如，在目前已被污染、且難以治理的土壤，就可以通過(guò)無(wú)土栽培技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)土地的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

無(wú)土栽培是可控或相對(duì)可控的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是“可控”，可以在一定程度上排除外界因素的干擾，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)可以根據(jù)人類生活和健康需求進(jìn)行“定制”，可以生產(chǎn)無(wú)污染、營(yíng)養(yǎng)全面或具有特殊功能的健康產(chǎn)品，而這一切是傳統(tǒng)土壤栽培所實(shí)現(xiàn)不了的。土壤栽培會(huì)受到土壤本身的礦物質(zhì)、微生物乃至地下水等綜合因素的影響和干擾，無(wú)法按照我們?cè)O(shè)定的目標(biāo)來(lái)生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品，土壤中含有什么（礦物質(zhì)），其生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品中就含有什么，這是毋庸置疑的事實(shí)。所以，相比而言，無(wú)土栽培更有可能生產(chǎn)出合乎人們?cè)竿膬?yōu)質(zhì)健康產(chǎn)品，這是用一般農(nóng)產(chǎn)品所不能衡量的價(jià)值所在。

最近十幾年來(lái)，中國(guó)從一個(gè)勞動(dòng)力資源大國(guó)迅速發(fā)展為勞動(dòng)力資源匱乏的國(guó)家，勞動(dòng)力成本迅速上升，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的質(zhì)量日益下降，80、90后的年輕人不愿繼承父輩的農(nóng)耕衣缽，其主要原因是傳統(tǒng)農(nóng)耕方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，經(jīng)驗(yàn)行為太強(qiáng)，而且越來(lái)越多的設(shè)施農(nóng)業(yè)老產(chǎn)區(qū)，因長(zhǎng)期土壤連作，次生鹽漬化和病蟲(chóng)害日益嚴(yán)重，防控成本增大，產(chǎn)品安全隱患增高，溫室棄耕現(xiàn)象開(kāi)始迅速蔓延。勞動(dòng)力資源的短缺，帶來(lái)設(shè)施農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)力成本迅速上升。與20年前的溫室單位面積、無(wú)土栽培設(shè)施的硬件投入相比，現(xiàn)在溫室及其無(wú)土栽培設(shè)施的成本投入不但沒(méi)有升高反而有所下降，常規(guī)土壤栽培的農(nóng)資成本（有機(jī)肥、化肥等農(nóng)資）比20年前平均上升1倍以上（直接成本與間接成本），而無(wú)土栽培的營(yíng)養(yǎng)液成本上升幅度沒(méi)有超過(guò)80%。而現(xiàn)在勞動(dòng)力成本比20年前上升了20～40倍，作為省工、省力，可以通過(guò)機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、智能化生產(chǎn)的無(wú)土栽培，其投資及技術(shù)應(yīng)用的“經(jīng)濟(jì)性”優(yōu)勢(shì)開(kāi)始日益顯現(xiàn)。而這正是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展及年輕人愿意為之投入的一種“高效、高品質(zhì)、有身份”的新型職業(yè)。

無(wú)土栽培技術(shù)是為普通農(nóng)民準(zhǔn)備的嗎？

無(wú)土栽培技術(shù)在國(guó)內(nèi)從研究到生產(chǎn)應(yīng)用已經(jīng)有三十多年歷史，基本已經(jīng)“中國(guó)化”了，各地科研單位、大專院校研究開(kāi)發(fā)了數(shù)十種適合農(nóng)民生產(chǎn)應(yīng)用的無(wú)土栽培模式和技術(shù)，大多數(shù)以普通一家一戶的農(nóng)民為推廣對(duì)象，解決了設(shè)施環(huán)境下退化土壤的可持續(xù)利用問(wèn)題，是我國(guó)目前最主要的無(wú)土栽培方式。其設(shè)施簡(jiǎn)易、投資少、操作方便，用一句俗語(yǔ)來(lái)概括，叫“無(wú)土的有土化種植”，施肥按照土壤栽培的基肥+追肥的施肥方式，肥料主要是發(fā)酵后的雞糞、牛糞、豬糞、羊糞及三元復(fù)合肥、磷二銨等普通化肥，按一定比例混入基質(zhì)中。灌溉采用清水滴灌，水肥不耦合、不同步，仍然以經(jīng)驗(yàn)管理為主，依據(jù)植株長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行追肥，并且追肥多以普通化肥（通常是三元素復(fù)合肥）為主，基本沿用土壤栽培技術(shù)。因此，經(jīng)驗(yàn)豐富的生產(chǎn)者，可以獲得較高產(chǎn)量和效益，而缺乏經(jīng)驗(yàn)者則問(wèn)題較多，抱怨“無(wú)土栽培”技術(shù)不可靠。

對(duì)于采用全元素營(yíng)養(yǎng)液栽培的無(wú)土栽培模式和技術(shù)，因完全不同于土壤栽培的規(guī)范操作流程，尤其是一些檢測(cè)和控制EC/pH的操作，對(duì)于文化水平不高，手腳又“不靈活”的普通農(nóng)民來(lái)說(shuō)，實(shí)施起來(lái)更加困難。加上這種全營(yíng)養(yǎng)液無(wú)土栽培模式的設(shè)施裝備標(biāo)準(zhǔn)化程度相對(duì)較高，一次性投資大，也不適合小農(nóng)戶來(lái)投資。

以營(yíng)養(yǎng)液為核心的無(wú)土栽培不同于傳統(tǒng)土壤栽培，是基于許多現(xiàn)代科技要素集成的新型農(nóng)業(yè)技術(shù)，無(wú)法憑直觀的感知和經(jīng)驗(yàn)來(lái)栽培植物，而是需要設(shè)施裝備的正常運(yùn)行和水肥、環(huán)境要素系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與配合，才能完成植物正常生長(zhǎng)發(fā)育和整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。與通過(guò)純“勞作”就可獲得“經(jīng)驗(yàn)積累”與農(nóng)產(chǎn)品收成的傳統(tǒng)農(nóng)耕方式截然不同，需要對(duì)從業(yè)者進(jìn)行系統(tǒng)的專業(yè)理論培訓(xùn)教育，使其成為“產(chǎn)業(yè)工人”，來(lái)操作無(wú)土栽培系統(tǒng)。

作者簡(jiǎn)介：汪曉云（1966-），男，浙江常山人，北京綠東國(guó)創(chuàng)農(nóng)業(yè)科技有限公司董事長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事蔬菜無(wú)土栽培技術(shù)研究與推廣。