李潔

摘 要：蔬菜無土栽培的研究進展。

關(guān)鍵詞：蔬菜無土栽培;研究進展

1.蔬菜無土栽培的含義

蔬菜無土栽培是指不用天然土壤而用營養(yǎng)液澆灌蔬菜，或者把蔬菜直接種植在營養(yǎng)液中的栽培方法，又稱為營養(yǎng)液栽培，是一種農(nóng)業(yè)高新技術(shù)。與土壤栽培比較，無土栽培的蔬菜吸收養(yǎng)分更高效，克服了土壤連作導(dǎo)致的病蟲危害，具有節(jié)肥、節(jié)水、省工、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，不受地域限制和產(chǎn)品潔凈衛(wèi)生、不受地區(qū)限制，充分利用空間、有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等特點。試驗結(jié)果表明每生產(chǎn)1公斤蔬菜所用的營養(yǎng)液的成本低至幾分錢，是實現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)代化、高效化的重要途徑。

2.蔬菜無土栽培的研究歷程

美國是最早在蔬菜生產(chǎn)上應(yīng)用無土栽培的國家。栽培的蔬菜種類主要有番茄、黃瓜和萵苣（生菜），平均產(chǎn)量：番茄為135～150t/ha，黃瓜135～225t/ha，萵苣30～45t/ha。我國進行無土栽培研究始于20世紀(jì)70年代，首先在營養(yǎng)液育苗方面進行了研究與應(yīng)用。進行系統(tǒng)地研究和在生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代后期，我國的一些地區(qū)相繼開展了無土栽培技術(shù)的引用、研究和推廣工作。據(jù)不完全統(tǒng)計，至1993年底，全國無土栽培面積約40～50公頃。其中以我國東部和東南沿海各大城市發(fā)展較快，多以引用國外無土栽培設(shè)施及技術(shù)為主。近年來，我國無土栽培技術(shù)取得了快速發(fā)展，從引進和消化吸收發(fā)達國家的無土栽培技術(shù)進入到了自主研發(fā)階段，獲得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。目前，如何降低成本，提高蔬菜品質(zhì)是我國無土栽培發(fā)展中的重點。

3.無土栽培系統(tǒng)的種類

無土栽培的系統(tǒng)很多，主要的無土栽培系統(tǒng)有有機生態(tài)型無土栽培系統(tǒng)、浮板毛管法栽培系統(tǒng)、營養(yǎng)液膜栽培系統(tǒng)、深液流栽培系統(tǒng)、魯SC栽培系統(tǒng)等，實際應(yīng)用時要依蔬菜種類不同采用適當(dāng)?shù)臒o土栽培系統(tǒng)。在實際生產(chǎn)中，果菜類主要采用基質(zhì)栽培，另外配備一套滴灌設(shè)施;葉菜類主要采用營養(yǎng)液栽培，另外配備一套營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)。在我國，除有機生態(tài)型基質(zhì)槽具有一定栽培面積外，其他系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)模還比較小。

3.1有機生態(tài)型無土栽培系統(tǒng)

有機生態(tài)型無土栽培是指不用天然土壤，而使用基質(zhì)，不用傳統(tǒng)的營養(yǎng)液灌溉植物根系，而使用有機固態(tài)肥并直接用清水灌溉作物的一種無土栽培技術(shù)。有機生態(tài)型無土栽培管理技術(shù)關(guān)鍵在于基質(zhì)與肥料的選擇與配比以及管理過程中的灌水。有機生態(tài)型無土栽培的形式包括槽式栽培、袋式栽培、立體垂直栽培，實際生產(chǎn)中基質(zhì)槽培應(yīng)用較多，其結(jié)構(gòu)主要包括栽培槽、PE膜、灌溉帶和基質(zhì)。栽培槽由三層磚壘成，高15cm，寬48cm，長度視溫室類型而定。槽底鋪設(shè)0.1mm厚的PE塑料膜，以防土壤病蟲害的侵染，是克服溫室連作障礙最有效、最經(jīng)濟的辦法，也是適合我國國情，符合有機農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求，并具有顯著經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益的實用無土栽培新方法。

3.2浮板毛管法栽培系統(tǒng)

浮板毛管系統(tǒng)是由浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)共同研究開發(fā)的，其結(jié)構(gòu)由栽培床、貯液池、循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四大部分組成。具體設(shè)計如下：栽培槽由聚苯乙烯泡沫板連成長15m，寬0.4m，深0.1m的凹形槽，內(nèi)鋪0.8mm厚的黑色聚乙烯膜以防滲漏。營養(yǎng)液深度為3～6cm，液面漂浮1.2cm厚、1 2cm 寬的聚苯乙烯泡沫板，板上覆蓋密度為50g/m2 的親水性無紡布，并且兩側(cè)延伸入營養(yǎng)液，通過毛細管作用，使浮板始終保持濕潤狀態(tài)，蔬菜根系一部分生長在浮板上，一部分從浮板兩側(cè)伸入營養(yǎng)液中，吸收氧氣、營養(yǎng)元素和水分，該系統(tǒng)屬深水培類型，但它克服了深水培根際氧氣供給不足及營養(yǎng)液膜栽培中營養(yǎng)液供給受停電影響的缺點，營養(yǎng)液的溫度不易受溫度劇烈變化的影響，成本低，投資省，蔬菜生長快，產(chǎn)量高，效益好。

3.3營養(yǎng)液膜栽培系統(tǒng)

營養(yǎng)液膜栽培系統(tǒng)，簡稱“NFT”（Nutrient Film Technique）。它的原理是使一層很薄的營養(yǎng)液（0.5～1厘米）層，不斷循環(huán)流經(jīng)蔬菜根系，既保證不斷供給作物水分和養(yǎng)分，又不斷供給根系新鮮氧氣。它由貯液池、水泵、栽培槽、輸液管道和調(diào)控系統(tǒng)組成，營養(yǎng)液通過水泵從貯液槽流向栽培槽（床），營養(yǎng)液在栽培槽內(nèi)的深度為0.5～1.0cm，與根系接觸，然后沿著栽培槽的自然坡度流回貯液池。但是，營養(yǎng)液膜水培有很多缺點：（1）根系環(huán)境的緩沖性能差，根際周圍的溫度受外界影響很大。（2）營養(yǎng)液層較淺薄，總量較少，要不斷循環(huán)供液，能源消耗較大，若出現(xiàn)斷電較長時間或水泵故障，便不能及時循環(huán)。（3）一旦發(fā)生根系的病害，較容易在整個系統(tǒng)中傳播、蔓延。

3.4深液流栽培系統(tǒng)

該系統(tǒng)的基本設(shè)施包括：營養(yǎng)液栽培槽、貯液池、水泵、營養(yǎng)液自動循環(huán)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)、植株固定裝置等部分，這種栽培方式與營養(yǎng)液膜技術(shù)（NFT）差不多，不同之處是流動的營養(yǎng)液層較深（5～10厘米），植株大部分根系浸泡在營養(yǎng)液中，其根系的通氣靠向營養(yǎng)液中加氧來解決。這種系統(tǒng)的主要優(yōu)點是解決了在停電期間NFT系統(tǒng)不能正常運轉(zhuǎn)的困難。

3.5魯SC栽培系統(tǒng)

該系統(tǒng)由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研制開發(fā)，又稱“基質(zhì)水培法”，該系統(tǒng)能協(xié)調(diào)蔬菜根系水、肥、氣三者的關(guān)系，主要結(jié)構(gòu)是由貯水池、栽培槽、供液和排液管、供液時間控制器及水泵等組成。栽培槽體是用鐵皮、水泥或粘土制成的倒三角形槽，高20cm，土制槽內(nèi)鋪一層聚乙烯農(nóng)用膜，槽中部放一墊蓖，鋪棕皮或尼龍編織布，然后填入10cm厚的基質(zhì)，基質(zhì)以下空間供根系生長及營養(yǎng)液流動，栽培槽一端用于供液，另一端設(shè)虹吸管用于排液。該系統(tǒng)集中了基質(zhì)培與水培優(yōu)點于一身。

4.無土栽培基質(zhì)研究的歷史和現(xiàn)狀

基質(zhì)是無土基質(zhì)栽培的基礎(chǔ)，它能為蔬菜提供穩(wěn)定協(xié)調(diào)的水、氣、肥結(jié)構(gòu)的生長介質(zhì)。它除了支持、固定植株外，更重要的是充當(dāng)'中轉(zhuǎn)站'的作用，使來自營養(yǎng)液的養(yǎng)分、水分得以中轉(zhuǎn)，蔬菜根系從中按需選擇吸收。

4.1歷史和現(xiàn)狀

栽培基質(zhì)的研究史實際上也是固體基質(zhì)栽培的發(fā)展史。始于1970年丹麥Grodan公司開發(fā)的巖棉栽培技術(shù)和1973年英國溫室作物研究所的NFT技術(shù)。砂礫最早被植物營養(yǎng)學(xué)家和植物生理學(xué)家用來栽培作物，是最早的栽培基質(zhì)，隨后很快擴展到石礫、陶粒、珍珠巖、巖棉、海綿、硅膠、堿交換物等，泥炭、鋸末、樹皮、稻殼、酚醛泡沫，爐渣以及一些混合基質(zhì)，對基質(zhì)的作用，各類基質(zhì)的優(yōu)缺點，應(yīng)用技術(shù)等進行了研究，內(nèi)容包括基質(zhì)主要理化性狀、基質(zhì)的空隙度，pH，可利用水量、產(chǎn)量、養(yǎng)分平衡性（分析了頂部葉片的養(yǎng)分含量）等方面對幾種混合基質(zhì)進行了評價，并推薦了各種基質(zhì)的栽培技術(shù)。

目前，基質(zhì)的研究分理論和生產(chǎn)兩部分，理論上進行基質(zhì)空隙、吸水性、保水性、吸附養(yǎng)分性、基質(zhì)結(jié)構(gòu)的保持等研究，生產(chǎn)上進行與不同的基質(zhì)相配套的栽培管理方式和技術(shù)研究;重點正在對基質(zhì)的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、基質(zhì)栽培中根際營養(yǎng)、基質(zhì)的水肥管理技術(shù)、有機基質(zhì)和有機廢棄物進行研究。

4.2基質(zhì)種類

基質(zhì)的來源有三種：1）有機質(zhì)：如各種類型的泥炭、秸桿、草炭、樹皮、鋸末、堆肥等;2）.粗團聚體：包括蛭石、珍珠巖、萊石、爐渣、塑料顆粒等;3）農(nóng)用巖棉。巖棉是玄武巖1500℃高溫熔溶后在離心和吹管作用下形成的束狀玻璃纖維，是很好的保溫、隔熱、隔音、防火材料。農(nóng)用巖棉是巖棉經(jīng)壓制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的條狀物，適合蔬菜根系穿插生長，有很強的吸水性，由于空隙大小均一，保水性也很好，但是廢棄的巖棉會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

巖棉、珍珠巖、蛭石、浮石、陶粒等，一般很少含有營養(yǎng)，又叫無機基質(zhì);泥炭、礱糠灰、尿醛泡沫等，是一類天然或合成的有機材料，含有一定量的養(yǎng)分，又叫有機基質(zhì);混合基質(zhì)有：無機無機混合、有機有機混合、有機無機混合。

草炭、巖棉等是目前世界上應(yīng)用最廣泛的無土栽培基質(zhì)。