蔬菜無土栽培的研究進展

李潔

摘 要：蔬菜無土栽培的研究進展。

關鍵詞：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，是一種農業(yè)高新技術。與土壤栽培比較，無土栽培的蔬菜吸收養(yǎng)分更高效，克服了土壤連作導致的病蟲危害，具有節(jié)肥、節(jié)水、省工、高產、優(yōu)質，不受地域限制和產品潔凈衛(wèi)生、不受地區(qū)限制，充分利用空間、有利于實現農業(yè)現代化等特點。試驗結果表明每生產1公斤蔬菜所用的營養(yǎng)液的成本低至幾分錢，是實現蔬菜生產工廠化、現代化、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上應用無土栽培的國家。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70年代，首先在營養(yǎng)液育苗方面進行了研究與應用。進行系統地研究和在生產中大面積推廣應用始于20世紀80年代后期，我國的一些地區(qū)相繼開展了無土栽培技術的引用、研究和推廣工作。據不完全統計，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施及技術為主。近年來，我國無土栽培技術取得了快速發(fā)展，從引進和消化吸收發(fā)達國家的無土栽培技術進入到了自主研發(fā)階段，獲得了良好的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益。目前，如何降低成本，提高蔬菜品質是我國無土栽培發(fā)展中的重點。

3.無土栽培系統的種類

無土栽培的系統很多，主要的無土栽培系統有有機生態(tài)型無土栽培系統、浮板毛管法栽培系統、營養(yǎng)液膜栽培系統、深液流栽培系統、魯SC栽培系統等，實際應用時要依蔬菜種類不同采用適當的無土栽培系統。在實際生產中，果菜類主要采用基質栽培，另外配備一套滴灌設施;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。在我國，除有機生態(tài)型基質槽具有一定栽培面積外，其他系統的應用規(guī)模還比較小。

3.1有機生態(tài)型無土栽培系統

有機生態(tài)型無土栽培是指不用天然土壤，而使用基質，不用傳統的營養(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。有機生態(tài)型無土栽培管理技術關鍵在于基質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，實際生產中基質槽培應用較多，其結構主要包括栽培槽、PE膜、灌溉帶和基質。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、最經濟的辦法，也是適合我國國情，符合有機農業(yè)和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求，并具有顯著經濟、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

浮板毛管系統是由浙江農業(yè)科學院和南京農業(yè)大學共同研究開發(fā)的，其結構由栽培床、貯液池、循環(huán)系統和控制系統四大部分組成。具體設計如下：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，一部分從浮板兩側伸入營養(yǎng)液中，吸收氧氣、營養(yǎng)元素和水分，該系統屬深水培類型，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，產量高，效益好。

3.3營養(yǎng)液膜栽培系統

營養(yǎng)液膜栽培系統，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、輸液管道和調控系統組成，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，較容易在整個系統中傳播、蔓延。

3.4深液流栽培系統

該系統的基本設施包括：營養(yǎng)液栽培槽、貯液池、水泵、營養(yǎng)液自動循環(huán)系統及控制系統、植株固定裝置等部分，這種栽培方式與營養(yǎng)液膜技術（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。這種系統的主要優(yōu)點是解決了在停電期間NFT系統不能正常運轉的困難。

3.5魯SC栽培系統

該系統由山東農業(yè)大學研制開發(fā)，又稱“基質水培法”，該系統能協調蔬菜根系水、肥、氣三者的關系，主要結構是由貯水池、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，土制槽內鋪一層聚乙烯農用膜，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，基質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，另一端設虹吸管用于排液。該系統集中了基質培與水培優(yōu)點于一身。

4.無土栽培基質研究的歷史和現狀

基質是無土基質栽培的基礎，它能為蔬菜提供穩(wěn)定協調的水、氣、肥結構的生長介質。它除了支持、固定植株外，更重要的是充當'中轉站'的作用，使來自營養(yǎng)液的養(yǎng)分、水分得以中轉，蔬菜根系從中按需選擇吸收。

4.1歷史和現狀

栽培基質的研究史實際上也是固體基質栽培的發(fā)展史。始于1970年丹麥Grodan公司開發(fā)的巖棉栽培技術和1973年英國溫室作物研究所的NFT技術。砂礫最早被植物營養(yǎng)學家和植物生理學家用來栽培作物，是最早的栽培基質，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，對基質的作用，各類基質的優(yōu)缺點，應用技術等進行了研究，內容包括基質主要理化性狀、基質的空隙度，pH，可利用水量、產量、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進行了評價，并推薦了各種基質的栽培技術。

目前，基質的研究分理論和生產兩部分，理論上進行基質空隙、吸水性、保水性、吸附養(yǎng)分性、基質結構的保持等研究，生產上進行與不同的基質相配套的栽培管理方式和技術研究;重點正在對基質的結構、生產工藝、基質栽培中根際營養(yǎng)、基質的水肥管理技術、有機基質和有機廢棄物進行研究。

4.2基質種類

基質的來源有三種：1）有機質：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。農用巖棉是巖棉經壓制成網狀結構的條狀物，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;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;混合基質有：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用最廣泛的無土栽培基質。