花卉無土栽培技術(shù)綜述

趙靜漪　哈斯其木格　陳志婧　廖成松

摘 要：近年來無土栽培技術(shù)在花卉上的應(yīng)用日漸增多。本文對(duì)花卉無土栽培的起源與現(xiàn)狀、類型、優(yōu)點(diǎn)、存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，并提出今后的發(fā)展方向，旨在為花卉無土栽培的技術(shù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：花卉；無土栽培；綜述與展望

中圖分類號(hào)：S317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.07.016

Review on Flower Soilless Culture Technology

ZHAO Jingyi，Hasiqimuge，CHEN Zhijing，LIAO Chengsong

（Xilingol Vocational College，Xilinhot，Inner Mongolia 026000， China）

Abstract： In recent years， the applications of soilless cultivation techniques on flowers were increasing gradually. The paper summarized the origin and status， the types， the advantages， and the problems of flower soilless culture， and put forward the direction of future development， aiming to provide reference for the development of soilless culture of flowers.

Key words：flowers；soilless culture；review and prospect

無土栽培是一種新興的植物栽培方法，是一種不依賴土壤并且能夠使植物正常生長(zhǎng)的技術(shù)。根據(jù)國(guó)際無土栽培學(xué)會(huì)的規(guī)定，凡是不用天然土壤，使用或不使用基質(zhì)，用營(yíng)養(yǎng)液灌溉植物的根系，或用其它施肥方式來種植作物的方法統(tǒng)稱為無土栽培[1]。

1 花卉無土栽培的起源與現(xiàn)狀

有關(guān)無土栽培的歷史最早可追溯到七大奇觀之一的巴比倫空中花園，這是世界上被認(rèn)為首次使用無土栽培的地方[2]。國(guó)外花卉的無土栽培正式開始于20世紀(jì)70年代，荷蘭學(xué)者最先開始對(duì)秋海棠、杜鵑、菊花、康乃馨、安祖花、櫻草、小蒼蘭等的栽培基質(zhì)進(jìn)行研究[3]。此后，世界其它各國(guó)也紛紛開始研究花卉無土栽培，荷蘭和英國(guó)重點(diǎn)開發(fā)營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)（NTF），以色列開發(fā)砂培技術(shù)，加拿大研發(fā)以鋸木屑為主的基質(zhì)，美國(guó)、意大利開發(fā)并成功應(yīng)用袋栽技術(shù)[4-5]。

現(xiàn)今，世界上應(yīng)用無土栽培技術(shù)的國(guó)家和地區(qū)已達(dá)100多個(gè)。美國(guó)將花卉的無土栽培列為農(nóng)業(yè)十大技術(shù)之一加以開發(fā)推廣，歐共體明確規(guī)定所有歐共體國(guó)家園藝作物要全部實(shí)現(xiàn)無土栽培，美、日、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家均要求進(jìn)口花卉盆景必須是無土的，避免傳播病蟲害[6]。目前，荷蘭是作物與花卉無土栽培技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家，無土栽培面積占保護(hù)地栽培面積的90%以上，其中大部分實(shí)現(xiàn)了微電腦控制，達(dá)到現(xiàn)代化、自動(dòng)化生產(chǎn)管理水平[7]。另外，國(guó)際無土栽培學(xué)會(huì)（International Society of Soilless Culture，ISOSC）的總部就設(shè)在荷蘭[8]。

我國(guó)古代有水培水仙的記載，但水仙的生長(zhǎng)基本依靠自身貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而不是依靠外界提供養(yǎng)分。清代末期有“清水發(fā)豆芽”一說，但均未對(duì)其定義，所以只能稱作無土栽培的啟蒙階段。近現(xiàn)代，我國(guó)花卉無土栽培的應(yīng)用相對(duì)較晚，最初在1978年，研究者們[9-10]在不使用土壤的前提下，成功栽種了綠蘿、吊竹梅、球蘭、波士頓蔗、君子蘭、虎尾蘭、棕竹、萬年青、文竹等花卉。自1980年開始，我國(guó)花卉無土栽培有了飛躍式發(fā)展。杭州園藝工作者在西湖上以泡沫塑料板為載體，海綿為基質(zhì)，緩效多元復(fù)合肥為營(yíng)養(yǎng)液，種植了美人蕉、月月紅、荷花菊等20多種花卉，大大提升了西湖的觀賞性[4]。林家慶[11]于1991年申請(qǐng)獲得一種無土栽培的組合式草毯，該商品是將纖維廢料切斷粉碎成塊狀、粒狀作為栽種之基料鋪設(shè)于膠布上面，基料中栽種草菌，經(jīng)澆水后長(zhǎng)成平整的天然草毯，適用于賓館、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、屋頂及沙漠地區(qū)，該項(xiàng)發(fā)明為景觀無土栽培開辟了新天地。目前， 我國(guó)已經(jīng)成功培育了觀葉類、觀花類、仙人掌類等8個(gè)系列400多個(gè)品種的水培花卉[12]。

2 花卉無土栽培的類型

2.1 固體基質(zhì)培養(yǎng)

固體基質(zhì)培養(yǎng)指通過固體基質(zhì)固著植株根系，向植物提供水、氣體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等生存要素。目前，基質(zhì)栽培花卉是使用最多的方法[13]。栽培基質(zhì)必須具有3項(xiàng)物理功能：為植株和根系提供支持作用；易于儲(chǔ)蓄水分；通氣良好[14]。具體指標(biāo)應(yīng)滿足以下條件：顆粒直徑0.6～2.0 mm，容重0.1～0.8 g·cm-3，總孔隙度55%～96%，大孔隙（直徑>1 mm）與小孔隙（直徑0.001～0.1 mm）之比為1∶（2～4）[7]；化學(xué)性質(zhì)方面，需能保持穩(wěn)定的氫離子濃度、具有一定的化學(xué)緩沖能力，并具有植物生長(zhǎng)所需的基本營(yíng)養(yǎng)元素；環(huán)保方面保證不污染空氣、不污染水質(zhì)、不散發(fā)難聞氣味[15]。ANON提出通過以下幾個(gè)方面選擇基質(zhì)：種植者的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)；植物的適宜條件；基質(zhì)固水、保肥、通氣的能力；投資金額[16]。

固體基質(zhì)通?？煞譃橛袡C(jī)基質(zhì)和無機(jī)基質(zhì)。有機(jī)基質(zhì)是指由有機(jī)材料按比例混合后配置成的生長(zhǎng)原料，包括樹皮、糞便或農(nóng)作物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。無機(jī)基質(zhì)是指由各類無機(jī)物混合成的培育材料，包括經(jīng)過幾百年、幾千年的動(dòng)物遺體分解形成的泥炭，由火山碎石處理加工后的珍珠巖，由頁(yè)巖物質(zhì)加熱后形成的陶粒，以及砂、巖棉、蛭石、爐渣等物質(zhì)[9-10]。

2.2 水 培

水培指通過營(yíng)養(yǎng)液向植物根系輸入養(yǎng)分、氧氣以及水分的培育方法，在育苗期間可短期使用無機(jī)基質(zhì)[17]。水培方法中營(yíng)養(yǎng)液相當(dāng)于固體基質(zhì)培養(yǎng)中基質(zhì)的作用，所以各類營(yíng)養(yǎng)元素也需要按一定比例混和，并且要根據(jù)不同植物種類的不同特性、不同需求來配置，以使植物充分利用[18]。我國(guó)花卉無土栽培研究者已經(jīng)成功培育出觀葉類、觀花類、仙人掌等，共400多個(gè)品種的水培花卉[12]?；ɑ苤参矬w營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)排序?yàn)椋耗颈居^花植物>木本觀葉植物>草本觀花植物>草本觀葉植物，故在營(yíng)養(yǎng)液培育的過程中，木本植物營(yíng)養(yǎng)液濃度高一些，草本植物低一些。此外，不同植物本身所含有的各類元素差異較大，所以配置營(yíng)養(yǎng)液時(shí)應(yīng)關(guān)注個(gè)別元素的添加[19]。目前，使用較多的幾種花卉營(yíng)養(yǎng)液配方如下[20]：

（1）Knop（1865）古典通用水培配方：Ca（NO3）2· 4H2O 1 150 mg·L-1，KNO3 200 mg·L-1，KH2PO4 200 mg·L-1，MgSO4·7H2O 200 mg·L-1；

（2）Hoagland和Snyde（1938）通用：Ca （NO3）2 ·4H2O 1 180 mg·L-1，KNO3 506 mg·L-1，KH2PO4 136 mg·L-1，MgSO4·7H2O 693 mg·L-1；

（3）Rothamsted配方B通用：KNO3 1 000 mg·L-1，KH2PO4 400 mg·L-1，K2HPO4·3H2O 135 mg·L-1，MgSO4·7H2O 500 mg·L-1；

（4）Sideris和Young（1949）：KH2PO4 68.5 mg·L-1，（NH4）2SO4 132 mg·L-1，K2SO4 174 mg·L-1，CaSO4·7H2O2 46 mg·L-1，CaSO4·2H2O 172 mg·L-1；

（5）日本山崎配方（1978）：Ca （NO3）2·4H2O 472 mg·L-1，KNO3 809 mg·L-1，NH4H2PO4 153 mg·L-1，MgSO4·7H2O 493 mg·L-1。

2.3 氣霧培

氣霧培是一種基于工程技術(shù)、生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的全新栽培模式[21]，是水培的另一種形態(tài)。它讓花卉的根系離開水和基質(zhì)，并將其放入霧化后的營(yíng)養(yǎng)液中，以獲得充足的水分、營(yíng)養(yǎng)元素、適宜的溫度和濕度。氣霧培相對(duì)于基質(zhì)培和水培而言，植物所處環(huán)境更優(yōu)良，養(yǎng)分與水分達(dá)到平衡狀態(tài)。氣霧培可以減少人工，但因其機(jī)械化控制的特點(diǎn)，資金投入較多。目前，用于霧培生產(chǎn)的常用栽培裝置主要包括“A”型栽培裝置、箱式栽培裝置、網(wǎng)式栽培裝置、床式栽培裝置、桶式栽培裝置和柱式立體栽培裝置[22]。氣霧培花卉產(chǎn)業(yè)化相對(duì)于蔬菜類還較少，生產(chǎn)剛剛起步，但前景廣闊。我國(guó)學(xué)者慕山君等[23]于1999年申請(qǐng)獲得一種氣霧栽培床噴霧管調(diào)節(jié)控制裝置，該裝置可使氣霧交替噴射根系部或莖葉部，在裝置充分利用的同時(shí)，植物也充分全面地吸收養(yǎng)分，為實(shí)現(xiàn)栽培架裝置自動(dòng)化生產(chǎn)做出了嘗試。2010年，我國(guó)學(xué)者金芝[24]申請(qǐng)并獲得了一種立體式超聲波氣霧培裝置，包含栽培主體盒、不銹鋼鋼架、導(dǎo)液管、導(dǎo)霧管、過濾網(wǎng)、回液池、儲(chǔ)液池、超聲波霧化器。此項(xiàng)發(fā)明在工廠工業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí)，還可適用于家庭陽(yáng)臺(tái)及室內(nèi)的植物培養(yǎng)。連青龍等[25]于2014年研發(fā)并獲得一種高效溫室切花菊氣霧培栽培設(shè)施，該設(shè)施以菊花的生長(zhǎng)習(xí)性與特點(diǎn)為依據(jù)，具有高產(chǎn)高效、高質(zhì)省時(shí)的效果，目前，該技術(shù)已經(jīng)在寧夏園藝產(chǎn)業(yè)園示范，并取得了業(yè)界廣泛好評(píng)。

3 花卉無土栽培的優(yōu)點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)土培法而言，花卉無土栽培的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下六個(gè)方面。首先，無土栽培可根據(jù)不同花卉的不同生長(zhǎng)階段所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來配置肥力，有效避免養(yǎng)分不足和施肥過度的現(xiàn)象，使植物各生長(zhǎng)時(shí)期都處在適宜環(huán)境中，提升存活率；第二，無土栽培不僅可以延長(zhǎng)花期，還能使花朵顏色更加艷麗，甚至能達(dá)到控制花期的程度，以增加花卉的觀賞性；第三，無土栽培較為干凈，基質(zhì)經(jīng)過消毒處理，營(yíng)養(yǎng)液使用無機(jī)元素配置，有效降低了病蟲害發(fā)生的可能性；第四，無土栽培可以降低植物對(duì)養(yǎng)分的浪費(fèi)，使植物充分吸收根際營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；第五，無土栽培能大大減少人力投入，大部分依靠自動(dòng)化或半自動(dòng)化裝置，只需定期維護(hù)及更換，省時(shí)省力；第六，無土栽培擴(kuò)大了植物的生長(zhǎng)范圍，充分利用立體空間進(jìn)行植物的栽培繁育，打破傳統(tǒng)的栽培方式，單位面積產(chǎn)量較高[26]?，F(xiàn)在市面上流行一種“水鳥石花草美”的景觀商品，該商品配用做工精致、造型獨(dú)特的容器，將植物、石頭、小型雕塑等裝飾品擺放在一起，充分凸顯出了花卉植物的觀賞性與藝術(shù)性[27]。

4 花卉無土栽培存在的問題

4.1 對(duì)從業(yè)者的專業(yè)技術(shù)水平要求較高

因花卉品種的不同，其各個(gè)生長(zhǎng)階段對(duì)環(huán)境和養(yǎng)分的需求也不同，所以對(duì)無土栽培需要配置的基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)液配方有較高的專業(yè)性要求，沒有經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的一般人員難以掌握此方法，這也是阻礙花卉無土栽培技術(shù)大規(guī)模推廣的重要因素之一。

4.2 基礎(chǔ)設(shè)施投資較大，風(fēng)險(xiǎn)較高

現(xiàn)如今的無土栽培均為自動(dòng)化及半自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)施投資成本較高。各種應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)液來灌溉作物的無土栽培系統(tǒng)，一般0.067 hm2一次性投資至少6 000元以上，有的甚至高達(dá)5萬～6萬元，即使較實(shí)用的有機(jī)生態(tài)型無土栽培系統(tǒng)，其一次性投資也達(dá)2 000～3 000元[28]。以沈陽(yáng)市于洪區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站栽培黃瓜為例，其基質(zhì)栽培和土壤栽培每0.067 hm2毛收入分別為11 201，7 251元，除去投資成本，基質(zhì)栽培比土壤栽培每0.067 hm2純收入高2 696元[29]。即使如此，很多種植者考慮到其一次性投資較大，仍然持觀望態(tài)度。

4.3 營(yíng)養(yǎng)液廢液處理困難、易污染環(huán)境

無土栽培通常使用營(yíng)養(yǎng)液灌溉系統(tǒng)，對(duì)于使用過的營(yíng)養(yǎng)液有兩種處理方法：一種是按規(guī)定排放；另一種是循環(huán)利用。如果是開放式栽培技術(shù)，存在廢棄營(yíng)養(yǎng)液中硝酸鹽含量較高的現(xiàn)象，直接排放后易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。如果是封閉式栽培技術(shù)，營(yíng)養(yǎng)液中大量有機(jī)質(zhì)的存在易滋生病原菌，細(xì)菌傳播速度快，如果消毒有疏漏，就會(huì)給植物造成不可恢復(fù)的傷害[30]。因此，對(duì)無土栽培使用過的營(yíng)養(yǎng)液的處理目前還沒有較為妥善的解決辦法，這也是無土栽培后續(xù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

4.4 缺少專用型配方與技術(shù)

針對(duì)特定植物設(shè)計(jì)專屬營(yíng)養(yǎng)液配方，才能體現(xiàn)出無土栽培的優(yōu)越性?，F(xiàn)今營(yíng)養(yǎng)液市場(chǎng)及基質(zhì)市場(chǎng)開放售賣的專用型配方有君子蘭[31]、東方百合[32]、紅掌[33]、八仙花[34]、長(zhǎng)壽花[35]、香蕉樹[36]、桂花[37]、麗格海棠[38]等。雖然專用型花卉配方逐步涌入市場(chǎng)，但普及度和豐富度還是不夠，市場(chǎng)主流銷售的技術(shù)仍為通用型配方。栽培植物與營(yíng)養(yǎng)液配方不配套、專一性不強(qiáng)是限制無土栽培深度發(fā)展的又一“病因”，亟待相關(guān)研究人員盡快解決。

5 展 望

花卉無土栽培應(yīng)用前景廣闊，具有種植范圍廣、產(chǎn)量高、質(zhì)量好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到技術(shù)要求嚴(yán)、設(shè)施裝備投入高，受我國(guó)生產(chǎn)、消費(fèi)、資金、技術(shù)等方面因素的限制，在無土栽培的實(shí)用型技術(shù)開發(fā)推廣中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況開展[39]，重點(diǎn)從以下4個(gè)方面著手。

（1） 充分利用本地資源開展無土栽培基質(zhì)研究。如內(nèi)蒙古地區(qū)小麥?zhǔn)歉弋a(chǎn)農(nóng)作物之一，每年秋收后小麥秸稈可以作為無土栽培基質(zhì)的一種，這既節(jié)省了購(gòu)買基質(zhì)的成本，又滿足了給植物補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)元素的需求。這一方法可解決部分地區(qū)無法支撐基質(zhì)栽培投資的問題。（2） 政府加大扶持力度。各個(gè)城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)有關(guān)部門，對(duì)花卉的無土栽培技術(shù)進(jìn)行收集、整理、研發(fā)與推廣。對(duì)世界各地花卉無土栽培技術(shù)的背景、種類、配方、使用方法、使用成效進(jìn)行歸納總結(jié)，最終形成一套簡(jiǎn)便易行的操作步驟及適用范圍。如栽培者需要種植某種花卉，只需去當(dāng)?shù)鼗ɑ苁袌?chǎng)、商店或者專業(yè)合作社等指定地點(diǎn)購(gòu)買該植物專用的基質(zhì)或濃縮營(yíng)養(yǎng)液，只需取一定量的基質(zhì)并加入稀釋后的營(yíng)養(yǎng)液即可使用[40]。這一方法可以解決無專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的種植戶難以掌握技術(shù)的問題。（3） 進(jìn)一步擴(kuò)展無土栽培適用范圍。因無土栽培不受植物原產(chǎn)地的限制，許多不適宜植物生長(zhǎng)的地方都可以進(jìn)行種植，特別是氣候條件惡劣，但有人類長(zhǎng)期居住的地方，例如油田、邊防哨所等，以及種植區(qū)域特別有限的空間，比如飯店、禮堂、酒店大廳、學(xué)校、公園等，都可利用花卉的無土栽培技術(shù)使環(huán)境變得美好[7]。目前前景比較好的方向是室內(nèi)綠化、植物背景墻以及陽(yáng)臺(tái)花卉的栽培。（4） 充分開發(fā)環(huán)保材料代替現(xiàn)有污染性基質(zhì)。近年來，環(huán)境問題日益凸顯，已經(jīng)影響了人們的正常生活。對(duì)于這樣的現(xiàn)狀，應(yīng)著力于綠色發(fā)展，環(huán)保優(yōu)先，不僅要阻止環(huán)境惡化，還要進(jìn)一步提高環(huán)境質(zhì)量，順應(yīng)自然，保護(hù)自然。在基質(zhì)使用方面使用環(huán)保材料替代易污染難降解的材料，例如巖棉和草炭雖然能顯著提高植物的產(chǎn)量和價(jià)值。但是，這兩種物質(zhì)屬于不燃物、不腐爛物，不但處理成本高，而且非環(huán)保易污染。因此，應(yīng)結(jié)合接近土壤本身特性的原則，選取環(huán)保材料進(jìn)行替代，如海南盛產(chǎn)的椰殼，保水性優(yōu)于巖棉，是其良好替代品[7]，這樣可以解決廢液無處排放的問題。

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