氣霧培及其在藥用植物中的應(yīng)用探索

鄭權(quán) 劉家水

摘要 氣霧培分為人工氣霧培和自然氣霧培，簡單比較人工氣霧培和自然氣霧培的相似處和不同點，提出氣霧培的可改進之處，指出氣霧培與水培、基質(zhì)培結(jié)合能降低純氣霧培成本，并對氣霧培的后續(xù)研究提出一些設(shè)想，以期為藥用植物氣霧培提供參考。

關(guān)鍵詞 人工氣霧培；自然氣霧培；仿生；氣生根；藥用植物；微小溫室

中圖分類號 S317 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）10-0103-02

Aeroponics and Its Application Expoloration in Medicinal Plants

ZHENG Quan LIU Jia-shui

（Anqing Medical College in Anhui Province，Anqing Anhui 246052）

Abstract Aeroponics should be divided into artificial aeroponics and natural aeroponics.The similarities and differences between artificial aeroponics and natural aeroponics were briefly compared，the improvement of aeroponics was dicussed，and the combination of aeroponics，hydroponics and substrate culture was pointed out，which could reduce the cost of pure aeroponics.Some future studies of aeroponics were put forward，in order to provide references for medicinal plant aeroponics.

Key words artificial aeroponics；natural aeroponics；bionics；aerial root；medicinal plant；micro greenhouse

目前，無土栽培技術(shù)主要有水培、基質(zhì)培和氣霧培，氣霧培是最先進的一門無土栽培技術(shù)。氣霧培簡稱霧培，也叫空氣栽培，是以霧化營養(yǎng)液滿足植物根系對水肥需求的新型栽培方式，目前通常定義為將植物根系置于空氣或氣霧環(huán)境中，利用噴霧裝置將營養(yǎng)液霧化為小霧滴狀直接噴射到植物根系，使根系獲取水分、氧氣及營養(yǎng)[1-6]。

在大自然中，有很多植物不是生長在土壤、水、基質(zhì)或營養(yǎng)液中，而是長在懸崖峭壁或石縫里，有的附生在巖石或大樹樹干上，靠氣生根從空氣中吸收水分、養(yǎng)分和空氣。“高山云霧出好茶”是山區(qū)人民長期從事生產(chǎn)的經(jīng)驗總結(jié)，也是大自然中氣霧培實例。安徽黃山盤根于石的黃山松、“高山云霧出好茶”“高山云霧出好藥”等現(xiàn)象，都證實了自然氣霧培的存在和霧培植物品質(zhì)優(yōu)良的特性。霧培（空氣栽培）其實是人類受自然造化啟迪，人為創(chuàng)造出的水、肥、氣共存環(huán)境使植物根系生長加快的一種技術(shù)[7]。

1 氣霧培的分類

氣霧培分為人工氣霧培和自然氣霧培。自然氣霧主要是在一定溫度、濕度及一定空間環(huán)境中水分蒸發(fā)遇冷自發(fā)形成，不是通過人工或機械噴射產(chǎn)生。高山云霧是自然氣霧，原始森林有自然氣霧，溫室大棚里也有自然氣霧。當(dāng)溫室大棚內(nèi)濕度超過一定程度，中午前后在太陽光照射高溫悶棚情況下，會產(chǎn)生大量氣霧。通常這種氣霧被視為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的不利因素，因為其不僅影響作物光合作用，而且濕度過高，易導(dǎo)致作物腐爛、病菌蔓延。但若是對這種氣霧善加利用，化弊為利，種植一些喜陰濕、耐高溫的藥用植物，則效果良好。

2 人工氣霧培與自然氣霧培比較

2.1 相同點

2.1.1 植物根系發(fā)達。當(dāng)空氣濕度適合根原基發(fā)育時，氣生根就會自然地形成[7]。人工氣霧培將植物的根系完全置于氣霧環(huán)境下使其具有最充足的氧氣與最自由的伸展空間，使根系在毫無阻力的情況下生長[8]，會產(chǎn)生大量的氣生根；如果是水氣培，會同時長出氣生根、水生根、陸生根3種根。自然氣霧培中有一部分植物會產(chǎn)生氣生根，從空氣中吸收水分、氧氣，達到旺盛的呼吸代謝狀態(tài)，為根系吸收水分與營養(yǎng)提供更多的能量。同一植株，有陸生根和氣生根2種的比只有陸生根的生長得快，例如薄荷水氣培長出陸生根、氣生根、水生根3種根，較其他栽培方式長出1種或2種根的植株長勢好。

2.1.2 霧培植物品質(zhì)優(yōu)良。云南省文山州廣南縣鐵皮石斛仿野生種植，是把石斛種在具有原始森林特有氣候條件的石頭和大樹上，根部用少量黃泥固定，在大自然氣霧環(huán)境中自由生長。仿野生種植的石斛采摘后，不論是價格還是品質(zhì)，均高于大棚基質(zhì)培石斛。

2.2 不同點

2.2.1 生長速度。自然氣霧中能夠被植物直接吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)較人工氣霧少，而且氣霧時有時無，導(dǎo)致自然氣霧條件不穩(wěn)定。因此，人工氣霧培植物較自然氣霧培植物生長速度快。人工氣霧培能滿足植物對水、肥、氣、溫、光的要求，有著土培、水培和基質(zhì)培無可比擬的優(yōu)勢。例如人工氣霧培能實現(xiàn)短期內(nèi)速生快繁，且氣霧的重量輕，適于開發(fā)在太空使用的氣霧培系統(tǒng)，可使宇航員在國際空間站食用到新鮮蔬菜。

2.2.2 氣霧主要成分。人工氣霧中營養(yǎng)物質(zhì)可以按需供應(yīng)，不同植物采用不同配方的營養(yǎng)液，植物生長需要的元素較全面；自然氣霧以水、二氧化碳和氧氣為主要成分，植物生長需要的大量元素和微量元素需要依靠土壤、基質(zhì)或營養(yǎng)液補充。

2.2.3 氣霧可控性?，F(xiàn)代智能化氣霧栽培設(shè)備有葉霧控制、葉肥控制、母液控制、清水控制、根霧控制、氣肥控制、降溫控制、補光控制等分控系統(tǒng)，還有葉片溫度、根系溫度、環(huán)境溫度、營養(yǎng)肥EC、環(huán)境降溫系統(tǒng)等感應(yīng)檢測器。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過安裝在大棚里的傳感器，可以實時監(jiān)控大棚內(nèi)的溫度、光照、濕度、pH值等數(shù)值。管理人員只需在電腦上進行選擇，就能控制氣霧的產(chǎn)生和實施。而高山云霧、原始森林氣霧這類自然氣霧，因為敞開空間過大，時有時無，氣霧不可控。微小溫室中的自然氣霧雖可以控制，但是目前尚無專業(yè)人士對其進行研究利用。

2.2.4 純粹性。自然界中的氣霧培從來不單一純粹，總是和土培、水培和基質(zhì)培有機結(jié)合在一起。人工氣霧培可以單一純粹，也可以和土培、水培或基質(zhì)培結(jié)合，或稱為半氣霧培。

2.2.5 霧培地點。人工氣霧培可在陽臺露臺、海島、石山、南極、北極、太空、荒漠等不適宜一般農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地方進行作物生產(chǎn)。自然氣霧培地域視類型而定，高山云霧、原始森林氣霧只能在山林環(huán)境中產(chǎn)生，微小溫室中的自然氣霧培則隨處可用。

3 人工氣霧培可改進之處

3.1 技術(shù)問題

純氣霧培作為一種最先進的全新無土栽培模式，目前尚未普及，在實際操作中常有相關(guān)技術(shù)問題出現(xiàn)，例如斷電、噴頭堵塞、智能系統(tǒng)出現(xiàn)故障等，因而在裝置設(shè)施、技術(shù)管理和營養(yǎng)液配方等方面有改進和提高的空間。

3.2 成本

當(dāng)前氣霧培設(shè)施投資較大，后期運行費用也較高[9]。進一步降低設(shè)施投入和生產(chǎn)成本是氣霧培農(nóng)業(yè)推廣發(fā)展的必由之路[10]。很多人接觸過水培、基質(zhì)培，卻沒有嘗試過氣霧培，甚至根本不了解。在無土栽培技術(shù)中，水培、基質(zhì)培和氣霧培各有優(yōu)勢和缺陷，只有有機結(jié)合，才能揚長避短。氣霧培與水培、基質(zhì)培有機結(jié)合，較純氣霧培成本大大降低。

3.3 霧化方式

現(xiàn)在國內(nèi)普遍研究的是人工氣霧培，目前被更多地應(yīng)用于高科技示范園或觀光園的建設(shè)中。常見的栽培設(shè)施有金字塔式、苗床式、立柱式和管道式，霧化方式有加壓霧化或超聲波霧化，需用霧化噴頭，也可嘗試其他出霧方式。

3.4 氣霧位置

在人工純氣霧培研究中，噴霧位置基本集中在植物根部，但氣霧培并不等同于根部噴霧培。目前，藥用植物資源面臨野生資源枯竭的局面，探討適合于藥用植物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的栽培模式是大勢所趨[11]。

氣霧培與土培、水培、基質(zhì)培結(jié)合，可以改變氣霧位置。一是根、莖、葉全在氣霧中，例如廣南鐵皮石斛仿野生種植，根、莖、葉大部分均裸露在自然氣霧中，而不僅是根在氣霧中。二是莖、葉在氣霧中，根在水和基質(zhì)中。早期的噴霧培就是如此，主要是水霧。三是根部分在氣霧中，部分在水中或營養(yǎng)液中，即水氣培，或稱為半氣霧培，已經(jīng)有很多成功例子。四是根部分在氣霧中，部分在基質(zhì)中。目前，國內(nèi)外出現(xiàn)多種新型種植箱體，在箱體與基質(zhì)之間有很大空間，可補充營養(yǎng)液氣霧，但栽培效果有待觀察。五是根部分在氣霧中，部分在水和輕質(zhì)基質(zhì)混合液中，補霧同上。

4 發(fā)展思路

4.1 氣霧產(chǎn)生方式

目前，人工氣霧培產(chǎn)生氣霧的方式主要是噴霧。研究霧培農(nóng)業(yè)機械的專業(yè)人士可參考用光伏太陽能加熱或冷熱對流產(chǎn)生類似浴室中氣霧彌漫的效果，液體電蚊香器通過電子恒溫控制系統(tǒng)產(chǎn)生蚊香氣霧，向灼熱的金屬塊、石頭、木炭潑冷水或溶液產(chǎn)生氣霧等常見的現(xiàn)象，創(chuàng)造溫暖且不灼傷植株、霧溫20～28 ℃的氣霧環(huán)境，促進植物生長速度加快。

4.2 營養(yǎng)液

人工氣霧培并不是不施化肥和農(nóng)藥，用于產(chǎn)生氣霧的無機營養(yǎng)液就是添加微肥的高級復(fù)合化肥溶液，但無機營養(yǎng)液霧培存在一定的污染。氣霧培使用有機營養(yǎng)液更符合人們現(xiàn)在比較推崇的綠色生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品需求，而且可以廢物利用，環(huán)保不浪費，但有機營養(yǎng)液使用和處理較無機營養(yǎng)液難。首先在噴霧之前需要過濾處理，以免造成噴霧頭堵塞[12]，若在封閉的A字架式等霧培裝置底部放營養(yǎng)液盤或槽，用加熱或其他方式出霧，則有機營養(yǎng)液不需要過濾處理，也不用區(qū)分軟水、硬水，目前人工氣霧培技術(shù)中硬水需要處理后使用。當(dāng)然，有機營養(yǎng)液和無機營養(yǎng)液配合使用，可使植物可吸收的營養(yǎng)元素更全面。

4.3 嘗試試驗

近年來，家庭園藝愛好者流行“悶養(yǎng)”多肉植物，“悶養(yǎng)”其實就是自然氣霧培與土培或基質(zhì)培的結(jié)合。受此啟發(fā)，筆者嘗試悶養(yǎng)薄荷、生菜、火龍果、百香果、佛手瓜幼苗。經(jīng)過觀察，在微小溫室中自然氣霧可以部分利用，冬季蔬菜如西芹、雪里蕻等在這種氣霧中種植效果較好，質(zhì)嫩、生長速度加快；茼蒿、生菜、苦苣卻出現(xiàn)爛葉。這種方式可能只適合在秋冬季、初春時節(jié)或寒冷地區(qū)應(yīng)用。夏季氣溫高，將方體型的微小溫室揭罩倒放，將花盆置于其中，其具有輕便、可移動和任意組建立體栽培等特點，較大型溫室有優(yōu)勢。家庭園藝栽培用微小溫室進行自然氣霧培，花費低，易管理。

悶養(yǎng)盆薄荷于2017年10月扦插，較另2盆用沙培和腐葉培的薄荷（對照）推遲2個月扦插，而且枝條取自其中一盆母株。2017年12月，觀察到悶養(yǎng)薄荷4個伸出的莖節(jié)上萌發(fā)出白色氣生根，且出現(xiàn)氣生根后1個月左右，生長茂盛；而2個對照（沒有悶養(yǎng)容器）未出現(xiàn)氣生根。這說明在高濕氣霧環(huán)境中才可能出現(xiàn)萌發(fā)氣生根的現(xiàn)象，且扦插成活后，生長速度較對照快。

4.4 藥用植物

將多肉植物和薄荷“悶養(yǎng)”經(jīng)驗推廣至石斛與其他藥用植物種植時，在調(diào)控氣霧濃度和濕度方面仍需進一步研究。對同一種藥用植物，可嘗試人工霧培、自然氣霧培，還可嘗試以自然氣霧培為主、營養(yǎng)液氣霧輔助的混合霧培方式。將氣霧培與土培、水培和基質(zhì)培組合混搭，進行對比試驗，篩選適用于藥用植物的霧培方式具有重要意義。通過網(wǎng)絡(luò)、電視報道、農(nóng)博會和高新科技園展示的霧培農(nóng)產(chǎn)品，如空中結(jié)薯、草莓天瀑、番茄樹、南瓜王，可以看出氣霧培技術(shù)已引起越來越多人的關(guān)注和興趣，不少園藝愛好者和有經(jīng)濟實力的業(yè)內(nèi)人士表現(xiàn)出了濃厚的興趣。隨著氣霧培技術(shù)的深入研究及技術(shù)完善，成本進一步降低，其在農(nóng)產(chǎn)品和藥用植物栽培上的應(yīng)用前景將更廣闊。

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