無(wú)土栽培技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

殷萍萍

（青島市黃島區(qū)海濱街道辦事處農(nóng)業(yè)發(fā)展中心，山東 青島 266404）

無(wú)土栽培利用珍珠巖、鋸屑、草炭土和蛭石等化學(xué)物質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)液作為培養(yǎng)基質(zhì)，讓農(nóng)作物根部獲得有效的營(yíng)養(yǎng)供給，同時(shí)通過(guò)科學(xué)配比實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)供給最優(yōu)化，相較于傳統(tǒng)土壤培育而言更為科學(xué)［1］。無(wú)土栽培改變了傳統(tǒng)的土壤種植模式，讓農(nóng)業(yè)朝著商業(yè)化、工業(yè)化方向發(fā)展。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，無(wú)土栽培是利用培養(yǎng)液或其他非土壤方式作為主要栽培模式的一種技術(shù)手段［2］。近年來(lái)，無(wú)土栽培技術(shù)在國(guó)內(nèi)外均得到廣泛重視，顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。

1 無(wú)土栽培技術(shù)分類(lèi)

1.1 基質(zhì)培養(yǎng)

基質(zhì)培養(yǎng)是無(wú)土栽培中應(yīng)用面積較大的一種培養(yǎng)方式。相對(duì)于其他培養(yǎng)方式而言，基質(zhì)栽培技術(shù)的掌握難度不高，更容易被種植戶接受。能夠用于栽培的基質(zhì)種類(lèi)較多，如草炭、沙礫、珍珠巖、鍋爐渣等［3-4］。無(wú)論是單獨(dú)應(yīng)用某一種基質(zhì)，還是多種基質(zhì)混合使用，均可為無(wú)土栽培提供良好基礎(chǔ)。

1.2 水培

水培技術(shù)無(wú)論是在大規(guī)模種植中還是在家庭種植中均得到了廣泛青睞。一方面，水培相較于土壤培植而言更具觀賞性，改變了傳統(tǒng)土壤培育中帶給人們臟亂的固有印象，利用水作為培養(yǎng)物根部氧氣和營(yíng)養(yǎng)的供給基質(zhì)，同時(shí)可確保作物的根部得以固定與支撐［5-7］。另外，無(wú)論是育苗定植還是定植后生長(zhǎng)階段的人工管理，采用水培技術(shù)均可顯著提升效率。另外，水培模式下突發(fā)性停電或溫度變化對(duì)作物生長(zhǎng)的影響較小，可減少在此方面的成本投入。水培的缺點(diǎn)在于對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的需求量較大，但若過(guò)度使用營(yíng)養(yǎng)液或營(yíng)養(yǎng)液選擇不當(dāng)、配比不當(dāng)，則可能給作物生長(zhǎng)帶來(lái)一定威脅，同時(shí)水培模式下肥料泵處于持續(xù)工作狀態(tài)，對(duì)電力的消耗量較大（見(jiàn)圖1）。

圖1 水培設(shè)備架無(wú)土栽培

1.3 巖棉栽培

巖棉栽培模式多應(yīng)用于西歐國(guó)家，栽培基質(zhì)中含有20%焦炭、20%石灰石以及60%輝綠巖。巖棉基質(zhì)能夠作為工業(yè)保溫隔熱材料，其形狀方便塑造且富含豐富的水分。但該培養(yǎng)基質(zhì)使用數(shù)年后需要進(jìn)行更換，處理報(bào)廢的巖棉需耗費(fèi)較多資金，因此，該培養(yǎng)基質(zhì)逐漸被摒棄（見(jiàn)圖2）。

圖2 巖棉棚室蔬菜栽培

2 無(wú)土栽培技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1.1 降低環(huán)境污染。有機(jī)無(wú)土栽培是當(dāng)前栽培技術(shù)中較先進(jìn)的一種，固態(tài)有機(jī)肥是其主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，將固態(tài)有機(jī)肥定期兌清水灌溉可保障農(nóng)作物的有效營(yíng)養(yǎng)供給。相較于傳統(tǒng)無(wú)土栽培而言，有機(jī)基質(zhì)是由農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)高溫發(fā)酵后形成的，不僅可以減輕環(huán)境污染負(fù)擔(dān)，還可以為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)［8-11］。在傳統(tǒng)栽培模式中，營(yíng)養(yǎng)液使用過(guò)后的排放或多或少會(huì)影響土壤酸堿度，導(dǎo)致土質(zhì)酸化，對(duì)環(huán)境造成污染。而在有機(jī)無(wú)土栽培中，固態(tài)有機(jī)肥為主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，灌溉吸收后即便排出也不會(huì)對(duì)土壤造成明顯影響，在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

2.1.2 保障農(nóng)作物質(zhì)量。隨著科技的發(fā)展，我國(guó)無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)土壤直接栽培而言，無(wú)土栽培技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠顯著彌補(bǔ)傳統(tǒng)土壤種植中的不足或制約。例如，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中，如果連續(xù)耕種某一作物，則該區(qū)塊土壤的酸堿度會(huì)明顯受到影響，且種植作物感染病蟲(chóng)害的概率會(huì)明顯提高，直接影響農(nóng)作物的品質(zhì)及產(chǎn)量。應(yīng)用無(wú)土栽培技術(shù)后，提前處理相關(guān)容器及器材便可有效抑制病蟲(chóng)害的滋生以及傳播，很大程度地降低了環(huán)境所致的病蟲(chóng)害感染率。

2.1.3 提升種植效益。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，農(nóng)作物的選擇以及播種季節(jié)會(huì)明顯受到因地制宜條件的制約，但無(wú)土栽培技術(shù)，可通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液的配制或基質(zhì)的選擇讓不同農(nóng)作物均能有效生長(zhǎng)，滿足不同農(nóng)作物在水分、營(yíng)養(yǎng)等方面的生長(zhǎng)要求［12-13］。無(wú)土栽培技術(shù)不再受土壤環(huán)節(jié)條件的影響，可顯著提高土地利用率，同時(shí)保障農(nóng)作物的品質(zhì)與產(chǎn)量，增加種植戶的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 技術(shù)缺點(diǎn)

2.2.1 前期投入成本高。相較于數(shù)百年來(lái)延續(xù)的土壤栽培，無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于種植戶而言屬于新型技術(shù)，需要較高的科技含量以及現(xiàn)代化設(shè)備。尤其對(duì)于大規(guī)模種植者而言，前期的設(shè)備投入可能會(huì)給其帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)壓力。

2.2.2 種植風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)土壤栽培模式具有較強(qiáng)的緩沖能力，遭受病菌侵襲后大多病害可通過(guò)物理方式或化學(xué)方式及時(shí)止損。但如果采用無(wú)土栽培技術(shù)，大面積種植地塊一旦受到病菌侵害，很容易出現(xiàn)全軍覆沒(méi)的危險(xiǎn)。同時(shí)，無(wú)土栽培技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模蔬菜生產(chǎn)領(lǐng)域時(shí)對(duì)技術(shù)能力的要求較高，如營(yíng)養(yǎng)液的配置合理性直接影響蔬菜的質(zhì)量及產(chǎn)量。因此，種植者需要了解作物的生長(zhǎng)習(xí)性、生理生態(tài)相關(guān)知識(shí)，在技術(shù)不足的情況下盲目投資可能造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2.3 栽培基質(zhì)問(wèn)題。在外界因素干擾下，有機(jī)無(wú)土栽培技術(shù)所使用的基質(zhì)經(jīng)過(guò)數(shù)次使用后會(huì)出現(xiàn)一定程度的變化。例如，土質(zhì)的EC 值、酸堿值等理化性狀的改變，可能影響栽培基質(zhì)對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)供給的有效性，從而導(dǎo)致種植質(zhì)量及產(chǎn)量受到影響。

2.2.4 技術(shù)推廣問(wèn)題。無(wú)土栽培技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)受到廣泛青睞，該技術(shù)雖然可以顯著提升種植效益和農(nóng)作物質(zhì)量，但由于前期投入大且風(fēng)險(xiǎn)高、市場(chǎng)變幻莫測(cè)，因此，許多種植戶因無(wú)法確保后期收益而拒絕嘗試有機(jī)無(wú)土栽培。同時(shí)，在該技術(shù)與市場(chǎng)的結(jié)合方面也存在一定問(wèn)題。生產(chǎn)者不知如何選擇種植品種、如何定位產(chǎn)品市場(chǎng)、如何確認(rèn)產(chǎn)品檔次，如果定位不當(dāng)，很可能出現(xiàn)盲目跟風(fēng)問(wèn)題，導(dǎo)致有機(jī)無(wú)土栽培的農(nóng)作物在較高的資金及技術(shù)投入下無(wú)法得到相應(yīng)的市場(chǎng)回報(bào)。

2.3 推廣建議

首先，政府要在資金上向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)傾斜，開(kāi)放民間資本進(jìn)入無(wú)土栽培式現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中，避免無(wú)土栽培農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到資金的限制。其次，政府應(yīng)當(dāng)做好技術(shù)對(duì)接等引導(dǎo)性工作。無(wú)土栽培中的營(yíng)養(yǎng)配置、管理技術(shù)十分復(fù)雜，尤其是自動(dòng)化設(shè)備的操作需要諸多技術(shù)支持。政府需要從中做好協(xié)調(diào)服務(wù)工作。最后，無(wú)土栽培的發(fā)展需要擁有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)支持。當(dāng)前現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)人才缺口極大，政府需要幫助相應(yīng)企業(yè)培養(yǎng)人才、留住人才，讓企業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展之路。

3 無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于育苗

無(wú)土栽培技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)土壤種植的束縛，利用營(yíng)養(yǎng)液為農(nóng)作物提供養(yǎng)分，因此，無(wú)土育苗技術(shù)也被稱為營(yíng)養(yǎng)育苗技術(shù)。在科學(xué)化管理下，農(nóng)作物可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與規(guī)模化生產(chǎn)，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。利用無(wú)土栽培技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效育苗，能夠顯著提升幼苗的抗病蟲(chóng)害能力以及生長(zhǎng)質(zhì)量，為后期的廣泛無(wú)土栽培奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。幼苗感染病蟲(chóng)害的概率降低，其生長(zhǎng)期限縮短，能夠在更短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)用無(wú)土栽培技術(shù)進(jìn)行育苗時(shí)多通過(guò)管棚方式供給營(yíng)養(yǎng)液，并根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件決定噴灑營(yíng)養(yǎng)液的次數(shù)及濃度，確保營(yíng)養(yǎng)液的高效率供給和利用。

3.2 應(yīng)用于蔬菜培植

當(dāng)前，我國(guó)蔬菜種植應(yīng)用無(wú)土栽培技術(shù)的比例最高。隨著人們對(duì)蔬菜品質(zhì)要求的不斷提升，無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)需受到氣候條件及土壤性質(zhì)約束的弊端，蔬菜能夠在一年四季健康生長(zhǎng)，在保障市場(chǎng)供應(yīng)的同時(shí)顯著提升了蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，無(wú)土栽培技術(shù)所培育的蔬菜更符合人們對(duì)健康蔬菜的食用需求，因此，其市場(chǎng)前景廣闊。

4 無(wú)土栽培技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景

無(wú)土栽培技術(shù)擁有廣闊的發(fā)展前景，無(wú)論是農(nóng)作物質(zhì)量、產(chǎn)量還是種植者的經(jīng)濟(jì)效益，均能通過(guò)無(wú)土栽培技術(shù)得到顯著提升。目前，由于資金和科技的限制，無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用并未實(shí)現(xiàn)常態(tài)化，多用于蔬菜和花卉種植中。相信今后隨著政策、資金、技術(shù)傾斜力度的加大，無(wú)土栽培技術(shù)將得到大面積推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外的，無(wú)土栽培技術(shù)基本全面轉(zhuǎn)入生產(chǎn)及應(yīng)用階段，其關(guān)鍵技術(shù)也正處于不斷完善狀態(tài)。隨著無(wú)土栽培技術(shù)的不斷成熟，我國(guó)在無(wú)土栽培發(fā)展方面必將迎來(lái)質(zhì)的飛躍，進(jìn)一步推進(jìn)無(wú)土栽培技術(shù)自動(dòng)化、現(xiàn)代化、集約化應(yīng)用，可促進(jìn)我國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)、新型農(nóng)業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在一般水培法無(wú)土栽培基礎(chǔ)上，研究了營(yíng)養(yǎng)膜無(wú)土栽培技術(shù)。該技術(shù)是將植物栽植在一個(gè)狹長(zhǎng)、不透水的營(yíng)養(yǎng)槽中，槽中有緩慢流動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)液，根系半浸半露，保持濕潤(rùn)，始終有一薄層營(yíng)養(yǎng)液包圍著根際，故稱“營(yíng)養(yǎng)膜”技術(shù)。該技術(shù)在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用，引起了世界各國(guó)學(xué)者和專家的極大關(guān)注和高度重視，普遍認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)膜技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一大革命，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和工廠化生產(chǎn)開(kāi)辟了有效的新途徑。在英國(guó)，營(yíng)養(yǎng)膜技術(shù)系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)化，用遠(yuǎn)程遙控調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育。在國(guó)內(nèi)，無(wú)土栽培技術(shù)正在發(fā)展之中，營(yíng)養(yǎng)膜技術(shù)及其對(duì)植物生長(zhǎng)影響的研究也已經(jīng)開(kāi)始，研究植物根系之間以及根系與營(yíng)養(yǎng)膜之間的相互作用，即根際間的物質(zhì)和能量交換以及信息傳遞。因此，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)o(wú)土栽培技術(shù)的推廣普及仍需加強(qiáng)。技術(shù)研發(fā)層面需考慮種植戶的前期投入及技術(shù)輔助，降低無(wú)土栽培技術(shù)應(yīng)用門(mén)檻，提升該技術(shù)的應(yīng)用保障性，實(shí)現(xiàn)種植質(zhì)量及種植效益的雙重保障，真正讓無(wú)土栽培技術(shù)為農(nóng)業(yè)發(fā)展增添助力。