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無土栽培母液的計算方法

發布時間:2022-11-27 09:24:39

⑴ 草莓無土栽培的營養液是如何配製的

營養液是將含有草莓生長發育所需要的各種營養元素的化合物,溶解於水中配製而成,以為草莓的生長結果提供必要的礦質營養,是草莓無土栽培獲得成功的關鍵因素。

(1)營養液的元素組成及要求 用於草莓無土栽培的營養液應含有13種營養元素,其中大量元素有氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫,微量元素有鐵、銅、錳、鋅、硼、氯、鉬。各種營養元素的化合物必須是根部可以吸收的狀態。即可以溶於水,並呈離子狀態的化合物,通常均為無機鹽類,也有一些是有機螯合物;營養液各營養元素的數量、比例應符合草莓生長發育的要求,而且是均衡的;營養液中各營養元素的無機鹽類構成的總鹽分濃度及其酸鹼反應,應適合草莓生長要求。草莓的營養液最適pH為5.5~6.5,pH高時鐵和錳不易溶解,不易被吸收。在使用過程中要經常檢查營養液的pH,並隨時用弱酸或弱鹼進行調節。用於草莓無土栽培的營養液的電導度(EC)應控制在2.5~3,過高或過低均不利於草莓的生長發育。

(2)營養液使用的化合物種類 為了降低草莓無土栽培的成本,在配製營養液時,大量元素通常為價格便宜的農用化肥。微量元素用量較少,為了含量准確一般使用化學試劑配製。配製營養液所用的化合物及其使用見表6-5。

表6-5 營養液的配製

(3)適用於草莓無土栽培營養液配方 草莓營養液的配方是根據草莓對大量元素和微量元素的吸收量配製而成的。我國對此項研究起步較晚,現草莓無土栽培生產中多採用日本山崎配方和園試配方,山崎配方pH較低而穩定,園試配方栽培過程中pH會逐漸升高。

(4)營養液的配製 在配製營養液時,一般是容易與其他化合物起作用而產生沉澱的鹽類,在濃溶液時不能混合在一起。經過稀釋後就不易產生沉澱,因此使用時可以混合在一起。在配製營養液的鹽類中,硝酸鈣易和其他化合物起化合反應,因而硝酸鈣母液宜單獨存貯。在大面積生產時,一般先配製母液,然後再進行稀釋。大量元素母液濃度一般比植物能直接吸收的營養液濃度高100倍,微量元素母液濃度比稀釋營養液濃度高1000倍。一般設置5個溶液罐,分別存貯硝酸鈣溶液、其他大量元素的鹽類溶液、鐵鹽溶液、其他微量元素的鹽溶液、10%的酸液,灌溉植株時按比例進行配製。

(4)營養液的管理 草莓耐肥能力較弱,營養液濃度過高時,將影響根系生長,縮短壽命。不同品種及同一品種在不同生育期適用的濃度不同。一般開花前濃度宜低;開花坐果期應適當提高營養液濃度,以防止植株早衰。

無土栽培草莓的供液方法有連續供液和間歇供液兩種。基質栽培一般採用間歇供液方式。每天供液1~3次,每次15~30分鍾。水培,間歇供液一般是2小時1次,每次15~30分鍾;連續供液一般只在白天連續供液,夜間停止。連續供液時每分鍾供液流量為0.3~0.5升。在草莓生長過程中,要經常用電導儀和酸度計監測營養液的濃度和pH,有條件時應定期進行化學分析,大量元素2~3周分析 1次,微量元素4~6周分析1次,根據分析結果進行營養液的調整。一般三、四周應更換營養液1次。

⑵ 詢無土栽培營養液配方

無土栽培的營養液配方很多,依植物種類、生長季節和栽培地區而不同。 營養液中的主要營養成份和數量一般是:氮100一25opPm、磷50一1 oopPm、鉀150一4ooppm,鈣200一300 Ppm和鎂50一70ppm。各種植物對營養元素的要求是有區別的:如菠菜、白菜、離芭等葉菜類,要增加氮的供應;瓜果、塊莖和塊根類,如黃瓜、南瓜和馬鈴薯等要增加磷的供應。生長後期,要減少氮而增加磷的供應。在氣溫高陽光充足的地區,要減少鉀的供應。此外,還要根據水質情況作某些變更。如水中鈣、鎂離子含量高,則要減少鈣、鎂的供應。配製溶液可使用井水、河水、泉水和自來水,肥料…別的:如菠菜、白菜、萵苣等葉菜類,要增加氮的供應;
不光要會配,還要管理的說:
一、營養液用水 自然雨水是最安全的水源.井水多含氯、鈣、鐵、鎂及微量元素鋅、銅、鉬等,須預先分析水中元素含量,以決定營養液配製時的適宜增減量。利用自來水和河水時,常因殘留氯和混入除草劑引起生育障礙。特別是自來水未做去氯處理,殘留氯會引起蔬菜根腐病發生。當河水、井水及自來水等營養液用水含鹽過量時,可用蒸餾法、離子交換法、電滲析法等去除。用雨水代替則更為經濟。
二、營養液配製
除無土栽培專用肥外,目前各地也使用單一肥料及與水質相適應的混配化肥,但肥料用量的計算、配製、調節等較為復雜,容易出現一些問題。
1.肥料計量器具未校正或校正有誤,造成配製的母液濃度、組成與原設計不同;肥料溶解先後順序錯誤,未能全溶 ;忽略了肥料元素表示法和氧化物表示法的不同,造成營養液配製錯誤。
2.採用普通肥料,純度過低,原液配製時發生沉澱;從補水口附近取樣,造成分析結果偏低。由於從取樣到結果分析需要時間,難以及時調整肥料組成和濃度。
3.漏加微量元素,引起全部植株發生微量元素缺乏症,產生莖葉黃化現象。
4.為提高營養液pH值,增施銨態氮,但因作物優先吸收銨態氮,營養液中剩餘較多的硝態氮,結果導致pH值更加降低。

⑶ 小白菜無土栽培營養液怎麼配製 請盡量詳細點 我是學生想嘗試無土栽培 謝謝了

下面這是華南農業大學葉菜類營養液的配方:(ph6.4~7.2)四水硝酸鈣472mg/l,硝酸鉀267mg/l,硝酸銨53mg/l,磷酸二氫鉀100mg/l,硫酸鉀116mg/l,七水硫酸鎂264mg/l。
配製的方法:A母液:以鈣鹽為主,四水硝酸鈣,硝酸鉀,濃縮倍數100-200.
B母液:以磷酸鹽為主,磷酸二氫鉀,七水硫酸鎂,硫酸鉀,不與磷酸根產生沉澱的化合物,濃縮倍數100-200。
C母液:微量元素等,即剩下的。濃縮倍數1000-3000.
按照要配製的濃縮貯備液的體積和濃縮倍數計算出配方中各種化合物的用量,依次正確稱取A母液和B母液中的各種化合物的量,分別放在各自的貯液容器中,必須充分攪拌不能有沉澱,前一種化合物充分溶解了才能加第二種,待全部溶完,加水至配製所需的體積。C液也是。母液均配製完成後,先在貯液池中放入大約需配製體積的1/2-2/3的清水,量取所需的A液,倒入攪拌均勻,再B液……緩慢加水,此過程所加水量達到80%為度,最後加入c液,攪拌均勻即可。
母液配製後貯藏會沉澱,所以即配即用,ph可以自己調節。

⑷ 無土栽培營養液的配製

母液配製的原因:首先為了防止在配製母液時產生沉澱,不能將配方中的所有化合物放置在一起溶解,因為濃縮後有些離子的濃度的乘積超過其溶度積常數而形成沉澱。所以在配方中的各種化合物一般要分為三類,A母液:以鈣鹽為中心;B母液以磷酸鹽為中心;C母液由鐵鹽和微量元素合在一起配製而成。
步驟:
按照要配製的濃縮液貯備液的體積和濃縮倍數計算出配方中各種化合物的用量,依次正確稱取A母液和B母液中的各種化合物,分別放在各自的貯備容器中,肥料一種一種加入,待全部溶解後,必須充分攪拌,且要等前一種肥料充分溶解後才能加入第二種肥料,待全部溶解後加水至所需配製的體積,攪拌均勻即可。C液配製時,先量取所需配製體積2/3的清水,分為兩份,分別放入兩個容器中,稱取FeSO4•7H2O和EDTA-2Na,分別加入這兩個容器中,邊加邊攪拌;然後稱取C母液所需的其他各種微量元素化合物,分別放在小的容器中溶解,再分別緩慢地倒入已溶解的FeSO4•7H2O和EDTA-2Na,邊加邊攪拌,最後加清水至所需配製的體積,攪拌均勻即可。

⑸ 無土栽培的營養液怎麼配製

1.首先要准備的原料為:大量元素、硝酸鉀3克、硝酸鈣5克、硫酸鎂3克、磷酸銨2克、硫酸鉀1克磷酸二氫鉀1克。微量元素:(應用化學試劑)乙二胺四乙酸二鈉100毫克;硫酸亞鐵75毫克硼酸30毫克;硫酸錳20毫克;硫酸鋅5毫克;硫酸銅1毫克;鋁酸銨2毫克、自來水:5000毫升(5公斤)、配液瓶、攪拌棒。

拓展資料:

盆景無土栽培是將盆景植物定植於某些無機基質中並定期澆灌營養液的栽培方式。同傳統的土壤栽培相比,盆景無土栽培具有許多優點,盆景無土栽培可使盆景植物生長快,質量高。

⑹ 無土栽培的營養液如何配置

無土栽培營養液的配方配製與使用方法
1.營養液組配的依據與要求 一方面要根據作物對各種營養元素的實際需要,另一方面要考慮作物的吸肥特性。在無土栽培中,營養液是作物根系營養的惟一來源。因此,營養液中應包括作物必需的所有營養元素,即氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)等大量元素和鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)等微量元素。不同的作物和品種,同一作物不同的生育階段,對各種營養元素的實際需要有很大的差異。所以,在選配營養液時,要先了解各類作物,以至不同品種,各個生育階段,對各類必需元素的需要量,並以此為依據,來確定營養液的組成成分和比例。
營養液的選配,還要根據作物的吸肥特性來確定。植物主要足通過根系吸收礦質元素的,吸收特點主要表現在以下幾方面:
(1)根系吸收礦質元素與吸收水分間的關系 礦質元素只有溶解於水才能被植物吸收,土壤水分直接影響礦質元素的吸收和運輸,但兩者之間不成正比關系,各具相對的獨立性。
(2)植物的根對礦質元素具有選擇吸收的特性 根系吸收鹽類離子的數量,不與溶液中的離子成比例,甚至同一鹽類的陰離子和陽離子,也以不同比例進入植物體。由於陰、陽離子吸收上的差別,使得營養液的成分和pH值逐漸改變。
(3)單鹽毒害和離子間的頡頏作用 任何植物如在含單一鹽類的營養液中,均不能生長,直至死亡,這一現象稱作單鹽習害。如在其中加入少量其他鹽類,則能使其單鹽毒害消除,這種離子間能夠相互消除毒害的現象,叫作離子間的頡頏作用。
鑒於上述原理,作為無土栽培的營養液,應達到如下要求必須含有作物必需的全部營養元素,包括大量元素和微量元素;這些礦質元素,應根據不同作物的需要,按適當的比例配合成平衡營養液;利用無機鹽類配製,在水中的溶解度要高,呈離子狀態,易被植物所吸收;不含有害成分,保持應有的pH值和離子濃度;應用效果好,能使作物生長發育良好,且能獲得高產;取材容易,用量少,成本低。
2。可供無土栽培的肥料
(1)常用的肥料種類 氮主要有硝態氮和銨態氮兩種。蔬菜為喜硝態氮作物,硝態氮多不會產生毒害,而銨態氮多時,會伺生長受阻形成毒害。兩種氮源以適當比例同時使用,比單用硝態氮好,且能穩定酸鹼度。常用氮源肥料有:硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸二氫銨、硫酸銨、氯化銨、硝酸銨等。
磷源肥料常用的有磷酸二氫銨、磷酸二銨、磷酸二氫鉀、文磷酸鈣等。磷過多,會導致鐵和鎂的缺乏症。
常用的鉀肥有硝酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀以及磷酸二氫鉀等鉀的吸收快,要不斷補給。但鉀離子過多,會影響到鈣、鎂和錳的吸收。
鈣源肥料一般使用硝酸鈣、氯化鈣和過磷酸鈣。鈣在植物體內的移動比較困難,無土栽培時常會發生缺鈣症狀,應特別注意凋整。
營養液中使用鎂、鋅、銅、鐵等硫酸鹽,可同時解決硫和微量元素的供應問題。
無土栽培中,鐵的供應十分重要,pH偏高、鉀的不足以及過量的存在磷、銅、鋅、錳等情況下,都會引起缺鐵症。為解決鐵的供應問題,一般都使用螯合鐵。硼肥和鉬肥,多用硼酸、硼砂和鉬酸鈉、鉬酸鉀。
(2)常用肥料的養分含量和用量 在使用時,不同廠家,不同產品的含量還有所差別,應具體掌握。
3.營養液濃度的表示方法與組配換算
(1)濃度的表示方法 營養液濃度是指一定量(一定重量或一定體積)的營養液中所含元素(或肥料)的量,其表示方法通常有如下幾種:
百萬分之幾濃度:100萬份的營養液中,所含肥料或元素的量,以毫克/升表示。
百萬分之一濃度=1微克/克=1微升/升=1毫克/升=1克/米3
摩爾濃度:1升營養液中含有某元素或肥料的摩爾數,稱作摩爾濃度,以摩爾(mol/L)或毫摩爾(mmol/L)表示。摩爾是表示物質量的單位,一定物質中所合摩爾的數目,叫做摩爾數。1摩爾某物質的質量叫摩爾質量,在數值上等於該物質的分子量或原子量,以克/摩爾表示。www.cyone.com.cn
(2)濃度計算的基本公式
①w=(CM÷A)×(100÷P)
式中 W——每升所需某肥料的毫克數,以毫克/升表示;
C——營養液中某元素的毫克/升值;
M——所用某肥料的分子量;
A——某元素的原子量;
P——某肥料的百分純度。
②M=n÷V
式中 M——營養液的摩爾濃度;
n——某肥料或元素的摩爾數;
V——營養液的體積(升)。
③n=R÷m
式中 R——某肥料或元素的質量(克);
m——某肥料或元素的摩爾質量(克/摩爾)。
4.營養液配方介紹 迄今可供無土栽培的營養液配方很多,一般都能使作物正常生長,但各自的應用效果都不大一樣,在選用配方時,既應看其效果,又要考慮其取材是否低廉,本文重點介紹幾個典型配方及其配製使用技術。
本文來源: 創業第一步網 http://www.cyone.com.cn/
原文地址: http://www.cyone.com.cn/Article/Article_15592.html (1)格里克營養液 是最早用於無土栽培的營養液配方,其濃度表示方法為溶於1 000升(1噸)水中的無機鹽類的組成克數。
(2)斯泰納營養液 此配方在國際上使用較多,適合於一般作物的無土栽培,其濃度表示方法為每1 000升(1噸)水中各類鹽的克數。
(3)潘寧斯菲德營養液 此營養液用於NFl方式栽培番茄,其濃度表示方法為1 000升(1噸)水中各類鹽的克數
(4)日本園試通用營養液 由日本興津園藝試驗場開發提出,適用於多種蔬菜作物,故稱之為通用配方。其濃度表示方法為1 000升(1噸)水中各類鹽的克數。
(5)日本山崎營養液配方 由於園試通用配方適用於礫耕栽培,而應用在無基質緩沖作用的水耕栽培中,番茄、草莓等作物常出現某些缺素症狀。為解決這一問題,1966~1976年間,山崎肯哉在測定各種蔬菜作物的營養元素吸收濃度的基礎上,配成適合多種不同作物的營養液配方,即山崎配方。
5.營養液的配製
(1)配製營養液前的准備
①根據栽培作物的種類、無土栽培方式以及成本的大小,正確選用營養液配方。
②選用適當的肥料(無機鹽類)。既要考慮肥料中可供營養元素的濃度和比例,又要選擇溶解度高、純度高、雜質少、價格低的肥料。
③根據配方中各營養元素的濃度比例,分別計算出各種肥料的用量,再換算成每噸水或每10噸水各種肥料的實際需要量。
④准備好貯液罐,營養液一般配成濃縮100~1 000倍的母液備用。每一配方要2~3個母液罐。母液罐的容積以25千克或 50千克為宜,以深色不透光的為好,罐的下方可安裝水龍頭,供放母液之用。
⑤選擇並備好用水,配製營養液的用水十分重要,要對水質予以選擇,井水、河水、泉水、自來水以至雨水均能用於配製營養液,但應要求不含重金屬化合物和病菌、蟲卵以及其他有毒污染物。
未經凈化的海水、工業污水均不可用。雨水含鹽量低,用於無土栽培較理想,但常含有銅和鋅等微量元素,故配製營養液時可不加或少加,自來水含有氯以及過多的碳酸鹽,應加以處理後使用,井水為地下水,含鐵、錳、鈣、鎂、硫及NH4+多,在配製營養液前應對用水進行分析。
(2)營養液的配製方法
①分別稱取各種肥料,置於干凈容器或塑料薄膜袋,以及平攤地面的塑料薄膜上,待用。
②混合與溶解肥料時,要嚴格注意順序,要把Ca2+和 SO42-,PO43-分開,即硝酸鈣不能與硝酸鉀以外的幾種肥料如硫酸鎂等硫酸鹽類、磷酸二氫銨等混合,以免產生鈣的沉澱。
③母液可分A、B或A、B、C貯液罐。A罐混合並溶解硝酸鈣和硝酸鉀,或將微量元素中的硫酸亞鐵和Na2·EDTA與硝酸鈣溶解在A罐。B罐中,混合溶解硝酸鉀、硫酸鎂、磷酸二氫銨以及其他微量元素,有的將所有微量元素混合溶解於C罐中。
④A罐肥料溶解順序,先用溫水溶解Na2·EDTA和硫酸亞鐵,然後溶解硝酸鈣,邊加水邊攪拌直至溶解均勻,B罐先溶硫酸鎂,然後依次加入磷酸二氫銨和硝酸鉀,加水攪拌直至完全溶解,硼酸以溫水溶解後加入,然後分別加入其餘的微量元素肥料。A、B兩罐均按母液濃縮倍數,加水至一定容積,攪勻後備用。
⑤使用營養液時,先取A罐母液溶於水,後取B罐母液,按濃縮的倍數加水稀釋至標准原液,注入供液池(箱)內,調整 pH至適宜范圍,測定EC值(電導率)後使用。
6.營養液的使用要點
(1)確定適宜的營養液管理濃度 不同的作物,不同的栽培方式,不同的生育階段和季節,營養液的使用濃度都不一樣,一般果菜的營養液使用濃度高於速生葉菜,生育中後期的濃度要求高於生育前期和苗期,以番茄為例,育苗期營養液濃度(EC值)為1.2~1.8毫西/厘米,生育期為1.5~2.0毫西/厘米,生育後期即結果盛期,可提高到1.8~2.8毫西/厘米。
(2)掌握好供液次數和供液量 要根據不同的栽培方式、不同的季節、不同的作物和不同的生育階段具體掌握,基質栽培的供液次數可少,NFT培每日要多次供液。NFT栽培果菜每分鍾供液量為2升,而葉菜僅需1升。
(3)及時調整和補充營養液 由於作物生育的需要,不斷選擇性吸收養分並大量吸收水分,加之栽培床面、供液管道及供液池的蒸發與消耗,營養液的濃度會不斷發生變化,要定期檢查,予以調整和補充。檢測濃度及養分狀況的變化,可通過養分分析或電導率(EC值)的測試結果取得,然後補充母液,在不能進行上述測試的情況下,可按供液池營養液的實際消耗量,以同容的原定的標准濃度營養液補充。同時注意定期更換廢營養液,以保持池內營養液的穩定。
(4)經常檢測pH的變化並予以調整在作物的生育期中,營養液的pH變化很大,直接影響到作物對養分的吸收與生長發育,還會影響礦質鹽類的溶解度。因此,應經常檢測營養液的pH,並分別以硫酸和氫氧化鉀予以調整,不同的作物對pH的適應范圍不一,應嚴格掌握。
(5)防止營養失調症狀的發生由於作物對不同離子選擇性吸收的結果,以及pH的變化,會導致營養液中或作物體內的養分失調,影響作物正常生長發育和產量,因此,要准確診斷並予以防治。
營養液配方選集
在無土栽培的發展過程中,很多工作者根據種植的作物種類、水質、氣候條件以及營養元素化合物來源的不同,組配了許許多多的營養液配方。這里選列的多為經實踐證明為良好的營養液配方,我國近十多年來進行大面積無土栽培生產過程中篩選出的有代表性的配方也選列了一些,同時還選列了一些較為特殊的營養液配方,如醯胺態氮型的配方和全銨態氮型配方,供參考。
在選用這里所列的營養液配方時,要明確一點,只要一個營養液配方是生理平衡的,那麼它具有一定程度上的通用性,也即不是每一種作物都需要一個相對應的營養液配方,一個生理平衡的營養液配方可能適用於一大類作物,也可能是適用於幾類作物或幾類作物中的幾種作物品種。了解了這一點之後,就能根據讀者掌握的理論知識,結合實踐經驗,對營養液配方進行靈活的運用了。
因微量元素的用量很少,作物的需要量也較少,而且多數作物都有一個很相近的、較窄的適宜濃度范圍,因此,微量元素的供應不需要像大量元素那樣分為多種營養液配方,只需在大量元素配方中加入數量基本相同的微量元素即可。

⑺ 如何配製無土栽培營養液

營養液的配方最好選用所栽作物專用的配方。如果專用配方找不到,可用霍格蘭氏營養液的配方進行配製。

配製營養液時應按照以下方法進行:

(1)在營養液的許多鹽類中,以硝酸鈣最容易和其它鹽類起化合作用,如硝酸鈣與硫酸鉀相遇,容易產生硫酸鈣沉澱,硝酸鈣與磷酸鹽相遇,也容易產生磷酸鈣沉澱。因此,在配製營養液時,硝酸鈣要單獨溶解在1個容器里,稀釋後才能和其它鹽類混合在一起。

(2)硝酸鈣以外的其它大量元素和微量元素,可以混合溶解在1個容器中。

(3)在大面積生產中,為了配製方便,以及在水培中自動調整營養液,一般都是先配製濃液(母液),然後再進行稀釋。濃液與稀釋液的配比為1∶100。

(4)為了調整營養液pH值的范圍,需要有一個專門盛酸的容器。酸液一般稀釋10%的濃度,其成分為硝酸和磷酸。由於向營養液中投放硝酸和磷酸,營養液中的一部分氮由硝酸供給,營養液中的磷主要由磷酸供給,一般不另外再放磷肥。

(5)用來配製營養液的水有硬水與軟水之分,所謂硬水與軟水,一般以水中鈣的含量多少來劃分,目前以含鈣90~100ppm以上者稱為硬水,不足90ppm者稱為軟水。軟水中除鈣的含量少以外,鎂及其它鹽類的含量也少。正因為如此,硬水地區和軟水地區的營養液配方中的各種鹽類和酸的用量應有所不同。軟水地區配製營養液時,應該增加硝酸鈣的用量,使鈣的濃度達到120ppm以上,同時軟水中碳酸鹽的濃度也低,酸的用量也應該相應地減少。

⑻ 我要知道無土栽培技術!主要是蔬菜!

無土栽培是在植物礦質營養學研究的基礎上發展起來的一門新興科學技術.它不用天然土壤,完全用化學溶液(營養液)栽培植物。
一、無土栽培的發展簡史
人類對植物礦質營養的探索,可以追溯到公元前600年亞里斯多德的時代,但是目前比較公認的,有關植物礦質營養研究的最早科學報告是1600年Belgion Jan Van Helmant發表的著名的柳樹實驗。19世紀中葉(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸餾水和鹽類成功地培養植物,並證明了水中溶解的鹽類是植物生長的必需物質。但這一時期的最傑出的代表人物,應當認為是 Van Liebig(1803-1873),他證明了植物體中的碳來自空氣中的CO2,H和O來自NH3、NO3-,其它一些礦質元素均來自土壤環境。他的工作徹底否定了當時流行的腐殖質營養理論,建立了礦質營養理論的雛型,他的理論也是現代」營養耕作」理論的先導。
1838年德國科學家斯魯蘭格爾,鑒定出來植物生長發育需要15種營養元素。1859年德國著名科學家Sachs和Knop,建立了直到今天還沿用的、用溶液培養來植物礦質營養的方法。在此基礎上,逐步演變和發展而成為今天的無土栽培實用科學技術。
1920營養液的制備達到標准化,但這些都是在實驗室內進行的試驗,尚未應用於生產。1929年美國加利福尼亞大學的W.F.Gericke 教授,利用營養液成功地培育出一株高7.5米的番茄,採收果實14公斤,引起人們極大的關注。被認為是無土栽培技術由試驗轉向實用化的開端。
1935年一些蔬菜和花卉種植者,在Gericke的指導下,進行了大規模的生產實踐。首次把無土栽培發展到商業規模,面積最大的有0.8公頃。同時美國中西部發展了一些砂培和礫培的技術,水培技術也很快傳到歐洲、印度和日本等地。Gericke教授並把無土栽培定義為」Hydroponics 」(hydor是」水」的意思,ponics意為」放置」)。
第二次世界大戰期間,水培在生產上起了相當作用。在Gericke教授指導下,泛美航空公司在太平洋中部荒蕪的威克島上種植蔬菜,用無土栽培技術,解決了航班乘客和部隊服務人員吃新鮮蔬菜問題。以後英國農業部也對水培發生興趣,1945年倫敦英國空軍部隊在伊拉克的哈巴尼亞和波斯灣的巴林群島開始進行無土栽培,解決了吃菜靠飛機由巴勒斯坦空運的問題。以後在蓋亞那、西印度群島、中亞的不毛沙地上,科威特石油公司等單位,都運用無土栽培為他們的雇員生產新鮮蔬菜。
由於無土栽培在世界范圍內的不斷發展,1955年9月,在荷蘭成立了國際無土栽培學會。當時只有一個工作組、成員12人。而到了1980年召開的第五屆國際無土栽培會議時,會員人數已發展到45個國家的300人。據不完全統計,全世界目前關於無土栽培的研究機構,大約在130個以上。栽培面積也不斷擴大,在紐西蘭,50%的番茄靠無土栽培生產。在義大利的園藝生產中,無土栽培佔有20%的比重。在日本無土栽培生產的草莓占總產量的66%、青椒佔52%、黃瓜佔37%、番茄佔27%、總面積已達500公頃。荷蘭是無土栽培面積最大的國家,1986年統計已有2500公頃。目前無土栽培技術,已在全世界100多個國家應用發展。
我國無土栽培技術在研究應用起步較晚,但較原始的無土栽培技術卻有悠久歷史。生豆芽、種水仙早有記載(至晚在宋代就有),但較正規的科學研究和生產試驗,則是近十幾年的事。山東農業大學於1975年開始用蛭石栽培西瓜、黃瓜、番茄等,均獲成功,1987年在勝利油田推廣面積達6000平方米。無土育苗技術已在我國廣泛運用,北京市朝陽區1987年,無土育苗的數量,已佔總育苗數量的33.5%。1985年在河北省農科院蔬菜研究所,召開了全國會議,成立了中國的無土栽培學組,並於1986、1987、召開了全國性的學術討論會,出席者多達百人。1988年5月,中國首次出席了在荷蘭召開的第七屆國際無土栽培學會的年會,並在會上發表了論文,引起了很多國家的重視。

二、無土栽培的優點
無土栽培之所以能迅速在全世界范圍內發展,是因為這種新的栽培技術與常規土壤比較有許多優點。
(一)產量高、品質好
無土栽培能充分發揮作物的生產潛力,與土壤栽培相比,產量可以成倍或幾十倍地提高,如4-4-1所示。

上表說明土壤栽培不僅產量低,而且消耗水分很多。
北京農業大學園藝系在北京地區秋季進行大棚黃瓜無土栽培試驗,自7月30日播種至9月14日,共計46天,澆水(營養液)共21.7立方米。若進行土培,46天中至少澆水5-6次,需用50-60立方米的水,統計結果,節水率為50-66.7%。節水效果非常明顯,是發展節水型農業的有效措施之一。
無土栽培不但省水,而且省肥,一般統計認為土栽培養分損失比率約50%左右,我國農村由於科學施肥技術水分低,肥料利用率更低,僅30-40%,一半多的養分都損失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的過程很復雜,不僅有很多損失,而且各種營養元素的損失不同,使土壤溶液中各元素間很難維持平衡。而無土栽培中,作物所需要的各種營養元素,是人為配製成營養液施用的,不僅不會損失,而且保持平衡,根據作物種類以及同一作物的不同生育階段,科學地供應養分,所以作物生長發育健壯,生長勢強,增產潛力可充分發揮出來。
(三)清潔衛生
無土栽培施用的是無機肥料,沒有臭味,也不需要堆肥場地。土栽培施有機肥,肥料分解發酵,產生臭味污染環境,還會使很多害蟲的卵孳生,危害作物,無土栽培則不存在這些問題。尤其室內種花,更要求清潔衛生,一些高級旅館或賓館,過去施用有機花肥,污染環境,是個難以解決的問題,無土養花便迎刃而解。
(四)省力省工、易於管理
無土栽培不需要中耕、翻地、鋤草等作業,省力省工。澆水追肥同時解決,由供液系統定時定量供給,管理十分方便。土培澆水時,要一個個地開和堵畦口,是一項勞動強度很大的作業,無土栽培則只需開啟和關閉供液系統的閥門,大大減輕了勞動強度。一些發達國家,已進入微電腦控制時代,供液及營養液成分的調控,完全用計算機控制,幾乎與工業生產的方式相似。
(五)避免土壤連作障礙
設施栽培中,土壤極少受自然雨水的淋溶,水分養分運動方向是自下而上。土壤水分蒸發和作物蒸騰,使土壤中的礦質元素由土壤下層移向表層,常年累月、年復一年,土壤表層積聚了很多鹽分,對作物有危害作用。尤其是設施栽培中的溫室栽培,一經建設好,就不易搬動,土壤鹽分積聚後,以及多年栽培相同作物,造成土壤養分平衡,發生連作障礙,一直是個難以解決的問題。在萬不得已情況下,只能用耗工費力的」客土」方法解決。而應用無土栽培後,特別是採用水培,則從根本上解決了此問題。土傳病害也是設施栽培的難點,土壤消毒,不僅困難而且消耗大量能源,成本可觀,且難以消毒徹底。若用葯劑消毒既缺乏高效葯品,同時葯劑有害成分的殘留還危害健康,污染環境。無土栽培則是避免或從根本上杜絕土傳病害的有效方法。
(六)不受地區限制、充分利用空間
無土栽培使作物徹底脫離了土壤環境,因而也就擺脫了土地的約束。耕地被認為是有限的、最寶貴的、又是不可再生的自然資源,尤其對一些耕地缺乏的地區和國家,無土栽培就更有特殊意義。無土栽培進入生領域後,地球上許多沙漠、荒原或難以耕種的地區,都可採用無土栽培方法加以利用。例如在中東和墨西哥,人們在海濱沙灘上建立起了很多塑料溫室,與海水淡化系統相結合,採用無土栽培技術,生產新鮮蔬菜,成為沙漠中的綠洲,這為解決地球上許多貧瘠地區人民生活的困難,帶來了福音。
此外,無土栽培還不受空間限制,可以利用城市樓房的平面屋頂種菜種花,無形中擴大了栽培面積。據1986年的衛星測定,北京市就有平面屋頂16000多畝,如果充分利用起來,可以產生很大的經濟效益和社會效益。
(七)有利於實現農業現代化
無土栽培使農業生產擺脫了自然環境的制約,可以按照人的意志進行生產,所以是一種受控農業的生產方式。較大程度地按數量化指標進行耕作,有利於實現機械化、自動化,從而逐步走向工業化的生產方式。目前在奧地利、荷蘭、蘇聯、美國、日本等都有水培」工廠」,是現代化農業的標志。我國航空工業進出口公司,曾在1986年引進了日本的無土栽培設備,也建立了一座小型的水增工廠,參觀學習的人絡繹不絕,反映出人們對這一新技術的興趣。
三、無土栽培的類型和方式
無土栽培的方式方法多種多樣,不同國家、不同地區由於科學技術發達水平不同,當地資源條件不同,自然環境也千差萬別,所以採用的無土栽培類型和方式方法各異。
目前比較普遍的分類方法,是根據作物根系的固定方法來區分。大體上可以分為無基質(也稱介質)栽培和有基質栽培兩大類(表4-4-3)。

(一)水培
水培是指植物根系直接與營養液接觸,不用基質的栽培方法。最早的水培是將植物根系浸入營養液中生長,這種方式會出現缺O2現象,影響根系呼吸,嚴重時造成料根死亡。為了解決供O2 問題,英國Cooper在1973年提出了營養液膜法的水培方式,簡稱」NFT」(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一層很薄的營養液(0.5-1厘米)層,不斷循環流經作物根系,既保證不斷供給作物水分和養分,又不斷供給根系新鮮O2。NFT法栽培作物,灌溉技術大大簡化,不必每天計算作物需水量,營養元素均衡供給。根系與土壤隔離,可避免各種土傳病害,也無需進行土壤消毒。
(二)霧(氣)培
又稱氣增或霧氣培。它是將營養液壓縮成氣霧狀而直接噴到作物的根繫上,根系懸掛於容器的空間內部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距離鑽孔,於孔中栽培作物。兩塊泡沫板斜搭成三角形,形成空間,供液管道在三角形空間內通過,向懸垂下來的根繫上噴霧。一般每間隔2-3分鍾噴霧幾秒鍾,營養液循環利用,同時保證作物根系有充足的氧氣。但此方法設備費用太高,需要消耗大量電能,且不能停電,沒有緩沖的餘地,目前還只限於科學研究應用,未進行大面積生產。
(三)基質栽培
基質栽培是無土栽培中推廣面積最大的一種方式。它是將作物的根系固定在有機或無機的基質中,通過滴灌或細流灌溉的方法,供給作物營養液。栽培基質可以裝入塑料袋內,或鋪於栽培溝或槽內。基質栽培的營養液是不循環的,稱為開路系統,這可以避免病害通過營養液的循環而傳播。
基質栽培緩沖能力強,不存在水分、養分與供O2之間的矛盾,且設備較水增和霧培簡單,甚至可不需要動力,所以投資少、成本低,生產中普遍採用。從我國現狀出發,基質栽培是最有現實意義的一種方式。
歐洲許多國家目前應用較多的基質是岩棉(rockwool),它是由60%的輝綠岩,20%石灰石和20%的焦碳混合後,在1600℃的高溫下煅燒熔化,再噴成直徑為0.005毫米的纖維,而後冷卻壓成板塊或各種形狀。岩棉的優點是可形成系列產品(岩棉栓、塊、板等),使用搬運方便,並可進行消毒後多次使用。但是使用幾年後就不能再利用,廢岩棉的處理比較困難,在使用岩棉栽培面積最大的荷蘭,已形成公害。所以,日本現在有些人主張開發利用有機基質,使用後可翻入土壤中做肥料而不污染環境。
四、無土栽培技術要點
不論採用何種類型的無土栽培,幾個最基本的環節必須掌握,無土栽培時營養液必須溶解在水中,然後供給植物根系。基質栽培時,營養液澆在基質中,而後被作物根系吸收。所以對水質、營養液和所用的基質的理化性狀,必須有所了解。
(一)水質
水質與營養液的配製有密切關系。水質標準的主要指標是電導度(EC),pH值和有害物質含量是否超標。
電導度(EC)是溶液含鹽濃度的指標,通常用毫西門子(mS)表示。各種作物耐鹽性不同,耐鹽性強的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘藍類。耐鹽中等(EC=4mS),如黃瓜、菜豆、甜椒等。無土栽培對水質要求嚴格,尤其是水培,因為它不象土栽培具有緩沖能力,所以許多元素含量都比土壤栽培允許的濃度標准低,否則就會發生毒害,一些農田用水不一定適合無土栽培,收集雨水做無土栽培,是很好的方法。無土栽培的水,pH值不要太高或太低,因為一般作物對營養液pH值的要求從中性為好,如果水質本身pH值偏低,就要用酸或鹼進行調整,既浪費葯品又費時費工。
(二)營養液
營養液是無土栽培的關鍵,不同作物要求不同的營養液配方。目前世界上發表的配方很多,但大同小異,因為最初的配方本源於對土壤浸提液的化學成分分析。營養液配方中,差別最大的是其中氮和鉀的比例。表4-4-4介紹了從50年代到80年代不同科學家所採用的配方,可供參考。

配製營養液要考慮到化學試劑的純度和成本,生產上可以使用化肥以降低成本。配製的方法是先配出母液(原源),再進行稀釋,可以節省容器便於保存。需將含鈣的物質單獨盛在一容器內,使用時將母液稀釋後再與含鈣物質的稀釋液相混合,盡量避免形成沉澱。營養液的pH值要經過測定,必須調整到適於作物生育的PH值范圍,水增時尤其要注意pH值的調整,以免發生毒害。
(三)基質的理化性狀
用於無土栽培的基質種類很多,已在表4-4-3中列舉,可供參考。可根據當地基質來源,因地制宜地加以選擇,盡量選用原料豐富易得、價格低廉、理化性狀好的材料做為無土栽培的基質。無土栽培對基質的要求是:
1.具有一定大小的固形物質。這會影響基質是否具有良好的物理性狀。基質顆粒大小會影響容量。孔隙度、空氣和水的含量。按著粒徑大小可分為五級、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根據栽培作物種類、根系生長特點、當地資狀況加以選擇。
2.具有良好的物理性質。基質必須疏鬆,保水保肥又透氣。南京農業大學吳志行等研究認為,對蔬菜作物比較理想的基質,其粒徑最好以0.5-10毫米,總孔隙度>55%,容重為0.1-0.8克•厘米-3,空氣容積為25-30%,基質的水氣比為1:4。
3.具有穩定的化學性狀,本身不含有害成分,不使營養液發生變化。基質的化學性狀主要指以下幾方面:
PH值:反應基質的酸鹼度,非常重要。它會影響營養液的pH值及成分變化。PH=6-7被認為是理想的基質。
電導度(EC):反映已經電離的鹽類溶液濃度,直接影響營養液的成分和作物根系對各種元素的吸收。
緩沖能力:反映基對肥料迅速改變pH值的緩沖能力,要求緩沖能力越強越好。
鹽基代換量:是指在pH=7時測定的可替換的陽離子含量。一般有機機質如樹皮、鋸未、草炭等可代換的物質多;無機基質中蛭石可代換物質較多,而其它惰性基質則可代換物質就很少。
4.要求基質取材方便,來源廣泛,價格低廉。浙江農科院園藝研究所選用南方農村廣 為存在的礱糠灰(農村家庭飯用的燃料廢渣),做無土栽培基質,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。
在無土栽培中,基質的作用是固定和支持作物;吸附營養液;增強根系的透氣性。基質是十分重要的材料,直接關系栽培的成敗。基質栽培時,一定要按上述幾個方面嚴格選擇。北京農業大學園藝系通過1986-1987年的試驗研究,在黃瓜基質栽培時,營養液與基質之間存在著顯著的交互作用,互為影響又互相補充。所以水培時的營養液配方,在基質栽培時,特別是使用有機基質時,會受基質本身元素成分含量、可代換程度等等因素的影響,而使配方的栽培效果發生變化,這是應當加以考慮的問題,不能生搬硬套。
(四)供液系統
無土栽培供液方式很多,有營養液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、雙壁管式灌溉系統、滴灌系統、虹吸法、噴霧法和人工澆灌等。歸納起來可以分為循環水(閉路系統)和非循環水(開路系統)兩大類。目前生產中應用較多的是營養液膜法和滴灌法。
1. 營養液膜法(NET)
(1)備三個母液貯液灌(槽)。一個盛硝酸鈣母液,一個盛其它營養元素的母液,另一個盛磷酸或硝酸,用以調節營養液的pH。
(2)貯液槽。貯存稀釋後的營養液,用泵將其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端迴流。液槽大小與栽培面積有關,一般1000平方米要求貯液槽容量為4-5噸。貯液槽的另一個作用就是回收由迴流管路流回的營養液。
(3)過濾裝置。在營養液的進水口和出水口要求安裝過濾器,以保證營養液清潔,不會造成供液系統堵塞。
2. 滴灌系統的灌溉方法
(1)備兩個濃縮的營養液罐,存放母液。一個液罐中含有鈣元素,另一個是不含鈣的其它元素。
(2)濃酸罐。用業調節營養液的PH。
(3)貯液槽。用來盛按要求稀釋好的營養液。一般300-400平方米的面積,貯液槽的容積1-1.5噸即可。貯液槽的高度與供液距離有關,只要高於1米,就可供30-40米的距離。如果用泵抽,則貯液槽高度不受限制。甚至可在地下設置。
(4)管路系統。用各種直徑的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻類的孳生。
(5)滴頭。固定在作物根際附近的供液裝置,常用的有孔口式滴頭和線性發絲管。孔口式滴頭在低壓供液系統中流量不太均勻,發絲管比較均勻。但共同的問題是易堵塞,所以在貯液槽的進出口處,也必須安裝過濾器,濾出雜質。
五、無土栽培前景展望
從歷史上來看,農業文明標志,就是人類對作物生長發育的干預和控製程度。實踐證明,對作物地上部分的環境條件的控制,比較容易做到,但對地下部分的控制(根系的控制),在常規土培條件下很困難的。無土栽培技術的出現,使人類獲得了包括無機營養條件在內的,對作物生長全部環境條件進行精密控制的能力,從而使得農業生產有可能徹底擺脫自然條件的制約,完全按照人的願望,向著自動化、機械化和工廠化的生產方式發展。這將會使農作物的產量得以幾倍、幾十倍甚至成百倍地增長。
從資源的角度看,耕地是一種極為寶貴的、不可再生的資源。由於無土栽培可以將許多不可耕地加以開發利用,所以使得不能再生的耕地資源得到了擴展和補充,這對於緩和及解決地球上日益嚴重的耕地問題,有著深遠的意義。無土栽培不但可使地球上許多荒漠變成綠洲,而且在不久的將來,海洋、太空也將成為新的開發利用領域。美國已將無土栽培列為國該國本世紀要發展的十大高技術交流會上,就是關於宇宙空間植物栽培的研究報告,那隻能是無土栽培。因而無土栽培技術在日本,已被許多科學家做為研究」宇宙農場」的有力手段,人們稱為太空時代的農業,已經不再是不可思議的問題。
水資源的問題,也是世界上日益嚴重地威脅人類的生存發展的大問題。不僅在乾旱地區,就是在發達的人口稠密的大城市,水資源緊缺也越來越突出。隨著人口的不斷增長,各種水資源被超量開采,某些地區已近枯竭。所以控制農業用水是節水的措施之一,而無土栽培,避免了水分大量的滲漏和流失,使得難以再生的水資源得到補償。它必將成為節水型農業、旱區農業的必由之路。
誠然,無土栽培技術在走向實用化的進程中也存在不少問題。突出的問題是成本高、一次性投資大;同時還要求較高的管理水平,管理人員必須具備一定的科學知識,這也不是任何地方都能做到的。
從理論上講,進一步研究礦質營養狀況的生理指標,減少管理上的盲目性,也是有待解決的問題。此外,無土栽培中的病蟲防治,基質和營養液的消毒,廢棄基質的處理等等,也需進一步研究解決。
無土栽培在我國剛剛起步,還未廣泛用於生產,特別是設施條件,供液系統工程本身,還未形成專門生產行業。由於種種因素限制,使得栽培技術與農業工程技術還不能協調同步,致使無土栽培技術在我國發展的速度,不如發達國家那樣迅速。但是隨著科學技術的發展、提高,更重要的是這項新技術本身固有的種種優越性,已向人們顯示了無限廣闊的發展前景。
營養液的配製 各國科學家先後研製出數百種營養液配方,其中,荷格倫特(Hoagland)營養液是一種應用比較廣泛的營養液。

荷格倫特營養液的配方如下:

1.大量元素 每升培養液中加入的毫升數

KH2PO4 1 mol 1

KNO3 1 mol 5

Ca(NO3)2 1 mol 5

MgSO4 1 mol 2

2.微量元素 每升培養液中加入的克數

H3BO3 2.86

MnCl2·4H2O 1.81

ZnSO4·7H2O 0.22

CuSO4·5H2O 0.08

H2MoO4·H2O 0.02

3.每升培養液中加入1 mL FeEDTA溶液(即乙二胺四乙酸鐵鹽溶液)。

通常應當先配出各種鹽類的濃縮液。注意避免濃縮液中出現沉澱。使用時按一定的比例加水稀釋到要求的濃度。採用循環供液時,營養液中的礦質元素被植物體吸收後,應當及時進行調節,使營養液仍舊符合原配方的要求。

營養液的特點 任何一種營養液都應當具備以下三個特點。第一,包括所有的必需的礦質元素。對某些植物還可以增加有關的元素。例如,禾本科植物的營養液中可以加入適量的Si。第二,是均衡的營養液,也就是礦質元素之間要有適宜的濃度比例。第三,具有適宜的pH范圍。

pH的控制 營養液的pH與植物對礦質元素的吸收以及生長發育都有著密切的關系。根吸收陰離子以後往往引起營養液的pH升高,根吸收陽離子以後往往引起營養液的pH降低。多數植物在pH偏低時有利於對陰離子的吸收,在pH偏高時有利於對陽離子的吸收。對於多數植物來說,pH為5~7時是適宜的。當營養液的pH超出適宜的范圍時,需要用鹼液或酸液重新調整營養液的pH,或者更換營養液。

氧的調節除了水稻等少數植物以外,大多數植物對根系缺氧是十分敏感的。營養液供氧不足會影響根系的正常生長,進而影響根對礦質元素的吸收,甚至使根系腐爛死亡。一般情況下,水中氧的溶解度不高,並且隨著水溫的上升而下降。在水中氧含量低的情況下,根系吸收K+、Ca2+等礦質元素的數量就會明顯減少。可以採取營養液流動供應、營養液通氣、營養液噴霧和更新營養液等方法解決根系供氧

⑼ 無土栽培

1.無土栽培的培養液要求:
培養液是根據作物對各種養分的需求,通過把一定數量和比例的無機鹽類溶解於水中配製而成的,作為無土栽培的培養液,必須達到以下要求:(1)必須含有作物生長發育所必需的全部營養元素,包括大量元素和微量元素。(2)這些礦質元素應根據不同作物的需要,按其適當比例配合成平衡培養液。(3)所配製的無機鹽類,在水中的溶解度要高,並且是離子狀態,易被作物所吸收。(4)不含有有害及有毒成分,並保持適於根系生長,利於養分被吸收的酸鹼度和離子濃度。(5)應用的效果要好,能使作物的生長發育良好,且能獲得優質高產。(6)取材容易,用量小,成本低。因而,要配製符合要求的培養液,其原料包括水源、含有營養元素的化合物及輔助物質要符合要求。首先,對水質要求,生產中使用的水通常來自雨水、井水和自來水等,其總要求和符合衛生規范的飲用水相當。主要是硬度不能太高。一般以不超過10度為宜,酸鹼度(pH)為6.5-8.5之間,氯化鈉含量小於2毫摩爾/升,重金屬如汞、鎘、鉛等及有害健康的元素含量在容許范圍之內。對無機鹽化合物的要求,由於培養液配方標出的用量是以純品表示,在配製培養液時,要按各種化合物原料實際的純度來折算出原料的用量,商品標識不明,技術參數不清的原料禁用。如采購到的大批原料原料缺少技術參數,應取樣送檢,確認無害時才允許使用。此外,原料的純度要符合要求,少量的有害元素應不超容許限度。否則均會影響培養液平衡。

2.配製
一種植物無土栽培液體培養培養植物的方法,一般而言,調整培養基中陰離子態氮源與陽離子態氮源的比例為2-7∶1,優選4-5∶1,可使大多數植物在培養過程中培養液的pH值的保持在5-7左右。另一方面,在培養的過程中,如果培養液的pH值向鹼性偏離時,可適當增加陽離子態氮的比例;如果情況相反的話,應適當增加陰離子態氮的比例。通過該方法的培養基的營養配方,能使培養基很好地模擬土壤溶液中對pH高緩沖性的特點,促進植物的生長發育,確保無土栽培產業的低成本和高產出以及農業生產的可持續發展。

這下面是從網路復制過來的,你也許會看看:
無土栽培(soilless culture) 不用土壤,用溶液培養植物的方法,包括水培和沙培。19世紀中,W.克諾普等發展了這種方法。到20世紀30年代開始把這種技術應用到農業生產上。
無土育苗概念
不用土壤,而用非土壤的固體材料作基質,澆營養液,或不用任何基質,而利用水培或霧培的方式進行育苗,稱為無土育苗。按是否利用基質,又可分為基質育苗和營養液育苗,前者是利用蛭石、珍珠岩、岩棉等基質並澆灌營養液苗;後者不用任何基質,只利用某些支撐物和營養液。
無土育苗的優點
幼苗生長迅速,苗齡短,根系發育好,幼苗健壯、整齊,定植後緩苗時間短,易成活。不論是基質育苗還是營養液育苗,都可保證水分和養分供應充足,基質通氣良好。同時,無土育苗便於科學、規范管理。
無土育苗的必要性
無土栽培是用非土壤的基質,供應營養液或完全利用營養液的栽培技術,要求最佳的根際環境。採用無土育苗方式培育的幼苗,定植後,因根系發育好,根際環境和無土栽培相適應,定植後不傷根,易成活,一般沒有緩苗期。同時,無土育苗還可避免土壤育苗帶來的土傳病害和線蟲害。因此,無土栽培一定要採用無土育苗。
無土栽培中用人工配製的培養液,供給植物礦物營養的需要(見表)。表中列出了幾種常用的營養液配方。為使植株得以豎立,可用石英砂、蛭石、泥炭、鋸屑、塑料等作為支持介質,並可保持根系的通氣。多年的實踐證明,大豆、菜豆、豌豆、小麥、水稻、燕麥、甜菜、馬鈴薯、甘藍、葉萵苣、番茄、黃瓜等作物,無土栽培的產量都比土壤栽培的高。

由於植物對養分的要求因種類和生長發育的階段而異,所以配方也要相應地改變,例如葉菜類需要較多的氮素(N),N可以促進葉片的生長;番茄、黃瓜要開花結果,比葉菜類需要較多的P,K,Ca,需要的N則比葉菜類少些。生長發育時期不同,植物對營養元素的需要也不一樣。對苗期的番茄培養液里的N,P,K等元素可以少些;長大以後,就要增加其供應量。夏季日照長,光強、溫度都高,番茄需要的N比秋季、初冬時多。在秋季、初冬生長的番茄要求較多的K,以改善其果實的質量。培養同一種植物,在它的一生中也要不斷地修改培養液的配方。
無土栽培所用的培養液可以循環使用。配好的培養液經過植物對離子的選擇性吸收,某些離子的濃度降低得比另一些離子快,各元素間比例和pH值都發生變化,逐漸不適合植物需要。所以每隔一段時間,要用NaOH或HCI調節培養液的pH,並補充濃度降低較多的元素。由於pH和某些離子的濃度可用選擇性電極連續測定,所以可以自動控制所加酸、鹼或補充元素的量。但這種循環使用不能無限制地繼續下去。用固體惰性介質加培養液培養時,也要定期排出營養液,或用點灌培養液的方法,供給植物根部足夠的氧。當植物蒸騰旺盛的時候,培養液的濃度增加,這時需補充些水。無土栽培成功的關鍵在於管理好所用的培養液,使之符合最優營養狀態的需要。
無土栽培中營養液成分易於控制。而且可以隨時調節,在光照、溫度適宜而沒有土壤的地方,如沙漠、海灘、荒島,只要有一定量的淡水供應,便可進行。大都市的近郊和家庭也可用無土栽培法種蔬菜花卉。
無土栽培與常規栽培的區別,就是不用土壤,直接用營養液來栽培植物。為了固定植物,增加空氣含量,大多數採用礫、沙、泥炭、蛭石、珍珠岩、岩棉、鋸木屑等作為固定基質。其優點可以有效地控制花卉在生長發育過程中對溫度、水分、光照、養分和空氣的最佳要求。由於無土栽培花卉不用土壤,可擴大種植范圍,加速花卉生長,提高花卉質量,節省肥水,節省人工操作,節省勞力和費用。缺點是,一次性投資較大,需要增添設備,如果營養源受到污染,容易蔓延,營養液配製需要技術知識。
無土栽培的方法無土栽培的方法很多,目前生產上常用有水培、霧(氣)培 、基質栽培 。
(一)水培
水培是指植物根系直接與營養液接觸,不用基質的栽培方法。最早的水培是將植物根系浸入營養液中生長,這種方式會出現缺O2現象,影響根系呼吸,嚴重時造成料根死亡。為了解決供O2 問題,英國Cooper在1973年提出了營養液膜法的水培方式,簡稱」NFT」(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一層很薄的營養液(0.5-1厘米)層,不斷循環流經作物根系,既保證不斷供給作物水分和養分,又不斷供給根系新鮮O2。NFT法栽培作物,灌溉技術大大簡化,不必每天計算作物需水量,營養元素均衡供給。根系與土壤隔離,可避免各種土傳病害,也無需進行土壤消毒。
此方法栽培植物直接從溶液中吸取營養,相應根系須根發達,主根明顯比露地栽培退化. 例:黃瓜無限型生長,主蔓可達10----15M 主根 根系: 45CM
(二)霧(氣)培
又稱氣增或霧氣培。它是將營養液壓縮成氣霧狀而直接噴到作物的根繫上,根系懸掛於容器的空間內部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距離鑽孔,於孔中栽培作物。兩塊泡沫板斜搭成三角形,形成空間,供液管道在三角形空間內通過,向懸垂下來的根繫上噴霧。一般每間隔2-3分鍾噴霧幾秒鍾,營養液循環利用,同時保證作物根系有充足的氧氣。但此方法設備費用太高,需要消耗大量電能,且不能停電,沒有緩沖的餘地,目前還只限於科學研究應用,未進行大面積生產。此方法栽培植物機理同水培 因此根系狀況同水培.
(三)基質栽培
基質栽培是無土栽培中推廣面積最大的一種方式。它是將作物的根系固定在有機或無機的基質中,通過滴灌或細流灌溉的方法,供給作物營養液。栽培基質可以裝入塑料袋內,或鋪於栽培溝或槽內。基質栽培的營養液是不循環的,稱為開路系統,這可以避免病害通過營養液的循環而傳播。
基質栽培緩沖能力強,不存在水分、養分與供O2之間的矛盾,且設備較水增和霧培簡單,甚至可不需要動力,所以投資少、成本低,生產中普遍採用。從我國現狀出發,基質栽培是最有現實意義的一種方式。
歐洲許多國家目前應用較多的基質是岩棉(rockwool),它是由60%的輝綠岩,20%石灰石和20%的焦碳混合後,在1600℃的高溫下煅燒熔化,再噴成直徑為0.005毫米的纖維,而後冷卻壓成板塊或各種形狀。岩棉的優點是可形成系列產品(岩棉栓、塊、板等),使用搬運方便,並可進行消毒後多次使用。但是使用幾年後就不能再利用,廢岩棉的處理比較困難,在使用岩棉栽培面積最大的荷蘭,已形成公害。所以,日本現在有些人主張開發利用有機基質,使用後可翻入土壤中做肥料而不污染環境。 此種方法因為有基質的參與,實際操作中可能會見到主根的長度比一般無土栽培可能長,但是就黃瓜的表現 主根一般不超過60CM
無土栽培技術要點
不論採用何種類型的無土栽培,幾個最基本的環節必須掌握,無土栽培時營養液必須溶解在水中,然後供給植物根系。基質栽培時,營養液澆在基質中,而後被作物根系吸收。所以對水質、營養液和所用的基質的理化性狀,必須有所了解。
(一)水質 水質與營養液的配製有密切關系。水質標準的主要指標是電導度(EC),pH值和有害物質含量是否超標。
電導度(EC)是溶液含鹽濃度的指標,通常用毫西門子(mS)表示。各種作物耐鹽性不同,耐鹽性強的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘藍類。耐鹽中等(EC=4mS),如黃瓜、菜豆、甜椒等。無土栽培對水質要求嚴格,尤其是水培,因為它不象土栽培具有緩沖能力,所以許多元素含量都比土壤栽培允許的濃度標准低,否則就會發生毒害,一些農田用水不一定適合無土栽培,收集雨水做無土栽培,是很好的方法。無土栽培的水,pH值不要太高或太低,因為一般作物對營養液pH值的要求從中性為好,如果水質本身pH值偏低,就要用酸或鹼進行調整,既浪費葯品又費時費工。
(二)營養液 營養液是無土栽培的關鍵,不同作物要求不同的營養液配方。目前世界上發表的配方很多,但大同小異,因為最初的配方本源於對土壤浸提液的化學成分分析。營養液配方中,差別最大的是其中氮和鉀的比例。
配製營養液要考慮到化學試劑的純度和成本,生產上可以使用化肥以降低成本。配製的方法是先配出母液(原源),再進行稀釋,可以節省容器便於保存。需將含鈣的物質單獨盛在一容器內,使用時將母液稀釋後再與含鈣物質的稀釋液相混合,盡量避免形成沉澱。營養液的pH值要經過測定,必須調整到適於作物生育的PH值范圍,水增時尤其要注意pH值的調整,以免發生毒害。
(三)基質的理化性狀 用於無土栽培的基質種類很多。可根據當地基質來源,因地制宜地加以選擇,盡量選用原料豐富易得、價格低廉、理化性狀好的材料做為無土栽培的基質。
無土栽培對基質的要求是:
1.具有一定大小的固形物質。這會影響基質是否具有良好的物理性狀。基質顆粒大小會影響容量。孔隙度、空氣和水的含量。按著粒徑大小可分為五級、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根據栽培作物種類、根系生長特點、當地資狀況加以選擇。
2.具有良好的物理性質。基質必須疏鬆,保水保肥又透氣。南京農業大學吳志行等研究認為,對蔬菜作物比較理想的基質,其粒徑最好以0.5-10毫米,總孔隙度>55%,容重為0.1-0.8克?厘米-3,空氣容積為25-30%,基質的水氣比為1:4。
3.具有穩定的化學性狀,本身不含有害成分,不使營養液發生變化。基質的化學性狀主要指以下幾方面: PH值:反應基質的酸鹼度,非常重要。它會影響營養液的pH值及成分變化。PH=6-7被認為是理想的基質。
電導度(EC):反映已經電離的鹽類溶液濃度,直接影響營養液的成分和作物根系對各種元素的吸收。 緩沖能力:反映基對肥料迅速改變pH值的緩沖能力,要求緩沖能力越強越好。
鹽基代換量:是指在pH=7時測定的可替換的陽離子含量。一般有機機質如樹皮、鋸未、草炭等可代換的物質多;無機基質中蛭石可代換物質較多,而其它惰性基質則可代換物質就很少。
4.要求基質取材方便,來源廣泛,價格低廉。
在無土栽培中,基質的作用是固定和支持作物;吸附營養液;增強根系的透氣性。基質是十分重要的材料,直接關系栽培的成敗。基質栽培時,一定要按上述幾個方面嚴格選擇。北京農業大學園藝系通過1986-1987年的試驗研究,在黃瓜基質栽培時,營養液與基質之間存在著顯著的交互作用,互為影響又互相補充。所以水培時的營養液配方,在基質栽培時,特別是使用有機基質時,會受基質本身元素成分含量、可代換程度等等因素的影響,而使配方的栽培效果發生變化,這是應當加以考慮的問題,不能生搬硬套。
(四)供液系統 無土栽培供液方式很多,有營養液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、雙壁管式灌溉系統、滴灌系統、虹吸法、噴霧法和人工澆灌等。歸納起來可以分為循環水(閉路系統)和非循環水(開路系統)兩大類。目前生產中應用較多的是營養液膜法和滴灌法。
1. 營養液膜法(NET)
(1)備三個母液貯液灌(槽)。一個盛硝酸鈣母液,一個盛其它營養元素的母液,另一個盛磷酸或硝酸,用以調節營養液的pH。
(2)貯液槽。貯存稀釋後的營養液,用泵將其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端迴流。液槽大小與栽培面積有關,一般1000平方米要求貯液槽容量為4-5噸。貯液槽的另一個作用就是回收由迴流管路流回的營養液。
(3)過濾裝置。在營養液的進水口和出水口要求安裝過濾器,以保證營養液清潔,不會造成供液系統堵塞。
2. 滴灌系統的灌溉方法
(1)備兩個濃縮的營養液罐,存放母液。一個液罐中含有鈣元素,另一個是不含鈣的其它元素。
(2)濃酸罐。用業調節營養液的PH。
(3)貯液槽。用來盛按要求稀釋好的營養液。一般300-400平方米的面積,貯液槽的容積1-1.5噸即可。貯液槽的高度與供液距離有關,只要高於1米,就可供30-40米的距離。如果用泵抽,則貯液槽高度不受限制。甚至可在地下設置。
(4)管路系統。用各種直徑的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻類的孳生。
(5)滴頭。固定在作物根際附近的供液裝置,常用的有孔口式滴頭和線性發絲管。孔口式滴頭在低壓供液系統中流量不太均勻,發絲管比較均勻。但共同的問題是易堵塞,所以在貯液槽的進出口處,也必須安裝過濾器,濾出雜質。
無土栽培前景展望
從歷史上來看,農業文明標志,就是人類對作物生長發育的干預和控製程度。實踐證明,對作物地上部分的環境條件的控制,比較容易做到,但對地下部分的控制(根系的控制),在常規土培條件下很困難的。無土栽培技術的出現,使人類獲得了包括無機營養條件在內的,對作物生長全部環境條件進行精密控制的能力,從而使得農業生產有可能徹底擺脫自然條件的制約,完全按照人的願望,向著自動化、機械化和工廠化的生產方式發展。這將會使農作物的產量得以幾倍、幾十倍甚至成百倍地增長。
從資源的角度看,耕地是一種極為寶貴的、不可再生的資源。由於無土栽培可以將許多不可耕地加以開發利用,所以使得不能再生的耕地資源得到了擴展和補充,這對於緩和及解決地球上日益嚴重的耕地問題,有著深遠的意義。無土栽培不但可使地球上許多荒漠變成綠洲,而且在不久的將來,海洋、太空也將成為新的開發利用領域。美國已將無土栽培列為國該國本世紀要發展的十大高技術交流會上,就是關於宇宙空間植物栽培的研究報告,那隻能是無土栽培。因而無土栽培技術在日本,已被許多科學家做為研究」宇宙農場」的有力手段,人們稱為太空時代的農業,已經不再是不可思議的問題。
水資源的問題,也是世界上日益嚴重地威脅人類的生存發展的大問題。不僅在乾旱地區,就是在發達的人口稠密的大城市,水資源緊缺也越來越突出。隨著人口的不斷增長,各種水資源被超量開采,某些地區已近枯竭。所以控制農業用水是節水的措施之一,而無土栽培,避免了水分大量的滲漏和流失,使得難以再生的水資源得到補償。它必將成為節水型農業、旱區農業的必由之路。
誠然,無土栽培技術在走向實用化的進程中也存在不少問題。突出的問題是成本高、一次性投資大;同時還要求較高的管理水平,管理人員必須具備一定的科學知識,這也不是任何地方都能做到的。
從理論上講,進一步研究礦質營養狀況的生理指標,減少管理上的盲目性,也是有待解決的問題。此外,無土栽培中的病蟲防治,基質和營養液的消毒,廢棄基質的處理等等,也需進一步研究解決。 但是隨著科學技術的發展、提高,更重要的是這項新技術本身固有的種種優越性,已向人們顯示了無限廣闊的發展前景。

⑽ 無土栽培

一、無土栽培是在植物礦質營養學研究的基礎上發展起來的一門新興科學技術.它不用天然土壤,完全用化學溶液(營養液)栽培植物。
二、無土栽培的優點
無土栽培之所以能迅速在全世界范圍內發展,是因為這種新的栽培技術與常規土壤比較有許多優點。
(一)產量高、品質好
無土栽培能充分發揮作物的生產潛力,與土壤栽培相比,產量可以成倍或幾十倍地提高。

(二)、無土栽培不但省水,而且省肥,一般統計認為土栽培養分損失比率約50%左右,我國農村由於科學施肥技術水分低,肥料利用率更低,僅30-40%,一半多的養分都損失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的過程很復雜,不僅有很多損失,而且各種營養元素的損失不同,使土壤溶液中各元素間很難維持平衡。而無土栽培中,作物所需要的各種營養元素,是人為配製成營養液施用的,不僅不會損失,而且保持平衡,根據作物種類以及同一作物的不同生育階段,科學地供應養分,所以作物生長發育健壯,生長勢強,增產潛力可充分發揮出來。
(三)清潔衛生
無土栽培施用的是無機肥料,沒有臭味,也不需要堆肥場地。土栽培施有機肥,肥料分解發酵,產生臭味污染環境,還會使很多害蟲的卵孳生,危害作物,無土栽培則不存在這些問題。尤其室內種花,更要求清潔衛生,一些高級旅館或賓館,過去施用有機花肥,污染環境,是個難以解決的問題,無土養花便迎刃而解。
(四)省力省工、易於管理
無土栽培不需要中耕、翻地、鋤草等作業,省力省工。澆水追肥同時解決,由供液系統定時定量供給,管理十分方便。土培澆水時,要一個個地開和堵畦口,是一項勞動強度很大的作業,無土栽培則只需開啟和關閉供液系統的閥門,大大減輕了勞動強度。一些發達國家,已進入微電腦控制時代,供液及營養液成分的調控,完全用計算機控制,幾乎與工業生產的方式相似。
(五)避免土壤連作障礙
設施栽培中,土壤極少受自然雨水的淋溶,水分養分運動方向是自下而上。土壤水分蒸發和作物蒸騰,使土壤中的礦質元素由土壤下層移向表層,常年累月、年復一年,土壤表層積聚了很多鹽分,對作物有危害作用。尤其是設施栽培中的溫室栽培,一經建設好,就不易搬動,土壤鹽分積聚後,以及多年栽培相同作物,造成土壤養分平衡,發生連作障礙,一直是個難以解決的問題。在萬不得已情況下,只能用耗工費力的」客土」方法解決。而應用無土栽培後,特別是採用水培,則從根本上解決了此問題。土傳病害也是設施栽培的難點,土壤消毒,不僅困難而且消耗大量能源,成本可觀,且難以消毒徹底。若用葯劑消毒既缺乏高效葯品,同時葯劑有害成分的殘留還危害健康,污染環境。無土栽培則是避免或從根本上杜絕土傳病害的有效方法。
(六)不受地區限制、充分利用空間
無土栽培使作物徹底脫離了土壤環境,因而也就擺脫了土地的約束。耕地被認為是有限的、最寶貴的、又是不可再生的自然資源,尤其對一些耕地缺乏的地區和國家,無土栽培就更有特殊意義。無土栽培進入生領域後,地球上許多沙漠、荒原或難以耕種的地區,都可採用無土栽培方法加以利用。例如在中東和墨西哥,人們在海濱沙灘上建立起了很多塑料溫室,與海水淡化系統相結合,採用無土栽培技術,生產新鮮蔬菜,成為沙漠中的綠洲,這為解決地球上許多貧瘠地區人民生活的困難,帶來了福音。
此外,無土栽培還不受空間限制,可以利用城市樓房的平面屋頂種菜種花,無形中擴大了栽培面積。據1986年的衛星測定,北京市就有平面屋頂16000多畝,如果充分利用起來,可以產生很大的經濟效益和社會效益。
(七)有利於實現農業現代化
無土栽培使農業生產擺脫了自然環境的制約,可以按照人的意志進行生產,所以是一種受控農業的生產方式。較大程度地按數量化指標進行耕作,有利於實現機械化、自動化,從而逐步走向工業化的生產方式。
三、無土栽培的類型和方式
無土栽培的方式方法多種多樣,不同國家、不同地區由於科學技術發達水平不同,當地資源條件不同,自然環境也千差萬別,所以採用的無土栽培類型和方式方法各異。
目前比較普遍的分類方法,是根據作物根系的固定方法來區分。大體上可以分為無基質(也稱介質)栽培和有基質栽培兩大類。

(一)水培
水培是指植物根系直接與營養液接觸,不用基質的栽培方法。最早的水培是將植物根系浸入營養液中生長,這種方式會出現缺O2現象,影響根系呼吸,嚴重時造成料根死亡。為了解決供O2 問題,英國Cooper在1973年提出了營養液膜法的水培方式,簡稱」NFT」(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一層很薄的營養液(0.5-1厘米)層,不斷循環流經作物根系,既保證不斷供給作物水分和養分,又不斷供給根系新鮮O2。NFT法栽培作物,灌溉技術大大簡化,不必每天計算作物需水量,營養元素均衡供給。根系與土壤隔離,可避免各種土傳病害,也無需進行土壤消毒。
(二)霧(氣)培
又稱氣增或霧氣培。它是將營養液壓縮成氣霧狀而直接噴到作物的根繫上,根系懸掛於容器的空間內部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距離鑽孔,於孔中栽培作物。兩塊泡沫板斜搭成三角形,形成空間,供液管道在三角形空間內通過,向懸垂下來的根繫上噴霧。一般每間隔2-3分鍾噴霧幾秒鍾,營養液循環利用,同時保證作物根系有充足的氧氣。但此方法設備費用太高,需要消耗大量電能,且不能停電,沒有緩沖的餘地,目前還只限於科學研究應用,未進行大面積生產。
(三)基質栽培
基質栽培是無土栽培中推廣面積最大的一種方式。它是將作物的根系固定在有機或無機的基質中,通過滴灌或細流灌溉的方法,供給作物營養液。栽培基質可以裝入塑料袋內,或鋪於栽培溝或槽內。基質栽培的營養液是不循環的,稱為開路系統,這可以避免病害通過營養液的循環而傳播。
基質栽培緩沖能力強,不存在水分、養分與供O2之間的矛盾,且設備較水增和霧培簡單,甚至可不需要動力,所以投資少、成本低,生產中普遍採用。從我國現狀出發,基質栽培是最有現實意義的一種方式。
歐洲許多國家目前應用較多的基質是岩棉(rockwool),它是由60%的輝綠岩,20%石灰石和20%的焦碳混合後,在1600℃的高溫下煅燒熔化,再噴成直徑為0.005毫米的纖維,而後冷卻壓成板塊或各種形狀。岩棉的優點是可形成系列產品(岩棉栓、塊、板等),使用搬運方便,並可進行消毒後多次使用。但是使用幾年後就不能再利用,廢岩棉的處理比較困難,在使用岩棉栽培面積最大的荷蘭,已形成公害。所以,日本現在有些人主張開發利用有機基質,使用後可翻入土壤中做肥料而不污染環境。
四、無土栽培技術要點
不論採用何種類型的無土栽培,幾個最基本的環節必須掌握,無土栽培時營養液必須溶解在水中,然後供給植物根系。基質栽培時,營養液澆在基質中,而後被作物根系吸收。所以對水質、營養液和所用的基質的理化性狀,必須有所了解。
(一)水質
水質與營養液的配製有密切關系。水質標準的主要指標是電導度(EC),pH值和有害物質含量是否超標。
電導度(EC)是溶液含鹽濃度的指標,通常用毫西門子(mS)表示。各種作物耐鹽性不同,耐鹽性強的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘藍類。耐鹽中等(EC=4mS),如黃瓜、菜豆、甜椒等。無土栽培對水質要求嚴格,尤其是水培,因為它不象土栽培具有緩沖能力,所以許多元素含量都比土壤栽培允許的濃度標准低,否則就會發生毒害,一些農田用水不一定適合無土栽培,收集雨水做無土栽培,是很好的方法。無土栽培的水,pH值不要太高或太低,因為一般作物對營養液pH值的要求從中性為好,如果水質本身pH值偏低,就要用酸或鹼進行調整,既浪費葯品又費時費工。
(二)營養液
營養液是無土栽培的關鍵,不同作物要求不同的營養液配方。目前世界上發表的配方很多,但大同小異,因為最初的配方本源於對土壤浸提液的化學成分分析。營養液配方中,差別最大的是其中氮和鉀的比例。

配製營養液要考慮到化學試劑的純度和成本,生產上可以使用化肥以降低成本。配製的方法是先配出母液(原源),再進行稀釋,可以節省容器便於保存。需將含鈣的物質單獨盛在一容器內,使用時將母液稀釋後再與含鈣物質的稀釋液相混合,盡量避免形成沉澱。營養液的pH值要經過測定,必須調整到適於作物生育的PH值范圍,水增時尤其要注意pH值的調整,以免發生毒害。
(三)基質的理化性狀
用於無土栽培的基質種類很多,已在表4-4-3中列舉,可供參考。可根據當地基質來源,因地制宜地加以選擇,盡量選用原料豐富易得、價格低廉、理化性狀好的材料做為無土栽培的基質。無土栽培對基質的要求是:
1.具有一定大小的固形物質。這會影響基質是否具有良好的物理性狀。基質顆粒大小會影響容量。孔隙度、空氣和水的含量。按著粒徑大小可分為五級、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根據栽培作物種類、根系生長特點、當地資狀況加以選擇。
2.具有良好的物理性質。基質必須疏鬆,保水保肥又透氣。南京農業大學吳志行等研究認為,對蔬菜作物比較理想的基質,其粒徑最好以0.5-10毫米,總孔隙度>55%,容重為0.1-0.8克•厘米-3,空氣容積為25-30%,基質的水氣比為1:4。
3.具有穩定的化學性狀,本身不含有害成分,不使營養液發生變化。基質的化學性狀主要指以下幾方面:
PH值:反應基質的酸鹼度,非常重要。它會影響營養液的pH值及成分變化。PH=6-7被認為是理想的基質。
電導度(EC):反映已經電離的鹽類溶液濃度,直接影響營養液的成分和作物根系對各種元素的吸收。
緩沖能力:反映基對肥料迅速改變pH值的緩沖能力,要求緩沖能力越強越好。
鹽基代換量:是指在pH=7時測定的可替換的陽離子含量。一般有機機質如樹皮、鋸未、草炭等可代換的物質多;無機基質中蛭石可代換物質較多,而其它惰性基質則可代換物質就很少。
4.要求基質取材方便,來源廣泛,價格低廉。浙江農科院園藝研究所選用南方農村廣 為存在的礱糠灰(農村家庭飯用的燃料廢渣),做無土栽培基質,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。
在無土栽培中,基質的作用是固定和支持作物;吸附營養液;增強根系的透氣性。基質是十分重要的材料,直接關系栽培的成敗。基質栽培時,一定要按上述幾個方面嚴格選擇。北京農業大學園藝系通過1986-1987年的試驗研究,在黃瓜基質栽培時,營養液與基質之間存在著顯著的交互作用,互為影響又互相補充。所以水培時的營養液配方,在基質栽培時,特別是使用有機基質時,會受基質本身元素成分含量、可代換程度等等因素的影響,而使配方的栽培效果發生變化,這是應當加以考慮的問題,不能生搬硬套。
(四)供液系統
無土栽培供液方式很多,有營養液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、雙壁管式灌溉系統、滴灌系統、虹吸法、噴霧法和人工澆灌等。歸納起來可以分為循環水(閉路系統)和非循環水(開路系統)兩大類。目前生產中應用較多的是營養液膜法和滴灌法。
1. 營養液膜法(NET)
(1)備三個母液貯液灌(槽)。一個盛硝酸鈣母液,一個盛其它營養元素的母液,另一個盛磷酸或硝酸,用以調節營養液的pH。
(2)貯液槽。貯存稀釋後的營養液,用泵將其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端迴流。液槽大小與栽培面積有關,一般1000平方米要求貯液槽容量為4-5噸。貯液槽的另一個作用就是回收由迴流管路流回的營養液。
(3)過濾裝置。在營養液的進水口和出水口要求安裝過濾器,以保證營養液清潔,不會造成供液系統堵塞。
2. 滴灌系統的灌溉方法
(1)備兩個濃縮的營養液罐,存放母液。一個液罐中含有鈣元素,另一個是不含鈣的其它元素。
(2)濃酸罐。用業調節營養液的PH。
(3)貯液槽。用來盛按要求稀釋好的營養液。一般300-400平方米的面積,貯液槽的容積1-1.5噸即可。貯液槽的高度與供液距離有關,只要高於1米,就可供30-40米的距離。如果用泵抽,則貯液槽高度不受限制。甚至可在地下設置。
(4)管路系統。用各種直徑的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻類的孳生。
(5)滴頭。固定在作物根際附近的供液裝置,常用的有孔口式滴頭和線性發絲管。孔口式滴頭在低壓供液系統中流量不太均勻,發絲管比較均勻。但共同的問題是易堵塞,所以在貯液槽的進出口處,也必須安裝過濾器,濾出雜質。
五、無土栽培前景展望
從歷史上來看,農業文明標志,就是人類對作物生長發育的干預和控製程度。實踐證明,對作物地上部分的環境條件的控制,比較容易做到,但對地下部分的控制(根系的控制),在常規土培條件下很困難的。無土栽培技術的出現,使人類獲得了包括無機營養條件在內的,對作物生長全部環境條件進行精密控制的能力,從而使得農業生產有可能徹底擺脫自然條件的制約,完全按照人的願望,向著自動化、機械化和工廠化的生產方式發展。這將會使農作物的產量得以幾倍、幾十倍甚至成百倍地增長。
從資源的角度看,耕地是一種極為寶貴的、不可再生的資源。由於無土栽培可以將許多不可耕地加以開發利用,所以使得不能再生的耕地資源得到了擴展和補充,這對於緩和及解決地球上日益嚴重的耕地問題,有著深遠的意義。無土栽培不但可使地球上許多荒漠變成綠洲,而且在不久的將來,海洋、太空也將成為新的開發利用領域。美國已將無土栽培列為國該國本世紀要發展的十大高技術交流會上,就是關於宇宙空間植物栽培的研究報告,那隻能是無土栽培。因而無土栽培技術在日本,已被許多科學家做為研究」宇宙農場」的有力手段,人們稱為太空時代的農業,已經不再是不可思議的問題。
水資源的問題,也是世界上日益嚴重地威脅人類的生存發展的大問題。不僅在乾旱地區,就是在發達的人口稠密的大城市,水資源緊缺也越來越突出。隨著人口的不斷增長,各種水資源被超量開采,某些地區已近枯竭。所以控制農業用水是節水的措施之一,而無土栽培,避免了水分大量的滲漏和流失,使得難以再生的水資源得到補償。它必將成為節水型農業、旱區農業的必由之路。
誠然,無土栽培技術在走向實用化的進程中也存在不少問題。突出的問題是成本高、一次性投資大;同時還要求較高的管理水平,管理人員必須具備一定的科學知識,這也不是任何地方都能做到的。
從理論上講,進一步研究礦質營養狀況的生理指標,減少管理上的盲目性,也是有待解決的問題。此外,無土栽培中的病蟲防治,基質和營養液的消毒,廢棄基質的處理等等,也需進一步研究解決。
無土栽培在我國剛剛起步,還未廣泛用於生產,特別是設施條件,供液系統工程本身,還未形成專門生產行業。由於種種因素限制,使得栽培技術與農業工程技術還不能協調同步,致使無土栽培技術在我國發展的速度,不如發達國家那樣迅速。但是隨著科學技術的發展、提高,更重要的是這項新技術本身固有的種種優越性,已向人們顯示了無限廣闊的發展前景。
營養液的配製 各國科學家先後研製出數百種營養液配方,其中,荷格倫特(Hoagland)營養液是一種應用比較廣泛的營養液。

荷格倫特營養液的配方如下:

1.大量元素 每升培養液中加入的毫升數

KH2PO4 1 mol 1

KNO3 1 mol 5

Ca(NO3)2 1 mol 5

MgSO4 1 mol 2

2.微量元素 每升培養液中加入的克數

H3BO3 2.86

MnCl2·4H2O 1.81

ZnSO4·7H2O 0.22

CuSO4·5H2O 0.08

H2MoO4·H2O 0.02

3.每升培養液中加入1 mL FeEDTA溶液(即乙二胺四乙酸鐵鹽溶液)。

通常應當先配出各種鹽類的濃縮液。注意避免濃縮液中出現沉澱。使用時按一定的比例加水稀釋到要求的濃度。採用循環供液時,營養液中的礦質元素被植物體吸收後,應當及時進行調節,使營養液仍舊符合原配方的要求。

營養液的特點 任何一種營養液都應當具備以下三個特點。第一,包括所有的必需的礦質元素。對某些植物還可以增加有關的元素。例如,禾本科植物的營養液中可以加入適量的Si。第二,是均衡的營養液,也就是礦質元素之間要有適宜的濃度比例。第三,具有適宜的pH范圍。

pH的控制 營養液的pH與植物對礦質元素的吸收以及生長發育都有著密切的關系。根吸收陰離子以後往往引起營養液的pH升高,根吸收陽離子以後往往引起營養液的pH降低。多數植物在pH偏低時有利於對陰離子的吸收,在pH偏高時有利於對陽離子的吸收。對於多數植物來說,pH為5~7時是適宜的。當營養液的pH超出適宜的范圍時,需要用鹼液或酸液重新調整營養液的pH,或者更換營養液。

氧的調節除了水稻等少數植物以外,大多數植物對根系缺氧是十分敏感的。營養液供氧不足會影響根系的正常生長,進而影響根對礦質元素的吸收,甚至使根系腐爛死亡。一般情況下,水中氧的溶解度不高,並且隨著水溫的上升而下降。在水中氧含量低的情況下,根系吸收K+、Ca2+等礦質元素的數量就會明顯減少。可以採取營養液流動供應、營養液通氣、營養液噴霧和更新營養液等方法解決根系供氧。

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