“不需要土壤,只要及時(shí)澆澆水,,就可以等著收菜了,。”不少市民看到無(wú)土栽培后感到很驚奇,。
無(wú)土栽培 以人工制造的作物根系環(huán)境取代了土壤環(huán)境,,可有效解決傳統(tǒng)土壤栽培中難以解決的水分、空氣、養(yǎng)分的供應(yīng)矛盾,,使作物根系處于最適宜的環(huán)境條件,,從而充分發(fā)揮作物的增產(chǎn)潛力。目前,,世界上應(yīng)用無(wú)土栽培技術(shù)的國(guó)家和地區(qū)已達(dá)100多個(gè),,由于其栽培技術(shù)的逐漸成熟和發(fā)展,應(yīng)用范圍和栽培面積也不斷擴(kuò)大,,經(jīng)營(yíng)與技術(shù)管理水平空前提高,,實(shí)現(xiàn)了集約化、工廠化生產(chǎn),,達(dá)到了優(yōu)質(zhì),、高產(chǎn)、高效和低耗的目的,。
1 國(guó)外無(wú)土栽培的發(fā)展概況
在設(shè)施農(nóng)業(yè)中,,無(wú)土栽培正在改變著傳統(tǒng)種植方式,成為飛速發(fā)展的新興學(xué)科,。實(shí)踐證明,,無(wú)土栽培具有節(jié)水、節(jié)能,、省工,、省肥、減少環(huán)境污染,、防止連作障礙,、產(chǎn)品無(wú)污染及高產(chǎn)高效等一系列特點(diǎn)。早在第二次世界大戰(zhàn)期間,,西方國(guó)家就應(yīng)用無(wú)土栽培技術(shù)生產(chǎn)蔬菜供應(yīng)部隊(duì),。到20 世紀(jì)60 年代無(wú)土栽培技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。70 年代后,,出現(xiàn)了營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT),,生產(chǎn)成本有所下降,后來(lái)又出現(xiàn)多種人工基質(zhì),,其中巖棉的應(yīng)用較廣,,發(fā)展迅速。美國(guó)是世界上最早進(jìn)行無(wú)土栽培商業(yè)化生產(chǎn)的國(guó)家,,主要集中在干旱,、沙漠地區(qū),主要栽培作物有黃瓜,、番茄等蔬菜,,無(wú)土栽培面積超過(guò)2000hm2 。荷蘭是無(wú)土栽培最發(fā)達(dá)的國(guó)家,其無(wú)土栽培面積達(dá)4000hm2,,有64%的溫室都采用無(wú)土栽培技術(shù),。日本也是無(wú)土栽培較發(fā)達(dá)的國(guó)家,其無(wú)土栽培以巖棉培和NFT 為主,,無(wú)土栽培面積約300hm2?,F(xiàn)在世界上商業(yè)性無(wú)土栽培是以基質(zhì)栽培為主。這些國(guó)家發(fā)展無(wú)土栽培的目的是改造環(huán)境,、節(jié)約用水和土地資源,,解決人民的基本生活需要。
2 .我國(guó)無(wú)土栽培的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)無(wú)土栽培的歷史悠久,,如生豆芽,、船上種菜和盆里養(yǎng)水仙等都是原始的無(wú)土栽培。但我國(guó)開展無(wú)土栽培研究工作的時(shí)間比較晚,,20 世紀(jì)70 年代末,,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)首先開始無(wú)土栽培生產(chǎn)試驗(yàn),,并取得了成功,,80 年代中期,從國(guó)外引進(jìn)溫室及無(wú)土栽培設(shè)施相繼投產(chǎn),。尤其是隨著改革開放,,人們的生活水平不斷提高,蔬菜生產(chǎn)已經(jīng)從過(guò)去的單純追求高產(chǎn)向高產(chǎn),、優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展,,人們需求無(wú)公害蔬菜、綠色食品的呼聲越來(lái)越高,,在此形勢(shì)下無(wú)土栽培在全國(guó)各地蓬勃興起,,迅速?gòu)难芯侩A段進(jìn)入生產(chǎn)階段。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),,1985 年全國(guó)無(wú)土栽培的面積只有7hm2,,1990 年增長(zhǎng)到15hm2,1995 年全國(guó)無(wú)土栽培的面積發(fā)展到50hm2,,2000 年全國(guó)無(wú)土栽培的面積達(dá)100hm2 左右,,2005 年我國(guó)無(wú)土栽培的總面積約為315hm2 [5]。近幾年,,我國(guó)無(wú)土栽培進(jìn)入迅速發(fā)展階段,,無(wú)土栽培的面積和栽培技術(shù)水平都得到空前的提高。我國(guó)從事無(wú)土栽培技術(shù)研究的部門和單位約50多個(gè),。除研制不同類型的栽培裝置外,,重點(diǎn)研究營(yíng)養(yǎng)液膜栽培和不同材料基質(zhì)培的配套技術(shù),并在全國(guó)普及推廣,使我國(guó)的無(wú)土栽培從實(shí)驗(yàn)研究階段進(jìn)入商品化生產(chǎn)時(shí)期,,獲得一批具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)高新技術(shù),,使國(guó)外的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。無(wú)土栽培的植物也擴(kuò)大到蔬菜,、花卉,、西瓜、甜瓜及草莓等20 多種,,但絕大部分用于蔬菜生產(chǎn),。
3.我國(guó)無(wú)土栽培方式主要有基質(zhì)培和水培兩種
(1)固體基質(zhì)培。
主要是有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)培,,還有基質(zhì)袋培,、立體培、巖棉培等形式,。使用固體基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)液栽培具有性能穩(wěn)定,、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少,、管理容易及不易傳染根系病害等優(yōu)點(diǎn),。近期使用的基質(zhì)主要有巖棉、泥炭,、沙,、蛭石、珍珠巖及鋸木屑等?,F(xiàn)已證明,,巖棉和泥炭是較好的基質(zhì),但我國(guó)的農(nóng)用巖棉尚在試用階段,,多數(shù)靠進(jìn)口,,成本較高。巖棉是一種用多種巖石熔融在一起形成巖漿,,然后噴成絲狀,,冷卻后稍微壓縮而成的疏松多孔的固體基質(zhì),因巖棉制作過(guò)程是在高溫條件下進(jìn)行的,,故經(jīng)過(guò)高溫消毒,,不含病毒和其他有機(jī)物。
(2)水培
目前以營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT) 和浮板毛管水培技術(shù)(FCH) 兩種為主,。營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT) 的特點(diǎn)是循環(huán)供液的液流呈膜狀,,僅以數(shù)毫米厚的淺液流流經(jīng)栽培槽底部,水培作物的根墊底部接觸淺液流吸水,、吸肥,,上部暴露在濕氣中吸氧,,較好地解決了根系吸水與吸氧的矛盾。但存在液流淺,、液溫不穩(wěn)定一旦停電停水植株易枯萎以及根際環(huán)境穩(wěn)定性差等不足,,限制了其發(fā)展。浮板毛管水培技術(shù)(FCH) 系浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)于“八五”期間研制開發(fā),,應(yīng)用分根法的特點(diǎn)在栽培槽中設(shè)置濕氈分根裝置,,既解決了根系水氣矛盾,又有一定深度的營(yíng)養(yǎng)液,,不怕短期停電(24h 以上),,根際環(huán)境穩(wěn)定,易于調(diào)控(冬季于栽培床內(nèi)鋪電熱線加溫,,夏天鋪設(shè)塑料軟管通深井水降溫),。
4. 我國(guó)無(wú)土栽培的發(fā)展趨勢(shì)
無(wú)土栽培具有十分誘人的廣闊前景,但其技術(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,目前不宜盲目發(fā)展,,更不能全套照搬國(guó)外的生產(chǎn)模式,。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際進(jìn)行研究試驗(yàn),在推廣應(yīng)用中走出一條實(shí)用可行的具有中國(guó)特色的無(wú)土栽培之路,。
5. 因地制宜發(fā)展具有本地特色的無(wú)土栽培技術(shù)
由于自然資源、生產(chǎn)技術(shù),、市場(chǎng)環(huán)境等因素千差萬(wàn)別,,因此各地不能全盤照搬國(guó)外或其他地區(qū)的生產(chǎn)方式和管理方法。如栽培基質(zhì)的選擇,,應(yīng)在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽嘗試?yán)帽镜刭Y源,;營(yíng)養(yǎng)液配方也因各地水質(zhì)、化肥種類等的不同,,做出靈活調(diào)整,;還應(yīng)根據(jù)各地區(qū)消費(fèi)習(xí)慣及氣候特點(diǎn),選擇無(wú)土栽培的作物種類,??傮w看,南方以廣東為代表,,以深液流水培為主,;東南沿海長(zhǎng)江流域以江浙滬為代表,,以浮板毛管、營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)為主,;北方廣大地區(qū)由于水質(zhì)硬度較高,,水培難度較大,以基質(zhì)栽培為主,;無(wú)土栽培面積最大的新疆戈壁灘,,主要推廣魯SC 型改良而成的砂培技術(shù)。各地應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況,,建立適合本地區(qū)特點(diǎn)的無(wú)土栽培技術(shù)體系,。
6.大力發(fā)展立體栽培模式
我國(guó)人口占世界總?cè)丝诘?/ 4,但耕地面積僅為世界總耕地面積的1/ 7,,人均耕地面積遠(yuǎn)低于世界平均水平,。而且我國(guó)是水資源相當(dāng)貧乏的國(guó)家,被列為世界上13 個(gè)貧水國(guó)之一,,全國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界人均水平的1/ 4,,農(nóng)業(yè)每年缺水約300 億m3。要使我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持可持續(xù)發(fā)展,,不斷提高人民生活水平,,必須不斷提高有限土地面積的生產(chǎn)效率,拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間,。據(jù)研究,,立體栽培能充分利用空間和太陽(yáng)能,提高土地利用率3~5 倍,,提高單位面積產(chǎn)量2~3 倍[7],。為節(jié)約土地資源和水資源、提高土地利用率和生產(chǎn)效益,,我國(guó)要加強(qiáng)立體栽培方面的研究,,大力發(fā)展立體栽培技術(shù)。
7. 簡(jiǎn)化技術(shù),,循序漸進(jìn)
無(wú)土栽培作為一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),,涉及的范圍包括作物栽培、肥料,、病蟲害控制,、農(nóng)業(yè)工程及自動(dòng)化控制等多個(gè)學(xué)科,其技術(shù)難度,、管理的復(fù)雜性均高于有土栽培,,不易被農(nóng)民所掌握,推廣起來(lái)有一定的困難,。這就需要各地農(nóng)技推廣或科研部門把特定的無(wú)土栽培技術(shù)總結(jié),、制定成簡(jiǎn)便易行的操作步驟,,而農(nóng)民只需按此操作即可。如需配制適宜當(dāng)?shù)啬撤N作物的某種無(wú)土栽培方式所需的營(yíng)養(yǎng)液,,農(nóng)民只需購(gòu)回特定的專用復(fù)合式完全化肥,,加入到一定比例的水中便可使用,在一定時(shí)間后,,再加入要求量的部分或全部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)即可,。先試驗(yàn)性探索,再大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用,,使無(wú)土栽培技術(shù)的管理和操作均有類似的“指導(dǎo)”可循,。同時(shí)還要對(duì)農(nóng)民進(jìn)行有關(guān)的技術(shù)培訓(xùn),提高其現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技能和水平,。
8.降低成本,,增加效益
無(wú)土栽培技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)多使用專用設(shè)施和設(shè)備,如成型的各種栽培槽,、商品化基質(zhì),、營(yíng)養(yǎng)液的自動(dòng)監(jiān)控及管理系統(tǒng)等,這些設(shè)施設(shè)備費(fèi)用約為170 元/m2,,這在我國(guó)許多地區(qū)是不現(xiàn)實(shí)的,。在發(fā)展無(wú)土栽培時(shí)應(yīng)考慮成本的投入、技術(shù)力量及其他社會(huì)條件,。因此,,通過(guò)諸多方法和技術(shù)避開高投入問(wèn)題是推廣無(wú)土栽培技術(shù)的關(guān)鍵。無(wú)土栽培的類型和方式多種多樣,,各地可根據(jù)實(shí)際情況就地取材,,篩選出各種無(wú)土栽培設(shè)施替代品或采用人工、半人工管理的方式進(jìn)行嘗試,,增強(qiáng)無(wú)土栽培技術(shù)的實(shí)用性,。如用爐渣、鋸末,、菌糠代替蛭石、草炭基質(zhì),,用各種水泥,、磚、土槽代替泡沫,、塑料栽培槽等,,均能降低成本、增加效益,,收到較好的效果,。
9. 發(fā)展有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培技術(shù)
鑒于目前我國(guó)大部分地區(qū)采用的無(wú)土栽培方式仍以無(wú)機(jī)耗能型為主,,不僅耗能高、污染環(huán)境,,而且生產(chǎn)的食品硝酸鹽含量超標(biāo),。因此,應(yīng)大力推廣有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培技術(shù),,其具有投資省,、成本低、用工少并易操作等優(yōu)點(diǎn),,能夠生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品[8],。該技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中全部使用有機(jī)肥,以固體肥料施入,,灌溉用清水,,耗能低,灌溉排出液對(duì)環(huán)境無(wú)污染,。有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培的優(yōu)點(diǎn)是以有機(jī)固態(tài)肥取代傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)液,,操作管理簡(jiǎn)單,大幅度降低無(wú)土栽培設(shè)施系統(tǒng)的一次性投資,,大量節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用,,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu),。目前,,全國(guó)有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培的推廣面積超過(guò)無(wú)土栽培總面積的60%。有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培能適應(yīng)當(dāng)前生態(tài)農(nóng)業(yè)及綠色食品發(fā)展的需要,,只有大力推廣有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培,,才能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。
總之,,我國(guó)無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用起步較晚,,無(wú)土栽培技術(shù)水平雖處于初級(jí)階段,但我國(guó)是一個(gè)具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)展中國(guó)家,,隨著改革開放的深入發(fā)展,、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件的逐步改善和人民生活水平的不斷提高,預(yù)計(jì)今后無(wú)土栽培將會(huì)出現(xiàn)蓬勃發(fā)展的新局面,。無(wú)土栽培的興起,,將使農(nóng)業(yè)、園藝,、林業(yè),、花卉生產(chǎn)及開發(fā)等進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段,無(wú)土栽培技術(shù)具有十分廣闊的發(fā)展前景,。