第二節　無土栽培的特點、要求與應用范圍

無土栽培作為一項農業高新技術，可按需供水供肥，能有效調控栽培環境，具有土壤栽培無法比擬的優越性，發展潛力大，但同時也存在著不足，只有充分認識其特點，才能正確評價無土栽培技術，合理把握其應用范圍和價值，從而做到恰當應用無土栽培技術，發揮其最大效能。

一、無土栽培的特點

（一）優點

無土栽培從栽培設施到環境控制都能做到根據作物生長發育的需要進行監測和調控，可使蔬菜、花卉等植物完全按照人類的需要進行生產，避開季節、地理的不良影響，做到周年生產，周年供應。無土栽培的優點和效益主要集中在如下幾個方面。

1.產量高、效益大、品質好、價值高

無土栽培的突出優點是產量高、效益大。無土栽培和設施園藝相結合，能合理調節植物生長的光、溫、水、氣、肥等環境條件，尤其人工創造的根際環境能妥善解決水氣矛盾，使植物的生長發育過程更加協調，所以能充分發揮其生長潛能，取得高產。與土壤栽培相比，無土栽培的植株生長速度快、長勢強，如西瓜播種后60天，其株高、葉片數、相對最大葉面積分別為土壤栽培的3.6倍、2.2倍和1.8倍。植物產量也成倍地提高（表1-2）。

無土栽培的綠葉菜生長速度快，葉色濃綠，幼嫩肥厚，粗纖維含量少，維生素C含量高；果菜類商品外觀整齊、開花早、結果多、著色均勻、口感好、營養價值高；如無土栽培的番茄可溶性固形物比土壤栽培多280％，維生素C含量則由18毫克/100克增加到35毫克/100克，總酸增加3倍，硬度達到6.4千克/平方厘米，比土壤栽培提高1倍，維生素A的含量也稍有增加，干物質含量增加近1倍（表1-3）。無土栽培的香石竹香味濃郁，花期長，開花數多，單株年均開9朵花（土培5朵），裂萼率僅為8％（土培90％），無土栽培的仙客來花莖粗，花瓣多，商品質量高，且能提早上市。

2.省水、省肥、省地、省力、省工

無土栽培通過營養液按需供應水肥，能大幅度減少土壤灌溉水分、養分的流失、滲漏和土壤微生物的吸收固定，充分被植物吸收利用，提高利用率。無土栽培耗水量只有土壤栽培的1/10～1/4，一般可節水70％以上（表1-4），是發展節水型農業的有效措施之一。全世界土壤栽培肥料利用率大約只有50％，我國的肥料利用率只有30％～40％。而無土栽培按需配制和循環供應營養液，肥料利用率達90％以上，即使是開放式無土栽培系統，營養液的流失也很少，從而大大降低生產成本。無土栽培不需中耕、翻地、鋤草等作業，加上計算機和智能系統的使用，逐步實現了機械化和自動化操作，節省人力和工時，提高了勞動生產率，與工業生產的方式相似。另外，可以立體種植植物，提高了土地利用率。日本稱無土栽培為“健幸樂美”農業。

3.病蟲害少，生產過程可實現無公害化

無土栽培屬于設施農業，在相對封閉的環境條件下進行，可人為嚴格控制生長條件，為植物生長提供了相對無菌和減少蟲源的環境，在一定程度上避免了外界環境和土壤病原菌及害蟲對植物的侵襲，加之植物生長健壯，因而病蟲害輕微；種植過程中可少施或不施農藥，不存在土壤種植中因施用有機糞尿而帶來的寄生蟲卵及重金屬、化學有害物質等公害污染。肥料利用率高，使用過的營養液可二次利用或直接排到外界，通常不會對環境造成二次污染。

4.避免土壤連作障礙

設施土壤栽培常由于植物連作導致土壤連作障礙，而傳統的處理方法如換土、土壤消毒、灌水洗鹽等局限性大，效果不理想，而被動地不斷增加化肥用量和不加節制地大量使用農藥，又造成生產成本不斷上升，環境污染日趨嚴重，植物產量、品質和效益急速下滑，甚至停種。無土栽培可以從根本上避免和解決土壤連作障礙的問題，每收獲一茬后，只要對栽培設施進行必要的清洗和消毒就可以馬上種植下一茬作物。

5.極大拓展農業空間

無土栽培使作物生產擺脫了土壤的約束，可極大擴展農業生產的可利用空間且不受地域限制。在荒山、河灘、海島、沙漠、石山等不毛之地，以及城市的陽臺和屋頂，河流、湖泊及海洋上，甚至宇宙飛船上都可以進行無土栽培。在溫室等園藝設施內可發展多層立體栽培，充分利用空間，挖掘園藝設施的農業生產潛力。

6.有利于實現農業現代化

無土栽培可以按照人的意志進行生產，所以是一種“受控農業”，有利于實現農業機械化、自動化，從而逐步走向工業化、現代化。目前一些發達國家，已進入微電腦時代，供液及營養液成分的調控，全用計算機管理，在奧地利、荷蘭、俄羅斯、美國、日本等國都有“水培工廠”，是現代化農業的標志。我國近十年來引進和興建的現代化溫室及配套的無土栽培技術，有力推動了我國農業現代化的進程。

（二）缺點

1.一次性投資較大，運行成本高

只有具備一定的設施設備條件才能進行無土栽培，而且設施的一次性投資較大，尤其是大規模、集約化、現代化無土栽培生產投資更大。在目前我國社會經濟水平條件下，依靠種植作物回收投資是很難的。無土栽培生產所需肥料要求嚴格，營養液的循環流動、加溫、降溫等消耗能源，生產運行成本較土壤栽培要大。高昂的運行費用迫使無土栽培生產出高附加值的園藝經濟作物和高檔的園藝產品，以求高額的經濟回報。另外，必須因地制宜，結合當地的經濟水平、市場狀況和可利用的資源條件選擇適宜的無土栽培設施和形式。近年來，我國陸續研制出一些節能、低耗的簡易無土栽培形式，大大降低了投資成本和運行費用。如浮板毛管水培技術、魯SC型無土栽培、有機生態型無土栽培、袋培、立體栽培等都具有投資小、運行費用低、實用的特點。

2.技術要求較高

無土栽培過程的營養液配制、供應、調控技術較為復雜，要求管理人員具備相應的知識和技能，有較高的職業素質。但采用自動化設備、選用廠家生產的專用無土栽培肥料、采取簡易無土栽培形式（如有機基質培等），可大大簡化管理技術難度。

3.管理不當，易發生某些病害的迅速傳播

無土栽培生產屬設施農業，相對密閉的栽培環境濕度大，光照相對較弱，而水培形式中根系長期浸于營養液中，若遇高溫，營養液中含氧量急減，根系生長和功能受阻，地上部環境高溫高濕，病菌等易快速繁殖侵染植物，再加上營養液循環流動極易迅速傳播，導致種植失敗。如果栽培設施、種子、基質、器具、生產工具等消毒不徹底，操作不當，易造成病原菌的大量繁殖和傳播。無土栽培的營養液在使用過程中緩沖能力差，水肥管理不當容易出現生理性障礙。因此，進行無土栽培時必須加強管理，規范操作，記錄全面、詳細，以便復查核對，在出現問題時找出原因，及時解決。

二、無土栽培的一般要求

（一）要求比較嚴格的標準化技術

無土栽培所用營養液緩沖性能極低，作物的根際環境條件控制是否適當成為決定栽培成敗的關鍵。營養液栽培中存在的一些問題，都與根際環境管理密切相關。雖然土壤栽培也會發生類似的問題，但相比較而言卻要緩和得多。因此，無土栽培對環境條件的控制與調節要求比較嚴格，而且管理方法也與土培不完全一樣。只要我們掌握無土栽培的規律性，摸清各種環境因子對植物影響及其相互間的關系，制定出合理的標準化技術措施，就能獲得更好的栽培效果。

（二）必須有相應的設備和裝置

無土栽培除了要求有性能良好的環境保護設施之外，還需要一些專門設施、設備，以保證營養液的正常供給及調節，例如，采用循環供液時，必須有儲液池、栽培槽、營養液循環管道及水泵等無土栽培設施。為了比較準確地判斷與掌握營養液的濃度變化、供液量及供液時期，需要有相應的測定儀器，如電導儀、pH計等。當然，土培時為使栽培管理科學化，也需要相應的設備及檢測設備，但不如無土栽培要求嚴格。

（三）按營養液栽培規律掌握關鍵措施

為了獲得最好的栽培效果，必須最大限度地滿足作物高產所需要的條件。無土栽培雖不能像土培一樣采取合理蹲苗的技術措施來調節作物地上部與地下部、營養生長與生殖生長的關系，但可通過調節營養液濃度，控制供液量，增加供氧量，合理調節氣溫，以及應用生長抑制劑等措施來調節它們之間的關系；無土栽培要特別重視營養液pH值的調節，往往會因pH值不當而產生多種生理性障礙。

為了減少某些侵染性及生理性病害對生產造成損失，無土栽培較土培更加強調“以防為主”的原則。原因是無土栽培病害發生較快，甚至呈現爆發性的特點，一旦發生病害，即使采取有力措施加以控制，作物的生長發育也會受到很大的影響而造成減產；無土栽培施用大量藥劑，容易造成藥害；在無土栽培實行標準化技術措施的前提下，以預防為主常能取得較好的效果。

無土栽培生長速度快，從而為作物提早收獲、縮短生長期、增加產量提供了有利條件，但有時也會對作物的平衡生長，特別是地上部與地下部、同化器官與經濟器官之間生育上的平衡產生不良影響。例如，無土育苗時，若不注意控制，則幼苗徒長，花芽分化延遲，抗性減弱，幼苗質量降低。因此，在無土栽培中，必須很好地利用“生長快”的有利一面，通過溫度、營養液供給量及濃度等多方面的控制，使植株向健康方向發展，為高產奠定基礎。“控”只有和“促”相結合，才能收到合理調節的效果。

三、無土栽培的應用范圍

無土栽培是在可控條件下進行的，完全可以代替土培，但它的推廣應用受到地理位置、經濟環境和技術水平等諸多因素的限制，在現階段或今后相當長的時期內，無土栽培不能完全取代土培，其應用范圍有一定的局限性。因此，要從根本上把握無土栽培的應用范圍和價值。

（一）用于高檔園藝產品的生產

當前多數國家用無土栽培生產潔凈、優質、高檔、新鮮、高產的無公害蔬菜產品，多用于反季節和長季節栽培。露地很難栽培，產量和質量較低的七彩甜椒、高糖生食番茄、迷你番茄、小黃瓜等可用無土栽培生產，供應高檔消費或出口創匯，經濟效益良好。另外，切花、盆花無土栽培的花朵較大，花色鮮艷，花期長，香味濃，尤其是家庭、賓館等場所無土栽培盆花深受消費者歡迎。草本藥用植物和食用菌無土栽培，同樣效果良好。

（二）在不適宜土壤耕作的地方應用

在沙漠、鹽堿地等不適宜進行土壤栽培的不毛之地可利用無土栽培大面積生產蔬菜和花卉，具有良好的效果。例如，新疆吐魯番西北園藝作物無土栽培中心在戈壁灘上興建了112棟日光溫室，占地面積34.2公頃，采用沙基質槽式栽培，種植蔬菜作物，產品在國內外市場銷售，取得了良好的經濟和社會效益。

（三）在土壤連作障礙嚴重的保護地應用

無土栽培技術作為解決溫室等園藝保護設施土壤連作障礙的有效途徑被世界各國廣泛應用。適合我國國情的各種無土栽培形式在設施園藝上的應用，同樣成為徹底解決土壤連作障礙問題的有效途徑。在我國設施園藝迅猛發展的今天，更具有其重要的意義。

（四）在家庭園藝中應用

利用小型無土栽培裝置，利用家庭陽臺、樓頂、庭院、居室等空間種菜養花，既有娛樂性又有一定的觀賞和食用價值，便于操作、潔凈衛生，可美化環境，適應人們想要返璞歸真、回歸自然的心理，是一種典型的“都市農業”和“室內園藝”栽培形式。

（五）在觀光農業、生態農業和農業科普教育基地應用

觀光農業是近幾年興起的一個新的產業，是一個新的旅游項目；大小不同的生態酒店、生態餐廳、生態停車場、生態園的建設，成為倡導人與自然和諧發展新觀念的一大亮點；高科技示范園則是向人們展示未來農業的一個窗口；許多現代化無土栽培基地已成為中小學生的農業科普教育基地。而無土栽培是這些園區或景觀采用最多的栽培方式，尤其是一些造型美觀、獨具特色的立體栽培方式，更受人們青睞。

（六）在太空農業上應用

在太空中采用無土栽培綠色植物生產食物是最有效的方法，無土栽培技術在航天農業上的研究與應用正發揮著重要的作用。如美國肯尼迪宇航中心用無土栽培生產太空中宇航員所需的一些糧食和蔬菜食物已獲成功，并取得了很好的效果。