第六節　無土栽培

無土栽培是指不用天然土壤而用基質或僅育苗時用基質，在定植以后不用基質而用營養液進行灌溉的栽培方法。固體基質或營養液代替天然土壤向作物提供良好的水、肥、氣、熱等根際環境條件，使作物完成從苗期開始的整個生命周期。因此無土栽培包括水培和基質栽培兩大類。目前我國無土栽培主要以基質栽培為主，水培主要是一些花卉的簡易水培。

無土栽培的主要優點是：能避免土壤傳染的病蟲害及連作障礙；肥料利用效率高，節約用水且可以在海島、石山、南極、北極以及一切不適宜一般農業生產的地方進行作物生產；可以減輕勞動強度，使婦女和老年人也能從事這種生產活動；能加速植物生長，提高產量和品質。

無土栽培的缺點是：一次性設備投資大，用電多，肥料用量高，營養液的配制、調整與管理都要求有一些專門知識的人才能勝任。

一、水培

1.水培方法

水培是指植物根系直接生長在營養液中的無土栽培方法。水培方式有如下幾種。

（1）營養液膜技術　僅有一薄層營養液流經栽培容器的底部，不斷供給花卉所需營養、水分和氧氣。但因營養液層薄，栽培管理難度大，尤其在遇短期停電時，作物則面臨水分脅迫，甚至有枯死的危險。根據栽培需要，又可分為連續式供液和間歇式供液兩種類型。間歇式供液可以節約能源，也可以控制植株的生長發育，它的特點是在連續供液系統的基礎上加一個定時裝置。間歇式供液的程序是在槽底墊有無紡布的條件下，夏季每小時內供液15分鐘，停供45分鐘，冬季每2小時內供液15分鐘，停供105分鐘。這些參數要結合植物具體長勢及天氣情況進行調整。

營養液膜技術的設施主要由種植槽、儲液池、營養液循環流動裝置三部分組成。循環流動裝置包括水泵、供液管道和回流管道（圖1-78、圖1-79）。

種植槽中的營養液層不宜超過5厘米。液層過深，易造成營養液供氧不足；液層過淺不能滿足作物對水、肥吸收的需要，特別是流量較小、間歇供液時間較長和種植槽長度較長時，水肥供應不足的問題會更加嚴重。

（2）深液流栽培　其特點是將栽培容器中的水位提高，使營養液由薄薄的一層變為5～8厘米深，因容器中的營養液量大，溫度、營養液濃度變化不大，即使短時間停電，也不必擔心作物枯萎死亡，根莖懸掛于營養液的水平面上，營養液循環流動。通過營養液的流動可以增加溶存氧，消除根表有害代謝產物的局部累積，消除根表與根外營養液的養分濃度差，使養分及時送到根表，并能促進因沉淀而失效的營養液重新溶解，防止缺素癥發生。目前的水培方式已多向這一方向發展。

目前我國常用改進型神園式裝置，此裝置用水泥和磚作為主體建筑材料，具有建造方便、設施耐用、管理簡單等特點。目前在我國大面積推廣使用。該裝置包括種植槽、定植板或定植網框、儲液池、營養液循環流動系統四部分（圖1-80）。

① 種植槽。建槽時首先將地整平、打實基礎，槽底用5厘米厚的水泥混凝土筑成，在混凝土底上面的四周用水泥砂漿磚砌成槽框，再用高標號的、耐酸抗腐蝕的水泥封面，以防止營養液滲漏。新建的槽需用稀硫酸浸洗，除去堿性后才能使用。一般種植槽寬度為80～100厘米，連同槽壁外沿不超過150厘米，深度為15～20厘米，長度為10～20米。

② 定植板。一般用密度較高、板體較堅硬的白色聚苯乙烯板制成。板厚為2～3厘米，在板面上鉆出若干個定植孔，孔徑為5～6厘米。每個定植孔中放置一個塑料制成的定植杯，高7.5～8厘米，杯口直徑與定植孔直徑相同。杯口外沿有一5厘米寬的邊，以卡在定植孔上。杯的下部及底面開有許多孔，孔徑約3毫米。定植板的寬度與種植槽的外沿寬度一致，使定植板的兩邊能架在種植槽上。為防止槽的寬度過大而使定植板彎曲變形或折斷，在100厘米寬的種植槽中央用水泥和磚砌一個支撐墩，支撐墩上放一條塑料供液管道。

③ 定植網框。由木板、硬質塑料板或角鐵做成邊框，金屬絲或塑料絲織成網做底，框內裝固體基質，然后把幼苗定植在基質中，定植初期應向固體基質中澆營養液和水，待根系伸入到槽里的營養液中能吸收到營養液維持生長時，停止澆液澆水。

（3）動態浮根法　動態浮根系統是指在栽培床內進行營養液灌溉時，作物的根系隨著營養液的液位變化而上下左右波動。灌滿8厘米

的營養液層后，由栽培床內的自動排液器將營養液排出去，使水位降至4厘米的深度。此時上部根系暴露在空氣中可以吸收氧氣，下部根系浸在營養液中不斷吸收水分和養料，不怕夏季高溫使營養液溫度上升、氧氣的溶解度降低，可以滿足植物的需要（圖1-81）。

（4）管道水培技術　管道式水培系統包括栽培載體部分、系統控制部分、營養液循環部分。載體部分主要是以PVC管及各種塑料制成的盆、盒和箱等；系統控制部分是在植物栽培過程中對溫、光、氣、熱及營養因子進行調節與控制，此過程可以通過計算機來調控；營養液循環系統的主要構件是動力泵和各級管道（圖1-82）。

這種栽培系統具有輕巧、方便、潔凈，并且易于立體式藝術化造型的優點，是水培技術與工業管道技術結合后的一種發展與提升。只需把種苗用海綿或定植杯固定入定植孔即可。水與營養的供給全賴類似于人體血管的塑料管道進行輸送，植物生長于水肥充足的環境下，即使遇到高溫干旱，對生長也無影響，無需澆水施肥，一切接近于“傻瓜”操作，是繁忙的都市人種花養草的最佳栽培模式。它可以架于陽臺或樓頂，可以擺設于室內或庭院，既具藝術之美，又具綠化和清潔空氣的功效。如果進行科學規劃、發展庭院管道栽培，還是一項很好的菜籃子工程，三口之家的瓜果蔬菜需求，完全可賴該系統生產供給，而且潔凈的系統更利于無公害蔬菜的生產。它是二十一世紀城市綠化工程及農業生產的一種重要方式，具有廣闊的前景。

（5）簡易水培（圖1-83）

（6）屋頂水培（圖1-84）

2.營養液的配制與管理

（1）營養液配置的原則

① 營養液應含有花卉所需要的大量元素（碳、氫、氧、氮、鉀、磷、鎂、硫、鈣等）和微量元素（鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬等）。在適宜原則下，元素齊全、配方合理，選用無機肥料用量宜低不宜高。

② 肥料在水中有良好的溶解性，并易為植物吸收利用。

③ 水源清潔，不含雜質。

（2）營養液對水的要求

① 水源。自來水、井水、河水和雨水，是配制營養液的主要水源。自來水和井水使用前應對水質做化驗，一般要求水質和飲用水相當。收集雨水要考慮當地空氣污染程度，污染嚴重的地區不可使用。一般降雨量達到100毫米以上，方可作為水源。河水作水源，需經處理，達到符合飲用水的衛生標準才可使用。

② 水質。水質有軟水和硬水之分，硬水是水中鈣、鎂的總離子濃度較高，達到了一定標準。該標準統一以每升水中氧化鈣（CaO）的含量表示，l度=10mg/L。硬度劃分：0～4度為極軟水，4～8度為軟水，8～16度為中硬水，16～30度為硬水，30度以上為極硬水。用作營養液的水，硬度不能太高，一般以不超過10度為宜。

③ 其他。pH 6.5～8.5，氯化鈉（NaCl）含量小于2mmol/L，溶氧在使用前應接近飽和。在制備營養液的許多鹽類中，以硝酸鈣最易和其他化合物起化合作用，如硝酸鈣和硫酸鹽混合時易產生硫酸鈣沉淀，硝酸鈣與磷酸鹽混合易產生磷酸鈣沉淀。

3.常用的無機肥料

（1）硝酸鈣[Ca(NO3)2·4H2O]　白色結晶，易溶于水，吸濕性強，一般含氮13%～15%，含鈣25%～27%，堿性肥，是配制營養液良好的氮源和鈣源肥料。

（2）硝酸鉀（KNO3）　白色結晶，易溶于水但不易吸濕，一般含硝態氮13%，含氧化鉀46%，為優良的氮鉀肥，但在高溫遇火情況下易引起爆炸。

（3）硝酸銨（NH4NO3）　白色結晶，含氮34%～35%，吸濕性強，易潮解，溶解度大，應注意密閉保存。具助燃性與爆炸性。因含銨態氮比例大，故不作配制營養液的主要氮源。

（4）硫酸銨[(NH4)2SO4]　為標準氮素化肥，含氮20%～21%，白色結晶，吸濕性小。因是銨態氮肥，用量不宜大，可作補充氮肥施用。

（5）磷酸二氫銨[NH4H2PO4]　白色晶體，可用無水氨和磷酸作用而成，在空氣中穩定，易溶解于水。

（6）尿素[CO(NH2)2]　為酰胺態有機化肥。白色結晶，含氮46%，吸濕性不大，易溶于水，是一種高效氮肥，作補充氮源有良好的效果，還是根外追肥的優質肥源。

（7）過磷酸鈣[Ca(H2PO4)2·H2O+CaSO4·2H2O]　為使用較廣的水溶性磷肥。一般含磷7%～10.5%，含鈣19%～22%，含硫10%～12%，為灰白色粉末，具吸濕性，吸濕后有效磷成分降低。

（8）磷酸二氫鉀（KH2PO4）　白色結晶，呈粉狀，含五氧化二磷22.8%，含氧化鉀28.6%，吸濕性小，易溶于水，顯微酸性。其有效成分植物吸收利用率高，為無土栽培的優質磷鉀肥。

（9）硫酸鉀（K2SO4）　白色粉狀，含氧化鉀50%～52%，易溶于水，吸濕性小，為生理酸性肥，是無土栽培中的良好鉀源。

（10）氯化鉀（KCl）　白色粉末狀，含有效鉀50%～60%，含氯47%，易溶于水，生理酸性肥，為無土栽培中的鉀源之一。

（11）硫酸鎂（MgSO4·7H2O）　白色針狀結晶，易溶于水，含鎂9.86%，含硫13.01%，為無土栽培的良好鎂源。

（12）硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）　又稱黑礬，一般含鐵19%～ 20%，含硫11.53%，為藍綠色結晶，化學性質不穩定，易變色，為良好的無土栽培鐵素肥。

（13）硫酸錳（MnSO4·4H2O）　粉紅色結晶體，一般含錳23.5%，為無土栽培中的錳源。

（14）硫酸鋅（ZnSO4·7H2O）　無色或白色結晶，粉末狀，含鋅23%，為重要鋅源。

（15）硼酸（H3BO3）　白色結晶，含硼17.5%，易溶于水，為重要硼源，在酸性條件下可提高硼的有效性。營養液有效成分如果低于0.5mg/L，發生缺硼癥。

（16）磷酸（H3PO4）　在無土栽培中可以作為磷的來源，而且可以調節pH。

（17）硫酸銅（CuSO4·5H2O）　藍色結晶體，含銅24.45%，含硫12.48%，易溶于水，為良好銅肥。營養液中含量低，濃度為0.005～0.012mg/L。

（18）鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]　白色或淡黃色結晶體，含鉬54.23%，易溶于水，為無土栽培中的鉬源，需要量極微。

4．營養液的配制

營養液內各種元素的種類、濃度因不同植物、不同生長期、不同季節以及氣候和環境條件而異。營養液配制的總原則是避免難溶性沉淀物質的產生。但任何一種營養液配方都必然潛伏著產生難溶性沉淀物質的可能性，配制時應運用難溶性電解質溶度積法則來配制，以免沉淀產生。生產上配制營養液一般分為濃縮儲備液（母液）和工作營養液（直接應用的栽培營養液）兩種。一般將營養液的濃縮儲備液分成A、B、C三種母液，A母液以鈣鹽為中心，凡不與鈣作用而產生沉淀的鹽都可溶在一起，B母液以磷酸鹽為中心，凡不會與磷酸根形成沉淀的鹽都可溶在一起，C母液是鐵鹽和微量元素。A、B母液一般濃縮200倍，C母液濃縮1000倍。生產中常用的營養液配方有霍格蘭（Hoagland）和阿農（Arnon）營養液配方（表1-1）以及日本園式營養液配方（表1-2）。

5．營養液pH的調整

當營養液的pH偏高或是偏低，與栽培花卉要求不相符時，應進行調整校正。當pH偏高時加酸，偏低時加氫氧化鈉。多數情況為pH偏高，加入的酸類為硫酸、磷酸、硝酸等，加酸時應徐徐加入，并及時檢查，使溶液的pH達到要求。

在大面積生產時，除了A、B兩個濃縮儲液罐外，為了調整營養液pH范圍，還要有一個專門盛酸的溶液罐，酸液罐一般是稀釋到10%的濃度，在自動循環營養液栽培中，與營養液的A、B罐均用pH儀和EC儀自動控制。當栽培槽中的營養液濃度下降到標準濃度以下時，濃縮儲液罐會自動將營養液注入營養液槽。此外，當營養液pH超過標準時，酸液罐也會自動向營養液槽中注入酸，在非循環系統中，也需要這三個罐，從中取出一定數量的母液，按比例進行稀釋后灌溉植物。

二、基質栽培

基質栽培是指作物根系生長在各種天然或人工合成的固體基質環境中，通過固體基質固定根系，并向作物供應營養和氧氣的方法。

栽培基質有兩大類，即無機基質和有機基質。無機基質如沙、蛭石、巖棉、珍珠巖、泡沫塑料顆粒、陶粒等；有機基質如泥炭、樹皮、礱糠灰、鋸末、木屑等。目前世界上90%的無土栽培均為基質栽培。由于基質栽培的設施簡單，成本較低，且栽培技術與傳統的土壤栽培技術相似，易于掌握，故我國大多采用此法。

1.常見基質栽培方法

如圖1-85所示。

2.基質選用的標準

① 安全衛生。無土栽培基質可以是有機的也可以是無機的，但總的要求必須對周圍環境沒有污染。有些化學物質不斷散發出難聞的氣味，或是釋放一些對人體、對植物有害的物質，這些物質絕對不能作為無土栽培基質。土壤的一個缺點就是塵土污染，選用的基質必須克服這一缺陷。

② 輕便美觀。無土栽培是一種高雅的技術和藝術。無土栽培花卉必須適應樓堂館所裝飾的需要。因此，必須選擇重量輕、結構好，搬運方便，外形與花卉造型、擺設環境相協調的材料。以克服土壤黏重、搬運困難的不足。

③ 要有良好的物理性狀，結構和通氣性要好。這是從基質要支撐適當大小的植物軀體和保持良好的根系環境來考慮的。只有基質有足夠的強度才不至于使植物東倒西歪；只有基質有適當的結構才能使其具有適當的水、氣、養分的比例，使根系處于最佳的環境狀態，最終使枝葉繁茂、花姿優美。

④ 有較強的吸水和保水能力。

⑤ 價格低廉，調制和配制簡單。

⑥ 無雜質，無病、蟲、菌，無異味和臭味。

⑦ 有良好的化學性狀，具有較好的緩沖能力和適宜的EC值。

3.常用的無土栽培基質

（1）沙　為無土栽培最早應用的基質。其特點是來源豐富、價格低，但容重大、持水差。沙粒大小應適當，以粒徑0.6～2.0毫米為宜。使用前應過篩洗凈，并測定其化學成分，供施肥參考。

（2）石礫　河邊石子或石礦廠的巖石碎屑，來源不同化學組成差異很大，一般選用的石礫以非石灰性（花崗巖等發育形成）的為宜，選用石灰質石礫應用磷酸鈣溶液處理。石礫粒徑在1.6～20毫米的范圍內，本身不具有陽離子代換量，通氣排水性能好，但持水力差。由于石礫的容重大，日常管理麻煩，在現代無土栽培中已經逐漸被一些輕型基質代替了，但是石礫在早期的無土栽培中起過重要的作用，而且在當今深液流水培上，作為定植填充物還是合適的。

（3）陶粒　陶粒是在800℃的高溫下燒制而成的團粒大小比較均勻的頁巖物質，呈粉紅色或赤色。陶粒內部結構疏松，孔隙多，類似蜂窩狀，容重500千克/米3，質地輕，在水中能浮于水面，是良好的無土栽培基質。

（4）蛭石　蛭石是云母族的次生礦物，含鋁、鎂、鐵、硅等，呈片層狀，經1093℃高溫處理，體積平均膨大15倍而成?？紫抖却螅|輕（容重為60～250千克/米3），通透性良好，持水力強，pH中性偏酸，含鈣、鉀亦較多，具有良好的保溫、隔熱、通氣、保水、保肥作用。因為經過高溫煅燒，無菌、無毒，化學穩定性好，為優良無土栽培基質之一。

（5）巖棉　用60%的輝綠巖、20%的石灰石和20%的焦炭經1600℃的高溫處理，然后噴成直徑0.005毫米的纖維，再加壓制成供栽培用的巖棉塊或巖棉板。巖棉質輕、孔隙度大、通透性好，但持水略差，pH 7.0～8.0，含花卉所需有效成分不高。西歐各國應用較多。

（6）珍珠巖　珍珠巖由硅質火山巖在1200℃高溫中燃燒膨脹而成，其容重為80～180千克／米3。珍珠巖易于排水、通氣，物理和化學性質比較穩定。珍珠巖不適宜單獨作為基質使用，因其容重較輕，根系固定效果較差，一般和泥炭、蛭石等混合使用。

（7）泡沫塑料顆粒　泡沫塑料顆粒為人工合成物質，含脲甲醛、聚甲基甲酸酯、聚苯乙烯等。其特點為質輕、孔隙度大、吸水力強。一般與沙和泥炭等混合應用。

（8）礱糠灰　礱糠灰即炭化稻殼。其特點為質輕、孔隙度大、通透性好、持水力較強，含鉀等多種營養成分，pH高，使用過程中應注意調整pH。

（9）泥炭　泥炭習稱草炭，由半分解的植被組成，因植被母質、分解程度、礦質含量而有不同種類。泥炭容重較小，富含有機質，持水保水能力強，偏酸性，含植物所需要的營養成分。一般通透性差，很少單獨使用，常與其他基質混合用于花卉栽培。泥炭是一種非常好的無土栽培基質，特別是在工廠化育苗中發揮著重要的作用。

（10）樹皮　樹皮是木材加工過程中的下腳料，是一種很好的栽培基質，價格低廉，易于運輸。樹皮的化學組成因樹種的不同差異很大。大多數樹皮含有酚類物質且C/N較高，因此新鮮的樹皮應堆漚1個月以上再使用。闊葉樹皮較針葉樹皮的C/N高。樹皮有很多種大小顆?？晒├?，在盆栽中最常用直徑為1.5～6.0毫米的顆粒。一般樹皮的容重接近于草炭，為0.4～0.53克/米3。樹皮作為基質，在使用過程中會因物質分解而使容重增加，體積變小，結構受到破壞，造成通氣不良、易積水，這種結構的劣變需要1年左右。

（11）鋸末與木屑　鋸末與木屑為木材加工副產品，在資源豐富的地方多用作基質栽培花卉。以黃杉、鐵杉鋸末為好，含有毒物質的樹種的鋸末不宜采用。鋸末質輕，吸水、保水力強，并含一定營養物質，一般與其他基質混合使用。

此外用作栽培基質的還有爐渣、磚塊、火山灰、椰子纖維、木炭、蔗渣、苔蘚、蕨根等。

4.基質的作用

無土栽培基質的基本作用有三個：一是支持固定植物；二是保持水分；三是通氣。無土栽培不要求基質一定具有緩沖作用。緩沖作用可以使根系生長的環境比較穩定，即當外來物質或根系本身新陳代謝過程中產生一些有害物質危害根系時，緩沖作用會將這些危害化解。具有物理吸收和化學吸收功能的基質都有緩沖功能，如蛭石、泥炭等，具有這種功能的基質通常稱為活性基質。固體基質的作用是由其本身的物理性質與化學性質所決定的，要了解這些作用的大小、好壞，就必須對與之有密切關系的物理性質和化學性質有一個比較具體的認識。

5.基質的消毒

任何一種基質使用前均應進行處理，如篩選去雜質、水洗除泥、粉碎浸泡等。有機基質經消毒后才宜應用?；|消毒的方法有三種。

（1）化學藥劑消毒

① 甲醛（福爾馬林）。甲醛是良好的消毒劑，一般將40%的原液稀釋50倍，用噴壺將基質均勻噴濕，覆蓋塑料薄膜，經24～26小時后揭膜，再風干2周后使用。

② 溴甲烷。利用溴甲烷進行熏蒸是相當有效的消毒方法，但由于溴甲烷有劇毒，并且是強致癌物質，因而必須嚴格遵守操作規程，并且須向溴甲烷中加入2%的氯化苦以檢驗是否對周圍環境有泄漏。方法是將基質堆起，用塑料管將藥劑引人基質中，每立方米基質用藥100～150克，基質施藥后，隨即用塑料薄膜蓋嚴，5～7天后去掉薄膜，曬7～10天后即可使用。

（2）蒸汽消毒　向基質中通入高溫蒸汽，可以在密閉的房間或容器中，也可以在室外用塑料薄膜覆蓋基質，蒸汽溫度應在60～120℃之間，溫度太高，會殺死基質中的有益微生物，蒸汽消毒時間以30～60分鐘為宜。

（3）太陽能消毒　蒸汽消毒比較安全，但成本較高。藥劑消毒成本較低，但安全性較差，并且會污染周圍環境。太陽能消毒是近年來在溫室栽培中應用較普遍的一種廉價、安全、簡單實用的基質消毒方法。具體方法是，夏季高溫季節在溫室或大棚中，把基質堆成20～25厘米高的堆（長、寬視具體情況而定），同時噴濕基質，使其含水量超過80%，然后用塑料薄膜覆蓋基質堆，密閉溫室或大棚，暴曬10～15天，消毒效果良好。

6.基質的混合及配制

各種基質既可單獨使用，亦可按不同的配比混合使用，但就栽培效果而言，混合基質優于單一基質，有機與無機混合基質優于純有機或純無機混合的基質?；|混合總的要求是降低基質的容重，增加孔隙度，增加水分和空氣的含量?；|的混合使用，以2～3種混合為宜。比較好的基質應適用于各種作物。

育苗和盆栽基質，在混合時應加入礦質養分，以下是一些常用的育苗和盆栽基質配方。

① 2份草炭、2份珍珠巖、2份沙。

② 1份草炭、1份珍珠巖。

③ 1份草炭、1份沙。

④ 1份草炭、3份沙。

⑤ 1份草炭、1份蛭石。

⑥ 3份草炭、1份沙。

⑦ 1份蛭石、2份珍珠巖。

⑧ 2份草炭、2份火山巖、1份沙。

⑨ 2份草炭、1份蛭石、1份珍珠巖。

⑩ 1份草炭、1份珍珠巖、1份樹皮。

1份鋸末、1份爐渣。

3份草炭、1份珍珠巖。

2份草炭、1份樹皮、1份鋸末。

1份草炭、1份樹皮。