《设施栽培学》课件第七章 园艺设施的无土栽培

1、第七章 设施园艺的无土栽培本章重难点重点： 无土栽培的概念和优缺点 无土栽培的分类和特点难点 无土栽培的管理 本章内容无土栽培的概念和发展历史】无土栽培的分类固体基质栽培系统水培和雾培系统一、无土栽培的概念凡不用天然土壤，使用或不使用基质，用营养液灌溉植物根系，或用其它施肥方式来种植作物的方法统称为无土栽培。无土栽培又称营养液栽培、水耕栽培、水培、溶液栽培、养液栽培无土栽培可以分为基质栽培、水培和雾培三种类型无土栽培的发展历程1840 德国科学家提出的矿质营养学说为无土栽培奠定了理论基础1859-1865 德国又首先提出栽培营养液配方，提出10元素学说（C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S,

2、Fe）标准营养液配方的提出，美国科学家在1938-1940年证明微量元素的必要性，发表了经典的营养液配方。无土栽培的实用化发展1929年，美国科学家Gerike第一个将无土栽培用于商业化生产，1935年建起了面积达8000平米的无土栽培设施。1938年，沙培和砾培相继取得成功第二次世界大战期间，出于对军队的补给需要，无土栽培得到了大面积的发展，其后无土栽培扩大到欧洲和亚洲1973年首先在丹麦出现了岩棉栽培技术，1974年英国科学家提出了营养液膜技术日本对深水液流栽培进行改良并用于商业化生产20世纪80年代始，日本、英国、美国、奥地利出现全封闭的植物工厂无土栽培的优点可以避免土壤栽培所带来的连作

3、障碍。设施栽培的特定小气候易产生土壤此生盐渍化，加之土传病害的发生蔓延，给生产带来极大威胁可以大幅度提高蔬菜的产量和品质。荷兰温室黄瓜和番茄的产量分别达到75kg/m2和55kg/m2，果实商品性显著提高节约水肥。采用先进滴灌和营养液配方，大幅度降低水分和肥料的用量无土栽培的优点生产的自动化和机械化程度高，可大幅度提高劳动生产率生产不受地域限制，扩展了农业的发展空间，海岛、荒滩、盐碱地、沙漠地带均适合生产，亦在家庭阳台、屋顶等处栽培无土栽培的缺点生产需要具备一定的设施条件，前期投入较大技术含量较高，要求生产者具有较高的生产管理技术水平蔬菜产品中硝酸的控制问题无土栽培的应用蔬菜作物生产 基质栽培

4、较多，用于栽培果菜类蔬菜花卉植物生产 多用于栽培切花、盆花用的草本或木本花卉试管苗的繁殖生产 用于试管苗繁殖后的生产，成苗快，易管理药用植物栽培 草本药用植物栽培，增加产量，促进生产航天农业 保障太空中人类食物的供给 二、无土栽培的分类无土栽培按照栽培基质的性质可分为固体基质培养和非固体培基质培养固体基质培养基又可分为无机基质培和有机基质培两类，无机基质培包括砾培、沙培、岩棉培、珍珠岩培、陶粒培等，有机基质培又包括泥炭培、锯木屑培和椰糠培等类型非固体基质培又可分为水培和雾培两大类，其中水培又分为深液流栽培、营养液膜栽培等类型，雾培又可分为全雾培和半雾培两种类型三、固体基质培养种类固体基质栽培（

5、solid substrate culture）是指根系生长在各种天然和人工合成的机制环境中，通过基质固定根系，并通过基质吸收营养液和氧气的栽培方法。基质的分类方法很多，根据基质的来源可分为天然基质和人工合成基质。如砾石、砂为天然基质，而岩棉、蛭石、珍珠岩为人工合成基质按照基质的性质不同可分为惰性基质和活性基质两类，惰性基质是基质本身不起供应养分作用或不具备盐基交换量的基质，如砾石、岩棉为惰性基质，而活性基质是指具有盐基交换量或本身能供给植物养分的基质，如泥炭、树皮、蔗渣等属于活性基质用作无土栽培的基质必须具备以下条件：1、基质必须具备固定作物进行正常生长的作用2、对营养液具有一定的保持能力和

6、扩散能力，对营养液均匀分布并保持一定时间3、基质必须具备一定的透气性能，供应根系呼吸所需氧气 三者必须协调一致，才能满足根系生长所要求的良好条件对基质物理性状的筛选指标主要考虑粒径、容重、总孔隙度、气水比等指标对基质的化学形状主要考虑pH、营养成分种类和含量等良好的基质必须具有一定大小的粒径，基质疏松，保水保肥，具有稳定的化学性质，本身不含有害成分，栽培基质使用前常要进行一些前处理，以保持基质理化性质稳定固体基质栽培的优点在于基质的水、气、肥三者协调，供应充分，设备投资较低，容易管理，缺点是基质体积较大，基质填充、消毒再利用比较费工砾培 是无土栽培的早期发展类型，是一种封闭循环的系统，种植槽要

7、求不漏水，槽内装满惰性砾石，粒径为5-15mm，要求质硬而未风化，棱角较钝，避免因摩擦而对植物的根系造成伤害 尽量不要选取石灰性的砾石，因为石灰砾石中的CaCO3能与营养液中的磷酸盐作用，生成不溶性的磷酸钙沉淀，从而降低营养液中磷的浓度2、基质槽栽法将基质装入一定容积的栽培槽中种植植物。称为基质槽式栽培法基质槽栽的基本设施一般有栽培床、贮液池、水泵和管道几部份组成南非槽式基质栽培床结构3、岩棉培岩棉培是以岩棉作为栽培基质的无土栽培方式。岩棉是辉绿岩、石灰石和焦炭一不同比例混合，在高温下经熔融后喷成丝状冷却黏合而成的疏松多孔成型的固体基质。一般重量为90kg/m3，总孔隙为97.2%，具有化学性

8、质稳定、物理性状优良、pH稳定及经高温消毒后不携带任何病原菌的优点岩棉培就是将作物种植于一定体积的岩棉块中，让作物在其中扎根锚定，吸水吸肥。其基本模式是将岩棉切成定型的块状，用塑料薄膜包住成一枕头袋状，称为岩棉种植垫常用的岩棉垫长度为70-100cm，宽15-30cm，高7-10cm。种植时，将岩棉种植垫的面上薄膜割开一个小穴，种上带有苗块的小苗，再将滴液管固定到小岩棉块上，植株即可在岩棉块中扎根生长岩棉种植垫示意图岩棉培以滴灌方式供液，根据给液方式的不同将岩棉培可分为开放式岩棉培和循环式岩棉培。开放式岩棉培的营养液不循环利用，多余部分通过垫底流出排放循环式岩棉克服了开放式岩棉培的缺点，多余的

9、营养液通过回流管流回到地下贮液池中，营养液可以循环利用开放式岩棉的结构示意图循环式岩棉的结构示意图4、袋培法袋培法使用尼龙袋或专用塑料薄膜袋等装入基质按一定距离在带上打孔，作物栽在孔内，通过滴灌方式供液，袋培又可分为筒式袋培和枕头式袋培两种形式，在袋的下部或两侧打有小孔，以便排除多余的营养液。 开口筒式袋式栽培 枕头式袋培系统示意图5、立体栽培法立体栽培又称垂直栽培，这种栽培方式主要通过利用竖立起来的栽培柱进行栽培，可以更有效地利用设施空间，和平面栽培相比，立体栽培法可以提高土地利用率3-5倍，提高单位面积产量2-3倍。立体栽培具有多种方式国内常见的立体栽培有柱状栽培、长袋状栽培和盆钵式立体栽

10、培三种方式，主要用于种植生菜、草莓等作物（1）柱状栽培 栽培柱采用硬质塑料管或石棉水泥管制成，在管的四周按螺旋位置开孔，植株种植在孔中的基质中。也可采用专用的无土栽培柱。栽培柱有若干个短的模型管构成，在每一个模型管中有几个突出的杯状物，用于种植园艺植物柱状立体栽培示意图（2）长袋状栽培长袋状栽培是柱状栽培的简化，与柱状栽培的不同之处在于采用聚乙烯塑料薄膜取代硬管，栽培袋的直径为15cm，厚度为0.15mm，长度为2cm，内装栽培基质，基质装满后将上下两端扎紧，然后悬挂在温室中，在栽培室的周围开一些直径2.5-5cm的孔，用以种植作物吊袋式立体栽培示意图（3）盆钵式立体栽培将定型的塑料盆填装基质

11、后上下叠放，栽培孔交错排列，保证作物均匀受光，作物定植在盆钵的栽培中，供液管道由顶部自上而下供液四、水培系统种类水培是指植物部分根系浸泡在营养液中，而另一部分根系裸露在潮湿空气中的一种无土栽培方式水培的特点在于作物根系直接与营养液接触，根系通过栽培板固定，氧气需通过外加补液设施补充到营养液中，对于设施要求较高，营养液的配方要求严格，需要较完善的补氧设施根据营养液层的深度、设施结构和供氧、供液等管理措施的不同，可将水培系统分为两大类型： 一是营养液液层较深的深液流技术，有时也称为深水培技术； 二是营养液液层较浅的营养液膜技术，有时也称为浅水培技术（1）深水流液栽培深水液流栽培简称DFT，是水培的

12、一种方式。该系统与NFT不同之处在于流动的营养液层较深（5-10cm），这种系统的优点在于解决了NFT系统在停电期间不能正常运转的困难，但该系统需要专门设施来保证营养液中有足够的氧气供应深水液流设施根据建筑材料的不同可以分为两大类型，一种是以塑料制成的成型设施，使用时只需现场拼接即可另一种是由水泥构件制成，我国目前多采用这种类型，改进型的神园式水培系统主要包括种植槽、定植或定植网框、贮液池、营养液的循环流动系统等四部分组成2、营养液膜技术营养液膜技术也称为NFT，是水培的另一种形式，设施主要包括种植槽、贮液池、营养液循环流动装置等三部分该系统的生产特点是没有基质栽培的基质部分和供液装置，营养液

13、在种植槽中呈一薄层（0.5-1cm）进行流动，根系部分裸露在空气中可以吸收氧气，营养液不断循环流经作物根系，以保证作物生长所需营养液、水分和氧气的供应NFT生产设施组成示意图为了提高营养液管理的效率，有时需要采用一些辅助设施提高营养液管理的自动化水平。辅助设施包括供液定时器，电导率的自控装置、pH自控装置、营养液的温度控制装置等设施NFT的自动控制示意图五、喷雾栽培喷雾栽培又称雾培或气培，是指植物根系生长在雾状的营养液环境中的一种栽培方式其作用原理是利用喷雾装置将营养液雾化，植物根系处于封闭黑暗的根箱内，悬空于雾化后的营养液环境中，根系各部分都能接触到水分和养分。由于根系悬空，与空气接触充分，氧气供应充分，因此根系生长良好雾培根据根系