我国无土育苗栽培研究现状与展望

我国无土育苗栽培研究现状与展望

20世纪70年代，中国对无土苗的栽培进行了正式的研究。70年代中期,山东农业大学邢禹贤等开始研究西瓜、黄瓜、番茄的无土育苗栽培技术;70年代后期,新疆农业科学院吴明珠等开始研究甜瓜的无土育苗栽培技术,但无土育苗栽培一直没有形成规模化。我国对无土育苗栽培这一高新农业技术进行系统的研究和在生产中大面积推广应用开始于80年代后期。从1985~1995年,无土栽培技术一直被列为农业部的重点科研课题、国家重点攻关项目,2001年后无土育苗栽培被列为国家攻关和“863”计划的研究内容。与此同时,国家对无土育苗栽培的科研投入力度也不断加大。由于科研投入的大幅增加,近20年来,无土育苗栽培取得了一系列科技成果,使得无土育苗栽培技术在我国取得了快速发展。目前,全国无土育苗栽培面积达6070hm2,与10年前相比,增长了20多倍,并获得了良好的经济效益、社会效益和生态效益,起到了良好的示范作用。作物的无土育苗有非常突出的优点:有利于根系发育,定植后缓苗快,成活率高,早熟性好;能减少病虫害发生,易培育壮苗;可以使育苗方式机械化、工厂化、集约化,大大减少劳动强度,并且不受季节限制,周年育苗。因此,无土育苗是作物育苗的发展方向。现就我国蔬菜、花卉、烟草、棉花等作物的无土育苗技术的研究现状、存在问题进行了初步的阐述。1各种作物的无土育苗技术1.1棉苗无土移栽育苗技术从20世纪80年代起,棉花育苗移栽技术在我国逐步发展,并已在我国棉区被广泛应用,成为当前棉花的主要种植方式。目前,全国每年棉花育苗移栽面积达133.33万hm2以上。生产上主要应用营养钵育苗技术,该技术虽在解决粮棉矛盾和加快棉花生育进程等方面取得了很好的效果,促进了棉花苗全苗壮,棉花早发,延长了有效开花结铃期,但存在成本高、费工费时、劳动强度大等问题,已越来越难以适应棉花生产发展的新形势。棉花工厂化无土育苗是棉花种植史上的一场种苗革命。它打破了几十年来营养钵育苗移栽的栽培体系,使棉花育苗移栽成为一种简单、快速、省时、省工、节本的栽培方式,为棉花栽培开辟了一条新的道路。对提高我国原棉品质、实现棉花育苗工厂化及应对农村劳动力向城市转移等难题具有重要意义。棉花的工厂化无土育苗具有规模化生产和节工省本等优势,特别适于面积较大的承包户和农场生产,不仅省工节本,而且节约了钵床用地,缓解了劳力紧张的矛盾,节省了对工人的管理费用,可以较好地解决一家一户育苗费时、费工、移栽时劳动强度大等问题,具有良好的发展前景。近年来,面对棉花育苗中所存在的问题,国内学者创建了许多新的育苗方法。杨铁钢(2002)等研究出了棉花工厂化育苗技术及其高产高效技术规程,棉花工厂化育苗由于技术的可控性和规模性,既可实现棉花的规模化和区域化种植,极大地提高皮棉的均一性和一致性,又可解决棉花的一播全苗等技术难题,极大地减轻了棉花生产中繁重的体力劳动强度,从而使棉花生产的现代化程度得到大幅的提升。然而,棉花工厂化育苗的关键技术“棉苗的无土移栽”存在着成活率低、缓苗期长等问题。1992年,该方法的创始人开始从事棉苗无土移栽技术的研究,通过如下技术途径:(1)采用在营养液中添加单宁和有机酸的螯合剂,减少植株中影响棉苗快速生根的单宁和有机酸的含量;(2)通过育苗期间施用生根激素,提高植株中生根激素的含量水平;(3)在移栽前通过施用调节叶片气孔开合的理化制剂以缓解移栽后水分吸收和蒸腾的矛盾;(4)通过移栽时沾施快速生根剂,使棉花栽后能够快速生发新根。经过多次试验,于2000年不但实现了棉苗无土移栽后95%以上的成活率和5~7d缓苗期,还实现棉苗在室内存放3d仍能达到上述指标的理想目标。毛树春(2003)等在总结前人育苗研究经验的基础上,通过育苗理论与技术创新,提出棉花“两无两化”栽培技术,该研究成果的核心与配套技术如下:(1)采用无土新基质育苗。该基质由矿物质和营养组成,可重复利用,富含营养,保水、通透性好,可使苗床成苗率达到95%以上,幼苗极少发生病害,生长整齐,个体健壮,生根养根效果好,取苗方便,带走根量大;(2)使用促根剂。促进幼苗生根,移栽后快速返苗,根系生长健壮,植株健壮,茎粗节密,因防早衰而显著增产,增产达8%~10%;(3)使用保叶剂。防叶片萎蔫,利于集中育苗,用于裸体棉苗的长途运输保鲜,对人、畜和环境无害;(4)采用半自动或全自动裸苗移栽机移栽棉苗,移苗0.13~0.20hm2/h。显然,该项研究为棉花机械化移栽开辟了全新的途径,使我国棉花育苗技术实现了工厂化和轻型化的跨越,取得了国际领先的科技成果。陈金湘等经过多年研究,在国内外棉花、蔬菜、花卉、烟草等育苗研究成果的基础上,开展了全新的棉花育苗移栽方法研究,在国家“十五”攻关、国家“863”课题支持下,进行了“棉花漂浮育苗技术及其物化产品”研究,取得了以下进展:(1)以营养基质为支撑,以聚乙烯泡沫托盘为载体,进行营养液苗床漂浮育苗,突破了棉花幼苗不能在水中生长的禁区;(2)育苗和移栽方法简易,出苗率和成苗率都在90%以上,一次性配制营养液,育苗全程无需浇水施肥,省种、省工、节本、轻便,既适用于工厂化集中育苗,又适用于分散农户育苗;(3)无立枯病、炭疽病等土传病害,也可减缓枯萎病的发生,棉苗健壮无病斑,同时也无地下害虫;(4)棉苗形成水旱两种生态根系,根系发达;(5)取苗方便,不伤断根系,移栽时主根保持完好;(6)移栽时不需任何附加措施,裸苗直接移栽,缓苗期不到3d或无明显缓苗期;(7)大田棉株根系发达,主根入土深,抗倒伏、防早衰,增产潜力大,比营养钵育苗移栽棉增产7%以上。2005和2006年在湖南、湖北、江西、安徽等省示范、推广面积达1066.7hm2,均表现出育苗期间无土传病害,裸苗移栽缓苗期在3d以内或无明显缓苗期,主根发达、早发不早衰、抗倒伏,育苗、移栽每公顷省工节本1200多元,增产皮棉135~225kg,深受棉农欢迎。1.2蔬菜无土苗技术1.2.1黄瓜基质特性与黄瓜产量的关系在无土育苗中,基质持水量是影响种子萌发及生长的主要因素。在基质物理性质与育苗方面,杜胜利等报道了黄瓜幼苗生长发育与育苗基质特性的反应数学模型,以及黄瓜产量与育苗基质透气性及氮、磷、钾营养水平关系的数学模型。柴伟国等报道,在穴盘育苗中适当施用保水剂能改善基质的性状,如增加基质持水量、改善通气性、使各种壮苗指标良性化。1.2.2利用岩棉、瓦石、珍珠岩作基质目前,我国用于蔬菜无土育苗的基质有蛭石、草炭、炉渣灰、种过蘑菇的棉籽壳、珍珠岩、细砂、炭化砻糠、锯木屑等。在国外利用岩棉育苗比较普遍。由于草炭、蛭石、珍珠岩作育苗基质成本较高,且分布有地域性,所以各地均在研究开发适合本地的价廉物美的育苗基质。陈振德等认为茄子育苗的最佳基质配比是草炭∶蛭石=5∶5,陈贵林等认为黄瓜育苗的最佳基质配比为椰壳粉∶蛭石=5∶5,王立志等认为番茄育苗的最佳基质配比为蛭石∶珍珠岩=5∶5,并且均认为混合基质比单一基质好。1.2.3营养液浓度调整无土育苗的养分供应一是可以通过定期浇灌营养液方式解决,二是可以先将肥料直接配入基质中,以后只需浇灌清水。所用基质种类、配比不同、作物不同,对营养液中含有的化学元素要求也不同。营养液浓度应根据基质中各种营养物质的含量和蔬菜幼苗对营养的要求进行适当调整。采用基质中添加肥料供应养分相对省工省力,并有利于出苗及壮苗。作物不同、育苗方式不同,基质中添加肥料量也不同。1.2.4营养体积研究生产上应根据不同生产目的,采用不同规格穴盘育苗。刘宜生等认为要培育健壮的大苗,必须要有较大的营养体积作保证。总之,育苗体积大小应根据作物种类、基质配比、营养液质量、苗龄来调整。1.3牧草无土育苗技术1.3.1连体育苗盘培育该技术利用免疫学的基本原理,在育苗过程中通过营养和生态调控,促使烟苗生长健壮,自身产生免疫功能增加抗病能力。用该技术培育的烟苗生长整齐健壮,30d左右进入大十字期销售给农户,假植到100孔穴的连体育苗盘上继续培育。移栽大田后根系发达、根系活力强、生长快。1.3.2漂浮育苗技术在烟苗方面的应用漂浮育苗是指利用一种称为媒质的人造土壤作为烟苗根系的固定支撑物,将基质(代替土壤)装入聚苯乙烯泡沫制成的育苗盘孔内,种子播在基质中,育苗盘浮放在大棚内的营养池浅层营养液上进行的育苗方式。漂浮育苗技术是目前世界最先进的工厂化育苗技术,美国、巴西等正大力推广这项新技术。此技术集近半个世纪无土栽培的研究成果,同时又克服了以往无土栽培成本高、技术难度大、不便大面积推广的缺点,因而迅速在全球烟区和100多种作物上推广应用。烤烟漂浮育苗技术的操作要点:首先在营养池中配好营养液,然后把播了种的育苗盘漂浮在营养液上,水分养分通过盘底的小孔自动升到填塞在育苗盘上的基质中供烟苗根系吸收利用,调控好温湿度就能育出茁壮的烟苗。1998年湖北恩施白肋烟研究所也报道了研究成功直播式漂浮育苗。漂浮育苗的技术关键是育苗基质、育苗盘和育苗营养液。大理烟科所和恩施白肋烟研究所各自研究成功的漂浮育苗技术通过鉴定后,均申请了国家专利。福建省烟草农业科学研究所于1997年开始进行育苗基质和营养液的筛选工作,1998年开始育苗试验。经过1998~1999年的试验,筛选出了最佳的育苗基质和营养液配方,从生理角度对漂浮育苗方式和营养土育苗方式所育成烟苗进行对比,说明漂浮育苗的优势所在。漂浮育苗的技术关键是育苗基质、育苗盘、营养液及控苗技术。1.4无土栽培的发展它是以人工创造的植物根际环境取代土壤而进行园艺栽培,具有清洁、卫生、无污染、植物长势好等特点。无土栽培能充分表现出花卉的品种特性,如花更大、色更艳、味更香等,一些先进的花卉生产国已进入专业化的无土栽培,根据不同品种需要配制不同的栽培基质,并加入复合营养元素,不同生育期采用不同的基质配方,以保证生产出优质的花卉。无土栽培的方式很多,有水培、岩棉培和基质栽培等方式。其特点为盆栽花卉的无土化已成为规模生产的主要形式,切花生产水培化,盆景出口无土化。2无土繁殖的问题2.1育苗技术主要问题近年来,国内学者研究形成了多种无土育苗移栽新技术,虽然这些技术从育苗到移栽方式都有了重大改进,但仍然存在一些需要解决的问题:一是新的技术都和营养钵育苗移栽棉一样,取苗移栽时易伤断主根,花铃期后棉株抗倒伏能力较差、容易早衰,高产潜力受到制约,进一步高产难度加大;二是育苗操作复杂,附加技术环节过多,育苗移栽过程中需要使用生根剂和保叶剂,且大多只适宜于工厂化设施育苗;三是多数育苗新技术普遍缺乏生理生态基础的系统研究,存在注重育苗与移栽技术的创新研究,轻育苗理论研究的问题。因此,新的育苗技术要发展成为营养钵育苗移栽的替代技术,首先必须明确它的生理生态基础,建立相应的理论体系,其次才是根据理论指导完善方法与技术。2.2无土壤育苗2.2.1育苗规模与配套技术必须进一步探索更为因地制宜的育苗规模和配套技术,以便千家万户的烟农更容易接受漂浮育苗方法。2.2.2漂浮育苗的成本与传统育苗相比,漂浮育苗需要投入育苗设施,如塑料大棚、育苗盘、育苗池、加温设备等,第一年进行漂浮育苗,大田育苗成本接近3000元/hm2。如此高的成本,如果没有烟草部门补贴,是很难被烟农接受的,必须进一步降低漂浮育苗成本。根据现有的研究和示范结果,可以从基质配方、营养液配方、大棚综合利用等方面着手,因地制宜地探索降低育苗成本的有效途径。2.2.3气浓度不足,导致根系分离漂浮育苗的根系发达,根多而且长,可达30cm以上,这对于烟苗移栽带来不便。而且长期生长在水中,水中氧气浓度不足,妨碍了根系的细胞分化,使根系的吸收功能弱化、根毛少、根系活力低。绝大部分生长在水中的气生根,对干旱胁迫的适应性差,移栽后转换在旱土条件下,不能发挥其生理功能,会逐渐死亡。烟苗为了适应新的环境,必须进行根系的转换,无疑要延长烟苗的大田缓苗期。因此,缩短移栽后的缓苗期和移栽后根系机理的转换研究迫在眉睫。2.3蔬菜无土栽培2.3.1减少穴盘育苗的新材料穴盘育苗技术因为基质的成本和有些地区取之不易而受到限制,所以开发新的轻基质材料作为穴盘育苗基质,减少开支,是促进穴盘育苗技术进一步推广应用的重要课题。不同的基质种类、配比,不同作物所用营养液配方亦不同,应选择低成本的、易用的、可培育壮苗的营养液配方。2.3.2加强对重要措施的认识标准化是科技成果转化为生产力的桥梁和纽带,是科技兴农的重要措施。本着培育壮苗,又省工省力省能源的原则,研究不同蔬菜的适宜苗龄,使育苗技术从基质选择、穴盘规格、养分、水分等的管理标准化,才有益于穴盘育苗技术的推广应用。2.3.3设备投入的费用首先,保证蔬菜育苗的质量和生产的稳定,良好的生态环境是非常必要的,这就要求研制开发出适合我国国情的现代化设施和智能化设备。其次,无土栽培系统设施投资成本高,但蔬菜产量增幅不大。虽然无土栽培具有诸多方面的优越性,但与常规的土壤栽培相比,无土栽培设施设备需要一定量的资金投入,各种应用营养液来灌溉作物的无土栽培系统,一般每公顷一次性投资至少9万元以上,用于配制营养液用的肥料,每年也需花费4.5万元以上;即使较实用的有机生态型无土栽培系统,其一次性投资也达3.0~4.5万元,每年的肥料成本也需2.4万元左右。但由于种种原因,生产成本的增加,并没有大幅度地提高蔬菜产量和品质,导致生产者采用无土栽培的积极性不高。最后,菜农的文化素质低、不易掌握土栽培技术。目前,我国设施蔬菜生产仍然以家庭为单位,一般每个农户拥有的设施面积约为667m2左右,生产规模小,对新技术的认识和接受能力较差。虽然,我国各级政府都设有农业技术推广机构,但由于新技术、新成果的推广与技术推广人员的经济利益不挂钩,缺乏激励机制,严重影响了技术推广人员的学习和应用先进技术的积极性,严重阻碍了无土栽培技术在我国的推广