无土栽培技术的研究与应用

无土栽培技术的研究与应用

无土栽培，俗称水栽培和水栽培。是一种不用土壤而用培养液与其他设备来栽培作物的农业技术。具体地说是将作物生长所需的无机养分溶于水中,配制成平衡的培养液来栽培作物;或者将培养液浇灌于人工的基质中(如砂砾、泥炭、锯木屑、稻壳熏炭、石、珍珠岩、岩棉等)来栽培作物的农业新技术。此项技术近年来在国内外受到了广泛地重视,尤其是作为都市型现代农业的组成部分以及在园艺苗木的繁育、生物技术的配套等方面将进一步得到广泛地应用。1.无土栽培的优缺点无土栽培技术的突出优点是:(1)能避免连作障碍。由于长期连作,土传病害加重,在无土栽培条件下,只要事先充分注意器材处理,就能防止各种病菌的传播。(2)由于设施的自动化、机械化,极大地节约了投入的劳动工时。(3)栽培环境的洁净化打破了“农业→土壤→不清洁”的传统观念。(4)能生产由于土壤的原因不适于土栽的作物。(5)有些作物的品种能大幅度提高单位面积产量。然而无土栽培也有如下的缺点:(1)因设备现代化而投资大,成本高。投资成本一方面是开创无土栽培的基本建设费用,一方面是温室、大棚的建设和环境控制装置等费用。(2)无土栽培可以说是蔬菜生产的先进技术,必须具备相当高的栽培技术和基础知识,如设施和配套设备的机械知识、营养液分析和调配的化学知识、作物栽培的生理生态知识、防治病害病理学知识等。(3)与土耕比较,培养液缓冲能力低,管理困难(pH、浓度、水溶氧等调节)。土耕除能支持植物体以外,还能阻挡肥料溶液浓度和pH的胁迫、减轻或排除其对植物体的直接影响。(4)若病原菌侵入培养液则作物有全军覆没之虑,从理论上讲更换培养液即可,但在实际操作中难以实现,故至今仍未能解决。(5)适宜无土栽培蔬菜品种有限,有些品种的培养液目前尚处于试验阶段。2.水培技术没有达到推广阶段从英国、荷兰、意大利、丹麦、法国等国来看,无土栽培与研究近年来发展很快,所谓第三代水培设施NFT和岩棉培技术都是在这些国家首先开发推广的。这些地方水培面积最大,对全世界水培生产的发展起到很大的推动作用。这些国家的共同特点是都是地处北半球温带中北部的发达国家,热资源不很丰富。近百年来广泛利用温室生产来实现蔬菜的高产与周年供应,但温室土培条件下已出现了严重的连作障碍,这就促进了水培技术的发展。尤其是荷兰,由于法律禁止施用化学药剂进行温室的土壤消毒,迫使农民采用便于蒸气消毒的岩棉栽培技术。荷兰又是欧洲蔬菜花卉主要出口国,所以水培面积跃居世界第一。其次是阿拉伯联合酋长国、伊朗、沙特、以色列等中东沙漠国家,近年来凭借其廉价的石油资源和富有的国民收入,采取了大面积的海水淡化、空调降温等设施园艺技术,进行着蔬菜花卉的砂培法加滴灌的水培技术,取得了很好的效果。但是这样高级的水培设施,目前只有少数几个富有的石油输出国才能做到。以砾培为主的前苏联和以泥炭与锯木屑培为主的加拿大,也都具有相当规模的无土栽培面积。至于美国,虽然是最早把水培技术应用于生产实际的国家,但其优越气候条件和肥沃的土地,使习惯于高生产效率的以土地利用型为主要生产方式的农场主,似乎不愿意化钱投资搞集约型经营为主的温室无土栽培,进行无土栽培的多数仍为业余爱好者。目前全美以袋培为主要形式的水培面积约200公顷,近年来未见有水培面积增长的趋势。日本60年代后期由于经济起飞,塑料工业发展,开发与生产了各种塑料制品为基础的水培设施,如M式、协和式、新和式等,全国出现了第二次水培热。到了1978年由于石油危机冲击,以石油产品为基础的水培受挫。1983年达到293公顷,仅次于荷兰而居世界第二。但是在蔬菜水果产量已呈饱和状态、菜价较稳定的日本,近年来水培面积已呈稳中稍降的趋势,其在设施园艺中的比重也仅占0.5%。值得提出的是热心于绿色革命的东南亚各国,如新加坡、马来西亚、泰国、印度、菲律宾等热带、亚热带国家,也在积极研究开发水培技术,但多为“特需”供应,尚处于试验研究时期。从以上可见,除西欧和几个石油输出国和日本等经济发达国家水培生产与研究发展速度稍快以外,从全世界来看,水培技术远未达到普及推广阶段。同时可以看出,水培技术是与各国的实力同步发展的,但不等于经济发达国家一定发展水培技术。水培技术是随着国家经济的发展,国民生活水平的提高而相应地发展起来的。同时,当前水培发展迅速的国家仍局限于设施园艺连作障碍严重以及无法进行土培、人工费昂贵、迫切要求实现设施园艺省力化栽培的一些经济发达国家。另一方面可以看出,尽管水培本身的技术革新使成本大幅度降低,但是不论哪个国家,仍然把降低成本,提高经齐效益,作为水培经营的最大难题来对待。因为农业生产,不仅是生产出有商品价值的产品,更重要是经济效益如何。作为水培来说,其经济效益至少要不低于普通设施园艺同类产品的土培经营方式。由于水培的一次性投资大,各国都在开发适合于本国国情的水培技术。如中东搞砂培,西欧搞岩棉培,加拿大搞锯木屑培,美国搞泥炭培而少资源的日本则以无固体基质的水培为主,以寻求最佳的经济效益。同时在经营的种类与品种上,仍局限在经济效益高的蕃茄、黄瓜、甜椒和生长周期短的莴苣、萝卜芽、葱、三叶芹、中国青梗菜等少数几种蔬菜上。再者,新的水培技术,仍不能说已经达到技术完善、生产稳定的阶段,以生理生态为基础的配套病害防治技术,尚未完善,经营时需要一定的科学知识与技术训练,否则贸然从事,有可能招致失败。可见,无土栽培从长远来看,前途十分广阔,但从近期的发展来看,还有大量的课题有待于进一步研究。3.无土栽培的适应范围和特点我国的无土栽培,始于二次大战后美军驻南京的空军单位进行的小规模的莴苣、小萝卜等的砾培。解放后,随着美军的撤退而结束。我国自行设计生产的无土栽培,首推山东农业大学于1976年开始的“特需”西瓜的水培生产,后来,沈阳、石家庄、上海、北京、南京、武汉等地都相继进行了探索性试验。进行过规模经营的是山东农业大学开发的胜利油田盐碱土地区的水培生产基地,1987年的栽培面积已达7000多平方米,为石油工人提供了鲜美的番茄、黄瓜,取得了较好的社会经济效益。此外,以京、津、沪、穗、宁等大城市和沿海开放城市为主的“特需”供应服务的水培面积也得到了初步的发展,全国大约有20多个省市都在开展探索性试验,但从总体来看,现阶段我国蔬菜无土栽培产生的经济效益同地区关系密切。大致可分为四类:第一类为南方沿海地区,如深圳、珠海等地,其产品品质优良,基本无污染,全部运销港澳地区,价格高,经济效益好;第二类为特殊地区,如大庆油田、胜利油田、克拉玛依油田等,因当地土壤盐碱化、沙漠化严重,常规栽培困难很大,产品主要供给油田职工,社会效益好;第三类为各大城市,如上海、北京、武汉、杭州、广州、南京等,此类地区旅游业发达,经济条件好,高级宾馆、饭店需要优质、无公害蔬菜,经济效益不错,如上海浦东孙桥现代农业开发区1995年从荷兰引进的3公顷自控玻璃温室,总投资2700万元。它主要采用岩棉无土栽培、营养液滴灌、回收雨水灌溉、人工补给CO2、蜜蜂辅助授粉、抗病耐虫无限生长型品种,电脑对温、水、肥、气等生长要素自动控制,单产比一般塑料大棚高5～8倍,产品优质、洁净、无公害,富含维生素、矿物质和氨基酸。有些引进的国外品种,例如番茄、辣椒,生食似水果,凉拌味鲜美,烹饪为佳肴。第四类为沿海中小城市和边远省份,此类地区大多经济条件不太好,产品优质优价体现程度低,目前效益差。很明显,蔬菜无土栽培经济效益的好坏,主要因素为市场。如1995年下半年深圳粮油进出口公司坪山无土栽培场生产的樱桃番茄,销往香港等地,价格20元/kg,同期浙江省农科院东南沿海无土栽培研究中心生产的樱桃番茄,主要供应杭州市民,一般价格8元/kg,仅是前者的40%,经济效益相差甚大。近年来,深圳、广州、上海等大城市引进国外大型连栋温室,有的地区照搬照套国外无土栽培硬件设施,由于气候、作物种类等诸多因素与国外不同,导致经营失败。因此,作者认为投资蔬菜无土栽培,首先应考虑本地的经济情况,对优质、无公害蔬菜的需求量及产品优质优价的体现程度。目前,我国还是一个发展中国家,人民的生活水平还有待于进一步提高,针对我国国民经济迅速增长,人民的生活水平不断提高,消费结构发生了多层次的需求变化,对无污染的中高档蔬菜和名贵花木的需要量激增的情况,无土栽培应根据我国的具体国力和国情,研究开发具有中国特色的无土栽培技术。此技术仍限定于特定的地区,特定的季节和特定的种类与品种。对于无土栽培的方式,还要进一步研制更加节能、简易和高效益的水培型式,解决好关键性的经济效