簡述無土栽培的現狀及發展趨勢
論文關鍵詞：無土栽培 現狀 發展趨勢論文摘要：無土栽培是一種用營養液代替天然土壤作基質的栽培新技術，這種營養液可滿足作物整個生命周期對水分、養分、氧氣及溫度的需求。簡述了國外無土栽培的概況，介紹了中國無土栽培的發展，現狀，并對發展趨勢進行了分析，為推進中國無土栽培技術發展提供理論依據。
無土栽培以人工制造的作物根系取代了土壤環境，可有效解決傳統土壤栽培中難以解決的水分、空氣、養分的供應矛盾，使作物根系處于最適宜的環境條件，從而充分發揮作物的增產潛力。目前，世界上應用無土栽培技術的國家和地區已達100多個，由于其栽培技術的逐漸成熟和發展，應用范圍和栽培面積也不斷擴大，經營與技術水平空前提高，實現了集約化、工廠化生產，達到了優質、高產、高效和低耗的目的。
1國外無土栽培的發展概況
在設施中，無土栽培正在改變著傳統種植方式，成為飛速發展的新興學科。實踐證明，無土栽培具有節水、節能、省工、省肥、減少環境污染、防止連作障礙、產品無污染及高產高效等一系列特點。早在第二次世界大戰期間，西方國家就應用無土栽培技術生產蔬菜供應部隊。到20世紀60年代無土栽培技術在發達國家得到廣泛應用。70年代后，出現了營養液膜技術(NFT)，生產有所下降，后來又出現多種人工基質。其中巖棉的應用較廣，發展迅速。美國是世界上最早進行無土栽培商業化生產的國家，主要集中在干旱、沙漠地區，主要栽培作物有黃瓜、番茄等蔬菜，無土栽培面積超過2000hm2。荷蘭是無土栽培最發達的國家，其無土栽培面積達4000hm2，有64％的溫室都采用無土栽培技術。日本也是無土栽培較發達的國家，其無土栽培以巖棉培和NFT為主，無土栽培面積約300hm2。現在世界上商業性無土栽培是以基質栽培為主。荷蘭的基質栽培占無土栽培總面積的90％以上，法國占81％，加拿大占80％，日本各種循環水栽培占80％以上，比利時基質栽培面積占50％左右。
世界各國采用無土栽培主要生產蔬菜、花卉和水果。在歐盟國家溫室蔬菜、水果和花卉生產中，已有80％采用無土栽培方式。歐盟規定。2010年之前該組織所有成員國的溫室必須采用無土栽培。產量高是無土栽培的最大特點，世界上先進的無土栽培技術其番茄產量可以達到45～55kg/m2，黃瓜產量達到50～70kg/m2。為此，發達國家已經實現了采用實施自動測量和自動控制，先進的無土栽培技術可以較好的保護環境，生產出綠色食品。近年，發達國家又采用了專家系統的最新技術，應用知識工程專家的知識和經驗，使其規范化、系統化，形成專家系統軟件，它可以完成與專家水平相當的咨詢工作，并可為用戶提供建議和決策。
目前，世界上的無土栽培技術發展有兩種趨勢：一種是高、高技術、高效益類型，如荷蘭、日本、美國、英國、法國、以色列及丹麥等發達國家，無土栽培生產實現了高度化。其溫室環境、營養液調配、生產程序控制完全由計算機調控，實現一條龍的工廠化生產，實現了產品周年供應，產值高效益顯著。另一種趨勢是以發展中國家為主，尤其是以中國為代表，根據本國的國情和經濟技術條件。就地取材搞土法上馬。手工操作，采用簡易的設備。這些國家發展無土栽培的目的是改造環境、節約用水和土地資源，解決人民的基本生活需要。
2我國無土栽培的發展現狀
我國無土栽培的悠久，如生豆芽、船上種菜和盆里養水仙等都是原始的無土栽培。但我國開展無土栽培研究工作的時間比較晚，20世紀70年代末。山東農業大學首先開始無土栽培生產試驗，并取得了成功，80年代中期，從國外引進溫室及無土栽培設施相繼投產。尤其是隨著改革開放，人們的生活水平不斷提高，蔬菜生產已經從過去的單純追求高產向高產、優質方向發展，人們需求無公害蔬菜、綠色食品的呼聲越來越高，在此形勢下無土栽培在全國各地蓬勃興起，迅速從研究階段進入生產階段。據資料，1985年全國無土栽培的面積只有7hm2，1990年增長到15hm2。1995年全國無土栽培的面積發展到50hm2，2000年全國無土栽培的面積達100hm2左右，2005年我國無土栽培的總面積約為315hm2。近幾年，我國無土栽培進入迅速發展階段，無土栽培的面積和栽培技術水平都得到空前的提高。
我國從事無土栽培技術研究的部門和單位約50多個。除研制不同類型的栽培裝置外，重點研究營養液膜栽培和不同基質培的配套技術，并在全國普及推廣，使我國的無土栽培從實驗研究階段進入商品化生產時期，獲得一批具有中國自主知識產權的農業高新技術，使國外的先進實用技術實現國產化。無土栽培的植物也擴大到蔬菜、花卉、西瓜、甜瓜及草莓等20多種，但絕大部分用于蔬菜生產。
我國無土栽培方式主要有基質培和水培兩種：
(1)固體基質培。主要是有機生態型基質培，還有基質袋培、立體培、巖棉培等形式。使用固體基質的營養液栽培具有性能穩定、設備簡單、投資少、管理容易及不易傳染根系病害等優點。近期使用的基質主要有巖棉、泥炭、沙、蛭石、珍珠巖及鋸木屑等。現已證明，巖棉和泥炭是較好的基質，但我國的農用巖棉尚在試用階段。多數靠進口，成本較高。巖棉是一種用多種巖石熔融在一起形成巖漿，然后噴成絲狀，冷卻后稍微壓縮而成的疏松多孔的固體基質，因巖棉制作過程是在高溫條件下進行的，故經過高溫消毒，不含病毒和其他有機物。
(2)水培。目前以營養液膜技術(NFT)和浮板毛管水培技術(FCH)兩種為主。營養液膜技術(NFT)的特點是循環供液的液流呈膜狀，僅以數毫米厚的淺液流流經栽培槽底部，水培作物的根墊底部接觸淺液流吸水、吸肥，上部暴露在濕氣中吸氧，較好地解決了根系吸水與吸氧的矛盾。但存在液流淺、液溫不穩定、一旦停電停水植株易枯萎以及根際環境穩定性差等不足，限制了其發展。浮板毛管水培技術(FCH)系浙江省農業科學院和南京農業大學于“八五”期間研制開發，應用分根法的特點在栽培槽中設置濕氈分根裝置，既解決了根系水氣矛盾，又有一定深度的營養液，不怕短期停電(24h以上)，根際環境穩定。易于調控(冬季于栽培床內鋪電熱線加溫，夏天鋪設塑料軟管通深井水降溫)。
3我國無土栽培的發展趨勢
無土栽培具有十分誘人的廣闊前景，但其技術要求嚴、設施裝備投入高，受我國生產、消費、資金、技術等方面因素的限制，目前不宜盲目發展，更不能全套照搬國外的生產模式。應結合當地實際進行研究試驗，在推廣應用中走出一條實用可行的具有中國特色的無土栽培之路。
3．1因地制宜發展具有本地特色的無土栽培技術
由于自然資源、生產技術、等因素千差萬別，因此各地不能全盤照搬國外或其他地區的生產方式和方法。如栽培基質的選擇，應在試驗的基礎上大膽嘗試利用本地資源：營養液配方也因各地水質、化肥種類等的不同，做出靈活調整；還應根據各地區消費習慣及氣候特點，選擇無土栽培的作物種類。總體看，南方以廣東為代表，以深液流水培為主：東南沿海長江流域以江浙滬為代表，以浮板毛管、營養液膜技術為主；北方廣大地區由于水質硬度較高，水培難度較大。以基質栽培為主；無土栽培面積最大的新疆戈壁灘。主要推廣魯SC型改良而成的砂培技術。各地應根據當地的具體情況，建立適合本地區特點的無土栽培技術體系。
3．2大力發展立體栽培模式
我國占世界總人口的1/4，但耕地面積僅為世界總耕地面積的1/7，人均耕地面積遠低于世界平均水平。而且我國是水資源相當貧乏的國家，被列為世界上13個貧水國之一，全國人均水資源占有量僅為世界人均水平的1/4，每年缺水約300億m3。要使我國保持可持續發展，不斷提高人民生活水平，必須不斷提高有限土地面積的生產效率，拓展農業生產空間。據研究，立體栽培能充分利用空間和太陽能，提高土地利用率3～5倍，提高單位面積產量2～3倍。為節約土地資源和水資源、提高土地利用率和生產效益，我國要加強立體栽培方面的研究，大力發展立體栽培技術。
3．3簡化技術，循序漸進
無土栽培作為一項現代農業生產技術，涉及的范圍包括作物栽培、肥料、病蟲害控制、農業工程及自動化控制等多個學科，其技術難度、管理的復雜性均高于有土栽培，不易被農民所掌握，推廣起來有一定的困難。這就需要各地農技推廣或科研部門把特定的無土栽培技術、制定成簡便易行的操作步驟，而農民只需按此操作即可。如需配制適宜當地某種作物的某種無土栽培方式所需的營養液，農民只需購回特定的專用復合式完全化肥，加入到一定比例的水中便可使用，在一定時間后，再加入要求量的部分或全部營養物質即可。先試驗性探索，再大規模投入生產應用，使無土栽培技術的管理和操作均有類似的“”可循。同時還要對農民進行有關的技術培訓，提高其現代農業技能和水平。
3．4降低，增加效益
無土栽培技術在發達國家和地區多使用專用設施和設備，如成型的各種栽培槽、商品化基質、營養液的自動監控及管理系統等，這些設施設備費用約為170元/m2，這在我國許多地區是不現實的。在發展無土栽培時應考慮成本的投入、技術力量及其他條件。因此，通過諸多方法和技術避開高投入問題是推廣無土栽培技術的關鍵。無土栽培的類型和方式多種多樣，各地可根據實際情況就地取材，篩選出各種無土栽培設施替代品或采用人工、半人工管理的方式進行嘗試，增強無土栽培技術的實用性。如用爐渣、鋸末、菌糠代替蛭石、草炭基質，用各種水泥、磚、土槽代替泡沫、塑料栽培槽等，均能降低成本、增加效益，收到較好的效果。
3．5發展有機生態型無土栽培技術
鑒于目前我國大部分地區采用的無土栽培方式仍以無機耗能型為主，不僅耗能高、污染環境，而且生產的食品硝酸鹽含量超標。因此，應大力推廣有機生態型無土栽培技術，其具有省、成本低、用工少并易操作等優點，能夠生產高產優質產品。該技術在生產過程中全部使用有機肥，以固體肥料施入。灌溉用清水，耗能低，灌溉排出液對環境無污染。有機生態型無土栽培的優點是以有機固態肥取代傳統營養液，操作管理簡單，大幅度降低無土栽培設施系統的一次性投資，大量節省生產費用，對環境無污染，產品質量優。目前，全國有機生態型無土栽培的推廣面積超過無土栽培總面積的60％。有機生態型無土栽培能適應當前生態農業及綠色食品發展的需要，只有大力推廣有機生態型無土栽培，才能實現傳統農業向現代化農業的轉變。
總之，我國無土栽培技術的應用起步較晚，無土栽培技術水平雖處于初級階段，但我國是一個具有巨大發展潛力的發展中國家，隨著改革開放的深入發展、經濟條件的逐步改善和人民生活水平的不斷提高，預計今后無土栽培將會出現蓬勃發展的新局面。無土栽培的興起，將使農業、園藝、、花卉生產及開發等進入一個新的發展階段。無土栽培技術具有十分廣闊的發展前景。
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