无土栽培种植技术
一、无土栽培技术简介
1、无土栽培的概念
无土栽培是最近几十年发展起来的一种蔬菜栽培新技术，它不是在土壤里栽培蔬菜，而是把蔬菜生长所需要的矿质营养物质，溶于水中配成营养液，通过一定的栽培设施形式，在一定的栽培基质中，用营养液进行蔬菜的栽培。因为不用土壤栽培，所以称无土栽培，又称营养液栽培或称水培法。
2、无土栽培的优点
长势强、产量高、品质好、收益大；节约肥、水；病虫害轻微，产品清洁卫生；节省劳力，减少轮作换花；栽培地点，选择余地大；有利于实现蔬菜栽培的产业化和现代化。
3、无土栽培类型
A.基质栽培：
（1）无机基质
①粒状基质：砂培、珍珠岩培等
②泡沫基质：聚乙烯等泡沫塑料栽培
③纤维基质：岩绵、矿绵等栽培
④其他：蛭石等栽培
（2）有机基质：草炭、锯末、稻壳、树皮等栽培
B.半基质栽培：在栽培容器中，基质、营养液和空气各占一定空间比例的栽培形式
C.无基质栽培：① 水培 ② 喷雾栽培
4、无土栽培应用范围
①目前我国日光温室无土栽培主要蔬菜示范应用范围是：黄瓜、番茄、菜豆、甜椒、生菜、西瓜、厚皮甜瓜、空心菜、甘蓝、绿菜花、芹菜等。
②我国无土栽培主要栽培类型的应用范围是：有机生态型无土栽培和浮板毛管水无土栽培。
③无土栽培是农业科技发展到一定阶段的产物，它的应用要求较高的设备投入和技术条件。
二、立体无土栽培技术
立体栽培也叫垂直栽培是立体化的无土栽培，这种栽培是在不影响平面栽培的条件下，通过四周竖立起来的柱形栽培向空间发展，充分利用温室空间和太阳能，以提高土地利用率3～5培，可提高单位面积产量2～3倍。
1、立体栽培的类型
（1）柱状栽培
栽培柱采用杯状石棉水泥管、硬质塑料管、陶瓷管或瓦管，在管四周按螺旋位置开孔，并做成耳状突出,以便种植作物，栽培容器中装入基质，重叠在一起形成栽培柱。也可采用专门的无土栽培柱，栽培柱由若干个短的模形管构成，每一个模形管有几个突出的杯状物，用以种值作物。
（2）长袋状栽培
栽培袋采用直径15厘米、厚0.15毫米的聚乙烯筒膜，长度一般为2米，底端结紧以防基质落下，从上端装入基质成为香肠的形状，上端结扎，然后悬挂在温室中，袋子的周围开一些2.5～5厘米的孔，用以种植作物。考虑起段设施成本、栽培效果和对温室大环境的要求等因素，立柱式无土栽培具有一定的观赏价值，且投资少、效益高，在我国各地应用较多。
2、立柱式无土栽培设施结构
立柱式无土栽培设施由营养液池、平面DFT系统、栽培立柱、立柱栽培钵和立柱栽培
的加液回液系统等几部分组成。
（1）营养液池容积按每亩的水培面积需要15～20吨水的标准设计。具体建造方法同前。
（2）平面DFT系统参照水培无土栽培方法。
（3）栽培立柱立柱是用来支撑和固定栽培钵和滴液盒的载体，立柱使各栽培钵中穿于一体，通向空中立柱由水泥墩和铁管两部分组成。水泥墩的规格为15厘米见方，中间有一直径30毫米，深10厘米的圆孔，埋在水培床的两边地下用以固定立柱铁管，墩距为90厘米。铁管直径为25～30毫米，长约2米，材料用薄壁铁管或硬质塑料管均可，管下端插入水泥墩的孔中。
（4）栽培钵栽培钵是立柱上栽植作物的装置，形状为中空、六瓣体塑料钵，高20厘米，直径20厘米，瓣间距10厘米钵中装入粒状岩棉或椰子壳纤维。瓣处定植6株作物，根据温室的高度将8～9个和滴液盒4部分组成。栽培钵错开花瓣位置叠放在立柱上，串成柱形。
（5）加液回液系统立柱栽培的加液系统由水泵加液主管、加液支管。加液主管为φ40～50毫米硬质滴液管,加液支管为φ16毫米无孔硬质滴管,滴液盒为一圆形塑料盒,盒的两端有两截空心短柄，用于连接加液支管，盒的底部四周有6个小孔，使营养液能下流。滴液盒的底部中心固定在立柱上方。
供液时营养液由水泵从液池中抽出，经加液主管、加液支管进入滴液盒，从滴液盒流入栽培钵，再通过栽培钵底部小孔，流入第2个栽培钵，依次顺流而下到达最下面一个栽培钵然后流入平面水培床，再流回营养液槽，完成一个循环。
3、立体式无土栽培注意事项
（1）栽培蔬菜的选择立柱式栽培并不适于所有蔬菜，扬长避短才能发挥立柱的作用，一般矮生型叶菜类适宜柱式栽培，其向上生长的高度一般不宜超过45厘米，目前已试验成功的品种有紫背天葵、草莓、大叶筒蒿、散叶生菜、油菜、三叶芹等小株型的叶菜类。株型较高的蔬菜会因空间限制和重力作用茎秆倒下，影响生长，果菜类对光照条件要求较高一般不宜立柱栽培，但可以采取立柱最上部2～3层种植矮生型果菜，如草莓，下部种植叶菜的方法。由于立柱的特殊构型，蔬菜不能前后左右对称生长，结球蔬菜因外型不美观、商品性差而不适宜立柱式栽培。
（2）光照光照是影响立体栽培产量和品质的重要环境因子。在柱式栽培下，光照强度随着栽培钵层数的下降而递减，并且立柱阳面植株获得的光照好于阴面。据测定，从立柱上到下，每下降一层，光照强度平均减少15%，除最高一层阴面与阳面光照接近外，其余各层的阴面只有阳面光照的50%左右。为了弥补光照的不足和差异，需要定期对立柱进行旋转，使每一层的6株作物都能接受足量的阳光，这是保证作物整齐生长和提高产量的重要方法，另外也可以采取人工补光的方法。
三、无土栽培技术要点
不论采用何种类型的无土栽培，几个最基本的环节必须掌握，无土栽培时营养液必须溶解在水中，然后供给植物根系。基质栽培时，营养液浇在基质中，而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状，必须有所了解。
（一）水质
水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度（EC），pH值和有害物质含量是否超标。电导度（EC）是溶液含盐浓度的指标，通常用毫西门子（mS）表示。各种作物耐盐性不同，耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS)，如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格，尤其是水培，因为它不象土栽培具有缓冲能力，所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低，否则就会发生毒害，一些农田用水不一定适合无土栽培，收集雨水做无土栽培，是很好的方法。无土栽培的水，pH值不要太高或太低，因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好，如果水质本身pH值偏低，
就要用酸或碱进行调整，既浪费药品又费时费工。
（二）营养液
营养液是无土栽培的关键，不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多，但大同小异，因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中，差别最大的是其中氮和钾的比例。
配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本，生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液（原源），再进行稀释，可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内，使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合，尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定，必须调整到适于作物生育的PH值范围，水增时尤其要注意pH值的调整，以免发生毒害。
（三）基质的理化性状
用于无土栽培的基质种类很多，可根据当地基质来源，因地制宜地加以选择，尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是：
1、具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即：1毫米；1～5毫米；5～10毫米；10～20毫米；20～50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。
2、具有良好的物理性质。基质必须疏松，保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为，对蔬菜作物比较理想的基质，其粒径最好以0.5～10毫米，总孔隙度>55％，容重为0.1～0.8克?厘米3，空气容积为25～30％，基质的水气比为1：4。
3、具有稳定的化学性状，本身不含有害成分，不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面：
PH值：反应基质的酸碱度，非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH＝6～7被认为是理想的基质。
电导度(EC)：反映已经电离的盐类溶液浓度，直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。
缓冲能力：反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力，要求缓冲能力越强越好。
盐基代换量：是指在pH＝7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多；无机基质中蛭石可代换物质较多，而其它惰性基质则可代换物质就很少。
4、要求基质取材方便，来源广泛，价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广为存在的砻糠灰（农村家庭饭用的燃料废渣），做无土栽培基质，栽培番茄，效果良好，大幅度降低了成本。
在无土栽培中，基质的作用是固定和支持作物；吸附营养液；增强根系的透气性。基质是十分重要的材料，直接关系栽培的成败。基质栽培时，一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986－1987年的试验研究，在黄瓜基质栽培时，营养液与基质之间存在着显著的交互作用，互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方，在基质栽培时，特别是使用有机基质时，会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响，而使配方的栽培效果发生变化，这是应当加以考虑的问题，不能生搬硬套。
（四）供液系统
无土栽培供液方式很多，有营养液膜（NFT）灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水（闭路系统）和非循环水
（开路系统）两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。
1、营养液膜法（NET）
（1）备三个母液贮液灌（槽）。一个盛硝酸钙母液，一个盛其它营养元素的母液，另一个盛磷酸或硝酸，用以调节营养液的pH。
（2）贮液槽。贮存稀释后的营养液，用泵将其液由栽培床高的一端的送入，由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关，一般1000平方米要求贮液槽容量为4－5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。
（3）过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器，以保证营养液清洁，不会造成供液系统堵塞。
2、滴灌系统的灌溉方法
（1）备两个浓缩的营养液罐，存放母液。一个液罐中含有钙元素，另一个是不含钙的其它元素。
（2）浓酸罐。用业调节营养液的PH。
（3）贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300～400平方米的面积，贮液槽的容积1～1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关，只要高于1米，就可供30～40米的距离。如果用泵抽，则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。
（4）管路系统。用各种直径的黑色塑料管，不能用白色，以避免藻类的孳生。
（5）滴头。固定在作物根际附近的供液装置，常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀，发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞，所以在贮液槽的进出口处，也必须安装过滤器，滤出杂质。
四、营养液的配制
各国科学家先后研制出数百种营养液配方,其中,荷格伦特(Hoagland)营养液是一种应用比较广泛的营养液。
荷格伦特营养液的配方如下:
1、大量元素 每升培养液中加入的毫升数
KH2PO4 1 mol 1
KNO3 1 mol 5
Ca(NO3)2 1 mol 5
MgSO4 1 mol 2
2、微量元素 每升培养液中加入的克数
H3BO3 2.86
MnCl2·4H2O 1.81
ZnSO4·7H2O 0.22
CuSO4·5H2O 0.08
H2MoO4·H2O 0.02
3、每升培养液中加入1 mL FeEDTA溶液(即乙二胺四乙酸铁盐溶液)。
通常应当先配出各种盐类的浓缩液。注意避免浓缩液中出现沉淀。使用时按一定的比例加水稀释到要求的浓度。采用循环供液时,营养液中的矿质元素被植物体吸收后,应当及时进行调节,使营养液仍旧符合原配方的要求。
营养液的特点：任何一种营养液都应当具备以下三个特点。第一,包括所有的必需的矿质元素。对某些植物还可以增加有关的元素。例如,禾本科植物的营养液中可以加入适量的Si。第二,是均衡的营养液,也就是矿质元素之间要有适宜的浓度比例。第三,具有适宜的pH范围。
pH的控制：营养液的pH与植物对矿质元素的吸收以及生长发育都有着密切的关系。根吸收阴离子以后往往引起营养液的pH升高,根吸收阳离子以后往往引起营养液的pH降低。多数植物在pH偏低时有利于对阴离子的吸收,在pH偏高时有利于对阳离子的吸收。对于多数植物来说,pH为5～7时是适宜的。当营养液的pH超出适宜的范围时,需要用碱液或酸液重新调整营养液的pH,或者更换营养液。
氧的调节：除了水稻等少数植物以外,大多数植物对根系缺氧是十分敏感的。营养液供氧不足会影响根系的正常生长,进而影响根对矿质元素的吸收,甚至使根系腐烂死亡。一般情况下,水中氧的溶解度不高,并且随着水温的上升而下降。在水中氧含量低的情况下,根系吸收K+、Ca2+等矿质元素的数量就会明显减少。可以采取营养液流动供应、营养液通气、营养液喷雾和更新营养液等方法解决根系供氧。
