第二节　无土栽培的特点、要求与应用范围

无土栽培作为一项农业高新技术，可按需供水供肥，能有效调控栽培环境，具有土壤栽培无法比拟的优越性，发展潜力大，但同时也存在着不足，只有充分认识其特点，才能正确评价无土栽培技术，合理把握其应用范围和价值，从而做到恰当应用无土栽培技术，发挥其最大效能。

一、无土栽培的特点

（一）优点

无土栽培从栽培设施到环境控制都能做到根据作物生长发育的需要进行监测和调控，可使蔬菜、花卉等植物完全按照人类的需要进行生产，避开季节、地理的不良影响，做到周年生产，周年供应。无土栽培的优点和效益主要集中在如下几个方面。

1.产量高、效益大、品质好、价值高

无土栽培的突出优点是产量高、效益大。无土栽培和设施园艺相结合，能合理调节植物生长的光、温、水、气、肥等环境条件，尤其人工创造的根际环境能妥善解决水气矛盾，使植物的生长发育过程更加协调，所以能充分发挥其生长潜能，取得高产。与土壤栽培相比，无土栽培的植株生长速度快、长势强，如西瓜播种后60天，其株高、叶片数、相对最大叶面积分别为土壤栽培的3.6倍、2.2倍和1.8倍。植物产量也成倍地提高（表1-2）。

无土栽培的绿叶菜生长速度快，叶色浓绿，幼嫩肥厚，粗纤维含量少，维生素C含量高；果菜类商品外观整齐、开花早、结果多、着色均匀、口感好、营养价值高；如无土栽培的番茄可溶性固形物比土壤栽培多280％，维生素C含量则由18毫克/100克增加到35毫克/100克，总酸增加3倍，硬度达到6.4千克/平方厘米，比土壤栽培提高1倍，维生素A的含量也稍有增加，干物质含量增加近1倍（表1-3）。无土栽培的香石竹香味浓郁，花期长，开花数多，单株年均开9朵花（土培5朵），裂萼率仅为8％（土培90％），无土栽培的仙客来花茎粗，花瓣多，商品质量高，且能提早上市。

2.省水、省肥、省地、省力、省工

无土栽培通过营养液按需供应水肥，能大幅度减少土壤灌溉水分、养分的流失、渗漏和土壤微生物的吸收固定，充分被植物吸收利用，提高利用率。无土栽培耗水量只有土壤栽培的1/10～1/4，一般可节水70％以上（表1-4），是发展节水型农业的有效措施之一。全世界土壤栽培肥料利用率大约只有50％，我国的肥料利用率只有30％～40％。而无土栽培按需配制和循环供应营养液，肥料利用率达90％以上，即使是开放式无土栽培系统，营养液的流失也很少，从而大大降低生产成本。无土栽培不需中耕、翻地、锄草等作业，加上计算机和智能系统的使用，逐步实现了机械化和自动化操作，节省人力和工时，提高了劳动生产率，与工业生产的方式相似。另外，可以立体种植植物，提高了土地利用率。日本称无土栽培为“健幸乐美”农业。

3.病虫害少，生产过程可实现无公害化

无土栽培属于设施农业，在相对封闭的环境条件下进行，可人为严格控制生长条件，为植物生长提供了相对无菌和减少虫源的环境，在一定程度上避免了外界环境和土壤病原菌及害虫对植物的侵袭，加之植物生长健壮，因而病虫害轻微；种植过程中可少施或不施农药，不存在土壤种植中因施用有机粪尿而带来的寄生虫卵及重金属、化学有害物质等公害污染。肥料利用率高，使用过的营养液可二次利用或直接排到外界，通常不会对环境造成二次污染。

4.避免土壤连作障碍

设施土壤栽培常由于植物连作导致土壤连作障碍，而传统的处理方法如换土、土壤消毒、灌水洗盐等局限性大，效果不理想，而被动地不断增加化肥用量和不加节制地大量使用农药，又造成生产成本不断上升，环境污染日趋严重，植物产量、品质和效益急速下滑，甚至停种。无土栽培可以从根本上避免和解决土壤连作障碍的问题，每收获一茬后，只要对栽培设施进行必要的清洗和消毒就可以马上种植下一茬作物。

5.极大拓展农业空间

无土栽培使作物生产摆脱了土壤的约束，可极大扩展农业生产的可利用空间且不受地域限制。在荒山、河滩、海岛、沙漠、石山等不毛之地，以及城市的阳台和屋顶，河流、湖泊及海洋上，甚至宇宙飞船上都可以进行无土栽培。在温室等园艺设施内可发展多层立体栽培，充分利用空间，挖掘园艺设施的农业生产潜力。

6.有利于实现农业现代化

无土栽培可以按照人的意志进行生产，所以是一种“受控农业”，有利于实现农业机械化、自动化，从而逐步走向工业化、现代化。目前一些发达国家，已进入微电脑时代，供液及营养液成分的调控，全用计算机管理，在奥地利、荷兰、俄罗斯、美国、日本等国都有“水培工厂”，是现代化农业的标志。我国近十年来引进和兴建的现代化温室及配套的无土栽培技术，有力推动了我国农业现代化的进程。

（二）缺点

1.一次性投资较大，运行成本高

只有具备一定的设施设备条件才能进行无土栽培，而且设施的一次性投资较大，尤其是大规模、集约化、现代化无土栽培生产投资更大。在目前我国社会经济水平条件下，依靠种植作物回收投资是很难的。无土栽培生产所需肥料要求严格，营养液的循环流动、加温、降温等消耗能源，生产运行成本较土壤栽培要大。高昂的运行费用迫使无土栽培生产出高附加值的园艺经济作物和高档的园艺产品，以求高额的经济回报。另外，必须因地制宜，结合当地的经济水平、市场状况和可利用的资源条件选择适宜的无土栽培设施和形式。近年来，我国陆续研制出一些节能、低耗的简易无土栽培形式，大大降低了投资成本和运行费用。如浮板毛管水培技术、鲁SC型无土栽培、有机生态型无土栽培、袋培、立体栽培等都具有投资小、运行费用低、实用的特点。

2.技术要求较高

无土栽培过程的营养液配制、供应、调控技术较为复杂，要求管理人员具备相应的知识和技能，有较高的职业素质。但采用自动化设备、选用厂家生产的专用无土栽培肥料、采取简易无土栽培形式（如有机基质培等），可大大简化管理技术难度。

3.管理不当，易发生某些病害的迅速传播

无土栽培生产属设施农业，相对密闭的栽培环境湿度大，光照相对较弱，而水培形式中根系长期浸于营养液中，若遇高温，营养液中含氧量急减，根系生长和功能受阻，地上部环境高温高湿，病菌等易快速繁殖侵染植物，再加上营养液循环流动极易迅速传播，导致种植失败。如果栽培设施、种子、基质、器具、生产工具等消毒不彻底，操作不当，易造成病原菌的大量繁殖和传播。无土栽培的营养液在使用过程中缓冲能力差，水肥管理不当容易出现生理性障碍。因此，进行无土栽培时必须加强管理，规范操作，记录全面、详细，以便复查核对，在出现问题时找出原因，及时解决。

二、无土栽培的一般要求

（一）要求比较严格的标准化技术

无土栽培所用营养液缓冲性能极低，作物的根际环境条件控制是否适当成为决定栽培成败的关键。营养液栽培中存在的一些问题，都与根际环境管理密切相关。虽然土壤栽培也会发生类似的问题，但相比较而言却要缓和得多。因此，无土栽培对环境条件的控制与调节要求比较严格，而且管理方法也与土培不完全一样。只要我们掌握无土栽培的规律性，摸清各种环境因子对植物影响及其相互间的关系，制定出合理的标准化技术措施，就能获得更好的栽培效果。

（二）必须有相应的设备和装置

无土栽培除了要求有性能良好的环境保护设施之外，还需要一些专门设施、设备，以保证营养液的正常供给及调节，例如，采用循环供液时，必须有储液池、栽培槽、营养液循环管道及水泵等无土栽培设施。为了比较准确地判断与掌握营养液的浓度变化、供液量及供液时期，需要有相应的测定仪器，如电导仪、pH计等。当然，土培时为使栽培管理科学化，也需要相应的设备及检测设备，但不如无土栽培要求严格。

（三）按营养液栽培规律掌握关键措施

为了获得最好的栽培效果，必须最大限度地满足作物高产所需要的条件。无土栽培虽不能像土培一样采取合理蹲苗的技术措施来调节作物地上部与地下部、营养生长与生殖生长的关系，但可通过调节营养液浓度，控制供液量，增加供氧量，合理调节气温，以及应用生长抑制剂等措施来调节它们之间的关系；无土栽培要特别重视营养液pH值的调节，往往会因pH值不当而产生多种生理性障碍。

为了减少某些侵染性及生理性病害对生产造成损失，无土栽培较土培更加强调“以防为主”的原则。原因是无土栽培病害发生较快，甚至呈现爆发性的特点，一旦发生病害，即使采取有力措施加以控制，作物的生长发育也会受到很大的影响而造成减产；无土栽培施用大量药剂，容易造成药害；在无土栽培实行标准化技术措施的前提下，以预防为主常能取得较好的效果。

无土栽培生长速度快，从而为作物提早收获、缩短生长期、增加产量提供了有利条件，但有时也会对作物的平衡生长，特别是地上部与地下部、同化器官与经济器官之间生育上的平衡产生不良影响。例如，无土育苗时，若不注意控制，则幼苗徒长，花芽分化延迟，抗性减弱，幼苗质量降低。因此，在无土栽培中，必须很好地利用“生长快”的有利一面，通过温度、营养液供给量及浓度等多方面的控制，使植株向健康方向发展，为高产奠定基础。“控”只有和“促”相结合，才能收到合理调节的效果。

三、无土栽培的应用范围

无土栽培是在可控条件下进行的，完全可以代替土培，但它的推广应用受到地理位置、经济环境和技术水平等诸多因素的限制，在现阶段或今后相当长的时期内，无土栽培不能完全取代土培，其应用范围有一定的局限性。因此，要从根本上把握无土栽培的应用范围和价值。

（一）用于高档园艺产品的生产

当前多数国家用无土栽培生产洁净、优质、高档、新鲜、高产的无公害蔬菜产品，多用于反季节和长季节栽培。露地很难栽培，产量和质量较低的七彩甜椒、高糖生食番茄、迷你番茄、小黄瓜等可用无土栽培生产，供应高档消费或出口创汇，经济效益良好。另外，切花、盆花无土栽培的花朵较大，花色鲜艳，花期长，香味浓，尤其是家庭、宾馆等场所无土栽培盆花深受消费者欢迎。草本药用植物和食用菌无土栽培，同样效果良好。

（二）在不适宜土壤耕作的地方应用

在沙漠、盐碱地等不适宜进行土壤栽培的不毛之地可利用无土栽培大面积生产蔬菜和花卉，具有良好的效果。例如，新疆吐鲁番西北园艺作物无土栽培中心在戈壁滩上兴建了112栋日光温室，占地面积34.2公顷，采用沙基质槽式栽培，种植蔬菜作物，产品在国内外市场销售，取得了良好的经济和社会效益。

（三）在土壤连作障碍严重的保护地应用

无土栽培技术作为解决温室等园艺保护设施土壤连作障碍的有效途径被世界各国广泛应用。适合我国国情的各种无土栽培形式在设施园艺上的应用，同样成为彻底解决土壤连作障碍问题的有效途径。在我国设施园艺迅猛发展的今天，更具有其重要的意义。

（四）在家庭园艺中应用

利用小型无土栽培装置，利用家庭阳台、楼顶、庭院、居室等空间种菜养花，既有娱乐性又有一定的观赏和食用价值，便于操作、洁净卫生，可美化环境，适应人们想要返璞归真、回归自然的心理，是一种典型的“都市农业”和“室内园艺”栽培形式。

（五）在观光农业、生态农业和农业科普教育基地应用

观光农业是近几年兴起的一个新的产业，是一个新的旅游项目；大小不同的生态酒店、生态餐厅、生态停车场、生态园的建设，成为倡导人与自然和谐发展新观念的一大亮点；高科技示范园则是向人们展示未来农业的一个窗口；许多现代化无土栽培基地已成为中小学生的农业科普教育基地。而无土栽培是这些园区或景观采用最多的栽培方式，尤其是一些造型美观、独具特色的立体栽培方式，更受人们青睐。

（六）在太空农业上应用

在太空中采用无土栽培绿色植物生产食物是最有效的方法，无土栽培技术在航天农业上的研究与应用正发挥着重要的作用。如美国肯尼迪宇航中心用无土栽培生产太空中宇航员所需的一些粮食和蔬菜食物已获成功，并取得了很好的效果。