《設(shè)施栽培學(xué)》課件第七章 園藝設(shè)施的無(wú)土栽培

1、第七章 設(shè)施園藝的無(wú)土栽培本章重難點(diǎn)重點(diǎn)： 無(wú)土栽培的概念和優(yōu)缺點(diǎn) 無(wú)土栽培的分類和特點(diǎn)難點(diǎn) 無(wú)土栽培的管理 本章內(nèi)容無(wú)土栽培的概念和發(fā)展歷史】無(wú)土栽培的分類固體基質(zhì)栽培系統(tǒng)水培和霧培系統(tǒng)一、無(wú)土栽培的概念凡不用天然土壤，使用或不使用基質(zhì)，用營(yíng)養(yǎng)液灌溉植物根系，或用其它施肥方式來(lái)種植作物的方法統(tǒng)稱為無(wú)土栽培。無(wú)土栽培又稱營(yíng)養(yǎng)液栽培、水耕栽培、水培、溶液栽培、養(yǎng)液栽培無(wú)土栽培可以分為基質(zhì)栽培、水培和霧培三種類型無(wú)土栽培的發(fā)展歷程1840 德國(guó)科學(xué)家提出的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)為無(wú)土栽培奠定了理論基礎(chǔ)1859-1865 德國(guó)又首先提出栽培營(yíng)養(yǎng)液配方，提出10元素學(xué)說(shuō)（C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S,

2、Fe）標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)液配方的提出，美國(guó)科學(xué)家在1938-1940年證明微量元素的必要性，發(fā)表了經(jīng)典的營(yíng)養(yǎng)液配方。無(wú)土栽培的實(shí)用化發(fā)展1929年，美國(guó)科學(xué)家Gerike第一個(gè)將無(wú)土栽培用于商業(yè)化生產(chǎn)，1935年建起了面積達(dá)8000平米的無(wú)土栽培設(shè)施。1938年，沙培和礫培相繼取得成功第二次世界大戰(zhàn)期間，出于對(duì)軍隊(duì)的補(bǔ)給需要，無(wú)土栽培得到了大面積的發(fā)展，其后無(wú)土栽培擴(kuò)大到歐洲和亞洲1973年首先在丹麥出現(xiàn)了巖棉栽培技術(shù)，1974年英國(guó)科學(xué)家提出了營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)日本對(duì)深水液流栽培進(jìn)行改良并用于商業(yè)化生產(chǎn)20世紀(jì)80年代始，日本、英國(guó)、美國(guó)、奧地利出現(xiàn)全封閉的植物工廠無(wú)土栽培的優(yōu)點(diǎn)可以避免土壤栽培所帶來(lái)的連作

3、障礙。設(shè)施栽培的特定小氣候易產(chǎn)生土壤此生鹽漬化，加之土傳病害的發(fā)生蔓延，給生產(chǎn)帶來(lái)極大威脅可以大幅度提高蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。荷蘭溫室黃瓜和番茄的產(chǎn)量分別達(dá)到75kg/m2和55kg/m2，果實(shí)商品性顯著提高節(jié)約水肥。采用先進(jìn)滴灌和營(yíng)養(yǎng)液配方，大幅度降低水分和肥料的用量無(wú)土栽培的優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和機(jī)械化程度高，可大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率生產(chǎn)不受地域限制，擴(kuò)展了農(nóng)業(yè)的發(fā)展空間，海島、荒灘、鹽堿地、沙漠地帶均適合生產(chǎn)，亦在家庭陽(yáng)臺(tái)、屋頂?shù)忍幵耘酂o(wú)土栽培的缺點(diǎn)生產(chǎn)需要具備一定的設(shè)施條件，前期投入較大技術(shù)含量較高，要求生產(chǎn)者具有較高的生產(chǎn)管理技術(shù)水平蔬菜產(chǎn)品中硝酸的控制問(wèn)題無(wú)土栽培的應(yīng)用蔬菜作物生產(chǎn) 基質(zhì)栽培

4、較多，用于栽培果菜類蔬菜花卉植物生產(chǎn) 多用于栽培切花、盆花用的草本或木本花卉試管苗的繁殖生產(chǎn) 用于試管苗繁殖后的生產(chǎn)，成苗快，易管理藥用植物栽培 草本藥用植物栽培，增加產(chǎn)量，促進(jìn)生產(chǎn)航天農(nóng)業(yè) 保障太空中人類食物的供給 二、無(wú)土栽培的分類無(wú)土栽培按照栽培基質(zhì)的性質(zhì)可分為固體基質(zhì)培養(yǎng)和非固體培基質(zhì)培養(yǎng)固體基質(zhì)培養(yǎng)基又可分為無(wú)機(jī)基質(zhì)培和有機(jī)基質(zhì)培兩類，無(wú)機(jī)基質(zhì)培包括礫培、沙培、巖棉培、珍珠巖培、陶粒培等，有機(jī)基質(zhì)培又包括泥炭培、鋸木屑培和椰糠培等類型非固體基質(zhì)培又可分為水培和霧培兩大類，其中水培又分為深液流栽培、營(yíng)養(yǎng)液膜栽培等類型，霧培又可分為全霧培和半霧培兩種類型三、固體基質(zhì)培養(yǎng)種類固體基質(zhì)栽培（

5、solid substrate culture）是指根系生長(zhǎng)在各種天然和人工合成的機(jī)制環(huán)境中，通過(guò)基質(zhì)固定根系，并通過(guò)基質(zhì)吸收營(yíng)養(yǎng)液和氧氣的栽培方法?；|(zhì)的分類方法很多，根據(jù)基質(zhì)的來(lái)源可分為天然基質(zhì)和人工合成基質(zhì)。如礫石、砂為天然基質(zhì)，而巖棉、蛭石、珍珠巖為人工合成基質(zhì)按照基質(zhì)的性質(zhì)不同可分為惰性基質(zhì)和活性基質(zhì)兩類，惰性基質(zhì)是基質(zhì)本身不起供應(yīng)養(yǎng)分作用或不具備鹽基交換量的基質(zhì)，如礫石、巖棉為惰性基質(zhì)，而活性基質(zhì)是指具有鹽基交換量或本身能供給植物養(yǎng)分的基質(zhì)，如泥炭、樹皮、蔗渣等屬于活性基質(zhì)用作無(wú)土栽培的基質(zhì)必須具備以下條件：1、基質(zhì)必須具備固定作物進(jìn)行正常生長(zhǎng)的作用2、對(duì)營(yíng)養(yǎng)液具有一定的保持能力和

6、擴(kuò)散能力，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液均勻分布并保持一定時(shí)間3、基質(zhì)必須具備一定的透氣性能，供應(yīng)根系呼吸所需氧氣 三者必須協(xié)調(diào)一致，才能滿足根系生長(zhǎng)所要求的良好條件對(duì)基質(zhì)物理性狀的篩選指標(biāo)主要考慮粒徑、容重、總孔隙度、氣水比等指標(biāo)對(duì)基質(zhì)的化學(xué)形狀主要考慮pH、營(yíng)養(yǎng)成分種類和含量等良好的基質(zhì)必須具有一定大小的粒徑，基質(zhì)疏松，保水保肥，具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，本身不含有害成分，栽培基質(zhì)使用前常要進(jìn)行一些前處理，以保持基質(zhì)理化性質(zhì)穩(wěn)定固體基質(zhì)栽培的優(yōu)點(diǎn)在于基質(zhì)的水、氣、肥三者協(xié)調(diào)，供應(yīng)充分，設(shè)備投資較低，容易管理，缺點(diǎn)是基質(zhì)體積較大，基質(zhì)填充、消毒再利用比較費(fèi)工礫培 是無(wú)土栽培的早期發(fā)展類型，是一種封閉循環(huán)的系統(tǒng)，種植槽要

7、求不漏水，槽內(nèi)裝滿惰性礫石，粒徑為5-15mm，要求質(zhì)硬而未風(fēng)化，棱角較鈍，避免因摩擦而對(duì)植物的根系造成傷害 盡量不要選取石灰性的礫石，因?yàn)槭业[石中的CaCO3能與營(yíng)養(yǎng)液中的磷酸鹽作用，生成不溶性的磷酸鈣沉淀，從而降低營(yíng)養(yǎng)液中磷的濃度2、基質(zhì)槽栽法將基質(zhì)裝入一定容積的栽培槽中種植植物。稱為基質(zhì)槽式栽培法基質(zhì)槽栽的基本設(shè)施一般有栽培床、貯液池、水泵和管道幾部份組成南非槽式基質(zhì)栽培床結(jié)構(gòu)3、巖棉培巖棉培是以巖棉作為栽培基質(zhì)的無(wú)土栽培方式。巖棉是輝綠巖、石灰石和焦炭一不同比例混合，在高溫下經(jīng)熔融后噴成絲狀冷卻黏合而成的疏松多孔成型的固體基質(zhì)。一般重量為90kg/m3，總孔隙為97.2%，具有化學(xué)性

8、質(zhì)穩(wěn)定、物理性狀優(yōu)良、pH穩(wěn)定及經(jīng)高溫消毒后不攜帶任何病原菌的優(yōu)點(diǎn)巖棉培就是將作物種植于一定體積的巖棉塊中，讓作物在其中扎根錨定，吸水吸肥。其基本模式是將巖棉切成定型的塊狀，用塑料薄膜包住成一枕頭袋狀，稱為巖棉種植墊常用的巖棉墊長(zhǎng)度為70-100cm，寬15-30cm，高7-10cm。種植時(shí)，將巖棉種植墊的面上薄膜割開一個(gè)小穴，種上帶有苗塊的小苗，再將滴液管固定到小巖棉塊上，植株即可在巖棉塊中扎根生長(zhǎng)巖棉種植墊示意圖巖棉培以滴灌方式供液，根據(jù)給液方式的不同將巖棉培可分為開放式巖棉培和循環(huán)式巖棉培。開放式巖棉培的營(yíng)養(yǎng)液不循環(huán)利用，多余部分通過(guò)墊底流出排放循環(huán)式巖棉克服了開放式巖棉培的缺點(diǎn)，多余的

9、營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)回流管流回到地下貯液池中，營(yíng)養(yǎng)液可以循環(huán)利用開放式巖棉的結(jié)構(gòu)示意圖循環(huán)式巖棉的結(jié)構(gòu)示意圖4、袋培法袋培法使用尼龍袋或?qū)Ｓ盟芰媳∧ご妊b入基質(zhì)按一定距離在帶上打孔，作物栽在孔內(nèi)，通過(guò)滴灌方式供液，袋培又可分為筒式袋培和枕頭式袋培兩種形式，在袋的下部或兩側(cè)打有小孔，以便排除多余的營(yíng)養(yǎng)液。 開口筒式袋式栽培 枕頭式袋培系統(tǒng)示意圖5、立體栽培法立體栽培又稱垂直栽培，這種栽培方式主要通過(guò)利用豎立起來(lái)的栽培柱進(jìn)行栽培，可以更有效地利用設(shè)施空間，和平面栽培相比，立體栽培法可以提高土地利用率3-5倍，提高單位面積產(chǎn)量2-3倍。立體栽培具有多種方式國(guó)內(nèi)常見的立體栽培有柱狀栽培、長(zhǎng)袋狀栽培和盆缽式立體栽

10、培三種方式，主要用于種植生菜、草莓等作物（1）柱狀栽培 栽培柱采用硬質(zhì)塑料管或石棉水泥管制成，在管的四周按螺旋位置開孔，植株種植在孔中的基質(zhì)中。也可采用專用的無(wú)土栽培柱。栽培柱有若干個(gè)短的模型管構(gòu)成，在每一個(gè)模型管中有幾個(gè)突出的杯狀物，用于種植園藝植物柱狀立體栽培示意圖（2）長(zhǎng)袋狀栽培長(zhǎng)袋狀栽培是柱狀栽培的簡(jiǎn)化，與柱狀栽培的不同之處在于采用聚乙烯塑料薄膜取代硬管，栽培袋的直徑為15cm，厚度為0.15mm，長(zhǎng)度為2cm，內(nèi)裝栽培基質(zhì)，基質(zhì)裝滿后將上下兩端扎緊，然后懸掛在溫室中，在栽培室的周圍開一些直徑2.5-5cm的孔，用以種植作物吊袋式立體栽培示意圖（3）盆缽式立體栽培將定型的塑料盆填裝基質(zhì)

11、后上下疊放，栽培孔交錯(cuò)排列，保證作物均勻受光，作物定植在盆缽的栽培中，供液管道由頂部自上而下供液四、水培系統(tǒng)種類水培是指植物部分根系浸泡在營(yíng)養(yǎng)液中，而另一部分根系裸露在潮濕空氣中的一種無(wú)土栽培方式水培的特點(diǎn)在于作物根系直接與營(yíng)養(yǎng)液接觸，根系通過(guò)栽培板固定，氧氣需通過(guò)外加補(bǔ)液設(shè)施補(bǔ)充到營(yíng)養(yǎng)液中，對(duì)于設(shè)施要求較高，營(yíng)養(yǎng)液的配方要求嚴(yán)格，需要較完善的補(bǔ)氧設(shè)施根據(jù)營(yíng)養(yǎng)液層的深度、設(shè)施結(jié)構(gòu)和供氧、供液等管理措施的不同，可將水培系統(tǒng)分為兩大類型： 一是營(yíng)養(yǎng)液液層較深的深液流技術(shù)，有時(shí)也稱為深水培技術(shù)； 二是營(yíng)養(yǎng)液液層較淺的營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)，有時(shí)也稱為淺水培技術(shù)（1）深水流液栽培深水液流栽培簡(jiǎn)稱DFT，是水培的

12、一種方式。該系統(tǒng)與NFT不同之處在于流動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)液層較深（5-10cm），這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于解決了NFT系統(tǒng)在停電期間不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的困難，但該系統(tǒng)需要專門設(shè)施來(lái)保證營(yíng)養(yǎng)液中有足夠的氧氣供應(yīng)深水液流設(shè)施根據(jù)建筑材料的不同可以分為兩大類型，一種是以塑料制成的成型設(shè)施，使用時(shí)只需現(xiàn)場(chǎng)拼接即可另一種是由水泥構(gòu)件制成，我國(guó)目前多采用這種類型，改進(jìn)型的神園式水培系統(tǒng)主要包括種植槽、定植或定植網(wǎng)框、貯液池、營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)等四部分組成2、營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)也稱為NFT，是水培的另一種形式，設(shè)施主要包括種植槽、貯液池、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)流動(dòng)裝置等三部分該系統(tǒng)的生產(chǎn)特點(diǎn)是沒有基質(zhì)栽培的基質(zhì)部分和供液裝置，營(yíng)養(yǎng)液

13、在種植槽中呈一薄層（0.5-1cm）進(jìn)行流動(dòng)，根系部分裸露在空氣中可以吸收氧氣，營(yíng)養(yǎng)液不斷循環(huán)流經(jīng)作物根系，以保證作物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)液、水分和氧氣的供應(yīng)NFT生產(chǎn)設(shè)施組成示意圖為了提高營(yíng)養(yǎng)液管理的效率，有時(shí)需要采用一些輔助設(shè)施提高營(yíng)養(yǎng)液管理的自動(dòng)化水平。輔助設(shè)施包括供液定時(shí)器，電導(dǎo)率的自控裝置、pH自控裝置、營(yíng)養(yǎng)液的溫度控制裝置等設(shè)施NFT的自動(dòng)控制示意圖五、噴霧栽培噴霧栽培又稱霧培或氣培，是指植物根系生長(zhǎng)在霧狀的營(yíng)養(yǎng)液環(huán)境中的一種栽培方式其作用原理是利用噴霧裝置將營(yíng)養(yǎng)液霧化，植物根系處于封閉黑暗的根箱內(nèi)，懸空于霧化后的營(yíng)養(yǎng)液環(huán)境中，根系各部分都能接觸到水分和養(yǎng)分。由于根系懸空，與空氣接觸充分，氧氣供應(yīng)充分，因此根系生長(zhǎng)良好霧培根據(jù)根系