《設(shè)施栽培學(xué)》課件第七章 園藝設(shè)施的無土栽培

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

2、Fe）標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液配方的提出，美國科學(xué)家在1938-1940年證明微量元素的必要性，發(fā)表了經(jīng)典的營養(yǎng)液配方。無土栽培的實用化發(fā)展1929年，美國科學(xué)家Gerike第一個將無土栽培用于商業(yè)化生產(chǎn)，1935年建起了面積達8000平米的無土栽培設(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，出于對軍隊的補給需要，無土栽培得到了大面積的發(fā)展，其后無土栽培擴大到歐洲和亞洲1973年首先在丹麥出現(xiàn)了巖棉栽培技術(shù)，1974年英國科學(xué)家提出了營養(yǎng)液膜技術(shù)日本對深水液流栽培進行改良并用于商業(yè)化生產(chǎn)20世紀(jì)80年代始，日本、英國、美國、奧地利出現(xiàn)全封閉的植物工廠無土栽培的優(yōu)點可以避免土壤栽培所帶來的連作

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)量分別達到75kg/m2和55kg/m2，果實商品性顯著提高節(jié)約水肥。采用先進滴灌和營養(yǎng)液配方，大幅度降低水分和肥料的用量無土栽培的優(yōu)點生產(chǎn)的自動化和機械化程度高，可大幅度提高勞動生產(chǎn)率生產(chǎn)不受地域限制，擴展了農(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)，亦在家庭陽臺、屋頂?shù)忍幵耘酂o土栽培的缺點生產(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)品中硝酸的控制問題無土栽培的應(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，促進生產(chǎn)航天農(nóng)業(yè) 保障太空中人類食物的供給 二、無土栽培的分類無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)基又可分為無機基質(zhì)培和有機基質(zhì)培兩類，無機基質(zhì)培包括礫培、沙培、巖棉培、珍珠巖培、陶粒培等，有機基質(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）是指根系生長在各種天然和人工合成的機制環(huán)境中，通過基質(zhì)固定根系，并通過基質(zhì)吸收營養(yǎng)液和氧氣的栽培方法。基質(zhì)的分類方法很多，根據(jù)基質(zhì)的來源可分為天然基質(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行正常生長的作用2、對營養(yǎng)液具有一定的保持能力和

6、擴散能力，對營養(yǎng)液均勻分布并保持一定時間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，才能滿足根系生長所要求的良好條件對基質(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)對基質(zhì)的化學(xué)形狀主要考慮pH、營養(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，缺點是基質(zhì)體積較大，基質(zhì)填充、消毒再利用比較費工礫培 是無土栽培的早期發(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，避免因摩擦而對植物的根系造成傷害 盡量不要選取石灰性的礫石，因為石灰礫石中的CaCO3能與營養(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度為70-100cm，寬15-30cm，高7-10cm。種植時，將巖棉種植墊的面上薄膜割開一個小穴，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。開放式巖棉培的營養(yǎng)液不循環(huán)利用，多余部分通過墊底流出排放循環(huán)式巖棉克服了開放式巖棉培的缺點，多余的

9、營養(yǎng)液通過回流管流回到地下貯液池中，營養(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利用豎立起來的栽培柱進行栽培，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內(nèi)常見的立體栽培有柱狀栽培、長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。也可采用專用的無土栽培柱。栽培柱有若干個短的模型管構(gòu)成，在每一個模型管中有幾個突出的杯狀物，用于種植園藝植物柱狀立體栽培示意圖（2）長袋狀栽培長袋狀栽培是柱狀栽培的簡化，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養(yǎng)液中，而另一部分根系裸露在潮濕空氣中的一種無土栽培方式水培的特點在于作物根系直接與營養(yǎng)液接觸，根系通過栽培板固定，氧氣需通過外加補液設(shè)施補充到營養(yǎng)液中，對于設(shè)施要求較高，營養(yǎng)液的配方要求嚴(yán)格，需要較完善的補氧設(shè)施根據(jù)營養(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： 一是營養(yǎng)液液層較深的深液流技術(shù)，有時也稱為深水培技術(shù)； 二是營養(yǎng)液液層較淺的營養(yǎng)液膜技術(shù)，有時也稱為淺水培技術(shù)（1）深水流液栽培深水液流栽培簡稱DFT，是水培的

12、一種方式。該系統(tǒng)與NFT不同之處在于流動的營養(yǎng)液層較深（5-10cm），這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于解決了NFT系統(tǒng)在停電期間不能正常運轉(zhuǎn)的困難，但該系統(tǒng)需要專門設(shè)施來保證營養(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，使用時只需現(xiàn)場拼接即可另一種是由水泥構(gòu)件制成，我國目前多采用這種類型，改進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、營養(yǎng)液的循環(huán)流動系統(tǒng)等四部分組成2、營養(yǎng)液膜技術(shù)營養(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、營養(yǎng)液循環(huán)流動裝置等三部分該系統(tǒng)的生產(chǎn)特點是沒有基質(zhì)栽培的基質(zhì)部分和供液裝置，營養(yǎng)液

13、在種植槽中呈一薄層（0.5-1cm）進行流動，根系部分裸露在空氣中可以吸收氧氣，營養(yǎng)液不斷循環(huán)流經(jīng)作物根系，以保證作物生長所需營養(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養(yǎng)液管理的效率，有時需要采用一些輔助設(shè)施提高營養(yǎng)液管理的自動化水平。輔助設(shè)施包括供液定時器，電導(dǎo)率的自控裝置、pH自控裝置、營養(yǎng)液的溫度控制裝置等設(shè)施NFT的自動控制示意圖五、噴霧栽培噴霧栽培又稱霧培或氣培，是指植物根系生長在霧狀的營養(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，因此根系生長良好霧培根據(jù)根系