無土栽培技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

無土栽培技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)中，無土種植已經(jīng)改變了傳統(tǒng)的種植方法，成為一個(gè)快速發(fā)展的新興學(xué)科。實(shí)踐證明,無土栽培具有節(jié)水、節(jié)能、省工、省肥、減少環(huán)境污染、防止連作障礙、產(chǎn)品無污染及高產(chǎn)高效等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前,世界上應(yīng)用無土栽培技術(shù)的國家和地區(qū)已達(dá)100多個(gè),由于其栽培技術(shù)的逐漸成熟和發(fā)展,應(yīng)用范圍和栽培面積也不斷擴(kuò)大,經(jīng)營與技術(shù)管理水平空前提高,實(shí)現(xiàn)了集約化、工廠化生產(chǎn),達(dá)到了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效和低耗的目的。一、無土栽培技術(shù)。在溫室早在第二次世界大戰(zhàn)期間,西方國家就應(yīng)用無土栽培技術(shù)生產(chǎn)蔬菜供應(yīng)部隊(duì)。到20世紀(jì)60年代無土栽培技術(shù)在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。70年代后,出現(xiàn)了營養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT),生產(chǎn)成本有所下降,后來又出現(xiàn)多種人工基質(zhì),其中巖棉的應(yīng)用較廣,發(fā)展迅速。美國是世界上最早進(jìn)行無土栽培商業(yè)化生產(chǎn)的國家,主要集中在干旱、沙漠地區(qū),栽培作物主要有黃瓜、番茄等蔬菜,無土栽培面積超過2000hm2。荷蘭是無土栽培最發(fā)達(dá)的國家,其無土栽培面積達(dá)4000hm2,有64%的溫室都采用無土栽培技術(shù)。日本也是無土栽培較發(fā)達(dá)的國家,其無土栽培以巖棉培和NFT為主,無土栽培面積約300hm2?，F(xiàn)在世界上商業(yè)性無土栽培是以基質(zhì)栽培為主。荷蘭的基質(zhì)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(huán)水栽培占80%以上,比利時(shí)基質(zhì)栽培面積占50%左右。世界各國采用無土栽培主要生產(chǎn)蔬菜、花卉和水果,在歐盟國家溫室蔬菜、水果和花卉生產(chǎn)中,已有80%采用無土栽培方式。歐盟規(guī)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(chǎn)量高是無土栽培的最大特點(diǎn),番茄產(chǎn)量可以達(dá)到45~55kg/m2,黃瓜產(chǎn)量達(dá)到50~70kg/m2。為此,發(fā)達(dá)國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)實(shí)施自動(dòng)測量和自動(dòng)控制,這種先進(jìn)的無土栽培技術(shù)可以較好地保護(hù)環(huán)境,生產(chǎn)出綠色食品。近年,發(fā)達(dá)國家又采用了專家系統(tǒng)新技術(shù),應(yīng)用知識工程總結(jié)專家的知識和經(jīng)驗(yàn),使其規(guī)范化、系統(tǒng)化,形成專家系統(tǒng)軟件,它可以完成與專家水平相當(dāng)?shù)淖稍児ぷ?并可為用戶提供建議和決策。目前,世界上的無土栽培技術(shù)發(fā)展有兩種趨勢:一種是高投資、高技術(shù)、高效益類型,如荷蘭、日本、美國、英國、法國、以色列及丹麥等發(fā)達(dá)國家,無土栽培生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)械化,其溫室環(huán)境、營養(yǎng)液調(diào)配、生產(chǎn)程序控制完全由計(jì)算機(jī)調(diào)控,實(shí)現(xiàn)一條龍的工廠化生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品周年供應(yīng),產(chǎn)值高,經(jīng)濟(jì)效益顯著。另一種趨勢是以發(fā)展中國家為主,尤其是以中國為代表,根據(jù)本國的國情和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件,就地取材搞土法上馬,手工操作,采用簡易的設(shè)備。這些國家發(fā)展無土栽培的目的是改造環(huán)境、節(jié)約用水和節(jié)省土地資源,解決人民的基本生活需要。二、無土栽培的現(xiàn)狀我國無土栽培歷史悠久,如生豆芽、船上種菜和盆里養(yǎng)水仙等就是原始的無土栽培。但我國開展無土栽培研究工作的時(shí)間比較晚,20世紀(jì)70年代末,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)首先開始無土栽培生產(chǎn)試驗(yàn),并取得了成功,80年代中期,從國外引進(jìn)的溫室及無土栽培設(shè)施相繼投產(chǎn)。尤其是改革開放以來,人們的生活水平不斷提高,蔬菜生產(chǎn)已經(jīng)從過去的單純追求高產(chǎn)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)方向發(fā)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(jìn)入生產(chǎn)階段。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),1985年全國無土栽培的面積只有7hm2,1990年15hm2,1995年50hm2,2000年達(dá)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(jìn)入迅速發(fā)展階段,無土栽培的面積和栽培技術(shù)水平都得到空前的提高。我國從事無土栽培技術(shù)研究的部門和單位約50多個(gè)。除研制不同類型的栽培裝置外,重點(diǎn)研究營養(yǎng)液膜栽培和不同材料基質(zhì)培的配套技術(shù),并在全國普及推廣,使我國的無土栽培從實(shí)驗(yàn)研究階段進(jìn)入商品化生產(chǎn)時(shí)期,獲得一批具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)高新技術(shù),使國外的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。無土栽培的植物也擴(kuò)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和水果。我國無土栽培方式主要有基質(zhì)培和水培兩種:(1)固體基質(zhì)培。主要是有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)培,還有基質(zhì)袋培、立體培、巖棉培等形式。使用固體基質(zhì)的營養(yǎng)液栽培具有性能穩(wěn)定、設(shè)備簡單、投資少、管理容易及不易傳染根系病害等優(yōu)點(diǎn)。近期使用的基質(zhì)主要有巖棉、泥炭、沙、蛭石、珍珠巖及鋸木屑等。現(xiàn)已證明,巖棉和泥炭是較好的基質(zhì),但我國的農(nóng)用巖棉尚在試用階段,多數(shù)靠進(jìn)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(zhì),因巖棉制作過程是在高溫條件下進(jìn)行的,經(jīng)過制作過程的高溫消毒,不含病毒和其他有機(jī)物。(2)水培。目前以營養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT)和浮板毛管水培技術(shù)(FCH)兩種為主。NFT的特點(diǎn)是循環(huán)供液的液流呈膜狀,僅以數(shù)毫米厚的淺液流流經(jīng)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(wěn)定、一旦停電停水植株易枯萎以及根際環(huán)境穩(wěn)定性差等不足,限制了其發(fā)展。FCH系浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)于“八五”期間研制開發(fā),應(yīng)用分根法的特點(diǎn)在栽培槽中設(shè)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(yǎng)液,不怕短期停電(24h以內(nèi)),根際環(huán)境穩(wěn)定,易于調(diào)控(冬季于栽培床內(nèi)鋪電熱線加溫,夏天鋪設(shè)塑料軟管通深井水降溫)。三、發(fā)展現(xiàn)代生產(chǎn)的大性二大性不能全面開展生產(chǎn)無土栽培具有十分高效的廣闊前途,由于技術(shù)要求嚴(yán)、設(shè)施裝備投入高,受我國生產(chǎn)、消費(fèi)、資金、技術(shù)等方面因素的限制,目前不宜盲目發(fā)展,更不能全套照搬國外的生產(chǎn)模式。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際進(jìn)行研究試驗(yàn),在推廣應(yīng)用中走出一條實(shí)用可行的具有中國特色的無土栽培之路。1.因地制宜,適地適樹由于自然資源、生產(chǎn)技術(shù)、市場環(huán)境等因素千差萬別,因此各地不能全盤照搬國外或其他地區(qū)的生產(chǎn)方式和管理方法。如栽培基質(zhì)的選擇,應(yīng)在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上大膽嘗試、利用本地資源,如北方用棉籽皮、南方用木薯渣。營養(yǎng)液配方也因各地水質(zhì)、化肥種類等的不同,應(yīng)做出靈活調(diào)整。還應(yīng)根據(jù)各地區(qū)消費(fèi)習(xí)慣及氣候特點(diǎn),選擇無土栽培的作物種類?？傮w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(yǎng)液膜技術(shù)為主;北方廣大地區(qū)由于水質(zhì)硬度較高,水培難度較大,以基質(zhì)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(shù)。各地應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況建立適合本地區(qū)特點(diǎn)的無土栽培技術(shù)體系。廣西正把棗樹矮化在大棚內(nèi)作無土栽培。2.無土栽培的推廣無土栽培作為一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),涉及的范圍包括栽培、肥料、病蟲害控制、農(nóng)業(yè)工程及自動(dòng)化控制等多個(gè)學(xué)科,其技術(shù)難度、管理的復(fù)雜性均高于有土栽培,不易被農(nóng)民所掌握,推廣起來有一定的困難。這就需要各地農(nóng)技推廣或科研部門對特定的無土栽培技術(shù)進(jìn)行總結(jié)、制定成簡便易行的操作步驟,先從科技示范園專業(yè)合作社做起,如需配制適宜當(dāng)?shù)啬撤N作物的某種無土栽培方式所需的營養(yǎng)液,農(nóng)民只需購回特定的專用復(fù)合肥料,加入到一定比例的水中便可使用,在一定時(shí)間后,再加入部分或全部營養(yǎng)物質(zhì)即可。先作試驗(yàn)性探索,再大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用。同時(shí)還要對農(nóng)民進(jìn)行有關(guān)的技術(shù)培訓(xùn),提高設(shè)施種植技能和水平。3.無土栽培技術(shù)的應(yīng)用建議無土栽培技術(shù)在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)多使用專用設(shè)施和設(shè)備,如成型的各種栽培槽、商品化基質(zhì)、營養(yǎng)液的自動(dòng)監(jiān)控及管理系統(tǒng)等。這些設(shè)施設(shè)備費(fèi)用約為170元/m2,目前在我國若干地區(qū)是不現(xiàn)實(shí)的。因此,通過諸多方法和技術(shù)避開高投入問題是推廣無土栽培技術(shù)的關(guān)鍵,無土栽培的類型和方式多種多樣,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況就地取材,篩選出各種無土栽培設(shè)施替代品或采用人工、半人工管理的方式進(jìn)行示范,增強(qiáng)無土栽培技術(shù)的實(shí)用性。如用爐渣、木薯渣、稻糠代替蛭石、草炭基質(zhì),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。4.“一用三大”做酒“三施”,以有機(jī)固體肥取代傳統(tǒng)營養(yǎng)液目前我國大部分地區(qū)采用的無土栽培方式仍以無機(jī)耗能型為主,不僅耗能高、污染環(huán)境,而且生產(chǎn)的食品硝酸鹽含量超標(biāo)。因此,應(yīng)大力推廣有機(jī)生態(tài)型無土栽培技術(shù),其具有投資小、用工少并易操作等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在生產(chǎn)過程中全部使用有機(jī)肥,以固體肥料施入,灌溉用清水,耗能低,灌溉排出液對環(huán)境無污染,有機(jī)生態(tài)型無土栽培的優(yōu)點(diǎn)是以有機(jī)固態(tài)肥取代傳統(tǒng)營養(yǎng)液,操作管理簡單,大幅度降低無土栽培設(shè)施系統(tǒng)的一次性投資,大量節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用,且對環(huán)境無污染,產(chǎn)品質(zhì)量