无土栽培的“五行”调控与栽培模式

2017-04-06付佳

农业工程技术·温室园艺 2017年1期

【摘要】本文分析了做好无土栽培的几个重要栽培技术，并对当前发展形势较好的无土栽培模式进行了总结分析，为设施农业从业者了解、学习无土栽培提供参考。

着社会快速发展，人们对农业生产的追求已经从单纯高产转变为优质高产，对绿色无公害食品的需求也与日俱增，然而在传统土壤蔬菜种植中，农药及各种植物生长调节剂依旧被大量使用，其实这些物质并非是蔬菜生长必需的元素。而自无土栽培作物试种成功以来，传统作物栽培逐渐摆脱了自然土壤的束缚，出现工厂化生产趋势。无土栽培可以通过含有植物生长发育必需元素的营养液来为植物提供营养，使植物完成正常的生命周期（图1）。

无土栽培的“五行”调控

道家中的五行元素“金木水火土”彼此衍生，相辅相成，无土栽培技术也有其“五行”生存之法，即温、光、水、气、肥。协调管理无土栽培的“五行”元素，可以大力推动无土栽培技术的进步。其实在生产中，只要按照蔬菜自然生长规律，满足无土栽培的“五行”（温、光、水、气、肥）元素，蔬菜作物自然会旺盛生长，无需添加额外外源物质，降低成本的同时也减少农药和植物生长激素的使用量。另外，很多蔬菜种植者在生产中忽略了对植物根系的培育，反而在叶面上使用各种激素从而实现作物高产，这样往往得不偿失。其实，通过培养健壮植株根系（图2）来培育壮苗（图3），可以大幅度降低植株病害和缺素症状的发生，提高产量。

温度

植物种子只有在合适的温度下才会萌发，保证植株健康生长，开花结果。目前，中国北方的日光温室（图4）与智能连栋温室（图5）大多采用暖气（圆翼型散热器）进行加温，而南方大多日光温室没有配备采暖设备。由于蔬菜不同种类之间有不同的温度适应范围，所以在调控无土栽培的温度时，需根据植物类型进行实时调控，保证无土栽培蔬菜的生长始终处于适宜的温度环境中。

光照

光照直接影响蔬菜作物产量，不同作物的需光量也有所差别。因此进行规模化无土栽培生产前，需着重考量设施的采光问题。目前，中国日光温室（图6）基本是东西走向，在设计时还需综合考虑当地方位、太阳高度角等问题。而智能连栋温室（图7）四周与顶部均可接收光照，其受方位限制较少，这也体现了智能连栋温室采光的优越性。对于内部种植布局的设计，栽培设施要遵循以下原则：设施按南北走向布置；栽培设备的高度要统一衡量，尽量不要遮挡后面作物；生产型温室内基本以一种作物为主，教学观赏型温室大多是多种栽培模式、栽培作物的集合，要考虑将叶菜、果菜分区域布置，为营养液分区灌溉以及作物的高度考虑。部分温室也会进行植物补光，包括卤灯、LED灯（图8、图9）等。补光时需要根據作物的需光量（表1）进行设计安装，从而达到光能的最大利用效率。

气体

在植物生长中，有2种气体是必不可少的：①O2供给作物呼吸；②CO2为作物光合作用提供碳源。大多数无土栽培作物出现的问题都与氧气有关，尤其是作物根部缺氧会导致植物根系发黑腐烂，从而使营养吸收环节受阻，最终导致植株病变。为解决这个问题，可采用增氧设备增加无土栽培营养液中的含氧量，或通过基质栽培、气雾栽培、营养液膜（NFT）栽培等方法解决无土栽培中植株根系缺氧的问题。另外，生产中还可以在温室中增加简易的CO2发生装置以补充植物光合作用所需的碳源。

水

水是生命之源，不可或缺，无土栽培对水质要求更为严格，不管是塑料大棚、日光温室还是现代化连栋温室，蔬菜生产水的过滤（图10）和消毒系统都是必不可少的。水过滤和消毒系统主要是对水培系统中的回水进行紫外线消毒，避免水中的病菌相互传播。另外，还可采用营养液传感器以及PH、EC检测仪等设备分别测定营养液和回收液中各养分的含量和营养液的PH、EC，从而掌握植物对水分的吸收量并进行时时调控，实现精确灌溉。现在常见且运行较稳定的水培形式有立体管道栽培、螺旋管道栽培、斜坡管道栽培、滚桶栽培（图11～14）等，都是对水培进行艺术化处理，满足生产功能的同时更具观赏性。

肥料

合理的肥料配比应该包含作物生长所需的多种必要元素。不同作物所需生长元素种类及用量不同，想要实现蔬菜优质高产，必须进行专肥专用，即对不同的蔬菜品种使用不同的营养液配方，通过水培、基质滴灌等方式将植物肥料直接运输到作物根部，达到节水节肥的目的。

常见模式

气雾栽培

气雾栽培是利用喷雾装置将营养液雾化后直接雾喷到植物根系上，从而为植物提供水分、营养的一种无土栽培方式。气雾栽培可以较好地解决根系的水气矛盾，不会导致植物根系出现缺氧现象，其养分及水分的利用率高，养分供应快速而有效。由于气雾栽培大多为立体栽培，还可提高温室空间利用率，有效栽培面积比平面栽培高2～3倍，易实现栽培的自动化管理。但是气雾栽培的首次投入较高，对基础硬件要求也相对较高（尤其是电力方面），即使是短时间停电也会对植物造成伤害（因此专人专管负责制非常重要），三角形和塔形为2种常规的气雾栽培模式（图15）。

基质栽培

基质栽培中的基质主要有岩棉、椰糠、混合基质以及NFT栽培4种。

岩棉栽培

岩棉栽培（图16）是将植物栽植于预先准备好的岩棉中，岩棉是经高温制成的，作物避免了传统栽培方式中病虫害交叉感染的问题。由于岩棉的纤维密度小，毛细管水的上升高度只有20～30 mm，而上部则主要是空气，可以保证根系呼吸和养分吸收。岩棉板的规格一般为长100 cm，宽25 cm，厚度10～15 cm[2]。目前，适于岩棉培的作物种类较广泛，应用成功的有番茄、黄瓜、茄子、甜椒、甜瓜、香石竹、玫瑰、兰花等。其中，岩棉栽培番茄、黄瓜的长势好、产量高、果型正、品质好、管理方便。另外，茄果类、瓜豆类及叶菜类蔬菜应用岩棉块进行育苗（图17），还可以提高出苗率。

椰糠栽培

椰衣、椰糠作为椰子深加工的副产品，具有保湿、保温、疏松、透气等效果，椰糠能吸收比自身重量高8倍的水分[3]，椰糠纤维和椰糠都是很好的栽培基质（图18），目前椰糠已经在果蔬[4-10]、花卉等方面广泛应用，而且效果较好。以Pelemix公司的产品为例，椰糠条尺寸为长100 cm，宽18 cm，

高16 cm，膨胀后容量大约为29 L，塑料包外面为白色，里面黑色。内部有UV膜（配方涂料涂布于薄膜基材表面）保护，可使用3年。每个生长包可栽植6株，生长包使用非常方便，养分吸收率高，可达3/4。多个排水道能够将基质的营养成分分离，进行筛选。这种筛选可以从植物幼苗的根系吸收养分到植物的成熟期，为植物提供理想的水分、空气的比例，促进植物更好的生长，提高产量。

混合基质栽培

混合基质栽培通常将蛭石、草炭、珍珠岩以科学比例进行混合，作为蔬菜的生长介质。现常见的基质栽培方式主要有墙体栽培、A字架栽培、箱体栽培、桶体栽培（图19～24）等，其实都是将基质装在固定容器中进行蔬菜种植，不同点就是容器所适合栽培的蔬菜作物种类、受光面积、利用率及美观程度不同。

NFT栽培

NFT栽培又称营养液膜栽培（图25）是使用塑料薄膜作栽培床，利用定植板将作物幼苗定植于栽培床中，营养液在栽培床的底面作薄层循环流动，使根系既能不断吸收养分、水分，又能保证有充足的氧气供应，因循环流动供应的营养液呈极浅如膜的液流故被称作营养液膜栽培。栽培床的宽为100 cm，高为70～80 cm，长度自定，多用于栽植叶菜类作物，栽培株距为20～25 cm。和其他无土栽培方式相比，营养液膜栽培有如下特点：①结构简易，只要选用适当的薄膜和供液装置，即可自行设计安装；②投资小，成本低，营养液的供应量小并且容易更换，设备的清理与消毒为较方便。但是，这种栽培方式亦有不足之处，主要表现在以下3个方面：①对栽培床的坡降要求严格，如果栽培床面不平，会影响诸多数据，从而影响作物产量；②营养液流量小，浓度及pH易发生变化；③循环供液时每日供液次数多，耗能大，如遇停电停水，尤其是作物生育盛期和高温季节，营养液的管理比較困难。因此，基于以上问题，无土栽培装置的设计、安装及后期养护应和专业农业公司合作。

本文用道家的“金、木、水、火、土”的五行比喻无土栽培中的温、光、水、气、肥，是为了更生动的来表达温光水气肥的重要性与必要性，简要分析了做好无土栽培的必要条件和技术，并简单介绍了无土栽培的常见模式，能够帮现代农业从业者进一步了解这个专业，正所谓“实践出真知”，只有在实践中不断总结交流才能让无土栽培技术更专业、更完善的发展下去。

参考文献

[1] 施正香，李保明.动植物生产基础[M].北京：中国农业出版社，2005.

[2] 于春雷.切花玫瑰岩棉栽培技术[J].黑龙江农业科学，2011（5）：145-147.

[3] 蔡东宏，韦开蕾.我国椰子叶现状发展前景和对策[J].世界热带农业信

息，1994（4）：8-10.

[4] 周明，姜立纲，刘明池，等.我国热带海岛地区椰糠基质栽培系统下主

要蔬菜品种营养液配方研究[J].北方园艺，2010（12）：35-36.

[5] 周明，姜立纲，刘明池，等.我国热带海岛地区极端气候条件下番茄长

季节栽培技术[J].安徽农业科学，2010，38（20）：10613-10615.

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[7] 狄文伟，赵瑞，张婷，等.基于椰糠的基质配比对袋培黄瓜生长的影响