花卉无土栽培技术综述

赵静漪　哈斯其木格　陈志婧　廖成松

摘 要：近年来无土栽培技术在花卉上的应用日渐增多。本文对花卉无土栽培的起源与现状、类型、优点、存在的问题进行了总结，并提出今后的发展方向，旨在为花卉无土栽培的技术发展提供参考。

关键词：花卉；无土栽培；综述与展望

中图分类号：S317 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.07.016

Review on Flower Soilless Culture Technology

ZHAO Jingyi，Hasiqimuge，CHEN Zhijing，LIAO Chengsong

（Xilingol Vocational College，Xilinhot，Inner Mongolia 026000， China）

Abstract： In recent years， the applications of soilless cultivation techniques on flowers were increasing gradually. The paper summarized the origin and status， the types， the advantages， and the problems of flower soilless culture， and put forward the direction of future development， aiming to provide reference for the development of soilless culture of flowers.

Key words：flowers；soilless culture；review and prospect

无土栽培是一种新兴的植物栽培方法，是一种不依赖土壤并且能够使植物正常生长的技术。根据国际无土栽培学会的规定，凡是不用天然土壤，使用或不使用基质，用营养液灌溉植物的根系，或用其它施肥方式来种植作物的方法统称为无土栽培[1]。

1 花卉无土栽培的起源与现状

有关无土栽培的历史最早可追溯到七大奇观之一的巴比伦空中花园，这是世界上被认为首次使用无土栽培的地方[2]。国外花卉的无土栽培正式开始于20世纪70年代，荷兰学者最先开始对秋海棠、杜鹃、菊花、康乃馨、安祖花、樱草、小苍兰等的栽培基質进行研究[3]。此后，世界其它各国也纷纷开始研究花卉无土栽培，荷兰和英国重点开发营养液膜技术（NTF），以色列开发砂培技术，加拿大研发以锯木屑为主的基质，美国、意大利开发并成功应用袋栽技术[4-5]。

现今，世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达100多个。美国将花卉的无土栽培列为农业十大技术之一加以开发推广，欧共体明确规定所有欧共体国家园艺作物要全部实现无土栽培，美、日、加拿大等发达国家均要求进口花卉盆景必须是无土的，避免传播病虫害[6]。目前，荷兰是作物与花卉无土栽培技术最先进的国家，无土栽培面积占保护地栽培面积的90%以上，其中大部分实现了微电脑控制，达到现代化、自动化生产管理水平[7]。另外，国际无土栽培学会（International Society of Soilless Culture，ISOSC）的总部就设在荷兰[8]。

我国古代有水培水仙的记载，但水仙的生长基本依靠自身贮存的营养物质，而不是依靠外界提供养分。清代末期有“清水发豆芽”一说，但均未对其定义，所以只能称作无土栽培的启蒙阶段。近现代，我国花卉无土栽培的应用相对较晚，最初在1978年，研究者们[9-10]在不使用土壤的前提下，成功栽种了绿萝、吊竹梅、球兰、波士顿蔗、君子兰、虎尾兰、棕竹、万年青、文竹等花卉。自1980年开始，我国花卉无土栽培有了飞跃式发展。杭州园艺工作者在西湖上以泡沫塑料板为载体，海绵为基质，缓效多元复合肥为营养液，种植了美人蕉、月月红、荷花菊等20多种花卉，大大提升了西湖的观赏性[4]。林家庆[11]于1991年申请获得一种无土栽培的组合式草毯，该商品是将纤维废料切断粉碎成块状、粒状作为栽种之基料铺设于胶布上面，基料中栽种草菌，经浇水后长成平整的天然草毯，适用于宾馆、运动场、屋顶及沙漠地区，该项发明为景观无土栽培开辟了新天地。目前， 我国已经成功培育了观叶类、观花类、仙人掌类等8个系列400多个品种的水培花卉[12]。

2 花卉无土栽培的类型

2.1 固体基质培养

固体基质培养指通过固体基质固着植株根系，向植物提供水、气体、营养物质等生存要素。目前，基质栽培花卉是使用最多的方法[13]。栽培基质必须具有3项物理功能：为植株和根系提供支持作用；易于储蓄水分；通气良好[14]。具体指标应满足以下条件：颗粒直径0.6～2.0 mm，容重0.1～0.8 g·cm-3，总孔隙度55%～96%，大孔隙（直径>1 mm）与小孔隙（直径0.001～0.1 mm）之比为1∶（2～4）[7]；化学性质方面，需能保持稳定的氢离子浓度、具有一定的化学缓冲能力，并具有植物生长所需的基本营养元素；环保方面保证不污染空气、不污染水质、不散发难闻气味[15]。ANON提出通过以下几个方面选择基质：种植者的技术及经验；植物的适宜条件；基质固水、保肥、通气的能力；投资金额[16]。

固体基质通常可分为有机基质和无机基质。有机基质是指由有机材料按比例混合后配置成的生长原料，包括树皮、粪便或农作物等营养物质。无机基质是指由各类无机物混合成的培育材料，包括经过几百年、几千年的动物遗体分解形成的泥炭，由火山碎石处理加工后的珍珠岩，由页岩物质加热后形成的陶粒，以及砂、岩棉、蛭石、炉渣等物质[9-10]。

2.2 水 培

水培指通过营养液向植物根系输入养分、氧气以及水分的培育方法，在育苗期间可短期使用无机基质[17]。水培方法中营养液相当于固体基质培养中基质的作用，所以各类营养元素也需要按一定比例混和，并且要根据不同植物种类的不同特性、不同需求来配置，以使植物充分利用[18]。我国花卉无土栽培研究者已经成功培育出观叶类、观花类、仙人掌等，共400多个品种的水培花卉[12]。花卉植物体营养元素质量分数排序为：木本观花植物>木本观叶植物>草本观花植物>草本观叶植物，故在营养液培育的过程中，木本植物营养液浓度高一些，草本植物低一些。此外，不同植物本身所含有的各类元素差异较大，所以配置营养液时应关注个别元素的添加[19]。目前，使用较多的几种花卉营养液配方如下[20]：

（1）Knop（1865）古典通用水培配方：Ca（NO3）2· 4H2O 1 150 mg·L-1，KNO3 200 mg·L-1，KH2PO4 200 mg·L-1，MgSO4·7H2O 200 mg·L-1；

（2）Hoagland和Snyde（1938）通用：Ca （NO3）2 ·4H2O 1 180 mg·L-1，KNO3 506 mg·L-1，KH2PO4 136 mg·L-1，MgSO4·7H2O 693 mg·L-1；

（3）Rothamsted配方B通用：KNO3 1 000 mg·L-1，KH2PO4 400 mg·L-1，K2HPO4·3H2O 135 mg·L-1，MgSO4·7H2O 500 mg·L-1；

（4）Sideris和Young（1949）：KH2PO4 68.5 mg·L-1，（NH4）2SO4 132 mg·L-1，K2SO4 174 mg·L-1，CaSO4·7H2O2 46 mg·L-1，CaSO4·2H2O 172 mg·L-1；

（5）日本山崎配方（1978）：Ca （NO3）2·4H2O 472 mg·L-1，KNO3 809 mg·L-1，NH4H2PO4 153 mg·L-1，MgSO4·7H2O 493 mg·L-1。

2.3 气雾培

气雾培是一种基于工程技术、生物技术、计算机控制技术的全新栽培模式[21]，是水培的另一种形态。它让花卉的根系离开水和基质，并将其放入雾化后的营养液中，以获得充足的水分、营养元素、适宜的温度和湿度。气雾培相对于基质培和水培而言，植物所处环境更优良，养分与水分达到平衡状态。气雾培可以减少人工，但因其机械化控制的特点，资金投入较多。目前，用于雾培生产的常用栽培装置主要包括“A”型栽培装置、箱式栽培装置、网式栽培装置、床式栽培装置、桶式栽培装置和柱式立体栽培装置[22]。气雾培花卉产业化相对于蔬菜类还较少，生产刚刚起步，但前景广阔。我国学者慕山君等[23]于1999年申请获得一种气雾栽培床喷雾管调节控制装置，该装置可使气雾交替喷射根系部或茎叶部，在装置充分利用的同时，植物也充分全面地吸收养分，为实现栽培架装置自动化生产做出了尝试。2010年，我国学者金芝[24]申请并獲得了一种立体式超声波气雾培装置，包含栽培主体盒、不锈钢钢架、导液管、导雾管、过滤网、回液池、储液池、超声波雾化器。此项发明在工厂工业化生产的同时，还可适用于家庭阳台及室内的植物培养。连青龙等[25]于2014年研发并获得一种高效温室切花菊气雾培栽培设施，该设施以菊花的生长习性与特点为依据，具有高产高效、高质省时的效果，目前，该技术已经在宁夏园艺产业园示范，并取得了业界广泛好评。

3 花卉无土栽培的优点

相对于传统土培法而言，花卉无土栽培的优点主要包括以下六个方面。首先，无土栽培可根据不同花卉的不同生长阶段所需营养物质来配置肥力，有效避免养分不足和施肥过度的现象，使植物各生长时期都处在适宜环境中，提升存活率；第二，无土栽培不仅可以延长花期，还能使花朵颜色更加艳丽，甚至能达到控制花期的程度，以增加花卉的观赏性；第三，无土栽培较为干净，基质经过消毒处理，营养液使用无机元素配置，有效降低了病虫害发生的可能性；第四，无土栽培可以降低植物对养分的浪费，使植物充分吸收根际营养物质；第五，无土栽培能大大减少人力投入，大部分依靠自动化或半自动化装置，只需定期维护及更换，省时省力；第六，无土栽培扩大了植物的生长范围，充分利用立体空间进行植物的栽培繁育，打破传统的栽培方式，单位面积产量较高[26]。现在市面上流行一种“水鸟石花草美”的景观商品，该商品配用做工精致、造型独特的容器，将植物、石头、小型雕塑等装饰品摆放在一起，充分凸显出了花卉植物的观赏性与艺术性[27]。

4 花卉无土栽培存在的问题

4.1 对从业者的专业技术水平要求较高

因花卉品种的不同，其各个生长阶段对环境和养分的需求也不同，所以对无土栽培需要配置的基质和营养液配方有较高的专业性要求，没有经过专业技术培训的一般人员难以掌握此方法，这也是阻碍花卉无土栽培技术大规模推广的重要因素之一。

4.2 基础设施投资较大，风险较高

现如今的无土栽培均为自动化及半自动化系统，设施投资成本较高。各种应用营养液来灌溉作物的无土栽培系统，一般0.067 hm2一次性投资至少6 000元以上，有的甚至高达5万～6万元，即使较实用的有机生态型无土栽培系统，其一次性投资也达2 000～3 000元[28]。以沈阳市于洪区农业技术推广站栽培黄瓜为例，其基质栽培和土壤栽培每0.067 hm2毛收入分别为11 201，7 251元，除去投资成本，基质栽培比土壤栽培每0.067 hm2纯收入高2 696元[29]。即使如此，很多种植者考虑到其一次性投资较大，仍然持观望态度。

4.3 营养液废液处理困难、易污染环境

无土栽培通常使用营养液灌溉系统，对于使用过的营养液有两种处理方法：一种是按规定排放；另一种是循环利用。如果是开放式栽培技术，存在废弃营养液中硝酸盐含量较高的现象，直接排放后易引起水体富营养化。如果是封闭式栽培技术，营养液中大量有机质的存在易滋生病原菌，细菌传播速度快，如果消毒有疏漏，就会给植物造成不可恢复的伤害[30]。因此，对无土栽培使用过的营养液的处理目前还没有较为妥善的解决办法，这也是无土栽培后续研究的重点内容之一。

4.4 缺少专用型配方与技术

针对特定植物设计专属营养液配方，才能体现出无土栽培的优越性。现今营养液市场及基质市场开放售卖的专用型配方有君子兰[31]、东方百合[32]、红掌[33]、八仙花[34]、长寿花[35]、香蕉树[36]、桂花[37]、丽格海棠[38]等。虽然专用型花卉配方逐步涌入市场，但普及度和丰富度还是不够，市场主流销售的技术仍为通用型配方。栽培植物与营养液配方不配套、专一性不强是限制无土栽培深度发展的又一“病因”，亟待相关研究人员尽快解决。

5 展 望

花卉无土栽培应用前景广阔，具有种植范围广、产量高、质量好、环保等优点。考虑到技术要求严、设施装备投入高，受我国生產、消费、资金、技术等方面因素的限制，在无土栽培的实用型技术开发推广中应结合实际情况开展[39]，重点从以下4个方面着手。

（1） 充分利用本地资源开展无土栽培基质研究。如内蒙古地区小麦是高产农作物之一，每年秋收后小麦秸秆可以作为无土栽培基质的一种，这既节省了购买基质的成本，又满足了给植物补充营养元素的需求。这一方法可解决部分地区无法支撑基质栽培投资的问题。（2） 政府加大扶持力度。各个城市及乡镇的农业有关部门，对花卉的无土栽培技术进行收集、整理、研发与推广。对世界各地花卉无土栽培技术的背景、种类、配方、使用方法、使用成效进行归纳总结，最终形成一套简便易行的操作步骤及适用范围。如栽培者需要种植某种花卉，只需去当地花卉市场、商店或者专业合作社等指定地点购买该植物专用的基质或浓缩营养液，只需取一定量的基质并加入稀释后的营养液即可使用[40]。这一方法可以解决无专业技术基础的种植户难以掌握技术的问题。（3） 进一步扩展无土栽培适用范围。因无土栽培不受植物原产地的限制，许多不适宜植物生长的地方都可以进行种植，特别是气候条件恶劣，但有人类长期居住的地方，例如油田、边防哨所等，以及种植区域特别有限的空间，比如饭店、礼堂、酒店大厅、学校、公园等，都可利用花卉的无土栽培技术使环境变得美好[7]。目前前景比较好的方向是室内绿化、植物背景墙以及阳台花卉的栽培。（4） 充分开发环保材料代替现有污染性基质。近年来，环境问题日益凸显，已经影响了人们的正常生活。对于这样的现状，应着力于绿色发展，环保优先，不仅要阻止环境恶化，还要进一步提高环境质量，顺应自然，保护自然。在基质使用方面使用环保材料替代易污染难降解的材料，例如岩棉和草炭虽然能显著提高植物的产量和价值。但是，这两种物质属于不燃物、不腐烂物，不但处理成本高，而且非环保易污染。因此，应结合接近土壤本身特性的原则，选取环保材料进行替代，如海南盛产的椰壳，保水性优于岩棉，是其良好替代品[7]，这样可以解决废液无处排放的问题。

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