我国无土栽培研究成果及发展动向-现代设施农业

2024-04-18 理论教育版权反馈

【摘要】：五、我国无土栽培研究成果及发展动向我国农业和工程科技工作者依靠自身力量，研究开发出适合国情的高效节能实用的无土栽培系统，不仅实现了番茄、黄瓜、生菜等单产超万千克的无土栽培技术，还研究开发成四季生菜、冬夏番茄和黄瓜、冬草莓、冬蕹菜、秋瓠瓜、春网纹甜瓜等10多种高档蔬菜的反季节无土栽培技术，基本上克服了我国无土栽培中遇到的成本高和经济效益不够稳定的难题。

五、我国无土栽培研究成果及发展动向

我国农业和工程科技工作者依靠自身力量，研究开发出适合国情的高效节能实用的无土栽培系统，不仅实现了番茄、黄瓜、生菜等单产超万千克的无土栽培技术，还研究开发成四季生菜、冬夏番茄和黄瓜、冬草莓、冬蕹菜、秋瓠瓜、春网纹甜瓜等10多种高档蔬菜的反季节无土栽培技术，基本上克服了我国无土栽培中遇到的成本高和经济效益不够稳定的难题。

1.主要技术成果

(1)固体基质培以北京为代表的北方硬水区，水质的钙镁离子浓度很高，EC值高达1.0mS/cm左右，推广水培相当困难，多就地取材利用炉渣、草炭、沙砾、木屑、蛭石等固体作基质，推广应用的主要技术成果有以下几种。

①有机生态型基质由中国农业科学院在“八五”期间研制成的国内最为简易、节能、低成本高效益的固体基质培系统，其原理是利用高温发酵消毒的鸡粪、蒿秆末、饼肥等按一定比例混入栽培基质，然后在基质上铺软滴灌带替代传统基质培用营养液滴灌的方法，定植后20天依作物长势追施复合肥、硝酸钾等数次，应用此技术栽培出的番茄的品质产量均不比传统基质培差，且排出液硝酸盐浓度远远低于国际标准而不污染环境。此法较传统基质培肥料成本下降60%，设施成本每亩仅6000～7000元，对于克服我国无土栽培大面积推广中遇到的投资大、成本高、效益不稳定等问题，作出了突出的贡献。

②基质袋培、槽培或垄培各种基质中选一种或数种比例混装入长90～100cm、宽30cm、高15cm的塑料袋，或培成垄状或槽状、圆筒立柱状，在其上设置滴灌装置，用营养液滴灌的方法，是“七五”期间开发的主要基质培方式，各地都有应用。

③鲁SL型槽式基质培山东农业大学研制开发，分Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型用铁皮或混凝土构件制成长2～3m，顶宽、槽高各20cm的倒三角形槽体，槽腰部搁一垫篦铺棕皮作垫衬，在其上铺10cm的石、垫下的三角形空间为营养液流动与根系生长空间。Ⅱ型槽体系直接在土面挖一条沟槽，仅槽头槽尾用铁皮或混凝土构件制成，每天定时供液漫渗到基质湿润后再超过一定高度，就从排液的虹吸管中吸回槽内所有营养液回流至贮液槽，此法在山东胜利油田有较大面积推广应用。

此外尚有江苏省农业科学院与南京玻纤院共同研究开发的岩棉培技术等。

(2)水培技术

①营养液膜技术(NFT)20世纪80年代后期，以沪宁杭为中心，率先从国外引进一次性投资少、施工简易的节能型水培技术。其特点是循环供液的液流呈膜状，仅以数毫米厚的浅液流流经栽培槽底部，水培作物的根垫底部接触浅液流吸水吸肥，上部暴露在湿气中吸氧，较好地解决了根系吸水与吸氧的矛盾，但存在液流浅、液温不稳定，一旦停电停水，植株易枯萎，根际环境稳定性差等不足，限制了它的进一步发展，但在生菜、番茄、草莓等作物上仍广泛应用此法，其中以南京大厂区无公害蔬菜园艺场应用规模最大。

②浮板毛管水培技术(FCH)系浙江省农业科学院和南京农业大学“八五”期间研制开发，其特点是应用分根法使部分根系伸向液面的一条铺有湿毡的泡沫浮板上，生长于湿气中的根吸收氧气，另一部分根则伸入深水培养液中吸收水肥。此法不怕停电停水，液温稳定，适合南方热带、亚热带水温高、溶氧量少的地区应用。其栽培槽采用隔热性能良好的聚苯乙烯泡沫板压模制成长1m，宽0.4m，深0.1m的凹形槽，可连接成长15～30m的栽培槽，内衬垫黑色聚乙烯膜防渗漏，槽内液面漂一浮板厚1.25cm，宽度不超过定植板上两行定植穴的行距，浮板上铺规格为50g/m²的无纺布，两端垂入培养液中，通过毛管作用使无纺布成湿毡状，由定植穴伸入液面的定植杯紧靠浮板两侧定植作物。营养液由定时器控制水泵，每天定时输液，通过管道，空气混合器流入栽培槽更换培养液，经由排液口流回贮液池。根系耗氧量大的作物也可采用岩棉块或聚氨酯泡沫块育苗，育苗块直接置于浮板湿毡上，再在浮板中间铺一条软滴灌带与进液口相连，以增加苗期湿毡上的供液量，待浮板上湿气根长到一定程度，根系自然就伸到培养液中吸收水肥。进水口可接空气混合器以增加丰氧功能，出水口设水位升降调节截面，一般每1～2小时供液1次。

③华南深水培系统系华南农业大学对日本神园式深水培的改进型，此法液温稳定，不怕停电停水，适于华南热带亚热带地区推广，已达一定面积。

此外杭州植物园在西湖水面用5cm厚的聚苯乙烯泡沫板为载体，在其上挖成各种图案的种植槽，填干苔藓和缓释性颗粒肥料，槽底打孔吸湖水，成功地栽培出20余种陆生花草，成为水面景观花圃供观光，取得显著经济、社会、生态效益。

(3)高效反季节蔬菜无土栽培技术的研究开发无土栽培能耗大，成本高，其自身的发展能力取决于对露地农业的竞争力，因此，不单要提高无土栽培作用的单产水平，还要抓高附加值的蔬菜等作物的反季节栽培，以期显著提高其经济效益。

①夏秋迷你番茄南京农业大学等根据东南地区夏季高温酷暑无法生产喜温性番茄的现况，选用近野生性的、抗逆性强的、高营养品质的迷你番茄(俗称樱桃番茄)品种——圣女、四季红等耐热品种，配合防雨棚加遮阳网栽培，于3月上中旬育苗，4月下旬定植，7～9月上市，产量虽不及大果型春番茄，但经济效益高出4～5倍。

②冬草莓在江淮和长江中下游地区，选用丰香、春香、明金等浅休眠品种，不需夏季人工低温处理，在9月中旬定植于大棚或日光温室中基质培或水培，多重覆盖保温，使草莓上市期从翌年5月提前到当年12月份，满足圣诞节、元旦、春节三大节日对新鲜果品的需求，每亩产1500kg，产值超2万元。

③洋香瓜黄淮、江淮地区在西北哈密瓜上市之前的春夏季，利用棚室无土栽培状元、蜜世界、伊丽莎白、蜜兰等适应性强的良种，2月育苗，3月定植，6～8月供应，每亩产2000～3000kg，产值亦超2万元。(www.chuimin.cn)

④早瓠瓜和秋瓠瓜浙江省农业科学院利用瓠瓜喜温喜湿的特性，利用水培法进行春提前栽培，1月育苗，2月定植，上市期从传统6月提早到4～5月，每亩产量5000kg，产值超2万元；又于秋季8月育苗，8月下旬至9月初定植，9月底至11月采收上市，每亩产2000～3000kg，产值亦超过2万元，且省工易种。

⑤四季豌豆苗利用育苗盘或基质栽培床撒播豌豆种子，保湿、适温，仅需12～15天即可长成15cm高的豌豆苗(有的品种依季节还可再采收一次)，一般播1000g种子，可获2000g豆苗，可周年立体生产，每亩净利润都在5万元以上。

⑥冬春蕹菜南方从11月开始至翌春4月，通过加温保温水培蕹菜，使这一夏季大众菜成为冬春珍稀细菜，每亩产值超万元，是目前华南地区冬季水培的重要蔬菜。

⑦秋冬莴笋防雨棚、遮阳网下选耐热的不易抽薹的成都二白皮等品种，夏季播种，8～10月定植，12月～翌年1月供应，在冬淡季上市，每亩产值均达万元左右。

此外，还有四季生菜、冬春番茄、黄瓜、丝瓜等，都适于进行反季节无土栽培。

(4)基础理论研究成果

①全国主要地区的用水水质的检测南方软水区EC值为0.10～0.20mS/cm，符合无土栽培用水的水质标准。但北方硬水区EC值高达0.70～1.16mS/cm，用其配制营养液相当困难，故北方多应用缓冲性强的基质栽培技术。

②低成本高效益营养液配方的研究肥料成本在我国无土栽培成本中占的比重最大，因此围绕着营养液配方改良以降低成本方面作了大量研究。

消毒固态有机肥替代基质培的营养液采用中国农业科学院试验成功的由机械化养鸡场生产出售的消毒固态有机肥，将高温发酵消毒的干燥鸡粪、蒿秆末、饼肥等混拌入栽培基质，再依作物种类需肥规律配合一定复合肥、硝酸钾等分期追施，以清水滴灌进行番茄黄瓜等的基质栽培，不仅产量品质不受影响，而且排出液不会污染环境，把有机农业和无土栽培结合起来，使肥料成本下降60%。较好地解决了无土栽培肥料成本过高的难题。

氮素营养的研究氮肥占肥料成本最大，对产量品质的影响也大，国外配方多以硝态氮为氮源肥料，但国内该肥货源少、价格昂贵，又有积累硝酸盐的忧虑。南京农业大学、北京农业大学、华南农业大学等在白菜、生菜、番茄、黄瓜等基质培或水培配方中，在一定总氮下，以国产酰胺态氮和铵态氮部分替代硝态氮，高的达50%比例，试验证明比单一硝态氮源的产量品质都要好。

铁素与硒素营养的研究无土栽培作物很易产生缺铁失绿症，以螯合铁为铁源，价格昂贵，往往占生菜等水培肥料成本的1/3～2/5。南京农业大学致力于耐缺铁生菜、白菜基因型筛选研究，获得了各2个耐缺铁胁迫的品种，并探明这4个品种比普通品种根系的还原力和H⁺分泌能力显著增强，生菜螯合铁浓度从3mg/L降至2甚至1mg/L也不发生失绿症。又研究出在生菜收前一定时间内添加0.05mg/L硒于培养液中，能生产出完全符合卫生标准的富晒生菜，为我国缺硒地方生产富硒食品提供了一条新途径。

③水培作物根际丰氧技术的研究江苏省农业科学院和南京农业大学针对我国南方地区往往因水温高溶氧不足抑制水培作物产量品质提高的状况，研究出分根法(FCH技术)有效地解决了亚热带地区水培作物根系供水供氧的矛盾。同时又研究出水生与旱生蔬菜间作的生物丰氧法，对边境、海礁岛、沙漠等环境恶劣地带通过水培解决蔬菜紧缺，不失为一种实用技术。

④根际适温对增强地上部逆境胁迫的适应性南京农业大学等在夏季高温季节对无土栽培作物采取遮阳网覆盖、地面覆盖，改变基质种类成分、地下水灌溉等多种方式降低根际温度，能显著改善根系合成细胞分裂素、吸收矿质营养、改善膜功能等生理效应，有效地缓解了生菜、番茄等蔬菜的高温生长障碍，增加产量。

此外，对国产各种基质理化成分及pH值对营养元素吸收关系等进行分析。这些基础研究都为适合我国国情的无土栽培技术的开发推广提供了依据。

2.展望与动向

随着我国国民经济的迅速发展和人民物质文化水平的提高，作为无公害农业象征的无土栽培，备受各级政府和人民群众的重视，新的发展浪潮正在形成。在新形势下，要重视适合亚热带地区的无土栽培保护设施的攻关，研究出夏季能防暑降温、防台风暴雨、通气性好，冬季能耐雪压、耐弱光、抗风力强的连栋温室或大棚；研究开发成型化、轻量化、无污染的商品化轻基质；研究基质、培养液再利用技术，海水盐水利用技术，防病虫技术，防止产品污染和环境污染的技术，以及种类品种多样化的高效集约型技术，规模化、集中化的生产经营管理技术等。

我国无土栽培研究成果及发展动向-现代设施农业

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