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无土栽培是以草炭、森林腐叶土、蛭石等轻质材料为育苗基质固定植株,使植物根系直接与营养液接触,以机械化精量一次性播种的现代化育苗技术。 苗盘是分开的,一粒粒播种,苗一室一株。 成苗根系与基质缠结,根坨呈上下小栓状,俗称穴盘无土育苗。
原理
无土栽培有不使用土壤,用水培、喷雾培养、基质栽培等其他东西培养植物的方法。 19世纪,w .克诺普等人发明了这种方法。 到20世纪30年代,该技术开始应用于农业生产。 二十一世纪人们进一步改进了技术,发展了无土栽培。
无土栽培人工配制的培养液,需要为植物矿物提供营养。 无土栽培是一种不使用天然土壤,以植物生长所需元素营养液提供营养,使植物完整生命周期的栽培技术。 在无土栽培技术中,能否提供植物比例协调、浓度适中的营养液,是栽培成功的关键。
为了树立植物体,可以用石英砂、蛭石、泥炭、锯末、塑料等作为支撑介质,保持根系通气。 多年实践证明,大豆、扁豆、豌豆、小麦、水稻、燕麦、甜菜、土豆、卷心菜、叶莴苣、番茄、黄瓜等作物比无土栽培产量高。 植物对养分的要求因种类和生长发育阶段而异,配方也应相应改变。 例如,叶菜类大量需要氮( n ),n促进叶片生长; 番茄、黄瓜开花,比叶类需要更多的p、k、Ca,n比叶类少。 不同生育时期植物对营养素的需求不同。 苗期番茄培养液中n、p、k等元素可减少; 长大后,必须增加其供给量。 夏季日照长、光强、温度高,番茄所需n比秋季、初冬多。 秋天、初冬生长的西红柿,为了改善果实的质量要求很多k。 培育同样的植物,一生中必须不断修改培养液的配方。
无土栽培使用的培养液可以循环利用。 配制的培养液经过植物对离子的选择性吸收,某些离子的浓度比其他离子降低得快,各元素之间的比例和pH值发生变化,逐渐不适应植物的需要。 所以每小时,用NaOH或HCI调节培养液的pH,补充浓度明显降低的元素。 pH和部分离子的浓度可以通过选择性电极连续测量,因此可以自动控制酸、碱或补充元素的添加量。 但是,这种回收利用不能无限制地继续下去。 在固体惰性介质中加入培养液培养时,也采用定期排空营养液或滴注培养液的方法,为植物根部提供充足的氧气。 植物蒸腾旺盛时,培养液浓度增加,需补水。 无土栽培成功的关键是管理使用的培养液,满足最佳营养状况的需要。
无土栽培中营养液成分容易控制。 另外,在沙漠、海滩、荒岛等光照充足、温度适宜且没有土壤的地方,只要有一定量的淡水供应,就可以随时调整。 大城市的近郊和家庭也可以用无土栽培法栽培蔬菜和花卉。
分类
蔬菜水培是当今世界最先进的栽培技术,由于水培比有土栽培具有更多的优势,近年来水培面积直线上升。 一般水培类型主要有水培、岩棉栽培、基质栽培三种。 为了使广大读者进一步了解各类无土栽培的生产特点,现首先系统介绍叶菜类蔬菜的水培栽培技术。
1、水培
水培是指植物根系与营养液直接接触,不使用基质的栽培方法。 在最初的水培中,将植物的根系浸入营养液中使其生长。 这种方式会出现缺氧现象,影响根系呼吸,严重的话会导致材料根死亡。 为解决供氧问题,英国Cooper于1973年提出营养液膜法水培方式,简称“NFT”。 其原理是使一层薄薄的营养液( 0.5-1厘米)不断循环流经作物根系,在不断供给作物水分养分的同时,不断供给根系新鲜氧气。 NFT法种植作物,灌溉技术大大简化,无需每天计算作物需水量,营养元素均衡供应。 将根系与土壤隔离,可以避免各种土壤传染病,无需土壤消毒。
2、雾培
雾培又称为气增或雾培。 将营养液压缩成雾状,直接喷到作物根系上,根系悬在容器的空间内部。 一般采用聚丙烯泡沫塑料板,在上面按一定距离打孔,在洞中种植作物。 两块泡沫板斜拼成三角形形成空间,供液管路通过三角形空间内,向悬垂的根系喷雾。 通常每2-3分钟喷雾几秒钟,循环利用营养液,同时保证作物根系有足够的氧气。 但这种方法设备费用太高,需要消耗大量电能,不能停电,没有缓冲空间,局限于科研应用,没有进行大面积生产,所以最好不要使用这种方法。 该方法由于植物栽培机理与水培相同,根系情况与水培相同。
3、基质栽培
基质栽培是无土栽培中推广面积最大的方式。 将作物根系固定在有机或无机基质上,采用滴灌或细流灌溉的方法提供作物营养液。 栽培基质可以装入塑料袋中,也可以铺在栽培槽或槽中。 基质栽培营养液不循环,称为开放系统,可避免营养液循环引起病害传播。
基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分和供氧之间的矛盾,且设备比水培或水雾栽培简单,不需要动力,投资少,成本低,在生产中普遍采用。 从我国的现状来看,基质栽培是最现实的方法。
特长
无土育苗是以不使用土壤、非土壤固体材料为基质,注入营养液或不使用任何基质,采用水培或喷雾培养的方式育苗,称为无土育苗。 根据是否利用基质,可分为基质育苗和营养液育苗。 前者利用蛭石、珍珠岩、岩棉等基质浇灌营养液苗; 后者不使用基质,只利用部分支持物和营养液。
1、优势
苗生长快,苗龄短,根系发育好,苗结实整齐,定植后苗生长时间短,易成活。 无论是基质育苗还是营养液育苗,都可以保证水分和养分供应充足,基质通气良好。 同时,无土育苗便于科学、规范的管理。
节约用水(科研单位北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,浇水(营养液) 46天共21.7立方米。 进行土培时,46天至少浇水5-6次,需要50-60立方米水,统计结果节水率为50-66.7%。 节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不仅节约水和肥料,据一般统计,无土栽培养分损失率约为50%左右。 我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率低至30-40%,损失了一半以上的养分。 土壤中肥料溶解和植物吸收利益的过程复杂,不仅有很多损失,而且各营养元素损失不同,难以维持土壤溶液中各元素之间的平衡。 在无土栽培中,作物所需的各种营养元素,经过人工配制后作为营养液施用,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类和同一作物生长阶段,科学提供养分,作物生长发育健壮,生长强劲,增产潜力充分发挥
清洁卫生(无土栽培施用无机肥,无臭味,无需堆肥场。 无土栽培使用有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还产生多种害虫卵,危害作物,无土栽培没有这些问题。 特别是室内养花要求清洁卫生。 一些高级酒店和酒店曾经施用有机肥,污染环境。 是个很难解决的问题。 没有水养花很容易解决。
省力省工、易管理(无土栽培不需要中耕、翻地、除草等作业,省力省工。 追肥同步解决,供液系统定时定量给料,管理非常方便。 用土培浇水时,一次次地张开或堵住垄口是一项非常费力的工作。 在无水栽培中,只要打开和关闭供液系统的阀门,劳力就能大幅减轻。 一些发达国家已进入微机控制时代,液体供应和营养液成分的控制,完全由计算机控制,几乎与工业生产方式相似。
避免土壤连作障碍:在设施栽培中,土壤自然雨水淋失极少,水分养分运动方向自下而上。 由于土壤水分蒸发和作物蒸腾,土壤中的矿质元素从土壤下层向表层迁移,经年累月,土壤表层盐分积累较多,危害作物。 特别是大棚栽培,一经建成就不容易搬动,土壤盐分积累后,以及多年种植同样的作物,导致土壤养分失衡、连作障碍,一直是一个难以解决的问题。 在不得已的情况下,只能用费事的“客土”方法解决。 应用水培后,特别是采用水培,从根本上解决了这个问题。 土壤传染病也是设施栽培的难点,不仅土壤消毒困难,而且消耗大量能量,成本高昂,消毒彻底也困难。 药剂消毒在缺乏高效药品的同时,药剂有害成分的残留危害健康,污染环境。 无土栽培是避免或从根本上根除土传病害的有效方法。
不受地域限制,充分利用空间(无土栽培使作物完全脱离土壤环境,也摆脱了土地的限制。 耕地有限,被认为是最宝贵、不可再生的自然资源。 特别是在一些耕地短缺的地区和国家,无土栽培更具特殊意义。 无土栽培进入原始领域后,地球上许多荒漠、荒原或农业困难地区,可采用无土栽培方法加以利用。 另外,无土栽培不受空间限制,可以利用城市建筑的平面屋顶种植蔬菜和鲜花,无形中扩大了栽培面积。
有利于农业现代化:无土栽培可以使农业生产摆脱自然环境的制约,按照人的意志生产,是农业调控的生产方式。 在很大程度上按照量化指标耕作,有利于实现机械化、自动化,逐步走向工业化生产方式。 在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等地有水培工厂”,是现代化农业的一个标志。
2、必要性
无土栽培是一种以非土壤基质提供营养液、完全利用营养液的栽培技术,需要最佳的根际环境。 无土育苗方式培育的苗定植后根系发育良好,适应根际环境和无土栽培,定植后不伤根,易成活,一般不延缓苗期。 同时,无土育苗可以避免土壤育苗引起的土传病害和线虫。 因此,无土栽培一定要采用无土育苗。
深液流法水培蔬菜技术是实际工厂化生产蔬菜,生产的蔬菜中不仅不含有害化学物质,而且有一定保健作用,使用该技术不仅可以生产出成品,同时还可以培育种苗。 据估算,一亩水培蔬菜的效果相当于十亩大田的效果。
前景
从历史上看,农业文明的标志是人类对作物生长的参与和调控程度。 实践证明,作物地上部分环境条件比较容易控制,而地下部分控制(根系控制)在常规土培条件下比较困难。 无土栽培技术的出现,使人类具备了精确调控作物生长环境条件,包括无机营养条件,从而使农业生产完全摆脱自然条件的制约,有可能完全按照人的意愿,向着自动化、机械化、工厂化的生产方式发展。 这可以使农作物产量增加数倍、几十倍,甚至百倍。
从资源角度看,耕地是极其宝贵和不可再生的资源。 无土栽培可以开发利用多种耕地,因此扩大和补充不可再生耕地资源对于缓解和解决全球日益严重的耕地问题具有重大意义。 无土栽培不仅将地球上许多沙漠变成绿洲,不久的将来,海洋、宇宙也将成为新的开发利用领域。 美国已将无土栽培列为国家本世纪发展的十大高科技交流会,有关航天植物栽培的研究报告,它只是无土栽培。 因此,无土栽培技术在日本已成为许多科学家研究“太空农场”的有力手段,被誉为太空农业,已不再是一个奇怪的问题。
水资源问题也是世界上越来越威胁人类生存发展的大问题。 不仅是干旱地区,在发达的人口密集的大城市,水资源短缺的问题也越来越突出。 随着人口的增加,各种水资源被过度开采,部分地区已接近枯竭。 因此,控制农业用水是节水措施之一,无土栽培避免水分大量渗漏和流失,补偿难以再生的水资源。 将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。
确实,无水栽培技术在走向实用化的过程中也存在很多问题。 问题是成本高,一次性投资大。另外,还要求有很高的管理水平,管理者要有一定的科学知识,这也不是到处都能做到的。
理论上,进一步研究矿物质营养状态的生理指标,减少管理上的盲目性也是需要解决的问题。 此外,无土栽培中病虫害的防治、基质和营养液的消毒、废弃基质的处理等也有待进一步研究解决。 但随着科学技术的发展、提高,更重要的是这一新技术本身所固有的各种优势,向人们展示出无限广阔的发展前景。
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