無土栽培的“五行”調控與栽培模式

【摘要】本文分析了做好無土栽培的幾個重要栽培技術，并對當前發展形勢較好的無土栽培模式進行了總結分析，為設施農業從業者了解、學習無土栽培提供參考。

著社會快速發展，人們對農業生產的追求已經從單純高產轉變為優質高產，對綠色無公害食品的需求也與日俱增，然而在傳統土壤蔬菜種植中，農藥及各種植物生長調節劑依舊被大量使用，其實這些物質并非是蔬菜生長必需的元素。而自無土栽培作物試種成功以來，傳統作物栽培逐漸擺脫了自然土壤的束縛，出現工廠化生產趨勢。無土栽培可以通過含有植物生長發育必需元素的營養液來為植物提供營養，使植物完成正常的生命周期（圖1）。

無土栽培的“五行”調控

道家中的五行元素“金木水火土”彼此衍生，相輔相成，無土栽培技術也有其“五行”生存之法，即溫、光、水、氣、肥。協調管理無土栽培的“五行”元素，可以大力推動無土栽培技術的進步。其實在生產中，只要按照蔬菜自然生長規律，滿足無土栽培的“五行”（溫、光、水、氣、肥）元素，蔬菜作物自然會旺盛生長，無需添加額外外源物質，降低成本的同時也減少農藥和植物生長激素的使用量。另外，很多蔬菜種植者在生產中忽略了對植物根系的培育，反而在葉面上使用各種激素從而實現作物高產，這樣往往得不償失。其實，通過培養健壯植株根系（圖2）來培育壯苗（圖3），可以大幅度降低植株病害和缺素癥狀的發生，提高產量。

溫度

植物種子只有在合適的溫度下才會萌發，保證植株健康生長，開花結果。目前，中國北方的日光溫室（圖4）與智能連棟溫室（圖5）大多采用暖氣（圓翼型散熱器）進行加溫，而南方大多日光溫室沒有配備采暖設備。由于蔬菜不同種類之間有不同的溫度適應范圍，所以在調控無土栽培的溫度時，需根據植物類型進行實時調控，保證無土栽培蔬菜的生長始終處于適宜的溫度環境中。

光照

光照直接影響蔬菜作物產量，不同作物的需光量也有所差別。因此進行規模化無土栽培生產前，需著重考量設施的采光問題。目前，中國日光溫室（圖6）基本是東西走向，在設計時還需綜合考慮當地方位、太陽高度角等問題。而智能連棟溫室（圖7）四周與頂部均可接收光照，其受方位限制較少，這也體現了智能連棟溫室采光的優越性。對于內部種植布局的設計，栽培設施要遵循以下原則：設施按南北走向布置；栽培設備的高度要統一衡量，盡量不要遮擋后面作物；生產型溫室內基本以一種作物為主，教學觀賞型溫室大多是多種栽培模式、栽培作物的集合，要考慮將葉菜、果菜分區域布置，為營養液分區灌溉以及作物的高度考慮。部分溫室也會進行植物補光，包括鹵燈、LED燈（圖8、圖9）等。補光時需要根據作物的需光量（表1）進行設計安裝，從而達到光能的最大利用效率。

氣體

在植物生長中，有2種氣體是必不可少的：①O2供給作物呼吸；②CO2為作物光合作用提供碳源。大多數無土栽培作物出現的問題都與氧氣有關，尤其是作物根部缺氧會導致植物根系發黑腐爛，從而使營養吸收環節受阻，最終導致植株病變。為解決這個問題，可采用增氧設備增加無土栽培營養液中的含氧量，或通過基質栽培、氣霧栽培、營養液膜（NFT）栽培等方法解決無土栽培中植株根系缺氧的問題。另外，生產中還可以在溫室中增加簡易的CO2發生裝置以補充植物光合作用所需的碳源。

水

水是生命之源，不可或缺，無土栽培對水質要求更為嚴格，不管是塑料大棚、日光溫室還是現代化連棟溫室，蔬菜生產水的過濾（圖10）和消毒系統都是必不可少的。水過濾和消毒系統主要是對水培系統中的回水進行紫外線消毒，避免水中的病菌相互傳播。另外，還可采用營養液傳感器以及PH、EC檢測儀等設備分別測定營養液和回收液中各養分的含量和營養液的PH、EC，從而掌握植物對水分的吸收量并進行時時調控，實現精確灌溉。現在常見且運行較穩定的水培形式有立體管道栽培、螺旋管道栽培、斜坡管道栽培、滾桶栽培（圖11～14）等，都是對水培進行藝術化處理，滿足生產功能的同時更具觀賞性。

肥料

合理的肥料配比應該包含作物生長所需的多種必要元素。不同作物所需生長元素種類及用量不同，想要實現蔬菜優質高產，必須進行專肥專用，即對不同的蔬菜品種使用不同的營養液配方，通過水培、基質滴灌等方式將植物肥料直接運輸到作物根部，達到節水節肥的目的。

常見模式

氣霧栽培

氣霧栽培是利用噴霧裝置將營養液霧化后直接霧噴到植物根系上，從而為植物提供水分、營養的一種無土栽培方式。氣霧栽培可以較好地解決根系的水氣矛盾，不會導致植物根系出現缺氧現象，其養分及水分的利用率高，養分供應快速而有效。由于氣霧栽培大多為立體栽培，還可提高溫室空間利用率，有效栽培面積比平面栽培高2～3倍，易實現栽培的自動化管理。但是氣霧栽培的首次投入較高，對基礎硬件要求也相對較高（尤其是電力方面），即使是短時間停電也會對植物造成傷害（因此專人專管負責制非常重要），三角形和塔形為2種常規的氣霧栽培模式（圖15）。

基質栽培

基質栽培中的基質主要有巖棉、椰糠、混合基質以及NFT栽培4種。

巖棉栽培

巖棉栽培（圖16）是將植物栽植于預先準備好的巖棉中，巖棉是經高溫制成的，作物避免了傳統栽培方式中病蟲害交叉感染的問題。由于巖棉的纖維密度小，毛細管水的上升高度只有20～30 mm，而上部則主要是空氣，可以保證根系呼吸和養分吸收。巖棉板的規格一般為長100 cm，寬25 cm，厚度10～15 cm[2]。目前，適于巖棉培的作物種類較廣泛，應用成功的有番茄、黃瓜、茄子、甜椒、甜瓜、香石竹、玫瑰、蘭花等。其中，巖棉栽培番茄、黃瓜的長勢好、產量高、果型正、品質好、管理方便。另外，茄果類、瓜豆類及葉菜類蔬菜應用巖棉塊進行育苗（圖17），還可以提高出苗率。

椰糠栽培

椰衣、椰糠作為椰子深加工的副產品，具有保濕、保溫、疏松、透氣等效果，椰糠能吸收比自身重量高8倍的水分[3]，椰糠纖維和椰糠都是很好的栽培基質（圖18），目前椰糠已經在果蔬[4-10]、花卉等方面廣泛應用，而且效果較好。以Pelemix公司的產品為例，椰糠條尺寸為長100 cm，寬18 cm，

高16 cm，膨脹后容量大約為29 L，塑料包外面為白色，里面黑色。內部有UV膜（配方涂料涂布于薄膜基材表面）保護，可使用3年。每個生長包可栽植6株，生長包使用非常方便，養分吸收率高，可達3/4。多個排水道能夠將基質的營養成分分離，進行篩選。這種篩選可以從植物幼苗的根系吸收養分到植物的成熟期，為植物提供理想的水分、空氣的比例，促進植物更好的生長，提高產量。

混合基質栽培

混合基質栽培通常將蛭石、草炭、珍珠巖以科學比例進行混合，作為蔬菜的生長介質。現常見的基質栽培方式主要有墻體栽培、A字架栽培、箱體栽培、桶體栽培（圖19～24）等，其實都是將基質裝在固定容器中進行蔬菜種植，不同點就是容器所適合栽培的蔬菜作物種類、受光面積、利用率及美觀程度不同。

NFT栽培

NFT栽培又稱營養液膜栽培（圖25）是使用塑料薄膜作栽培床，利用定植板將作物幼苗定植于栽培床中，營養液在栽培床的底面作薄層循環流動，使根系既能不斷吸收養分、水分，又能保證有充足的氧氣供應，因循環流動供應的營養液呈極淺如膜的液流故被稱作營養液膜栽培。栽培床的寬為100 cm，高為70～80 cm，長度自定，多用于栽植葉菜類作物，栽培株距為20～25 cm。和其他無土栽培方式相比，營養液膜栽培有如下特點：①結構簡易，只要選用適當的薄膜和供液裝置，即可自行設計安裝；②投資小，成本低，營養液的供應量小并且容易更換，設備的清理與消毒為較方便。但是，這種栽培方式亦有不足之處，主要表現在以下3個方面：①對栽培床的坡降要求嚴格，如果栽培床面不平，會影響諸多數據，從而影響作物產量；②營養液流量小，濃度及pH易發生變化；③循環供液時每日供液次數多，耗能大，如遇停電停水，尤其是作物生育盛期和高溫季節，營養液的管理比較困難。因此，基于以上問題，無土栽培裝置的設計、安裝及后期養護應和專業農業公司合作。

本文用道家的“金、木、水、火、土”的五行比喻無土栽培中的溫、光、水、氣、肥，是為了更生動的來表達溫光水氣肥的重要性與必要性，簡要分析了做好無土栽培的必要條件和技術，并簡單介紹了無土栽培的常見模式，能夠幫現代農業從業者進一步了解這個專業，正所謂“實踐出真知”，只有在實踐中不斷總結交流才能讓無土栽培技術更專業、更完善的發展下去。

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作者簡介：付佳（1990-），女，遼寧人，園藝設計師，研究方向：現代農業設施、農業景觀、生態餐廳等。