無(wú)土栽培彰顯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的魅力

李榮君

“沒(méi)有土，植物怎么生長(zhǎng)？”農(nóng)業(yè)科學(xué)家發(fā)明了無(wú)土栽培技術(shù)，解決了這個(gè)問(wèn)題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與園藝業(yè)中，無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。無(wú)土栽培上天入地，已經(jīng)進(jìn)入到航天、遠(yuǎn)洋等領(lǐng)域，為在那里工作的人們提供新鮮的蔬菜。

什么是無(wú)土栽培

無(wú)土栽培，是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培模式，是指以水、草炭或森林腐葉土、蛭石等介質(zhì)作植株根系的基質(zhì)固定植株，植物根系能直接接觸營(yíng)養(yǎng)液的栽培方法。無(wú)土栽培與常規(guī)栽培的區(qū)別就是不用土壤，直接用營(yíng)養(yǎng)液為農(nóng)作物提供養(yǎng)分，可以有效地滿足農(nóng)作物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)溫度、水分、光照、養(yǎng)分以及空氣的要求。

無(wú)土栽培所用的營(yíng)養(yǎng)液的成分易于控制，且可隨時(shí)調(diào)節(jié)。在光照、溫度適宜卻沒(méi)有土壤的地方，如沙漠、海灘、荒島，只要有一定量的淡水，便可進(jìn)行無(wú)土栽培。無(wú)土栽培根據(jù)栽培介質(zhì)的不同，分為水培、霧（氣）培和基質(zhì)栽培。水培是指植物根系直接與營(yíng)養(yǎng)液接觸，不用基質(zhì)的栽培方法。最早的時(shí)候，人們采用的水培方式是將植物根系浸入營(yíng)養(yǎng)液中，這種方式會(huì)導(dǎo)致作物缺氧，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成作物的根系腐爛。后來(lái)，人們采用營(yíng)養(yǎng)液膜法的水培方式，即使一層很薄的營(yíng)養(yǎng)液不斷循環(huán)，不停地流經(jīng)作物的根系，既保證不斷供給作物水分和養(yǎng)分，又能不斷地將新鮮的氧氣供給作物的根系。

無(wú)土栽培的發(fā)展概況

無(wú)土栽培誕生于19世紀(jì)，如今得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)的無(wú)土栽培雖然發(fā)展較晚，與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍較落后，但是從這一學(xué)科所具有的優(yōu)越性，以及它在蔬菜、花卉、瓜果等作物的應(yīng)用上來(lái)看，無(wú)土栽培在我國(guó)仍然有廣闊的發(fā)展前景。

19世紀(jì)中葉，德國(guó)科學(xué)家建立了礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)理論的雛形，奠定了現(xiàn)代無(wú)土栽培技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1860年前后，科學(xué)家成功地在營(yíng)養(yǎng)液中種植植物，建立了沿用至今的用礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)植物的方法，并逐步演變成現(xiàn)代的無(wú)土栽培技術(shù)。1929年，美國(guó)的科學(xué)家進(jìn)行了大規(guī)模的無(wú)土栽培研究，用營(yíng)養(yǎng)液種出了高達(dá)7.5米的番茄，單株收果實(shí)14公斤。20世紀(jì)40年代，無(wú)土栽培作為一種新的栽培方法，陸續(xù)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。不少國(guó)家都先后建立起了無(wú)土栽培基地，有的還建起了溫室。在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)空軍在伊拉克沙漠、美國(guó)在太平洋的威克島曾先后用無(wú)土栽培的方法生產(chǎn)蔬菜，滿足戰(zhàn)時(shí)的需要。后來(lái)，不同國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用無(wú)土栽培的技術(shù)，并獲得較大的發(fā)展。

在荷蘭、日本、美國(guó)、丹麥、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家，無(wú)土栽培生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)械化、自動(dòng)化、電子化、專業(yè)化。其溫室的環(huán)境條件（溫度、濕度、二氧化碳濃度、通風(fēng)、光照）、營(yíng)養(yǎng)液配制都完全由計(jì)算機(jī)調(diào)控，其生產(chǎn)過(guò)程，包括播種、間苗、移栽、病蟲(chóng)害防治、采收、分級(jí)包裝全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了一條龍的工廠化生產(chǎn)，產(chǎn)品全年供應(yīng)，產(chǎn)值高，經(jīng)濟(jì)效益顯著；雖然前期投入較高，但隨著技術(shù)和設(shè)備的逐漸成熟，以及后期人工和能耗的降低，收益水平一直在持續(xù)增長(zhǎng)。

另一種趨勢(shì)是以發(fā)展中國(guó)家為主，主要根據(jù)本國(guó)的國(guó)情和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，采用簡(jiǎn)單的設(shè)備就地取材，手工操作。這些國(guó)家發(fā)展無(wú)土栽培目的是改造環(huán)境，節(jié)約水、土資源，解決人民生活的基本需要。

對(duì)于中國(guó)而言，無(wú)土栽培技術(shù)的主要目標(biāo)是研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的普及型無(wú)土栽培設(shè)施，以降低投資和生產(chǎn)成本，并將微電子、計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)應(yīng)用于無(wú)土栽培，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)液的貯液量、液溫、酸堿度、電導(dǎo)率和供液時(shí)間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，對(duì)于有條件的溫室園區(qū)，也可以進(jìn)行高端無(wú)土栽培生產(chǎn)。

我國(guó)無(wú)土栽培的研究和生產(chǎn)應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代，主要是水稻無(wú)土育秧、蔬菜作物無(wú)土育苗。1980年，全國(guó)成立了蔬菜工廠化育苗協(xié)作組，除研究無(wú)土育苗外，還進(jìn)行了保護(hù)地?zé)o土栽培技術(shù)研究。2016年，中科院植物研究所和福建三安集團(tuán)建立起世界最大面積的全人工光植物工廠——中科三安植物工廠，實(shí)現(xiàn)了無(wú)土栽培蔬菜生產(chǎn)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

無(wú)土栽培的優(yōu)點(diǎn)

作為一門(mén)新學(xué)科、新技術(shù)，無(wú)土栽培具有很多的優(yōu)越性。

無(wú)土栽培的農(nóng)作物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，都是人工配制的營(yíng)養(yǎng)液，水分損失少，營(yíng)養(yǎng)成分平衡，吸收效率高，并且是根據(jù)農(nóng)作物的種類以及同一農(nóng)作物的不同生長(zhǎng)階段，科學(xué)地供應(yīng)養(yǎng)分。因此農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育良好，可充分發(fā)揮農(nóng)作物的增產(chǎn)潛力。

無(wú)土栽培施用的是無(wú)機(jī)肥料，不會(huì)污染環(huán)境，還可以避免重金屬等有害物質(zhì)的污染。

無(wú)土栽培不需要中耕、翻地、鋤草等作業(yè)，省工省力。澆水追肥同時(shí)解決，并由供液系統(tǒng)定時(shí)定量供給，管理方便。

在農(nóng)作物的田間種植管理中，土地合理輪作，避免連年重茬是防止病害發(fā)生和蔓延的重要措施之一。無(wú)土栽培特別是采用水培的方式，可以從根本上解決重茬的問(wèn)題。

無(wú)土栽培使農(nóng)作物不受土質(zhì)、水利條件的限制，擺脫了自然環(huán)境的制約，地球上許多沙漠、荒原或難以耕種的地區(qū)，都可以采用無(wú)土栽培的方式種植農(nóng)作物。

無(wú)土栽培的應(yīng)用

無(wú)土栽培應(yīng)用范圍廣泛，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。

用于蔬菜栽培。培養(yǎng)無(wú)污染的綠色食品，健康安全，深受人們的重視。

用于花卉栽培。無(wú)論是切花還是盆花，都適合無(wú)土栽培，無(wú)土栽培的花卉不僅花頭大，而且顏色鮮艷。

用于栽培藥用植物。許多藥用植物都是根用植物，根的生長(zhǎng)環(huán)境十分關(guān)鍵，無(wú)土栽培可為藥用植物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，因而種植效果十分明顯。

用于果木栽培。無(wú)土栽培培育的果樹(shù)砧木幼苗生長(zhǎng)快，成活率高；扦插快繁的果樹(shù)生根快，成苗率高。

用于無(wú)土育苗。無(wú)土栽培的幼苗生長(zhǎng)迅速，苗齡短，根系發(fā)育好，健壯整齊，定植后緩苗時(shí)間短，易成活。

我國(guó)的人口越來(lái)越多，耕地面積有限，無(wú)土栽培技術(shù)不僅能有效緩解糧食供應(yīng)問(wèn)題，還能彰顯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的魅力。