粮食蔬菜瓜果无土栽培方面的新技术研究

宋高萍

（东明县东明集镇人民政府，山东东明 274509）

0 引言

由于生活水平的提高，人民群众对无公害农产品的需求愈来愈高，这在一定程度上也促进了农产品贸易的发展。早在20世纪30年代，中国人就开始研发了无土栽培技术，这是一种利用人造环境来取代天然土地进行作物栽培的新技术，是现代科学技术在农作生产中的运用，也代表了中国当代最优秀的农耕方式。利用无土栽培技术来实现粮油蔬菜瓜果种植，已成为中国未来粮油蔬菜种植业的主要发展方向。

1 无土栽培的意义

尽管中国地大物博，但能够耕作的农田面积很有限，特别是随着中国市场经济的发达和城市化进程的日益深入，中国不少地区都存在着土壤污染和耕地减少等问题，因此土壤资源问题也越来越突出，无土栽培技术的问世在一定程度上解决了人类发展水平和土地资源短缺之间的问题。无土栽培技术也叫营养液栽培法，是一个完全不依靠天然土壤的新种植方法，不再受土壤条件的约束，而只是利用将植株生长发育所需要的养分溶解于水中，以产生高营养液温度来供给植株的正常生长发育。

1.1 粮食作物产量高、经济效益好

因为无土栽培技术较好地解决了土地种植中不得而解的水量、养分与空气温度的矛盾。尤其是土壤养分液温度的pH值很容易调节，所以天然灾害损失因素较小，土壤病虫害少，粮食作物生长发育快，产量较高。在中国，进行无土栽培技术的科学研究尽管持续时间并不长，但种植经验却证明了这一点。山东省枣庄市的蔬菜无土栽培技术，成本减半，产出增倍。

1.2 作物生产无公害、品质好

无土栽培技术采取了营养液循环利用等多种形式，并严格进行了消毒管理，从而可以最大限度地适应于作物的生长发育，没有因病虫害防治而产生的环境污染和条件，从而减少了农药污染，不但适合于绿色的农业生产，也同时改善了农业生产的质量。如，无土栽培技术的番茄外形端正、色彩鲜艳，口感较好，营养价值也高，维生素C的含量比较大田栽培的高出约30%，同时维生素A和矿物质的含量也均有提高。而无土栽培技术的花卉，无病害、繁殖速度快、品质好、观赏价值也高。

1.3 可节约大量的水和肥料

传统种植方式土地渗漏和大气蒸发很严重，因此土壤作物所吸受的水分也只有其中的很少量，施用的化肥也只有50%～60%能被土壤作物吸收并使用。而无土栽培技术中，水、肥一体化使营养液高温给土壤作物吸收利用，营养液高温通常是是在不会泄漏的容器中，因此损失很小，基本可以做到水、肥料全被土壤作物所使用。中国目前已是严重缺水的农业大国之一，无土栽培技术无疑为节水农业开拓了一个崭新的发展渠道。

1.4 适合农业工厂化生产，降低农民劳动强度

无土栽培可使农夫从辛苦的田地劳动中解放出来，进而大大提高农业劳动生产率。无土栽培技术大大简化了传统泥土播种的耕作程式，免去了耕翻泥土、整畦、灌水、施肥、除草等费力费时的一道道环节，极大节约了劳动强度，同时也克服了由于与单一作物长期连作而引起的地力衰竭等重大社会问题，进而大大减少了轮作换茬、改良土壤结构等举措。无土栽培技术极易利用最先进的农业机械设备，实现了智能化生产，将作物生长与发展所需要的各种指标，如光照强度、气温、相对湿度、超临界二氧化碳含量、土壤pH值等，送入了计算机，并完全实行了计算机管理，使粮食作物的生长与发展得到了最佳状态，从而实现最高的生物产量。

1.5 不受地理约束，适用范围广

由于适栽植物众多以及无土种植农艺的特点，也决定了它使用区域的广阔。无土栽培技术还可能会往天上进一步发展，向地底扩展。在深海里作业的潜水艇里，乃至遨游太空的宇宙飞行器中，都能够使用无土栽培科学技术，在制造食品的同时排放出空气中。无土栽培的科学技术适合所有植株，尤其是根冠比介于1/8～1/4的植株。无土栽培科学技术继续发展，在不远的将来，在室内也有望制造粮食作物。

2 无土栽培的类型与实施要点

无土栽培技术已经发展成较完善的农用科学技术，有着巨大的应用空间，目前已经在反季节性果蔬生产种植、观赏性果蔬种植、自然环境条件比较恶劣的特殊区域和太空农场等领域方面获得了广阔的应用领域。目前的无土栽培科技主要包括了有机养分无土种植、无机养分无土种植二类，在粮食作物及蔬菜瓜果的种植和使用时，应要明显区别，并熟练掌握它们的使用要领。

2.1 无机营养无土栽培实施要点

2.1.1 在进行粮食蔬菜瓜果种植的过程中，第一步就是需要结合实际需求科学的配比无机基质与有机基质，促使其能够充分的混合，随后再采用互福尔马林溶液以及化学灭菌箱等多种手段针对基质进行杀菌处理[1]。

2.1.2 针对这些准备好的基质，相关工作人员可以针对其进行工业营养液配置并提升温度，以粮食生长发育的实际需求进行各种相关数值的调试与控制，针对工业营养液升温及硫铵母液可以同时进行配置，针对配置全过程的营养液含量、温度以及pH酸碱度进行严格的把控，使营养液pH酸碱水平始终保持在5.5～6.5之间。在配置的过程中，相关工作人员需要使用充气泵等装置或是不停地对营养液进行搅拌使其升温，结合实际需求调整营养液中的含氧量。

2.1.3 针对营养液，应当定时的进行更换，每周应当保持在3次以上的更换次数，为了切实保障灌溉的针对性和准确性，要保证供液系统的稳定性，进而保障输液管道设计和滴液设备布局的科学合理性。同时，无土栽培技术是一个完全不依靠天然土壤的新种植方法，不再受土壤条件的约束，利用将植株生长发育所需的养分溶解于水中以产生高营养液温度，以供植株正常生长发育。

2.2 有机营养无土栽培技术

科研加工并配制有机肥，使之得以完全发挥并腐熟，而后再经过风干加工，待其充分风干后经过粉碎加工并筛分[2]。然后，科学合理的选择种植基质[2]。经过实践的证明，炉渣与草炭配比选择时，最好配比是6：4；河沙与椰壳的最好配比为1：1；锯末、焊渣、葵花杆三者的最好分配比率为3：2：5；当采用珍珠岩和草炭的比例分配时，二者最好配比为3：7。需要根据实际情况设置一些蔬菜栽培，并设置一些辅助性的供液系统等栽培设施，在出水口设置滤网，为营养液的清洁度提供更加充分的保障。

在进行有机物种植的过程中，要对无土栽培的施肥管理工作报以高度重视。在开展种植工作之前，就应当在基肥中适当的填充有机肥，并且在农作物种植之后的20天内每隔10～15天，根据实际情况进行1次追肥。在此过程中，相关人员应当引起高度重视，在进行施肥的过程中，要严格的按照农作物的实际生长情况选择适当的肥料并在基肥内部均匀的施加，最好是在农作物的根大约间隔5 cm的地方进行施加。一般情况下，基质氮肥含量通常在80～100 g/m2之间，钾肥通常情况下在50～180 g/m2之间，磷肥通常在30～50 g/m2之间。但是，实际的施肥量还需要以农作物的实际生长需求为标准进行确定。

3 粮食蔬菜瓜果无土栽培的新技术

早在20世纪30年代，中国人就开始研发了无土栽培技术，这是一种利用人造环境来取代天然土地进行作物栽培的新技术，是现代科学技术在农作生产中的运用，也代表了中国当代最优秀的农耕方式。

3.1 固体基质培养

对于大部分北方地区而言，由于其硬水区中含有大量的钙铝离子，因此不适合进行深水培育。可以酌情采用炉屑、草灰及木吒等固体的物质当做基质进行无土栽培。这种固态的基质常见的有垄型、沟型以及袋型和有机生态基质。有机生态基质作为基础作为一种高效率的固态基质，当前我国无土栽培技术发展过程中出现的效率问题及资源投入问题都能够得到充分的解决[3]。

在应用这种方式的过程中，需要将鸡粪及蒿杆粉等进行高温的发酵灭菌，随后按照规定将其投入到培养基质中，再在基质上铺软滴灌技术，这种方式的应用能够极大程度的节省投入。后者则是根据农作物生长发育的需要在基质中选定单种或是多个比例，然后将其存放于塑胶袋或是其他形式的基质里，再通过在上面安装滴灌装置实现营养液滴灌，该种方法的适用范围也更广。

3.2 水源培养

水源培育方法分营养液膜水培法和浮板毛管水培法。前者为中国沿海先进城市在20世纪80年代初由外国引入的水培技术，采用这种水培方法所种植的粮食作物，其根系仅须借助栽培水槽或沟底的浅液流动即抽滤吸肥，很好地解决了植根抽滤和吸氧的问题。但该种方法对水电的依赖性很高，如果停水或断电就会造成土壤液流不稳，进而影响粮食作物的正常生长发育[4]。后者则有效地克服了营养液膜培养法对水电的依赖性，其利用分根法使一部分根系伸展到置于液面的湿毡或发泡浮板上，这种方法置于浮板上的根系可以抽入空气，而置于浮板下的根系则可渗入养分液温度中吸取水分肥料，该种模式对于空气含氧量较低、水温度高的地方也同样适宜。

3.3 气雾培养

定量气雾剂培养是近二年最新发明的无土培育方式，它是将农作物悬挂于密闭的种植设备中，使其根系暴露于室外，利用喷洒装置将营养液温度雾化为雾滴状态，随即喷洒于植株根系，为其供给水分和营养。利用该种方法可以有效减少农作物中硝酸盐的浓度[5]。

4 应用情况及社会经济效益

目前，生态基质栽培科学技术已在我国31个省（区、市）普及，占我国无土栽培总量的85%以上。从农作物发展趋势来看，农耕文明标志即人们对作物生长发育的有效干预与掌握程度[6]。无土栽培科学技术的问世，使农作物生产的机会完全脱离了自然环境条件的约束，可以完全根据个人的意志，朝着农业生产自动化、机械化和工厂化的方式发展。无土栽培技术能提高生产茬次，可大幅度提高蔬菜的生产率，同时，也是解决温室连作障碍可行、经济有效和彻底的措施，发展无土栽培技术既能有效地改善设施蔬菜的生产条件和质量，同时又是发展观光旅游农产品、旅游休闲农产品的主要种养发展模式，促进农民增收和社会稳定。

从耕地的角度看，耕地是一种宝贵的、不可再生的资源。无土栽培技术能够充分利用大量的非耕土地产出较高效益的园艺产品，并合理地使用沙地和工矿废弃地以及荒漠等开展蔬菜生产，从而减少了人地冲突，达到生态治理和高效农业生产的统筹发展目标。在山东省和河北省等土地严重退化的设施蔬菜产地获得了大量的研究与推广，经济效益超过2万元/667m2，从而很大程度上解决了农业设施土壤严重退化的问题，有效促进了农业设施农产品的可继续发展。在西北砂石地和东南沿岸海滩地等非耕地上的有效应用面积将达到3333.33 m2，经济效益将达到超过1.5万元/667m2，在生态治理的同时实现了农业增收，提高了我国的生态环境治理水平，增加了农村收入，有利于提高国家设施蔬菜生产科技的规模化管理水平，有利于有效利用国家大面积的非耕土地，有利于保护国家土地资源乃至全国粮食安全。

5 结语

在固体基质培养的过程中，相关工作人员应当切实以实际情况为标准，选择有机生态型的基质，在应用垄型、沟型及袋性的过程中应当积极应用相关的配套设备。在进行水培育的过程中，采用营养液膜能够保障植物根系抽滤和吸氧困难的问题得以充分解决，但是应用这种技术需要较高的水质需求。随着科学技术的不断发展与进步，后续出现的浮板毛管水培法能够将整个问题充分的解决，在一些温度高及含氧度较低的地方同样可以发挥出良好的效果。定量气雾剂培养特点就是从根系中暴露出来，粮食作物在生长过程中需要的养分侧采用喷射的方式给予，粮食作物中存在的硝酸盐排放能够得到充分的控制。在应用无土壤种植技术的过程中，该技术增加粮食作物产量的效果十分明显，并且环保性更为突出。