无土栽培的含义与类型.doc

第1章 概 述学习目标：掌握无土栽培的含义与类型，特点、要求与应用范围，了解无土栽培在绿色食品蔬菜生产的作用及无土栽培的发展现状与应用前景。学习提示：运用比较法，结合生活和传统土壤栽培实际，学习理解无土栽培的含义、实质、特点、要求及应用范围，联系未来农业的发展来理解无土栽培的应用前景。第一节 无土栽培的含义与类型一、无土栽培的含义无土栽培(Soilless Culture)是指不用土壤而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法。它是继20世纪60年代世界农业上的“绿色革命”之后兴起的一场新的“栽培革命”，改变了自古以来农业生产依赖于土壤的种植习惯，把农业生产推向工业化生产和商业化生产的新阶段，成为未来农业的雏形。其核心是不使用天然土壤，植物生产在装有营养液的栽培装置中或者生长在含有有机肥或充满营养液的固体基质中，这种人工创造的植物根系环境，不仅能满足植物对矿质营养、水分和空气条件的需要，而且能人为地控制和调整，来满足甚至促进植物的生长发育，并发挥它的最大生产能力，从而获得最大的经济效益或观赏价值。国外有些学者认为无土栽培主要指营养液栽培，所以无土栽培有时又称营养液栽培、水培、水耕、溶液栽培、养液栽培等。目前我国广泛推广应用的有机基质培无土栽培技术，特别是有机生态型无土栽培技术，大大降低了一次性投资和生产成本，简化了操作技术，无土栽培内涵也发生了变化。无土栽培的理论基础是1840年德国化学家李比希提出的矿质营养学说（即植物以矿物质作为营养）。通过对无土栽培技术原理、栽培方式和管理技术的不断研究与实践，无土栽培逐渐从园艺栽培学中分离出来并独立成为一门综合性应用科学，成为现代农业新技术与生物科学、作物栽培相结合的边缘科学。只有学习掌握好植物及植物生理学、农业化学、作物栽培学、材料学、计算机应用技术、环境控制等相关知识，并结合生产实践、观察和操作，才能理解和掌握无土栽培原理与技术。二、无土栽培的类型虽然无土栽培类型很多，却没有统一的分类法。按是否使用基质，以及基质特点，可分为基质栽培和无基质栽培；按其消耗能源多少和对环境生态条件的影响，可分为有机生态型和无机耗能型无土栽培。 粒状基质：砂培、陶粒培、珍珠岩培等 无机基质培 泡沫基质：聚乙烯等泡沫塑料培 纤维基质：岩棉、矿棉等栽培 基质栽培 其他：蛭石等栽培按是否使用基质 草炭、树皮栽培及基质特点分 有机基质培锯末、稻壳栽培无 水培土 无基质栽培栽 雾培培按耗能多少及无机耗能型无土栽培 对环境影响分 有机生态型无土栽培图1-1无土栽培的分类（一）无基质栽培 无基质栽培是指植物根系生长在营养液或含有营养液的潮湿空气中，但育苗时可能采用基质育苗方式，用基质固定根系。这种方式可分为水培和雾培两大类。1.水培 水培主要特征是植物大部分根系直接生长在营养液的液层中。根据营养液液层的深度不同分为多种形式(见表1-2)。水培类型各有优缺点，宜根据不同地区的经济、文化、技术水平的实际来选用。 2.雾培 又称喷雾培或气培，它是将营养液用喷雾的方法，直接喷到植物根系上。根系悬挂在容器中，容器内部装有自动喷雾装置，每隔一定时间将营养液从喷头中以雾状形式喷洒到植物根系表面，营养液循环利用，这种方法可同时解决根系对养分、水分和氧气的需求。但因设备投资大，管理技术高，根际温度受气温影响大，生产上很少应用，大多作为展览厅上展览、生态酒店和旅游观光农业上观赏使用。 （二）基质栽培 基质栽培简称基质培，是指植物根系生长在各种天然或人工合成的基质中，通过基质固定根系，并向植物供应养分、水分和氧气的无土栽培方式。基质培的最大特点是，有基质固定根系并藉以保持和供应营养和空气，在多数情况下，水、肥、气三者协调，供应充分，设备投资较低，便于就地取材进行生产，生产性能优良而稳定。缺点是基质占用部分投资，体积较大，填充、消毒再利用费用较高，费时费工，后继生产资料消耗较大。根据基质种类不同，基质培分为无机基质栽培、有机基质栽培和复合基质栽培；根据栽培形式的不同分为槽培、箱培和盆培、袋培、立体栽培。表1-1 水培类型水培类型英文缩写液层深度(cm)营养液状态备注主要类型营养液膜技术NFT12流动深液流技术DFT410流动浮板毛管水培技术FCH56流动营养液中有浮板，上铺无纺布，部分根系在无纺布浮板水培技术FHT10100流动、静止均可植物定植在浮板上，浮板在营养液中自然漂浮。其它潮汐式水培(EFT)、静止暴气技术(SAT)、暴气液流技术(AFT) 、各种静止水培1.无机基质栽培 是指用河砂、岩棉、珍珠岩、蛭石等无机物作基质的无土栽培方式。应用最广泛的首推岩棉，在西欧、北美基质栽培中占绝大多数。我国常用的基质有珍珠岩、蛭石、煤渣、砂等。陶粒则大多在种花时使用。目前，无机基质栽培发展最快，应用范围广。常见无机基质培有沙培、砾培、蛭石培、珍珠岩培、岩棉培、沙砾培、木屑培等。2.有机基质栽培 是指用草炭、木屑、稻壳、树皮、菇渣等有机物作为基质的无土栽培方式。由于这类基质为有机物，所以在使用前多做发酵处理，以保持理化性状的稳定，达到安全使用的目的。根据不同地区资源状况，选择合适的有机基质栽培方式。3.复合基质栽培 把有机、无机基质按适当比例混合后，即形成复合基质，可改善单一基质的理化性质，提高使用效果，而且可就地取材，复合基质配方选择的灵活度较大，因而基质成本较低。复合基质栽培是我国应用最广、成本最低、使用效果稳较稳定的无土栽培方式。 （三）有机生态型无土栽培与无机耗能型无土栽培 有机生态型无土栽培，是指全部使用固态有机肥代替营养液，灌溉时只浇清水，排出液对环境无污染，能生产合格的绿色食品，因而应用前景广阔。无机耗能型无土栽培，是指现在全部用化肥配制营养液，营养液循环中耗能多，灌溉排出液污染环境和地下水，生产出的食品，硝酸盐含量超标。第二节无土栽培的特点、要求与应用范围 无土栽培作为一项农业高新技术，可按需供水供肥，人为能有效调控栽培环境，具有土壤栽培无法比拟的优越性，发展潜力大，但同时也存在着不足，只有充分认识其特点，才能正确评价无土栽培技术，合理把握其应用范围和价值，从而做到恰当应用无土栽培技术，发挥其最大效能。一、无土栽培的特点(一)优点无土栽培从栽培设施到环境控制都能做到根据作物生长发育的需要进行监测和调控，可使蔬菜、花卉等植物完全按照人类的需要进行生产，避开季节、地理的不良影响，做到周年生产，周年供应。无土栽培的优点和效益主要集中在如下几个方面： 1.产量高，效益大，品质好，价值高 无土栽培的突出优点是产量高、效益大。无土栽培和设施园艺相结合，能合理调节植物生长的光、温、水、气、肥等环境条件，尤其人工创造的根际环境能妥善解决水气矛盾，使植物的生长发育过程更加协调，所以能充分发挥其生长潜能，取得高产。与土壤栽培相比，无土栽培的植株生长速度快、长势强，如西瓜播种后60d，其株高、叶片数、相对最大叶面积分别为土壤栽培的3.6倍、2.2倍和1.8倍。植物产量也成倍地提高（表12）。表1-2几种作物无土栽培与土耕栽培的产量比较作物土耕栽培(kg/亩)土栽培(kg/亩)相差倍数菜豆83335004.2豌豆16915009.0小麦463116.8水稻763795.0马铃薯1212116679.6莴苣66718672.8黄瓜52320874.0无土栽培的绿叶菜生长速度快，叶色浓绿，幼嫩肥厚，粗纤维含量少，维生素C含量高；果菜类商品外观整齐、开花早、结果多、着色均匀、口感好、营养价值高；如无土栽培的番茄可溶性固形物比土壤栽培多280，维生素C含量则由18mg100g增加到35 mg100g，总酸增加3倍，硬度达到6.4千克cm2，比壤栽培提高1倍，维生素A的含量也稍有增加，干物质含量增加近1倍（表1-3）。无土栽培香石竹香味浓郁，花期长，开花数多，单株年均开9朵花(土培5朵)，裂萼率仅8%(土培90%)，无土栽培仙客来花茎粗，花瓣多，商品质量高，且能提早上市。表1-3新鲜番茄的矿质元素含量（鲜重的%）种植方式钙磷钾硫镁土耕栽培0.200.210.990.060.05无土栽培0.280.331.630.110.10 2.省水、省肥、省地、省力、省工 无土栽培通过营养液按需供应水肥，能大幅度减少土壤灌溉水分、养分的流失、渗漏和土壤微生物的吸收固定，充分被植物吸收利用，提高利用率。无土栽培耗水量大约只有土壤栽培的1/41/10，一般可节水70%以上（表1-4），是发展节水型农业的有效措施之一。全世界土壤栽培肥料利用率大约只有50%左右，我国的肥料利用率只有3040。而无土栽培按需配制和循环供应营养液，肥料利用率达90%以上，即使是开放式无土栽培系统，营养液的流失也很少，从而大大降低生产成本。无土栽培不需中耕、翻地、锄草等作业，加上计算机和智能系统的使用，逐步实现了机械化和自动化操作，节省人力和工时，提高了劳动生产率，与工业生产的方式相似。另外，可以立体种植植物，提高了土地利用率。日本称无土栽培为“健幸乐美”农业。表1-4 茄子不同栽培方式的产量与耗水量比较栽培方式茄子产量(kg)水分消耗(kg)每公斤茄子所需水量(kg)土 培水 培气 培13.0521.5034.2052501000200020023263.病虫害少，生产过程可实现无公害化 无土栽培属于设施农业，在相对封闭的环境条件下进行，可人为严格控制生长条件，为植物生长提供了相对无菌和减少虫源的环境，在一定程度上避免了外界环境和土壤病原菌及害虫对植物的侵袭，加之植物生长健壮，因而病虫害轻微；种植过程中可少施或不施农药，不存在土壤种植中因施用有机粪尿而带来的寄生虫卵及重金属、化学有害物质等公害污染。肥料利用率高，使用过的营养液可二次利用或直接排到外界，通常不会对环境造成二次污染。4.避免土壤连作障碍 设施土壤栽培常由于植物连作导致土壤连作障碍，而传统的处理方法如换土、土壤消毒、灌水先盐等局限性大，效果不理想，而被动地不断增加化肥用量和不加节制地大量使用农药，又造成生产成本不断上升，环境污染日趋严重，植物产量、品质和效益急速下滑，甚至停种。无土栽培可以从根本上避免和解决土壤连作障碍的问题，每收获一茬后，只要对栽培设施进行必要的清洗和消毒就可以马上种植下一茬作物。5.极大拓展农业空间 无土栽培使作物生产摆脱了土壤的约束，可极大扩展农业生产的可利用空间且不受地域限制。在荒山、河滩、海岛、沙漠、石山等不毛之地和城市的阳台和屋顶、河流、湖泊及海洋上，甚至宇宙飞船上都可以进行无土栽培。在温室等园艺设施内可发展多层立体栽培，充分利用空间，挖掘园艺设施的农业生产潜力。6.有利于实现农业现代化 无土栽培可以按照人的意志进行生产，所以是一种“受控农业”，有利于实现农业机械化、自动化，从而逐步走向工业化、现代化。目前一些发达国家，已进入微电脑时代，供液及营养液成分的调控，全用计算机管理，在奥地利、荷兰、前苏联、美国、日本等国都有“水培工厂”，是现代化农业的标志。我国近十年来引进和兴建的现代化温室及配套的无土栽培技术，有力推动了我国农业现代化的进程。(二)缺点1.一次性投资较大，运行成本高 只有具备一定设施设备条件才能进行无土栽培，而且设施的一次性投资较大，尤其是大规模、集约化、现代化无土栽培生产投资更大。在目前我国社会经济水平条件下，依靠种植作物回收投资是很难的。无土栽培生产所需肥料要求严格，营养液的循环流动、加温、降温等消耗能源，生产运行成本较土壤栽培要大。高昂的运行费用迫使无土栽培生产高附加值的园艺经济作物和高档的园艺产品，以求高额的经济回报。另外，必须因地制宜，结合当地的经济水平、市场状况和可利用的资源条件选择适宜的无土栽培设施和形式。近年来，我国陆续研制出一些节能、低耗的简易无土栽培形式，大大降低了投资成本和运行费用。如浮板毛管水培技术、鲁SC型无土栽培、有机生态型 无土栽培、袋培、立体栽培等都具有投资小、运行费用低、实用的特点。2.技术要求较高 无土栽培过程的营养液配制、供应、调控技术较为复杂，要求管理人员具备相应的知识和技能，有较高的职业素质。但采用自动化设备、选用厂家生产的专用无土栽培肥料、采取简易无土栽培形式(如有机基质培等)，可大大简化管理技术难度。3.管理不当，易发生某些病害的迅速传播 无土栽培生产属设施农业，相对密闭的栽培环境湿度大，光照相对较弱，而水培形式中根系长期浸于营养液中，若遇高温，营养液中含氧量急减，根系生长和功能受阻，地上部环境高温高湿，病菌等易快速繁殖侵染植物，再加上营养液循环流动极易迅速传播，导致种植失败。如果栽培设施、种子、基质、器具、生产工具等消毒不彻底，操作不当，易造成病原菌的大量繁殖和传播。无土栽培的营养液在使用过程中缓冲能力差，水肥管理不当还容易出现生理性障碍。因此，进行无土栽培时必须加强管理，规范操作，记录全面、详细，以便复查核对，在出现问题时找出原因，及时解决。 二、无土栽培的一般要求 （一）要求比较严格的标准化技术无土栽培所用营养液缓冲性能极低，作物的根际环境条件控制是否适当成为决定栽培成败的关键。营养液栽培中存在的一些问题，都与根际环境管理密切相关。虽然土壤栽培也会发生类似的问题，但相比较而言却要缓和得多。因此，无土栽培对环境条件的控制与调节要求比较严格，而且管理方法也与土培不完全一样。只要我们掌握无土栽培的规律性，摸清各种环境因子对植物影响及其相互间的关系，制定出合理的标准化技术措施，就能获得更好的栽培效果。 （二）必须有相应的设备和装置 无土栽培除了要求有性能良好的环境保护设施之外，还需要一些专门设施、设备，以保证营养液的正常供给及调节，例如，采用循环供液时，须有贮液池、栽培槽、营养液循环管道及水泵等无土栽培设施。为了比较准确地判断与掌握营养液的浓度变化、供液量及供液时期，需要有相应的测定仪器，如电导仪、pH计等。当然，土培时为使栽培管理科学化，也需要相应的设备及检测设备，但不如无土栽培要求严格。 （三）按营养液栽培规律掌握关键措施为了获得最好的栽培效果，必须最大限度地满足作物高产所需要的条件。无土栽培虽不能像土培那样采取合理蹲苗的技术措施来调节作物地上部与地下部、营养生长与生殖生长的关系，但可通过调节营养液浓度，控制供液量，增加供氧量，合理调节气温，以及应用生长抑制剂等措施来调节它们之间的关系；无土栽培要特别重视营养液pH的调节，往往会因pH不当而产生多种生理性障害。为了减少某些侵染性及生理性病害对生产造成损失，无土栽培较土培更加强调“以防为主”的原则。原因是无土栽培病害发生较快，甚至呈现爆发性的特点，一旦发生病害，即使采取有力措施加以控制，作物的生长发育也会受到很大的影响而造成减产；无土栽培施用大量药剂，容易造成药害；在无土栽培实行标准化技术措施的前提下，以预防为主常能取得较好的效果。 无土栽培生长速度快为作物提早收获，缩短生长期，增加产量提供了有利条件，但有时也会对作物的平衡生长，特别是地上部与地下部、同化器官与经济器官之间生育上的平衡产生不良影响。例如，无土育苗时，若不注意控制，则幼苗徒长，花芽分化延迟，抗性减弱，幼苗质量降低。因此，在无土栽培中，必须很好地利用“生长快”的有利一面，通过温度、营养液供给量及浓度等多方面的控制，使植株向健康方向发展，为高产奠定基础。“控”只有和“促”相结合，才能收到合理调节的效果。三、无土栽培的应用范围无土栽培是在可控条件下进行的，完全可以代替土培，但它的推广应用受到地理位置、经济环境和技术水平等诸多因素的限制，在现阶段或今后相当长的时期内，无土栽培不能完全取代土培，其应用范围有一定的局限性。因此，要从根本上把握无土栽培的应用范围和价值。(一) 用于高档园艺产品的生产当前多数国家用无土栽培生产洁净、优质、高档、新鲜、高产的无公害蔬菜产品，多用于反季节和长季节栽培。露地很难栽培，产量和质量较低的七彩甜椒、高糖生食番茄、迷你番茄、小黄瓜等可用无土栽培生产，供应高档消费或出口创汇，经济效益良好。另外，切花、盆花无土栽培的花朵较大，花色鲜艳，花期长，香味浓，尤其是家庭、宾馆等场所无土栽培盆花深受消费者欢迎。草本药用植物和食用菌无土栽培，同样效果良好。(二) 在不适宜土壤耕作的地方应用在沙漠、盐碱地等不适宜进行土壤栽培的不毛之地可利用无土栽培大面积生产蔬菜和花卉，具有良好的效果。例如，新疆吐鲁番西北园艺作物无土栽培中心在戈壁滩上兴建了112栋日光温室，占地面积34.2 hm2，采用砂基质槽式栽培，种植蔬菜作物，产品在国内外市场销售，取得了良好的经济和社会效益。(三) 在土壤连作障碍严重的保护地应用无土栽培技术作为解决温室等园艺保护设施土壤连作障碍的有效途径被世界各国广泛应用。适合国情的各种无土栽培形式在设施园艺上的应用，同样成为彻底解决土壤连作障碍问题的有效途径。在我国设施园艺迅猛发展的今天，更具有其重要的意义。(四)在家庭园艺中应用利用小型无土栽培装置，利用家庭阳台、楼顶、庭院、居室等空间种菜养花，既有娱乐性，又有一定的观赏和食用价值，便于操作、洁净卫生，可美化环境，适应人们返噗归真、回归自然的心理，这是一种典型的“都市农业”和“室内园艺”栽培形式。(五)在观光农业、生态农业和农业科普教育基地应用观光农业是近几年兴起的一个新的产业，是一个新的旅游项目；大小不同的生态酒店、生态餐厅、生态停车场、生态园的建设，成为倡导人与自然和谐发展新观念的一大亮点；高科技示范园则是向人们展示未来农业的一个窗口；许多现代化无土栽培基地已成为中小学生的农业科普教育基地。而无土栽培是这些园区或景观采用最多的栽培方式，尤其是一些造型美观、独具特色的立体栽培方式，更受人们青睐。(六)在太空农业上应用在太空中采用无土栽培种植绿色植物生产食物是最有效的方法，无土栽培技术在航天农业上的研究与应用正发挥着重要的作用。如美国肯尼迪宇航中心用无土栽培生产太空中宇航员所需的一些粮食和蔬菜食物已获成功，并取得了很好的效果。 第三节 无土栽培与绿色食品蔬菜生产 生产绿色食品蔬菜是当前蔬菜产业发展的方向，无土栽培作为一种先进的栽培技术，是生产绿色食品蔬菜的重要手段。只有对绿色食品蔬菜的概念、标准有较为深入的理解，才能正确给无土栽培定位，从而更好地运用这一技术。一、绿色食品蔬菜的概念和标准(一)绿色食品的概念绿色食品是无污染、优质、营养类食品的总称。由于与环境保护有关的事物通常都冠以“绿色”，为了更加突出这类食品出自良好的生态环境，因而命名为绿色食品。根据中国绿色食品发展中心的规定，绿色食品分为AA级和A级两种。1.AA级绿色食品 系指在生态环境质量符合规定的产地，生产过程中不使用任何化学合成物质，按特定的生产操作规程生产、加工，产品质量及包装经检测、检查符合特定标准，并经专门机构认定，许可使用AA级绿色食品标志的产品。2.A级绿色食品 系指在生态环境质量符合规定标准的产地，生产过程中允许限量使用限定的化学合成物质，按特定的生产操作规程生产、加工，产品质量及包装经检测、检查符合特定标准，并经专门机构认定，许可使用A级绿色食品标志的产品。考虑到我国当前农业生产的具体条件，A级绿色食品生产，可以限量使用少量化肥和农药，以不超过规定的标准为度。但化肥中的硝酸盐仍然是严加限制的。(二)绿色食品标准体系的构成内容绿色食品标准以全程质量控制为核心，由六个部分构成。1绿色食品产地环境质量标准 即绿色食品产地环境质量标准及绿色食品产地环境质量评估纲要。强调绿色食品必须产自良好的生态环境地域，以保证绿色食品最终产品的无污染、安全；促进对绿色食品产地环境的保护和改善。主要标准是：生产基地的大气必须清洁，日平均二氧化硫不得超过0.05 mgm3，氮氧化物不得超过0.05 mgm3，总悬浮微粒不得超过0.15 mgm3，氟在7ug/(dm3d)以内。农田灌溉用水的质量标准为pH5.58.5。水中的重金属和有害化合物不得超过以下标准：Hg0.001mgL，Cd0.005 mgL，As0.05 mgL，Ph0.05 mgL，Cr0.1mgL，氯化物250 mgL，氟化物0.5 mgL，氰化物0.5 mgL。此外，各种土壤中重金属及有害物质，均有明确的规定。2绿色食品生产技术标准 绿色食品生产过程的控制是绿色食品质量控制的关键环节。绿色食品生产技术标准是绿色食品标准体系的核心，它包括绿色食品生产资料使用准则和绿色食品生产技术操作规程两部分。（1）绿色食品生产资料使用准则：绿色食品生产资料使用准则是对生产绿色食品过程中物质投入的一个原则性规定，包括生产绿色食品的农药使用准则、绿色食品的肥料使用准则、绿色食品的食品添加剂使用准则等，对允许、限制和禁止使用的生产资料及其使用方法、使用剂量、使用次数和休药期等作出了明确规定。（2）绿色食品生产技术操作规程：绿色食品生产技术操作规程是以上述准则为依据，按作物种类和不同农业区域的生产特性分别制定的，用于指导绿色食品生产，规范绿色食品生产技术。3绿色食品产品标准 该标准是衡量绿色食品最终产品质量的指标尺度。食品的外观品质、营养品质与普通食品的国家标准样，但其卫生品质要求高于国家现行标准，主要表现在对农药残留和重金属的检测项目种类多、指标严。绿色食品产品标准反映了绿色食品生产、管理和质量控制的先进水平，突出了绿色食品产品无污染、安全的卫生品质。目前已经出台的有绿色食品黄瓜、绿色食品番茄、绿色食品菜豆、绿色食品征豆等蔬菜的产品标准。4绿色食品包装标签标准 该标准规定了进行绿色食品产品包装时应遵循的原则，包装材料选用的范围、种类、包装上的标识内容等。要求产品包装从原料、产品制造、使用、回收和废弃的整个过程都应有利于食品安全和环境保护，包括包装材料的安全性、牢固性，节省资源、能源，减少或避免废弃物产生，易回收循环利用，可降解等具体要求和内容。绿色食品产品标签除要符合国家食品标签通用标准外，还要符合中国绿色食品商标标志设计使用规范手册的规定，该手册对绿色食品的标准图形、标准字形、图形和字体的规范组合、标准色、广告用语以及在产品包装标签上的规范应用均作了具体规定。5绿色食品贮藏、运输标准 该项标准对绿色食品贮运的条件、方法、时间作出了规定，以保证绿色食品在贮运过程中不遭受污染、不改变品质，并有利于环保和节约能源。6绿色食品其他相关标准 包括绿色食品生产资料认定标准、绿色食品生产基地认定标准等，这些标准都是促进绿色食品质量控制管理的辅助标准。以上六项标准对绿色食品产前、产中和产后全过程质量控制技术和指标作了全面的规定，构成了一个科学、完整的标准体系。二、无土栽培在绿色食品蔬菜生产中的作用目前，一般认为地理环境质量、操作规程、产品卫生和包装标准都合格的情况下，只有“有机生态型无土栽培”能生产AA级的绿色食品。其他用营养液灌溉的无土栽培系统是不能生产合格的绿色食品的,却可以达到蔬菜无公害的标准。问题栏为什么有机生态型无土栽培能生产绿色食品蔬菜？中国绿色食品发展中心颁布的“绿色食品标准”主要是针对土壤栽培的，其中A级绿色食品的肥料使用准则中“除各种有机肥、生物菌肥外，化肥限量使用”是指可以用一部分矿物肥（如硫酸钾）、矿物磷肥，石灰石限在酸性土上使用，禁止使用硝态氮肥。生产绿色食品蔬菜之所以禁止硝态氮肥的施用，是因为人体摄入的硝酸盐的81.2来自蔬菜。据抽样调查，我国硝酸盐含量超标的蔬菜所占比例较高，硝酸盐在还原条件下会转化为亚硝酸盐，常造成人体缺氧中毒。此外，亚硝酸盐与自然界和人体胸肠胃中的胺类物质能合成致癌物亚硝胺，常导致胃癌、食道癌。因此，人类越来越关注蔬菜硝酸盐含量过高问题。 无土栽培所用的营养液全都是用化肥和试剂配制的，其中的氮肥，90为硝态氮，短期内还难以用有机态氮来取代。虽然用营养液灌溉的无土栽培系统在减少病虫害，减少农药使用量，减少土壤重金属污染等方面着不可比拟的优越性，但从肥料的角度讲，是不能生产合格的绿色食品的。而有机生态型无土栽培是是指全部使用固态有机肥代替营养液，灌溉时只浇清水，符合绿色食品标准，因而能生产合格的绿色食品，降低蔬菜硝酸盐含量的措施有哪些？1.用铵态氮或酰胺态氮替代硝态氮。这种措施虽然有效，但蔬菜产量也显著降低，如何通过增加营养液的铵态氮或酰胺态氮用量既降低蔬菜含量又不影响产量，是值得研究的问题。有试验表明，两种氮源按比例同时使用，较单用硝态氮效果好，且能稳定pH值。2.收获前停止氮素供应。3.用有机肥代替无机营养液。蔬菜体内的硝酸盐含量与施肥有关，随着施肥量的增加而提高，施有机肥可以大大降低硝酸盐含量。绿色食品产地使用的有机肥，经过高温消毒处理，可大大降低有害物的含量，提高有机肥质量。一般高温堆肥都能保证几种主要蔬菜可食部分重金属含量在许可范围内，符合卫生标准。尽管如此，仍然要注意有机肥的来源，防止其本身遭受污染。4.采用有机生态型无土栽培方式。第四节无土栽培的发展概况与展望无土栽培技术从19世纪60年代提出模式至今已走过140余年的发展历程。20世纪60年代以后，随着温室等设施栽培的迅速发展，在种植业形成了一种新型农业生产方式可控环境农业（controlled environment egriculture，CEA），特别是近二十几年的发展非常迅速，无土栽培作为CEA中的重要组成部分和核心技术，随之得到迅速发展，充分吸收传统农业技术中的精华，广泛采用现代农业技术、信息技术、环境工程技术及材料科学技术等，已发展为设施齐全而配套的现代化高新农业技术，已成为设施生产中一项省工、省力、能克服连作障碍、实现优质高效农业的一种理想模式，该项技术已在世界范围内广泛研究和推广应用，一些发达国家的发展应用更为突出。世界上许多国家和地区先后设立了无土栽培技术研究和开发机构，专门从事无土栽培的基础理论和应用技术方面的研究和开发工作。国际上无土栽培技术的学术活动非常活跃，1955年在第十四届国际园艺学会上成立了国际无土栽培工作组（international working group on soilless culture，IWGSC），隶属于国际园艺学会，并于1963、1969、1973、1976年先后召开四届国际无土栽培学会。1980年国际无土栽培工作组改名为“国际无土栽培学会”(interna-tional society of soilless culture,ISOSC),以后每四年举行一次国际无土栽培学会的年会，对推动世界无土栽培技术的发展起了重要作用，标志着无土栽培技术的研究与应用已进入一个崭新的阶段。 一、国外无土栽培的发展概况与展望 国外无土栽培最早渊源于德国的萨克斯和克诺普等科学家们先后应用营养液进行的植物生理学方面的试验，到1920年营养液的制备达到标准化，但无土栽培仍停留在实验室中，直到1929年美国加利福尼亚大学的格里克（WFGericke）才真正将这一技术应用于生产，他利用自己设计的植物无土栽培装置成功地种出一株植株高7.5米，单株果实重量达14.5kg的水培番茄，在科技界引起了轰动，同时对全世界无土栽培的兴起和发展亦产生了深远的影响，以后，美国又试验成功砂培、砾培技术。 50年代以后无土栽培开始进入实际应用阶段。从这个时期起意大利、西班牙、法国、英国、瑞典、以色列、前苏联等国广泛开展了研究并实际应用，到60年代无土栽培出现了蓬勃发展的局面。美国首先将无土栽培用于商业化生产，虽然目前无土栽培面积不大，且多集中在干旱、沙漠地区，但美国的无土栽培技术家庭普及率高，开发出大量小规模、家用型的无土栽培装置，其无土栽培研究、重点放在太空农业中的无土栽培技术上。日本无土栽培始于1946年，以水培和砾培为主，水培技术国际领先，其中深液流栽培技术独自开发，现已演化出多种形式，到1993年无土栽培面积达到690hm2,主要栽培草莓、番茄、青椒、黄瓜、甜瓜等作物。现正将“蔬菜工厂”实用化。荷兰无土栽培面积已达3000 hm2以上，是世界无土栽培发达国家之一，主要栽培形式是岩棉培，占无土栽培总面积的2/3，主要种植番茄、黄瓜、甜椒和花卉。英国最早发明并应用营养液膜技术，目前正被岩棉培取代，以生产蔬菜为主，黄瓜面积最大。无土栽培技术的发展，使人类对作物不同生育时期的整个环境（地上和地下）条件进行精密控制成为可能，从而使农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约，按照人类的愿望，向着空间化、机械化、自动化和工厂化的方向发展，将会使农作物产量和品质得以大幅度提高。欧洲、北美、日本等技术先进的国家，农业人口逐年减少，劳动力逐年老龄化，劳动成本逐年加大等，解决这些问题的对策就是实行栽培设施化、作业机械化、控制自动化，无土栽培将成为其重要的解决途径和关键技术。对于发达国家，既有技术和设施，资金又雄厚，无土栽培必定向着高度设施化、现代化方向发展。植物工厂就是精密的无土栽培设施，它具有生产回转率高，产品洁净、无公害等优点。1981年在英国北部坎伯来斯福尔斯建成世界上最大的 “番茄工厂”，面积为8 hm2。美国的怀特克公司、艾克诺公司，加拿大的冈本农园，日本的富士农园、三浦农园、原井农园等都有已进入实用化的植物工厂。地球上人口不断膨胀，耕地急速缩减，耕地已成为一种极为宝贵的不可再生资源。由于无土栽培可以极大拓展农业生产空间，这对于缓和地球上日益严重的土地问题，有着深远的意义。海洋、太空已成为无土栽培技术开发利用的新领域，将进一步扩大人类的生存空间。另外，水资源的紧缺也随着人口的不断增长日显突出，无土栽培避免了水分的渗漏和流失，将成为节水型农业的途径之一。可以说无土栽培是高科技农业、都市农业、娱乐观光农业、高效农业、节水农业和生态环保型农业。二、我国无土栽培的发展概况与展望我国古老的无土栽培，常见于各种豆芽的生产，以及利用盘、碟、器皿培养水仙花和蒜苗，利用盛水的花瓶插花，利用船尾水面种菜等。从其栽培方式而言，都应视为广义的无土栽培。在以后的较长时期内，无土栽培被应用于各类肥料以及植物生理方面的试验等。20世纪70年代才开始逐渐在生产中应用无土栽培技术。最初是进行蔬菜和水稻的营养液育苗。80年代随着我国改革开放和旅游业的发展，各开放城市、港口的涉外单位对洁净、无污染的生食菜的需求骤增，农业部及时组织“七五”、“八五”科技攻关，研究开发了符合国情国力的无土栽培设施与配套技术。北京的蛭石袋培与有机基质培、江苏的岩棉培和简易NFT培、浙江的稻壳熏炭基质培和深水培、深圳、广州的深水培和椰壳渣基质培等均各具特色。其中，中国农业科学院蔬菜花卉研究所推出 的有机生态型无土栽培技术，具国际领先水平，江苏省农业科学院和南京玻纤院合作研制成功的农用岩棉和岩棉培技术填补了我国的空白并已投产。北京、上海、天津、南京、沈阳、杭州、广州、深圳、厦门、珠海及胜利油田等示范栽培的面积也已具一定规模。此外，无土栽培技术在阳台园艺栽培和有关试验中的应用亦初见成效。由中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究开发的无土栽培芽苗菜的生产亦发展很快。“九五”期间，我国又将“工厂化高效农业示范工程”作为国家重大科技示范工程项目，组织全国攻关。无土栽培技术研究的部门和单位已达50多个，无土栽培的的作物包括蔬菜、花卉、西瓜、甜瓜、草莓等20种之多，我国无土栽培面积也由1996年的100 hm2，扩大到500 hm2以上，现仍处在蓬勃发展的势头。从栽培形式上，南方以广东为代表，以深液流水培为主，槽式基质培也有一定的发展，有少量的基质袋培；东南沿海长江流域以江浙沪为代表，以浮板毛管、营养液膜水培为主，近年来有机基质培发展迅速，有一部分深液流水培；北方广大地区以基质培为主，有部分进口岩棉培，北京地区有少量的深液流浮板水培，无土栽培面积最大的新疆戈壁滩，主要推广鲁SC型改良而成的砂培技术为主，在20世纪90年代末，其砂培蔬果的面积占全国无土栽培面积的1/3。应该说，无土栽培这一农业高新技术，在我国虽然开发利用的时间不长，但已取得明显效果，表现出广阔的发展前景和巨大的开发潜力。我国受人口增长、土地减少的限制，要使国民经济保持可持续发展，不断提高国民生活水平，必须不断提高有限土地面积的生产效率，开拓农业生产的空间，无土栽培可提供超过普通土壤栽培几倍甚至十多倍的产品数量，可利用沙滩、盐碱等不毛之地生产农产品，为食品安全保障体系打好基础；我国是水质资源相当贫乏的国家，被列为世界上13个贫水国之一，无土栽培作为节水农业的有效手段，将在干旱缺水地区发挥其重要的作用；我国设施栽培发展迅速，已成为许多地区农民致富、农业增效的有效手段。但长期栽培的结果，设施土壤栽培连作障碍日益加剧，无土栽培作为根治土壤栽培连作障碍的有效手段正在发挥着作用，今后在设施栽培中将广泛得到应用；另外，随着居民生活水平提高对农产品种类和质量的要求，参与国际竞争的需要和随着农业现代化进程的加快，无土栽培技术将会受到更大的重视，发展进程将进一步加快。遵循就地取材、因地制宜、高效低耗的原则，无土栽培形式将呈现以基质培为主，多种形式并存的发展格局。经济发达的沿海地区和大中城市将是现代化无土栽培发展的重点地区，它已作为都市农业和观光农业的主要组成部分，将会有更大的发展；具有成本低廉、管理简单的简易槽式基质培和其他无土栽培形式将是大规模生产应用、推广的主要形式。复习思考题1. 何谓无土栽培？它与土壤栽培有何区别？2. 无土栽培有哪些类型？各种类型有何区别？ 3. 无土栽培的理论基础是什么？为什么？4. 无土栽培有什么特点？在技术上有何要求？5. 结合本章内容，怎样理解“土壤是农业生产的基础”这句话？6. 农业生产上为何要开发并推广无土栽培这项新技术？7. 当前无土栽培在农业生产上都应用在哪些方面？其发展前景如何？8. 思考植物在无土栽培条件