无土栽培的发展Word文件下载.docx
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8-15公分；
（2）淺水式：
1-3公分；
（3）液面上下式：
有高、低水位液面控制（間歇式）
依養液之回收與否
（1）循環式：
密閉式；
（2）非循環式：
開放式（灌注式）
2.無土栽培依介質種類的分類
無土栽培（養液栽培）
介質栽培：
以介質固定根系，並通過介質吸收營養液和氧氣
有機介質
泥炭、鋸木屑、樹皮、刨花、稻殼、養菇廢渣、椰殼、蛇木、水苔、蔗渣
無機介質
砂耕、礫耕、珍珠石、蛭石、浮石、發泡海綿、煤炭
人工介質
發泡煉石、岩綿、不織布、聚乙烯發泡材料
無介質栽培：
沒有固定根系的介質，根系直接和營養液接觸
水耕（營養液直接和根系接觸）
養液薄膜法：
設施由貯液池、幫浦、栽培床、管道系統和調控系統組成，以約0.5cm的淺層營養液流過植物根系，供應水、肥、氣，這層營養液很淺，像一層水膜，此法適宜生産短期葉菜
深液流法：
設備組成與營養液膜法類似，但營養液的液層較深，植株大部分根系浸泡在營養液中，其植株由定植板所承載，根系垂入營養液中吸收養分
毛細管水耕栽培法：
設施由栽培床、貯液池、循環系統和控制系統組成，在栽培床上覆蓋不織布，不織布垂懸入養液池中，藉由毛細虹吸將水和養分送到植物根部，此法適宜生産蕃茄、辣椒、芹菜等作物
噴霧栽培（霧耕）
裝置自動定時噴霧，將營養液以噴霧的方式直接噴到根系上，營養液循環使用
無土栽培的發展簡史
時間
代表人物
主要內容
公元前
古埃及巴比倫的空中花園，中國南方船戶裡的水上花園，墨西哥阿茲特克的浮動花園
300BC
Aristotle
人類對植物礦質營養探索的起源（土說）
1652
VanHelmont
柳樹實驗-水說。
植物所需營養來自水而不是土壤。
1699
Woodward
添加土壤抽出液植物生長較佳
1840
Liebig
證明植物體的碳來自空氣中的CO2，H和O來自NH3、NO3-，其他礦質元素均來自土壤環境-礦質說
1842
Wiegmen&
Postloff
砂耕試驗，用重蒸餾水、硝酸銨和作物灰燼成功地培養植物，證明水中溶解鹽類是植物生長必需物質
1851
Boussingault
砂耕試驗植物吸收介質中無機養分
1860-65
Sachs&
Knop
首次發表用養液來研究植物礦質營養，證明只要在水中加了氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵等元素，植物就可以很順利地生長而不需要生長在土壤裡面
1882
Tollens
高硝酸鈣養液配方
1915
Shive
考慮相對濃度
1919
Hoagland
以土壤溶液濃度為考量的養液配方，以檸檬酸鐵或酒石酸鐵提供鐵源
1920
Espino
研究水稻營養配方
1929-35
Gericke
利用營養液成功地培育蕃茄，單株採收果實14kg；
指導蔬菜和花卉種植者，進行了大規模水耕生產，首次把無土栽培發展到商業規模；
泛美航空在太平洋中部荒蕪的威克島上用無土栽培種植蔬菜，解決航班乘客和部隊服務人員吃新鮮蔬菜問題
1933
Trelease
利用銨鹽與硝酸鹽維持水耕液pH值
1935-50
Hoagland&
Arnon
根據蕃茄植體組成研製養液配方，全方位配方，至今仍在沿用
1944-53
美國空軍
1945年二次大戰期間，美軍在離島亞司森遜和瓜亞納構築水耕設施，正式生產萵苣、蕃茄、花胡瓜、櫻桃、蘿蔔及甜椒，年產量175噸。
1945年二次世界大戰以後，美軍進駐日本，美軍所需要的生鮮蔬菜由東京附近22公頃的水耕農場生產的蕃茄、花胡瓜、萵苣等等....供應。
除了供應當時的駐軍以外，韓戰時甚至由日本空運到韓國
1945
英國農業部
英國空軍部隊在伊拉克的哈巴尼亞和波斯灣的巴林群島開始進行無土栽培，解決了吃菜靠飛機由巴勒斯坦空運的問題
1950’s
由於塑膠工業的發達，世界各地一些私人商社開始利用塑膠工業生產水耕栽培的器具
1951
Steinberg
菸草水耕
1955
荷蘭
成立了國際無土栽培學會
1959
Baumann
製造發泡煉石，開發陽台窗台花箱給排水新方法，解決外牆髒污、藻類孳生的問題
1966
Hewitt
收集了160種水耕配方
1969
Gordian
岩綿栽培
1970’s
各式各樣商業化水耕栽培系統以及設施大量研發
1973
Cooper
創養液薄膜技術
1980
Steiner
作物有選擇性吸收，最適陰陽離子的當量比率，K:
Ca:
Mg=35:
45:
20，NO3-:
H2PO4-:
SO42-=60:
5:
35
召開的第五屆國際無土栽培會議，會員人數已發展到45個國家的300人
1985
高德錚
動態浮根式水耕
1986
筑波博覽會
結果12,000個的水耕蕃茄樹
無土栽培技術在蔬菜、花卉等栽培中的發展前景如何？
設施農業的發展為無土栽培開闢了廣闊天地。
隨著經濟的不斷發展，人民生活水準的不斷提高，對優質蔬菜、花卉的需求日益增大。
因此，蔬菜、花卉，以及一些經濟作物的設施栽培面積迅速擴大。
塑膠溫網室的發展，為蔬菜、花卉等園藝作物、經濟作物的優質、早熟、高產和在不同地區、不同季節，進行反季節栽培創造了條件。
然而，由於溫室固定設施的限制，以及溫室覆蓋栽培的高效益，高複種指數，實行輪作、休耕較困難。
長期連作及大量施肥的結果，使土壤傳播性病蟲害日益嚴重，形成“設施栽培中的連作障害與鹽害”，影響設施栽培的進一步發展；
另一方面，溫室有土栽培的大幅增產亦受到很大限制，況且由於伴隨工業發展而帶來的環境污染，特別是土壤污染，給高檔、無公害蔬菜的生產帶來了很大困難，而在溫室等園藝設施中進行無土栽培，一方面可以在不宜耕作的土地，如荒山、沙灘，以及土壤污染嚴重的地方進行，避免和克服土壤連作障害；
另一方面能充分發揮設施栽培和無土栽培的優越性，生產出優質、高產的產品。
無土栽培的發展趨勢如何？
無土栽培技術自1960年發展到現在已有一百多年的歷史了，從最初的試驗研究到現在的大規模商業化生產，在技術上已趨成熟和完善。
從近年來無土栽培的發展情況來看，今後的發展趨勢是朝著二個方面來進行的：
1.朝著規模化、集約化、自動化的方向
由於無土栽培作物生產的優勢受到重視，同時溫室設計、材料及生產技術的改進，現代化控制儀器的應用，使得無土栽培的生產成本大幅降低，而產量則不斷提高，種植者的經濟效益更高。
2.朝著小型化、家庭化方向
無土栽培技術可以看做是一種普及的科學技術，在家庭、中小學校中的使用日益受到重視，許多中學生物科展便常圍繞著水耕在進行（在網路的收尋引擎中鍵入水耕，即可看到多篇水耕科展作品）。
隨著居住條件的改善，人們收入的增加，在家居的陽臺，利用無土栽培技術來種植花草，陶冶性情，已在許多居民家中進行。
由於無土栽培種植作物的直觀性、科學性，在中小學校中作為生物學的教具來培養學生觀察、分析和解決問題的能力，都是很有幫助的。
無土栽培的前景與展望
1.創造優質高產的生長環境
從歷史上來看，農業文明，就是人類對作物生長發育的干預和控制程度。
對作物地上部分環境條件的控制，比較容易做到，但對地下部分（根系）的控制，在一般土耕條件下很困難。
無土栽培技術的出現，使人類獲得了包括無機營養在內的，對作物生長全部環境條件進行精密控制的能力，使得農業生產有可能徹底擺脫自然條件的約束，完全按照人的願望，向著自動化、機械化和工廠化的生產方式發展。
這將會使農作物的單位面積產量得以幾倍、幾十倍，甚至成百倍地增長。
2.讓可貴的土地資源再生
從資源的角度看，耕地是一種極為寶貴的、不可再生的資源。
由於無土栽培可以將許多不可耕地加以開發利用，所以使得不能再生的耕地資源得到了擴展和補充，這對於緩和及解決地球上日益嚴重的耕地問題，有著深遠的意義。
無土栽培不但可使地球上許多荒漠變成綠洲，而且在不久的將來，海洋、太空也將成為新的開發利用領域。
3.水資源的充分利用
深入探討：
台灣的水資源問題在哪裡？
如何解決？
水資源的問題，也是世界上日益嚴重威脅人類生存發展的大問題。
不僅在乾旱地區，就是在發達人口稠密的大城市，水資源缺乏也越來越嚴重。
隨著人口的不斷增長，各種水資源被超量開採，某些地區已近枯竭。
所以控制農業用水是節水的措施之一，而無土栽培，避免了水分大量的滲漏和流失。
它必將成為節水型農業、旱區農業的必經之路。
4.宇宙農場的時代即將來臨
美國已將無土栽培列為該國要發展的十大高技術之一。
無土栽培技術在日本，已被許多科學家做為研究＂宇宙農場＂的有力手段，人們稱為太空時代的農業，已經不再是不可思議的問題。
5.無土栽培的問題所在
無土栽培技術在走向實用化的進程中也存在不少問題。
包括成本高、投資大；
要求較高的管理水平，管理人員必須具備一定的科學知識，這也不是任何地方都能做到的。
進一步研究礦質營養狀況的生理指標，減少管理上的盲目性，也是有待解決的問題。
此外，無土栽培中的病蟲防治，介質和營養液的消毒，廢棄介質的處理等等，也需進一步研究解決。
無土栽培有那些缺點？
無土栽培從栽培設施到環境控制都需要有精密的設備與監控，因而技術要求高、設備投資成本亦高。
缺點
說明
成本高
溫室建築、栽培床、貯液池、管路系統、監控系統都需要在投資初期投入大量設備成本，且這些設備的研究發展有必要更深入
技術高
營養液配製、管理、肥料濃度、酸鹼度之調整、監控都需要較高的技術，由於不使用土壤，緩衝性小，一旦管理不當，馬上影響作物生長
病蟲害蔓延快
作物於養液中成長，受病害侵襲時，傳染極為迅速
高溫地區易發生缺氧問題
國內暑熱環境下，液溫易受氣溫影響，使溶氧量降低
設施環境問題
無土栽培多在設施內運作，設施內溫室效應、日照不足、濕度較高等問題，都需研究克服
可栽培之作物種類不多
目前以葉菜（白菜、萵苣）、瓜果（甜椒、蕃茄、小黃瓜、洋香瓜）、花卉（康乃馨、玫瑰、蘭花）為主，果樹尚無商業化生產
多樣化不易
每一種蔬菜使用的營養液不盡相同，在場地及資金限制下，無法同時建造多組設施，因而無法多樣性生產，若遷就一種營養液種植多種蔬菜，容易影響品質
環保問題
廢棄營養液、介質與設施等有些為石化產品（保麗龍栽培床、泡棉育苗介質、PE防水布、PC浪板、PVC塑膠布是不易分解的化學合成物），處理不易，可能造成環境污染
人類營養均衡問題
植物所需必需元素有18種，與人類所需不盡相同，如碘、矽、硒、氟……為人類所必需，長期食用不含人類必需元素的水耕液所栽培的蔬菜，恐對人有營養失衡之慮
無土栽培有那些優點？
無土栽培從栽培設施到環境控制都能做到根據作物生長發育的需要進行監測和調控，因而具有一般傳統土壤栽培所無法比擬的優越性。
優越性
生長快，產量高
無土栽培能充分發揮作物的生產潛力，可縮短生育期，增加年收穫次數，採收量高且穩定
可週年生產
如構成植物工廠之作業，可提高溫室利用率，蕃茄、黃瓜等作物的產量比土壤栽培高1倍以上
品質好
蕃茄的外觀、形狀和顏色好，維生素Ｃ的含量可增加30%，礦物質含量增加近一倍。
香石竹的香味變得濃郁、花期長，開花數多。
無土栽培時香石竹裂萼率僅8%，而土耕高達90%
免除土壤污染
無土栽培的作物，特別是蔬菜、瓜果等，由於不施用禽糞尿、廄肥、豆粕、骨粉、魚粉等，可避免異味發生和蚊蠅孳生，病蟲害相對少，大大減少農藥的使用，不噴灑除草劑，因此其產品大大地減少了肥料、農藥、寄生蟲、病菌及重金屬等污染
省工、省力
不需進行土壤耕作、整地、施肥、中耕除草等，勞動強度亦不大，能大大改善農業生產的勞動條件，有利於自動化、省力化栽培
易於管理
澆水追肥同時解決，由供液系統定時、定量供給，並有監測裝置，自動化調整養液的pH、EC、溫度、溶氧等
節水、省肥
藉由營養液的科學管理來確保水分和養分的供應，因而大大減少了土壤栽培中水肥的滲漏、流失、揮發與蒸發散
無連作障礙，無需休耕或輪作
如果土壤連作頻繁，會導致土傳病蟲害日見增長，土壤鹽類不斷積聚或土壤酸化等障害，已成為影響蔬菜生產的重要因素，應用無土栽培可以避免土壤連作障害的發生
不受地區、土壤等條件的限制
無土栽培使作物徹底脫離了土壤環境，因而也就擺脫了土地的約束。
耕地是有限的、寶貴的、不可再生的自然資源，對一些耕地缺乏的地區和國家，無土栽培就更有特殊意義。
地球上許多沙漠、荒原、油田、海邊和土壤污染嚴重的地區，都可採用無土栽培來生產食物
充分利用空間
無土栽培不受空間限制，可以利用城市樓房的平面屋頂種菜種花，無形中擴大了栽培面積
如何對無土栽培生產基地進行規劃？
在對無土栽培生產基地進行規劃時，應考慮以下幾方面：
考慮項目
佔地面積和範圍
根據投資額和市場需求情況而定，並考慮生產管理水平，可通過分期建設，留有發展、擴產的餘地
田區規劃
有道路系統、排水系統、生產區、育苗區、產品包裝加工區，及辦公後勤、停車場等綜合區
溫網室硬體
可設為8×
42m2或者是6×
30m2，以10-20棟為一區
栽培床與貯液池
深液流水耕，可採用2棟共用一個貯液池供應營養液，介質耕可以10個或者更多的溫室集中供液，但應考慮貯液池有足夠大的體積，以便於生產安排和營養液的供應等生產管理
栽培床質材
深液流水耕栽培床宜建穩固的水泥槽結構，或者採用保力龍發泡材料壓製成型的栽培床，可拼接和搬遷，既可水耕亦可作介質耕，但缺點是易損壞。
介質耕可用磚堆砌鋪上塑膠薄膜或者採用水泥槽。
溫室內的栽培床可設置為四排8條或者八排16條為宜
貯液池的設置
可處於每組的棚邊或者棚內，一般採用地下式，亦可建地上式，通過輸液管道用幫浦抽取供應
監控裝置
最少須具備pH、EC值測定裝置，隨時掌握養液酸度與濃度
具備那些基本條件，才能保證無土栽培成功？
發展無土栽培生產，必須具備以下幾方面的基本條件：
1.資金來源充裕，具備企業管理能力。
2.要有掌握無土栽培的技術管理人員，能正常進行生產管理和操作，並開拓銷售市場。
3.要有保證的電源和水源，不會因中途停電停水而影響營養液的供應。
4.大氣不能受到較嚴重污染，如氟（HF）、硫（SO2）、氮氧化物（NOx）的污染。
5.要有優質的水源保證。
配製營養液要求優質的水源：
包括不能帶病菌，不能含有過多的氯、鈉、鈣及鎂離子，水不能混濁。
6.要有一定的保護性設施，如玻璃溫室、塑膠薄膜溫網室覆蓋栽培設施下進行。
7.要建有適當的無土栽培種植系統。
無論是那種無土栽培方式，都要求有適合的栽培床、供排液系統和控制系統。
8.要有適宜的氣候和季節。
除了全自動控制的現代化無土栽培設施外，無土栽培蔬菜、花卉等生產必須要在適宜的氣候條件和季節下進行。
凡是適合蔬菜、花卉等作物生長的氣候和季節，均能進行無土栽培，也更能確保成功。
無土栽培的理論依據及基本原理是什麼？
無土栽培是用營養液代替土壤，而營養液的產生，是以Liebig的｢植物礦質營養學說｣為依據的。
因此，礦質營養學說是無土栽培的理論基礎。
早在1840年，Liebig認為作物吸收溶解於水中的無機物來進行生長發育。
1859-1865年，Sachs和Knop應用化學分析方法分析植物體，明確了其中含有氮、磷、鉀、鈣、鎂等營養元素，並首先利用無機肥料配製營養液。
1935年，Hoagland和Arnon分析不同土壤溶液的組成及濃度，進一步闡明添加微量元素的必要性，並對營養液中營養元素的比例和濃度進行了大量的研究。
在上述理論的指導下，經過長期研究，終於使無土栽培發展成為一門新技術，並使其實用化。
無土栽培的基本原理，就是不用天然土壤而根據根系生長所必需的基本條件，包括營養、水分、酸鹼度、通氣狀況及根圈溫度等，設計滿足這些基本條件的裝置和栽培方式來進行無須土壤的作物栽培。
因此，要掌握好無土栽培的技術，不僅要瞭解作物栽培有關知識，而且要掌握營養液的管理技術。
無土栽培能種植那些作物？
理論上，無土栽培可以種植可在土壤中生長的任何作物，包括蔬菜、花卉及果樹，但是必須視不同作物種類做不同的支持設計、營養液的配方，以及養液供給方式等，基於這些理由，經濟上的考量就成為發展上的指標。
蔬菜類包括葉菜類如結球萵苣、菜心、白菜、芥菜、蔥、莧菜、芥藍、空心菜、菠菜，果菜類包括蕃茄、黃瓜、苦瓜、絲瓜、茄子、甜椒、草莓、西瓜、甜瓜等，花卉類包括菊花、康乃馨、唐菖蒲、蘭花、非洲菊、鬱金香、萬年青、蔓麗絨、綠巨人、鵝掌藤，以及盆景花卉如福建茶、榕樹等，都有成功的案例。
實際生產中，無土栽培種植的作物種類主要是根據市場上作物的價格和季節而定。
目前，世界上無土栽培作物最多的作物品種主要有四種，即蕃茄、結球萵苣、黃瓜和甜椒。
無土栽培與土壤栽培有那些異同點？
無土和土壤栽培都是根據作物生長發育所必需的環境條件，提供作物充足的養分、水分、適宜的根圈溫度、氧氣、溶液濃度及酸鹼度等，通過人為栽培來獲得所需的產品。
兩者在各自的栽培方式及養分的供應等方面均存在很大的差異。
項目
水耕與砂耕
土耕
養分來源
主要靠養液供應
土壤有機質的礦化、粘土礦物的風化、可溶性鹽類的溶解、膠體吸附離子的釋出和肥料的施用
肥料種類
配製養液的肥料需為溶解度高，純度高及鹽度指標低的肥料
所需肥料在溶解度和純度的要求較寬
肥料施用方式
肥料以少量均勻溶於水中，無淋洗之慮，效率高，肥料省
肥料以撒施或條施於地表，不易均勻，且大量淋洗損失
養分在介質中的移動
養分隨水移動到作物根表面（質流或擴散）被作物吸收
土壤對養分有吸附或固定的現象，養分移動至根表面的機制有接觸交換、質流（NO3-、Ca、Mg）、擴散（P、K和大部分微量元素）
養分的利用率
"
水"
和"
砂"
對養分無固定和吸附作用，所需的肥料量較少，且施入的肥料被作物吸收的百分率較高，即肥料的利用率較高，可達90-95%以上
土壤對肥料具固定和吸附作用，以及肥料的分解、揮發，隨著灌溉水、雨水的逕流、淋洗等流失，因而肥料的利用率較低，在台灣只有30-50%
養分在介質中的均一性
肥料完全溶解於養液中，水耕和砂耕中養分的分布較均勻
土壤具吸附養分的能力，不同養分在土壤中移動性不同，養分分布較不均，會發生局部缺乏現象
營養管理
養分主要仰賴養液，而水和砂並無緩衝能力，且作物對養液中不同養分的吸收速率不同，故需定期偵測養液中養分、pH和電導度的變化，以作為更新養液或補充養分的依據，故在營養管理上較土耕栽培需多費心及謹慎
根系生長在良好緩衝作用的土層中，土壤充滿著水和空氣，提供作物需要的水分、氧氣和養分，並支撐植物。
土壤中存在的養分包括有機和無機，都通過微生物的作用分解成簡單可溶的離子，才能被吸收。
土壤通氣狀況，微生物活動，土壤酸鹼度對作物養分的供應起重要作用
栽培介質之消毒
利用蒸氣、化學燻蒸劑、福馬林自動化消毒，或漂白劑、鹽酸清洗，省力、省時又有效率
蒸氣（空氣與蒸汽混合之蒸汽，溫度60-71℃，消毒30分鐘）、化學燻蒸劑（溴化甲烷）消毒，需要較大勞力與時間（需要2-3週）。
簡易塑膠布溫室，以淹水方式和水稻輪作，為經濟可行方法
栽培密度
只受光照限制，可縮小株距
被土壤肥沃度與光照所限制
防除雜草
沒有除草的必要
需定期防除雜草
土壤傳染性病蟲害
栽植材料無病蟲害、昆蟲、小動物，無根部病蟲害，不需要輪作，只是種植前需消毒
土壤傳染性病源菌，線蟲、昆蟲和小動物多，對作物發生危害，通常利用輪作、休耕來避免感染
水
不會發生水分逆境，可完全以水分感應器自動化補充，省工，較高鹽分水亦可利用，水分效率高，水分沒有滲漏與蒸發損失，如果管理得當水分消耗等於蒸散損失，一般水分消耗只有土壤的1/10-1/5
因土壤條件，構造、保水力關係，常受到水分不足的威脅，鹽度高的水不能利用，水分利用效率低，水分滲漏與蒸發損失多
果品品質
果實緊實，上架壽命較長，適宜較晚採收及長距離運輸，蕃茄維生素A含量較多
常有鈣、鉀缺乏而導致的果實鬆軟，因而減短上架時間
收穫量
單位面積產量比土耕高2-3倍，蕃茄產量18-20lb/yr/plant
單位面積產量不穩定，易受外來因素影響，溫室土耕蕃茄產量8-15lb/yr/plant
介質的持久性
石礫、砂、水耕不需更換介質，不需休耕；
木屑、泥炭、蛭石可持續數年再更換
因肥力和構造的崩解，溫室土壤需數年更換一次；
田間則需休耕
連作障礙
無
有
衛生情況
產品潔淨無污染，收穫後可立即出貨，鮮度高
與地面接觸，農藥、土壤污染大，清潔安全度堪慮，清洗費時
播種方式
以人工或自動化進行，發芽整齊
直播較不整齊，育苗後定植可獲改善
以介質或土壤栽培草皮的優劣點
性質
無土栽培草皮
有土栽培草皮
優點
介質性
介質含有養分極高，根系發展較密緻，可降低土壤所含雜草草籽生長。
種植後短期可靠介質養分生長，不需施肥
介質養分高，外來草籽易著根發芽。
且培育期養分肥沃，依植物特性，若土壤養分較低，根系將不易向下定根伸展
採用常見土壤作為介質，生長環境與施
升级会员 