无土栽培学.docx

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本科教学讲稿

一、无土栽培的概念



无土栽培学

第一章 绪 论

1、无土栽培（soillessculture,hydroponics,solutionculture）是指不用天然土壤，而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法。

由于一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为营养液栽培、水培、水耕溶液栽培、养液栽培等。

2、无土栽培学是研究无土栽培技术原理、栽培方式和管理技术的一门综合性应用科学。

他是现代农业新技术与生物科学、作物栽培学、相结合的一门边缘学科，他是以植物学、植物生理学、农业化学、作物栽培学为基础，与材料学、计算机应用技术、环境控制等知识相关，与生产实践紧密结合。

二、无土栽培的特点

1.早熟、高产、优质无土栽培能为蔬菜作物提供充足、适宜、全面的营养，因此作物生育快、高产。

产量可高于土壤栽培的几倍甚至几十倍。

产品的营养含量高、口感好、纤维少、外形整齐一致、色泽均匀。

2、避免了土壤及水质污染的影响无土栽培由于脱离了土壤及选择性用水，因此没有污染。

可利用无土栽培生产无公害产品，但是应考虑营养液的硝酸盐污染。

3.省水、省肥、提高肥料利用率无土栽培避免和减少了水分、养分的流失、及土壤微生物的吸收和固定，提高了水分、养分的利用率。

一般比土壤栽培节水75～90%，肥料利用率高达90%以上。

4、省工、省力，改善了劳动条件，提高劳动生产率，便于实现农业现代化 无土栽培不需要整地、中耕、除草，不需要特殊的灌溉设备，而且实现了或部分实现了机械化和自动化操作，极大地降低了劳动强度，节省了劳动力，提高了劳动生产率，便于实现农业现代化。

5、避免了土壤连作障碍，减少病虫害无土栽培脱离了土壤，在便封闭状态下进行，在一定程度上避免了外界环境和土壤病原菌及害虫的侵染，因此由土壤传播的病虫害较轻。

同时避免了因土壤而产生的产品污染问题，不受土壤连作障碍的影响。

6、不受土质好坏的影响，可极大的扩展农业生产的空间无土栽培摆脱了土壤的约束，可极大的扩展农业生产的利用空间。

可在荒山、沙漠、河滩、海岛、盐碱地进行，可在屋顶、阳台栽培，可以立体化栽培，充分利用土地和空间。

7、管理不当时一旦发生病害传播迅速因营养液的流动性大，一旦发生病害，病原菌随营养液传播极快。

8、技术复杂、要求严格无土栽培比土壤栽培增加了基质的选择及使用、营养液的选配及管理、机械化和自动化作业操作等技术环节，要求管理人员和操作人员的文化素质和技术水平较高，否则难以胜任。

此外，由于无土栽培的基质和营养液的选配和管理、基质和营养液的特性与土壤不同（缓冲能力等）以及机械化和自动化操作管理，要求严格造作和管理。

9、管理不当易出现营养失调及失水状况基质及营养液没有土壤的缓冲能力强，一旦出

现营养缺乏或过剩，植株立刻表现营养失调症状，基质较土壤的保水性差，灌水次数多，稍有缺水就出现萎蔫。

因此要求严格管理，稍有不慎就会造成失误。

10、一次性投资大，运行成本高无土栽培需要一定的设施及设备，例如栽培槽、营养液装置及循环系统、通气装置、基质等。

美国袋培初期投资最高达3.5万美元/公顷（18000

元/亩），我国1254元/亩；沙培美国南部5万美元/公顷（26666.7元/亩）；深水岩棉培荷兰

6.8万美元/公顷（37000元/亩），如用循环水灌液，需7万美元（37000元/亩），我国需3500元/亩；NFT法在西欧和北美自动化及有加液温系统，8.1万美元/公顷（43元/亩），有金属可移动栽培床的NFT系统21万美元。

表1我国主要无土栽培系统的一次性投资及运行成本

无土栽培系统 一次性投资（元/亩）运行成本（肥料）元/亩年

有机生态型无土栽培

4300

1500

槽培

5200

4000

袋培

5500

4000

岩棉培

7900

4000

鲁SC无土栽培

5400

3500

营养液膜培

15000

3500

浮板毛管水培

18000

3500

深液流栽培

15000

3500

三、无土栽培的主要应用范围

1.蔬菜生产 果菜、叶菜、草莓、西瓜、甜瓜等经济效益高的种类和绿色蔬菜生产。

2.花卉生产鲜花、苗木。

以荷兰最多。

3.饲料生产在南非、苏联的西伯利亚

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4.教育及科研上的应用 应用于植物生理学、植物病理学、植物营养学、植物学研究。

四、无土栽培发展简史及现状

（一）无土栽培发展简史

无土栽培是伴随着植物营养研究而发展起来的，是植物营养学研究、植物生理学研究、植物学研究的有效方法和手段。

原始的无土栽培要数生豆芽了，至于始于何时还无从考证，最晚出现于宋代林洪《山家清供》有生豆芽的记载。

我国南方的船家用竹木制的水上菜园多种空心菜；墨西哥的阿兹提克早在17世纪就使用漂浮菜园；一直沿用至今的萝卜芽、豌豆芽、蒜苗、水仙栽培等。

科学的无土栽培起源于1859～1865年，德国的沙奇斯（sachs）和克诺普（knop）的试验，属于试验探索时代。

德国的沙奇斯和克诺普把化学药品加入水中制成营养液栽培植物得到成功，他们把这种方法称为水培，1920年营养液的实验室制备达到标准化。

格利克（W.F.Gericke）是第一个将无土栽培用于商业化生产的人，这意味着无土栽培技术趋于成熟，迈进了实用化时代。

1929年美国加利福尼亚大学教授格利克根据前人的研究结果，用无土栽培成功地生产了番茄。

1933年他申请了一项水培植物施肥设备专利。

1935年在他的指导下美国一些蔬菜和花卉种植者进行了大规模的生产试验。

十年后的第二次世界大战末期，这项技术应用于均是需要可到进一步应用当时的盟军在太平洋关岛和中东的沙漠中用无土栽培生产蔬菜供应部队，给军队的后勤保障起到了积极作用。

并传入欧洲和亚洲。

1960～1965年间无土栽培主要是固体基质探索时期，70年代末80年代初岩棉培取得成功，并以其来源广泛、体轻、一般运等优点迅速在丹麦、荷兰、瑞典等国发展起来。

20世纪70年代英国的库柏（Cooper）发明了营养液膜技术（NFT）和丹麦首先开发后在荷兰普及的岩棉培技术（RW）的开发应用，是无土栽培技术重大突破。

意味着无土栽培高科技时代的到来。

由于无土栽培设施设备的开发应用，无土栽培技术的成熟，栽培模式的标准化、管理系统的建立及计算机控制技术的应用，使无土栽培实现了机械化、自动化操作和管理，集约化生产，朝着现代化农业的方向发展。

随着无土栽培技术的发展，世界上许多国家和地区前后成立了无土栽培技术研究和开发机构。

国际上于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（（IWGSC），隶属于国际园艺学会，并于1963、1969、1973、1976年在意大利、西班牙轮流召开了四届国际无土栽培学术会议。

1980年在荷兰召开第五届国际无土栽培学术会议，并改名为“国际无土栽培学会”（ISOSC），以后每4年举行一次年会。

1984年、1988年均在荷兰召开。

（二）无土栽培发展的现状

1、国外无土栽培发展的历史及现状

荷兰是世界上无土栽培最发达的国家之一，国际无土栽培学会（ISOSC）总部设在荷兰，极大地促进了欧洲和荷兰的无土栽培的发展速度。

1971年问题无土栽培的面积仅20hm2，1986年发展到3522hm2，1995年达到8500hm2，2000年已超过1万hm2。

无土栽培的主要作物有番茄、黄瓜、甜椒和花卉（主要是切花），其中花卉占50%以上。

荷兰无土栽培的面积大；稳产、高

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产，番茄平均产量达到52kg/m黄瓜、75kg/m；主要采用岩棉培，占无土栽培总面积的3/4；

机械化、自动化程度高；管理水平高。

英国1073年发明了营养液膜技术，1080年资料记载有68个国家研究和应用该项技术，1981年在英国北部坎伯来斯福尔斯建立了一个面积为8hm2的水培温室，为当时世界上最大的“番茄工厂”。

但是由于其投资大、栽培管理还存在某些弊病，后来发展较慢。

据统计英国1984年无土栽培面积为158hm2，其中岩棉培和其他形式占2/3，NFT占1/3。

欧洲其他国家无土栽培也有一定面积，法国1978年无土栽面积达到400hm2，俄罗斯大约120hm2。

美国也是无土栽培应用最早的国家之一，且是世界上最早应用无土栽培进行商业化的国家。

他的无土栽培面积不大，1984年为蔬菜无土栽培面积为200hm2，花卉几乎全部是无土基质栽培面积为1700多hm2，共1900hm2；1997年蔬菜无土栽培面积约308hm2。

但是美国无土栽培研究水平相当先进，且应用较广，多数用于干旱、沙漠地区及宇航中心。

1984年番茄产量达到27～33kg/m2（1.8～2.2万kg/亩）、黄瓜产量27～45kg/m2（1.8～3万kg/亩）、莴苣产量33～50kg/m2（2.2～3.3万kg/亩）。

日本不仅在无土栽培的实验研究和大面积应用方面处于世界领先水平，而且开展了卓有成效的超前性研究。

在营养液配方研究方面，山崎提出了植物吸水和吸肥按比例同步进行的概念，并以此为依据设计了一系列的山崎营养液配方；由堀氏对霍格兰和阿农配方修正设计出一系列“园试配方”至今在世界广泛应用。

日本形成了独具特色的深液流水培技术如M式、神园式、协和式等，有引进了NFT和岩棉培技术。

研制了各种全自动控制的植物工厂，实现了机械化和自动化。

日本的无土栽培技术的起始和发展得益于美军基地大型无土栽培设施的建立。

1964年建立了22hm2的砾培鲜菜生产基地，1971年无土栽培面积发展到31hm2；1981年增加至282hm2；1993年达到609hm2；1999年增加到1056hm2，其中岩棉培480hm约占%，深液流水培313hm2约占30%、营养液膜水培120hm2约占11%、其他形式143hm2约占14%。

无土栽培的作物种类有蔬菜约占72%，花卉约占27.4%果树约占0.9%。

1988年时番茄产量达到10kg/m2

（6867kg/亩），黄瓜8.6kg/m2（5733kg/亩），草莓4.4kg/m2（2933kg/亩），网纹甜瓜2.6kg/m2

（1733kg/亩），莴苣1.6kg/m2（1067kg/亩）。

2、我国无土栽培发展的历史及现状

我国无土栽培是从20世纪20～30年代开始起步，70年代开始无土栽培应用研究，80年代中期开始列入国家重点攻关项目，全国有30多个单位进行研究。

并于1985年在中国农业工程学会下设了无土栽培学组，至1992年每年召开一次年会，1992年年会上改名为“中国农业工程学会设施园艺工程专业委员会”，每两年召开一次年会。

研制开发出鲁SC-Ⅰ型、鲁SC-Ⅱ型、改进型水泥砖结构型深液流水培装置、简易NFT、有机生态型基质培、浮板毛管水培和华南深夜培等无土栽培装置，浮板毛管水培技术、有机生态型无土栽培技术、简易NFT技术、引进并广泛应用了岩棉培技术。

研究并开发了芦苇、菇渣等有机基质。

简化了无土栽培设施和营养液、基质等管理技术，降低了无土栽培的设备投资和生产成本。

出版了《无土种植法浅说》、《无土栽培》、无土栽培原理与技术》等著作。

我国无土栽培面积1985年15hm2、1990年7hm2、1995年50hm2、1999年200hm2、2000年500hm2、2002年865hm2、台湾50hm2。

番茄、黄瓜年产量1990年9kg/m2（6000kg/亩）、1995年15kg/m2（1万kg/亩）、2000年30gk/m2（2万kg