無(wú)土栽培的“五行”調(diào)控與栽培模式

【摘要】本文分析了做好無(wú)土栽培的幾個(gè)重要栽培技術(shù)，并對(duì)當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)較好的無(wú)土栽培模式進(jìn)行了總結(jié)分析，為設(shè)施農(nóng)業(yè)從業(yè)者了解、學(xué)習(xí)無(wú)土栽培提供參考。

著社會(huì)快速發(fā)展，人們對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的追求已經(jīng)從單純高產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)高產(chǎn)，對(duì)綠色無(wú)公害食品的需求也與日俱增，然而在傳統(tǒng)土壤蔬菜種植中，農(nóng)藥及各種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑依舊被大量使用，其實(shí)這些物質(zhì)并非是蔬菜生長(zhǎng)必需的元素。而自無(wú)土栽培作物試種成功以來(lái)，傳統(tǒng)作物栽培逐漸擺脫了自然土壤的束縛，出現(xiàn)工廠化生產(chǎn)趨勢(shì)。無(wú)土栽培可以通過(guò)含有植物生長(zhǎng)發(fā)育必需元素的營(yíng)養(yǎng)液來(lái)為植物提供營(yíng)養(yǎng)，使植物完成正常的生命周期（圖1）。

無(wú)土栽培的“五行”調(diào)控

道家中的五行元素“金木水火土”彼此衍生，相輔相成，無(wú)土栽培技術(shù)也有其“五行”生存之法，即溫、光、水、氣、肥。協(xié)調(diào)管理無(wú)土栽培的“五行”元素，可以大力推動(dòng)無(wú)土栽培技術(shù)的進(jìn)步。其實(shí)在生產(chǎn)中，只要按照蔬菜自然生長(zhǎng)規(guī)律，滿足無(wú)土栽培的“五行”（溫、光、水、氣、肥）元素，蔬菜作物自然會(huì)旺盛生長(zhǎng)，無(wú)需添加額外外源物質(zhì)，降低成本的同時(shí)也減少農(nóng)藥和植物生長(zhǎng)激素的使用量。另外，很多蔬菜種植者在生產(chǎn)中忽略了對(duì)植物根系的培育，反而在葉面上使用各種激素從而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)，這樣往往得不償失。其實(shí)，通過(guò)培養(yǎng)健壯植株根系（圖2）來(lái)培育壯苗（圖3），可以大幅度降低植株病害和缺素癥狀的發(fā)生，提高產(chǎn)量。

溫度

植物種子只有在合適的溫度下才會(huì)萌發(fā)，保證植株健康生長(zhǎng)，開(kāi)花結(jié)果。目前，中國(guó)北方的日光溫室（圖4）與智能連棟溫室（圖5）大多采用暖氣（圓翼型散熱器）進(jìn)行加溫，而南方大多日光溫室沒(méi)有配備采暖設(shè)備。由于蔬菜不同種類(lèi)之間有不同的溫度適應(yīng)范圍，所以在調(diào)控?zé)o土栽培的溫度時(shí)，需根據(jù)植物類(lèi)型進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，保證無(wú)土栽培蔬菜的生長(zhǎng)始終處于適宜的溫度環(huán)境中。

光照

光照直接影響蔬菜作物產(chǎn)量，不同作物的需光量也有所差別。因此進(jìn)行規(guī)?；療o(wú)土栽培生產(chǎn)前，需著重考量設(shè)施的采光問(wèn)題。目前，中國(guó)日光溫室（圖6）基本是東西走向，在設(shè)計(jì)時(shí)還需綜合考慮當(dāng)?shù)胤轿?、太?yáng)高度角等問(wèn)題。而智能連棟溫室（圖7）四周與頂部均可接收光照，其受方位限制較少，這也體現(xiàn)了智能連棟溫室采光的優(yōu)越性。對(duì)于內(nèi)部種植布局的設(shè)計(jì)，栽培設(shè)施要遵循以下原則：設(shè)施按南北走向布置；栽培設(shè)備的高度要統(tǒng)一衡量，盡量不要遮擋后面作物；生產(chǎn)型溫室內(nèi)基本以一種作物為主，教學(xué)觀賞型溫室大多是多種栽培模式、栽培作物的集合，要考慮將葉菜、果菜分區(qū)域布置，為營(yíng)養(yǎng)液分區(qū)灌溉以及作物的高度考慮。部分溫室也會(huì)進(jìn)行植物補(bǔ)光，包括鹵燈、LED燈（圖8、圖9）等。補(bǔ)光時(shí)需要根據(jù)作物的需光量（表1）進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，從而達(dá)到光能的最大利用效率。

氣體

在植物生長(zhǎng)中，有2種氣體是必不可少的：①O2供給作物呼吸；②CO2為作物光合作用提供碳源。大多數(shù)無(wú)土栽培作物出現(xiàn)的問(wèn)題都與氧氣有關(guān)，尤其是作物根部缺氧會(huì)導(dǎo)致植物根系發(fā)黑腐爛，從而使?fàn)I養(yǎng)吸收環(huán)節(jié)受阻，最終導(dǎo)致植株病變。為解決這個(gè)問(wèn)題，可采用增氧設(shè)備增加無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液中的含氧量，或通過(guò)基質(zhì)栽培、氣霧栽培、營(yíng)養(yǎng)液膜（NFT）栽培等方法解決無(wú)土栽培中植株根系缺氧的問(wèn)題。另外，生產(chǎn)中還可以在溫室中增加簡(jiǎn)易的CO2發(fā)生裝置以補(bǔ)充植物光合作用所需的碳源。

水

水是生命之源，不可或缺，無(wú)土栽培對(duì)水質(zhì)要求更為嚴(yán)格，不管是塑料大棚、日光溫室還是現(xiàn)代化連棟溫室，蔬菜生產(chǎn)水的過(guò)濾（圖10）和消毒系統(tǒng)都是必不可少的。水過(guò)濾和消毒系統(tǒng)主要是對(duì)水培系統(tǒng)中的回水進(jìn)行紫外線消毒，避免水中的病菌相互傳播。另外，還可采用營(yíng)養(yǎng)液傳感器以及PH、EC檢測(cè)儀等設(shè)備分別測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液和回收液中各養(yǎng)分的含量和營(yíng)養(yǎng)液的PH、EC，從而掌握植物對(duì)水分的吸收量并進(jìn)行時(shí)時(shí)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)精確灌溉?，F(xiàn)在常見(jiàn)且運(yùn)行較穩(wěn)定的水培形式有立體管道栽培、螺旋管道栽培、斜坡管道栽培、滾桶栽培（圖11～14）等，都是對(duì)水培進(jìn)行藝術(shù)化處理，滿足生產(chǎn)功能的同時(shí)更具觀賞性。

肥料

合理的肥料配比應(yīng)該包含作物生長(zhǎng)所需的多種必要元素。不同作物所需生長(zhǎng)元素種類(lèi)及用量不同，想要實(shí)現(xiàn)蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，必須進(jìn)行專(zhuān)肥專(zhuān)用，即對(duì)不同的蔬菜品種使用不同的營(yíng)養(yǎng)液配方，通過(guò)水培、基質(zhì)滴灌等方式將植物肥料直接運(yùn)輸?shù)阶魑锔?，達(dá)到節(jié)水節(jié)肥的目的。

常見(jiàn)模式

氣霧栽培

氣霧栽培是利用噴霧裝置將營(yíng)養(yǎng)液霧化后直接霧噴到植物根系上，從而為植物提供水分、營(yíng)養(yǎng)的一種無(wú)土栽培方式。氣霧栽培可以較好地解決根系的水氣矛盾，不會(huì)導(dǎo)致植物根系出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，其養(yǎng)分及水分的利用率高，養(yǎng)分供應(yīng)快速而有效。由于氣霧栽培大多為立體栽培，還可提高溫室空間利用率，有效栽培面積比平面栽培高2～3倍，易實(shí)現(xiàn)栽培的自動(dòng)化管理。但是氣霧栽培的首次投入較高，對(duì)基礎(chǔ)硬件要求也相對(duì)較高（尤其是電力方面），即使是短時(shí)間停電也會(huì)對(duì)植物造成傷害（因此專(zhuān)人專(zhuān)管負(fù)責(zé)制非常重要），三角形和塔形為2種常規(guī)的氣霧栽培模式（圖15）。

基質(zhì)栽培

基質(zhì)栽培中的基質(zhì)主要有巖棉、椰糠、混合基質(zhì)以及NFT栽培4種。

巖棉栽培

巖棉栽培（圖16）是將植物栽植于預(yù)先準(zhǔn)備好的巖棉中，巖棉是經(jīng)高溫制成的，作物避免了傳統(tǒng)栽培方式中病蟲(chóng)害交叉感染的問(wèn)題。由于巖棉的纖維密度小，毛細(xì)管水的上升高度只有20～30 mm，而上部則主要是空氣，可以保證根系呼吸和養(yǎng)分吸收。巖棉板的規(guī)格一般為長(zhǎng)100 cm，寬25 cm，厚度10～15 cm[2]。目前，適于巖棉培的作物種類(lèi)較廣泛，應(yīng)用成功的有番茄、黃瓜、茄子、甜椒、甜瓜、香石竹、玫瑰、蘭花等。其中，巖棉栽培番茄、黃瓜的長(zhǎng)勢(shì)好、產(chǎn)量高、果型正、品質(zhì)好、管理方便。另外，茄果類(lèi)、瓜豆類(lèi)及葉菜類(lèi)蔬菜應(yīng)用巖棉塊進(jìn)行育苗（圖17），還可以提高出苗率。

椰糠栽培

椰衣、椰糠作為椰子深加工的副產(chǎn)品，具有保濕、保溫、疏松、透氣等效果，椰糠能吸收比自身重量高8倍的水分[3]，椰糠纖維和椰糠都是很好的栽培基質(zhì)（圖18），目前椰糠已經(jīng)在果蔬[4-10]、花卉等方面廣泛應(yīng)用，而且效果較好。以Pelemix公司的產(chǎn)品為例，椰糠條尺寸為長(zhǎng)100 cm，寬18 cm，

高16 cm，膨脹后容量大約為29 L，塑料包外面為白色，里面黑色。內(nèi)部有UV膜（配方涂料涂布于薄膜基材表面）保護(hù)，可使用3年。每個(gè)生長(zhǎng)包可栽植6株，生長(zhǎng)包使用非常方便，養(yǎng)分吸收率高，可達(dá)3/4。多個(gè)排水道能夠?qū)⒒|(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分分離，進(jìn)行篩選。這種篩選可以從植物幼苗的根系吸收養(yǎng)分到植物的成熟期，為植物提供理想的水分、空氣的比例，促進(jìn)植物更好的生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。

混合基質(zhì)栽培

混合基質(zhì)栽培通常將蛭石、草炭、珍珠巖以科學(xué)比例進(jìn)行混合，作為蔬菜的生長(zhǎng)介質(zhì)。現(xiàn)常見(jiàn)的基質(zhì)栽培方式主要有墻體栽培、A字架栽培、箱體栽培、桶體栽培（圖19～24）等，其實(shí)都是將基質(zhì)裝在固定容器中進(jìn)行蔬菜種植，不同點(diǎn)就是容器所適合栽培的蔬菜作物種類(lèi)、受光面積、利用率及美觀程度不同。

NFT栽培

NFT栽培又稱(chēng)營(yíng)養(yǎng)液膜栽培（圖25）是使用塑料薄膜作栽培床，利用定植板將作物幼苗定植于栽培床中，營(yíng)養(yǎng)液在栽培床的底面作薄層循環(huán)流動(dòng)，使根系既能不斷吸收養(yǎng)分、水分，又能保證有充足的氧氣供應(yīng)，因循環(huán)流動(dòng)供應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)液呈極淺如膜的液流故被稱(chēng)作營(yíng)養(yǎng)液膜栽培。栽培床的寬為100 cm，高為70～80 cm，長(zhǎng)度自定，多用于栽植葉菜類(lèi)作物，栽培株距為20～25 cm。和其他無(wú)土栽培方式相比，營(yíng)養(yǎng)液膜栽培有如下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，只要選用適當(dāng)?shù)谋∧ず凸┮貉b置，即可自行設(shè)計(jì)安裝；②投資小，成本低，營(yíng)養(yǎng)液的供應(yīng)量小并且容易更換，設(shè)備的清理與消毒為較方便。但是，這種栽培方式亦有不足之處，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：①對(duì)栽培床的坡降要求嚴(yán)格，如果栽培床面不平，會(huì)影響諸多數(shù)據(jù)，從而影響作物產(chǎn)量；②營(yíng)養(yǎng)液流量小，濃度及pH易發(fā)生變化；③循環(huán)供液時(shí)每日供液次數(shù)多，耗能大，如遇停電停水，尤其是作物生育盛期和高溫季節(jié)，營(yíng)養(yǎng)液的管理比較困難。因此，基于以上問(wèn)題，無(wú)土栽培裝置的設(shè)計(jì)、安裝及后期養(yǎng)護(hù)應(yīng)和專(zhuān)業(yè)農(nóng)業(yè)公司合作。

本文用道家的“金、木、水、火、土”的五行比喻無(wú)土栽培中的溫、光、水、氣、肥，是為了更生動(dòng)的來(lái)表達(dá)溫光水氣肥的重要性與必要性，簡(jiǎn)要分析了做好無(wú)土栽培的必要條件和技術(shù)，并簡(jiǎn)單介紹了無(wú)土栽培的常見(jiàn)模式，能夠幫現(xiàn)代農(nóng)業(yè)從業(yè)者進(jìn)一步了解這個(gè)專(zhuān)業(yè)，正所謂“實(shí)踐出真知”，只有在實(shí)踐中不斷總結(jié)交流才能讓無(wú)土栽培技術(shù)更專(zhuān)業(yè)、更完善的發(fā)展下去。

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作者簡(jiǎn)介：付佳（1990-），女，遼寧人，園藝設(shè)計(jì)師，研究方向：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施、農(nóng)業(yè)景觀、生態(tài)餐廳等。