糧食蔬菜瓜果無(wú)土栽培方面的新技術(shù)研究

曹春雷 陳亭亭 鄭磊

[摘要]隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)土栽培技術(shù)得到了飛速發(fā)展，利用無(wú)土栽培技術(shù)科學(xué)種植糧食蔬菜瓜果，不僅可在一定程度上解決耕地危機(jī)，還能發(fā)展無(wú)公害農(nóng)業(yè)，對(duì)于提升農(nóng)作物品質(zhì)、滿足人們對(duì)物質(zhì)水平的要求具有重要意義。本文分析了無(wú)土栽培的意義、類型與實(shí)施要點(diǎn)，介紹了當(dāng)前無(wú)土栽培技術(shù)成果，并嘗試探討了無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]無(wú)土栽培;糧食蔬菜瓜果;技術(shù)成果

中圖分類號(hào)：S63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

隨著生活水平的提升，人們對(duì)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，這在一定程度上也推動(dòng)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。早在20世紀(jì)30年代，我國(guó)就開(kāi)始研究無(wú)土栽培技術(shù)，這是一項(xiàng)通過(guò)人造環(huán)境來(lái)代替自然土壤進(jìn)行作物栽培的技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，代表著當(dāng)代先進(jìn)的生產(chǎn)方式。使用無(wú)土栽培技術(shù)來(lái)進(jìn)行糧食蔬菜瓜果栽培已成為未來(lái)糧食果蔬種植的發(fā)展方向[1]。

1 無(wú)土栽培的意義

雖然我國(guó)地大物博，但可供耕種的土地面積有限，尤其是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，很多地區(qū)都出現(xiàn)了土壤污染及耕地面積減少等問(wèn)題，土壤資源問(wèn)題日益凸顯，而無(wú)土栽培技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上緩解了人類發(fā)展與耕地資源緊缺之間的矛盾。無(wú)土栽培法又稱為營(yíng)養(yǎng)液栽培法，是一種不依賴自然土壤的新型栽培方式，不再受到土地條件的制約，而是通過(guò)將植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解在水里，以形成營(yíng)養(yǎng)液來(lái)供給植物生長(zhǎng)[2]。采用無(wú)土栽培法可實(shí)現(xiàn)在鹽堿地、沙地、樓頂?shù)葏^(qū)域進(jìn)行種植，從而拓寬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，還能有效防止傳染性土壤傷害的產(chǎn)生，進(jìn)而有效擴(kuò)大農(nóng)作物的種植規(guī)模。并且采用無(wú)土栽培法對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的可控性更強(qiáng)，依托自動(dòng)化設(shè)備，不僅可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與批量化生產(chǎn)，還能提升化肥、水資源的使用效率，通過(guò)更少的勞動(dòng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)質(zhì)量更好、產(chǎn)量更高且綠色無(wú)污染的農(nóng)作物種植效果，在增產(chǎn)創(chuàng)收、推進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。

2 無(wú)土栽培的類型與實(shí)施要點(diǎn)

無(wú)土栽培技術(shù)已發(fā)展成為較成熟的農(nóng)業(yè)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用空間，目前已在反季節(jié)性蔬菜產(chǎn)品種植、觀賞性蔬菜種植、自然條件相對(duì)較差的特殊地區(qū)以及太空農(nóng)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前無(wú)土栽培技術(shù)分為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)無(wú)土栽培、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)無(wú)土栽培兩種，在糧食蔬菜瓜果的種植與應(yīng)用時(shí)應(yīng)明確區(qū)分，并熟練掌握各自的應(yīng)用要點(diǎn)。

2.1 無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)無(wú)土栽培實(shí)施要點(diǎn)

首先，應(yīng)結(jié)合糧食蔬菜瓜果等農(nóng)作物生產(chǎn)需求，合理分配有機(jī)基質(zhì)與無(wú)機(jī)基質(zhì)的比例，并充分進(jìn)行混合，然后通過(guò)消毒箱、福爾馬林溶液等方式對(duì)基質(zhì)進(jìn)行合理消毒。其次，準(zhǔn)備好基質(zhì)后就可以開(kāi)始配置營(yíng)養(yǎng)液，應(yīng)按照農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求準(zhǔn)確稱量、調(diào)整酸堿度，配置母液及工業(yè)營(yíng)養(yǎng)液，并全程把控營(yíng)養(yǎng)液濃度、溫度，調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液酸堿度，使?fàn)I養(yǎng)液酸堿度穩(wěn)定處于5.5～6.5，同時(shí)不定時(shí)攪拌營(yíng)養(yǎng)液或依托充氣泵等設(shè)備對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的含氧量進(jìn)行調(diào)整。另外，還應(yīng)定期更新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液，更新頻率不得低于3周/次。最后，為保障灌溉的精準(zhǔn)性與針對(duì)性，應(yīng)準(zhǔn)確安裝供液系統(tǒng)，確保輸液管道設(shè)計(jì)與滴液裝置布局的合理性。

2.2 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)無(wú)土栽培技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

在進(jìn)行有機(jī)營(yíng)養(yǎng)無(wú)土栽培時(shí)，首先，應(yīng)科學(xué)處理有機(jī)肥，使其能夠充分發(fā)酵腐熟，然后再進(jìn)行干燥處理，待其完全干燥后進(jìn)行粉碎處理并過(guò)篩。其次，應(yīng)科學(xué)配置栽培基質(zhì)。實(shí)踐證明，爐渣與草炭比例配置時(shí)，最佳比例為6∶4;河沙與椰殼的最佳比例為1∶1;鋸末、爐渣、葵花桿三者的最佳配置比例為3∶2∶5;在進(jìn)行珍珠巖與草炭比例配置時(shí)，兩者最佳比例為3∶7[3-4]。再次，應(yīng)建立蔬菜栽培槽、供液系統(tǒng)等系統(tǒng)化栽培設(shè)備，并在供液系統(tǒng)出水口配置過(guò)濾器，以提升營(yíng)養(yǎng)液的干凈度。從次，應(yīng)在有機(jī)種植過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)無(wú)土栽培的施肥管理，在種植前應(yīng)在基質(zhì)內(nèi)適當(dāng)填充有機(jī)肥料來(lái)增加基肥，種植20d后應(yīng)每間隔10～15d就適當(dāng)追肥。值得注意的是，施肥階段應(yīng)按照農(nóng)作物實(shí)際生長(zhǎng)需求選擇適量的肥料將其均勻撒在基質(zhì)內(nèi)部，并最好與蔬菜根基之間間隔5cm[5]。通常情況下，每平方米基質(zhì)所需的氮肥含量為80～100g，磷肥為30～50g，鉀肥為50～180g，具體施肥量應(yīng)結(jié)合農(nóng)作物種類與生長(zhǎng)需求而定。最后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)有機(jī)無(wú)土栽培基質(zhì)水分的管理，在種植前1d應(yīng)灌溉足夠的水源，之后每天應(yīng)灌溉2次，以確保基質(zhì)含水率保持在60%～85%。當(dāng)農(nóng)作物成型后，則需結(jié)合農(nóng)作物的大小及天氣情況來(lái)合理控制澆水量，通常情況下陰雨天無(wú)需澆水，冬季則兩天澆一次水。

3 糧食蔬菜瓜果無(wú)土栽培的新技術(shù)

3.1 固體基質(zhì)培養(yǎng)

北方硬水區(qū)水源中鈣鎂離子含量高，不適合直接進(jìn)行水培養(yǎng)，但可以將當(dāng)?shù)氐哪驹?、草灰、爐屑等固體作為無(wú)土培養(yǎng)基質(zhì)。固體基質(zhì)主要分為有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)和袋型、槽型、壟型基質(zhì)。前者是國(guó)內(nèi)最早研發(fā)的高效固體基質(zhì)培養(yǎng)體系，有效解決了我國(guó)無(wú)土栽培發(fā)展中遇到的各種投資與效益問(wèn)題。它是將蒿桿粉、雞糞等物質(zhì)進(jìn)行高溫發(fā)酵消毒后，按照一定的比例加入栽培基質(zhì)中，然后在基質(zhì)上鋪軟滴灌，這種方式既簡(jiǎn)單又節(jié)約[6]。后者是結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)需求從基質(zhì)中選擇單種或者多種比例，然后將其放置在塑料袋或者其他形狀的基質(zhì)里，通過(guò)在上面放置滴灌設(shè)備進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液滴灌，這種方式應(yīng)用范圍更廣。

3.2 水源培養(yǎng)

水源培養(yǎng)分為營(yíng)養(yǎng)液膜培養(yǎng)法與浮板毛管水培法。前者是沿海地區(qū)發(fā)達(dá)城市于20世紀(jì)80年代從國(guó)外引進(jìn)的水培技術(shù)，通過(guò)這種水培方式栽培的作物，其根部只需接觸栽培槽槽底淺液流即可吸水吸肥，很好地解決了植物根吸水與吸氧的問(wèn)題，但這種方式對(duì)水電的依賴性很高，一旦停水停電就會(huì)導(dǎo)致液流不穩(wěn)，從而影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)[7]。后者則有效彌補(bǔ)了營(yíng)養(yǎng)液膜培養(yǎng)法對(duì)水電的依賴，它通過(guò)分根法將一部分根伸展到位于液面的濕氈泡沫浮板上，這樣位于浮板上的根可吸收氧氣，位于浮板下的根可以伸入營(yíng)養(yǎng)液中吸收水分化肥，這種模式在含氧量少、水溫高的地區(qū)同樣適用。

3.3 氣霧培養(yǎng)

氣霧栽培是近兩年新開(kāi)發(fā)的無(wú)土培養(yǎng)方法，它是將農(nóng)作物懸掛在密封的栽培設(shè)施中，將其根部裸露在外面，通過(guò)噴霧設(shè)備將營(yíng)養(yǎng)液霧化成霧滴狀，然后噴射至植物根部，為其提供水分與養(yǎng)分，運(yùn)用這種方式可有效降低農(nóng)作物中硝酸鹽的含量。

4 無(wú)土栽培技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)糧食蔬菜瓜果進(jìn)行無(wú)土栽培時(shí)，受到土地條件約束較少，對(duì)水源、肥料的利用率更高，不僅可用于工業(yè)化大量生產(chǎn)，還能提高農(nóng)作物的栽培品質(zhì)與質(zhì)量。目前研發(fā)適用于亞熱帶與熱帶地區(qū)的無(wú)土栽培技術(shù)的重要性不斷凸顯，一方面要將基質(zhì)改良為無(wú)污染的商業(yè)化輕基質(zhì)，另一方面要加強(qiáng)對(duì)無(wú)土栽培防護(hù)設(shè)備的研發(fā)，提高農(nóng)作物種植過(guò)程中對(duì)高溫、低溫、臺(tái)風(fēng)、雪壓等惡劣天氣的應(yīng)對(duì)能力。此外，基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)液再利用技術(shù)、海水海鹽利用技術(shù)等高成效技術(shù)將是未來(lái)無(wú)土培養(yǎng)技術(shù)的重要發(fā)展方向[8]。

5結(jié) 論

綜上所述，固體基質(zhì)培養(yǎng)中要按照合理的比例配置有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)，而袋型、槽型、壟型基質(zhì)要與滴灌設(shè)備配合使用;水源培養(yǎng)中，營(yíng)養(yǎng)液膜培養(yǎng)法雖然能夠解決植物根吸水與吸氧的問(wèn)題，然而其對(duì)水的依賴性很高，浮板毛管水培法剛好可以彌補(bǔ)這一缺陷，并且適合在含氧量少、水溫高的地區(qū)使用;氣霧培養(yǎng)特點(diǎn)是根部裸露在外，通過(guò)噴射的方法為農(nóng)作物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這種方式有效降低了農(nóng)作物中硝酸鹽的含量。通過(guò)對(duì)無(wú)土栽植技術(shù)進(jìn)行分析，可以看出該技術(shù)既可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，又具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。

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