无土栽培与现代农业

本科生课程 课程名称:园林园艺设施学 时间:2010年12月1日 我国无土栽培的发展及展望 The development of our country soilless cultivation and prospect 本科生姓名:张浩 年级:2009级 学号:20090753030 指导教师:孙正海 2010年12月5日 摘要:无土栽培是一种用营养液代替天然土壤作基质的栽培新技术,这种营养液可满足作物整个生命周期对水分、养分、氧气及温度的需求。简述了国外无土栽培的概况,介绍了中国无土栽培的发展,现状,并对发展趋势进行了,为推进中国无土栽培技术发展提供理论依据。 无土栽培以人工制造的作物根系环境取代了土壤环境,可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分的供应矛盾,使作物根系处于最适宜的环境条件,从而充分发挥作物的增产潜力。目前,世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达100多个,由于其栽培技术的逐渐成熟和发展,应用范围和栽培面积也不断扩大,经营与技术管理水平空前提高,实现了集约化、工厂化生产,达到了优质、高产、高效和低耗的目的。 关键词:农业设施有机生态无土栽培发展 Abstract:Soilless cultivation is a kind of soil nutrients instead of nature as of the matrix of the new technology, which is cultivated nutrients can meet crop whole life cycle of moisture, nutrients and oxygen and temperature needs. Describes the general situation of foreign soilless cultivation, introduces the development of China's current soilless cultivation, and the development trends are analyzed, which will promote China soilless cultivation technology development to provide the theory basis. Thetheoretical to produced artificially crop root environment replaced the soil environment, can effectively solve the traditional soil cultivation in difficult to solve water, air, nutrient supply of contradiction, crop root at optimum conditions so as to make full use of crop yield potential. At present, the world application soilless cultivation techniques of countries and regions has reached more than 100, because its cultivation techniques of mature gradually and the development, application scope and cultivated area also expands unceasingly, management and technology management level unprecedented increase, realized the intensive and factory production, to achieve the high quality and high yield, high efficiency and low consumption purposes. Keyword:Agricultural facilities organic ecology soilless cultivation development 1 无土栽培的发展历史与概况 在设施农业中,无土栽培正在改变着传统种植方式,成为飞速发展的新兴学科。实践证明,无土栽培具有节水、节能、省工、省肥、减少环境污染、防止连作障碍、产品无污染及高产高效等一系列特点。早在第二次世界大战期间,西方国家就应用无土栽培技术生产蔬菜供应部队。到20世纪60年代无土栽培技术在发达国家得到广泛应用。70年代后,出现了营养液膜技术(NFT),生产成本有所下降,后来又出现多种人工基质。其中岩棉的应用较广,发展迅速。美国是世界上最早进行无土栽培商业化生产的国家,主要集中在干旱、沙漠地区,主要栽培作物有黄瓜、番茄等蔬菜,无土栽培面积超过2000hm2。荷兰是无土栽培最发达的国家,其无土栽培面积达4000hm2,有64%的温室都采用无土栽培技术。日本也是无土栽培较发达的国家,其无土栽培以岩棉培和NFT为主,无土栽培面积约300hm2。现在世界上商业性无土栽培是以基质栽培为主。荷兰的基质栽培占无土栽培总面积的90%以上,法国占81%,加拿大占80%,日本各种循环水栽培占80%以上,比利时基质栽培面积占50%左右。 世界各国采用无土栽培主要生产蔬菜、花卉和水果。在欧盟国家温室蔬菜、水果和花卉生产中,已有80%采用无土栽培方式。欧盟规定。2010年之前该组织 所有成员国的温室必须采用无土栽培。产量高是无土栽培的最大特点,世界上先进的无土栽培技术其番茄产量可以达到45~55kg/m2,黄瓜产量达到50~ 70kg/m2。为此,发达国家已经实现了采用计算机实施自动测量和自动控制,先进的无土栽培技术可以较好的保护环境,生产出绿色食品。近年,发达国家又采用了专家系统的最新技术,应用知识工程专家的知识和经验,使其规范化、系统化,形成专家系统软件,它可以完成与专家水平相当的咨询工作,并可为用户提供建议和决策。 目前,世界上的无土栽培技术发展有两种趋势:一种是高投资、高技术、高效益类型,如荷兰、日本、美国、英国、法国、以色列及丹麦等发达国家,无土栽培生产实现了高度机械化。其温室环境、营养液调配、生产程序控制完全由计算机调控,实现一条龙的工厂化生产,实现了产品周年供应,产值高经济效益显著。另一种趋势是以发展中国家为主,尤其是以中国为代表,根据本国的国情和经济技术条件。就地取材搞土法上马。手工操作,采用简易的设备。这些国家发展无土栽培的目的是改造环境、节约用水和土地资源,解决人民的基本生活需要。 2 我国无土栽培的发展现状 我国无土栽培的历史悠久,如生豆芽、船上种菜和盆里养水仙等都是原始的无土栽培。但我国开展无土栽培研究工作的时间比较晚,20世纪70年代末。山东农业大学首先开始无土栽培生产试验,并取得了成功,80年代中期,从国外引进温室及无土栽培设施相继投产。尤其是随着改革开放,人们的生活水平不断提高,蔬菜生产已经从过去的单纯追求高产向高产、优质方向发展,人们需求无公害蔬菜、绿色食品的呼声越来越高,在此形势下无土栽培在全国各地蓬勃兴起,迅速从研究阶段进入生产阶段。据资料统计,1985年全国无土栽培的面积只有7hm2,1990年增长到15hm2。1995年全国无土栽培的面积发展到50hm2,2000年全国无土栽培的面积达100hm2左右,2005年我国无土栽培的总面积约为315hm2。近几年,我国无土栽培进入迅速发展阶段,无土栽培的面积和栽培技术水平都得到空前的提高。 我国从事无土栽培技术研究的部门和单位约50多个。除研制不同类型的栽培装置外,重点研究营养液膜栽培和不同材料基质培的配套技术,并在全国普及推广,使我国的无土栽培从实验研究阶段进入商品化生产时期,获得一批具有中国自主知识产权的农业高新技术,使国外的先进实用技术实现国产化。无土栽培的植物也扩大到蔬菜、花卉、西瓜、甜瓜及草莓等20多种,但绝大部分用于蔬菜生产。 3 无土栽培的优点 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高。无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆, 过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 4 我国无土栽培主要的方式 固体基质培,主要是有机生态型基质培,还有基质袋培、立体培、岩棉培等形式。使用固体基质的营养液栽培具有性能稳定、设备简单、投资少、管理容易及不易传染根系病害等优点。近期使用的基质主要有岩棉、泥炭、沙、蛭石、珍珠岩及锯木屑等。现已证明,岩棉和泥炭是较好的基质,但我国的农用岩棉尚在试用阶段。多数靠进口,成本较高。岩棉是一种用多种岩石熔融在一起形成岩浆,然后喷成丝状,冷却后稍微压缩而成的疏松多孔的固体基质,因岩棉制作过程是在高温条件下进行的,故经过高温消毒,不含病毒和其他有机物。 水培,目前以营养液膜技术(NFT)和浮板毛管水培技术(FCH)两种为主。营养液膜技术(NFT)的特点是循环供液的液流呈膜状,仅以数毫米厚的浅液流流经栽培槽底部,水培作物的根垫底部接触浅液流吸水、吸肥,上部暴露在湿气中吸氧,较好地解决了根系吸水与吸氧的矛盾。但存在液流浅、液温不稳定、一旦停电停水植株易枯萎以及根际环境稳定性差等不足,限制了其发展。浮板毛管水培技术(FCH)系浙江省农业科学院和南京农业大学于“八五”期间研制开发,应用分根法的特点在栽培槽中设置湿毡分根装置,既解决了根系水气矛盾,又有一定深度的营养液,不怕短期停电(24h以上),根际环境稳定。易于调控(冬季于栽培床内铺电热线加温,夏天铺设塑料软管通深井水降温。 5 我国无土栽培的发展趋势 由于自然资源、生产技术、市场环境等因素千差万别,因此各地不能全盘照搬国外或其他地区的生产方式和管理方法。如栽培基质的选择,应在试验的基础上大胆尝试利用本地资源:营养液配方也因各地水质、化肥种类等的不同,做出灵活调整;还应根据各地区消费习惯及气候特点,选择无土栽培的作物种类。总体看,南方以广东为代表,以深液流水培为主:东南沿海长江流域以江浙沪为代表,以浮板毛管、营养液膜技术为主;北方广大地区由于水质硬度较高,水培难度较大。以基质栽培为主;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。各地应根据当地的具体情况,建立适合本地区特点的无土栽培技术体系。 我国人口占世界总人口的1/4,但耕地面积仅为世界总耕地面积的1/7,人均耕地面积远低于世界平均水平。而且我国是水资源相当贫乏的国家,被列为世界上13个贫水国之一,全国人均水资源占有量仅为世界人均水平的1/4,农业每年缺水约300亿m3。要使我国经济保持可持续发展,不断提高人民生活水平,必须不断提高有限土地面积的生产效率,拓展农业生产空间。据研究,立体栽培能充分利用空间和太阳能,提高土地利用率3~5倍,提高单位面积产量2~3倍。为节约土地资源和水资源、提高土地利用率和生产效益,我国要加强立体栽培方面的研究,大力发展立体栽培技术。 6 发展有机生态型无土栽培技术 鉴于目前我国大部分地区采用的无土栽培方式仍以无机耗能型为主,不仅耗能高、污染环境,而且生产的食品硝酸盐含量超标。因此,应大力推广有机生态型无土栽培技术,其具有投资省、成本低、用工少并易操作等优点,能够生产高产优质产品。该技术在生产过程中全部使用有机肥,以固体肥料施入。灌溉用清水,耗能低,灌溉排出液对环境无污染。有机生态型无土栽培的优点是以有机固态肥取代传统营养液,操作管理简单,大幅度降低无土栽培设施系统的一次性投资,大量节省生产费用,对环境无污染,产品质量优。目前,全国有机生态型无土栽培的推广面积超过无土栽培总面积的60%。有机生态型无土栽培能适应当前生态农业及绿色食品发展的需要,只有大力推广有机生态型无土栽培,才能实现传统农业向现代化农业的转变。 总之,我国无土栽培技术的应用起步较晚,无土栽培技术水平虽处于初级阶段,但我国是一个具有巨大发展潜力的发展中国家,随着改革开放的深入发展、农村经济条件的逐步改善和人民生活水平的不断提高,预计今后无土栽培将会出现蓬勃发展的新局面。无土栽培的兴起,将使农业、园艺、林业、花卉生产及开发等进入一个新的发展阶段。无土栽培技术具有十分广阔的发展前景。 参考文献引用 蔡象元现代宿舍温室设施和管理上海科学技术出版社 2000 北京农业大学主编蔬菜栽培学第二版农业出版社,1989 北京农业大学主编蔬菜栽培学下卷保护地栽培农业出版社,1969 皱志荣园艺设施中国农业出版社 2002