無(wú)土栽培的分類

無(wú)土栽培從最早的模式開始，至今經(jīng)歷了100多年。其從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模的商品生產(chǎn)過程中，經(jīng)過許多代人的努力已經(jīng)發(fā)展出多種類型。不少人從不同的角度對(duì)它進(jìn)行過許多分類，現(xiàn)將最通常的分類介紹如下:

有固體基質(zhì)類型砂培(Sand culture)礫培(Gravetculture)泥炭培(Peat culture)

鋸末培(Sawdustculture)珍珠巖培(Peaslite culture蛭石培(Vermiculiteculture)巖棉培(Rockwool culture)

無(wú)固體基質(zhì)類型水培(Hydroponics)營(yíng)養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT)深液流技術(shù)(DFT)霧培(Sprayculture)

無(wú)土栽培的核心是營(yíng)養(yǎng)液代替了土壤。應(yīng)該把握住這個(gè)核心實(shí)質(zhì)去理解本分類系統(tǒng)屬下的各級(jí)名稱，才不致誤解，不管名稱如何叫法，它都包含使用營(yíng)養(yǎng)液這個(gè)核心在內(nèi)。例如礫培，它的全稱應(yīng)該是在礫石錨定植株的情況下，用營(yíng)養(yǎng)液栽培作物的一種方法，余類推。營(yíng)養(yǎng)液是無(wú)土栽培的核心，必須認(rèn)真地了解和掌握，才能真正掌握無(wú)土栽培技術(shù)，有人認(rèn)為從別人那里抄來(lái)一個(gè)別人正在使用而行之有效的營(yíng)養(yǎng)液配方就行了。這是一種天真的想法，知其然不知其所以然地濫用營(yíng)養(yǎng)液配方去作無(wú)士栽培生產(chǎn)，將會(huì)導(dǎo)致不必要的損失。

一.水質(zhì)要求

(1)水的來(lái)源

在研究營(yíng)養(yǎng)液配方及某種營(yíng)養(yǎng)元素的缺乏癥等實(shí)驗(yàn)水培時(shí)，需要使用蒸餾水或去離子水。在大生產(chǎn)中可使用雨水、井水和自來(lái)水。

雨水的收集靠溫室屋面上的降水面積，如月降雨量達(dá)到100毫米以上，則水培用水可以自給。使用雨水時(shí)要考慮到當(dāng)?shù)氐目諝馕廴境潭?，如污染?yán)重則不能使用。即使斷定無(wú)污染，在下雨后10分鐘左右的雨水不要收集，以沖去塵埃等污染源。

井水和自來(lái)水是常用的水源，使用前必須對(duì)水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查化驗(yàn)，以確定其可用性。一般的標(biāo)準(zhǔn)是水質(zhì)要和飲用水相當(dāng)。如用河水作水源，必須經(jīng)過處理，使達(dá)到符合衛(wèi)生規(guī)范的飲用水的程度才好使用。

(2)水質(zhì)的要求

總的要求和符合衛(wèi)生規(guī)范的飲用水相當(dāng)。現(xiàn)將幾項(xiàng)和無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液的平衡有密切關(guān)系的及有累積性公害影響的指標(biāo)介紹如下。

①硬度水質(zhì)有軟水和硬水之分，所謂硬水就是指水中含有的鈣、鎂鹽(一般為重碳酸鈣<Ca(HCO3)2>、重碳酸鎂<Mg(HCO3)2>、硫酸鈣<CaSO4>、硫酸鎂<MqSO4>、氯化鈣<CaCl2>、氯化鎂(MgC12>等〉的濃度比較高，達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一以每升水中CaO的重量來(lái)表示，1度=10毫克Cao/。硬度的劃分為:0~4。很軟水 4~8。軟水，8~16。中硬水，16~30，硬水，30。以上極硬水，在鈣質(zhì)土和石灰?guī)r地區(qū)的水常為硬水(如北京地區(qū))。用硬水配制營(yíng)養(yǎng)液必須將其中鈣和鎂的含量計(jì)算出來(lái)，以便減少配方中規(guī)定的鈣、鎂用量，否則其總鹽分過高。用作營(yíng)養(yǎng)液的水，硬度不能太高，一般以不超過10。為宜。②酸堿度pH6.5~8.5。(如:KL-03II型酸度計(jì)，科立龍公司生產(chǎn))③溶解氧 使用前的溶解氧應(yīng)接近飽和。④NaCl含量小于2mmol/⑤余氯自來(lái)水消毒時(shí)常用液氯(Cl2)，故水中常含Cl2>0.3mg/l。這對(duì)植物根有害。因此，水進(jìn)入栽培槽之后應(yīng)放置半天，以使余氯散逸后才好定植。⑥重金屬及有害健康的元素容許限:Hg 0.005mg/l Cd 0.01mg/l As 0.01mg/l Se 0.01 mg/l Pb 0.05mg/l Cr 0.05mg/ Cu0.10mg/ Zn0.20mg/l Fe0.50mg/ F1.00mg/l

總之，對(duì)用水的要求是不允許含有重金屬和病菌蟲卵等污染物，或在允許值以下。因此含鹽量低的雨水最理想，年雨量多的地方，可積水備用。井水，地下水則因母巖，近海與否成分很不一致，如硬水地區(qū)，應(yīng)當(dāng)測(cè)定Ga2+、Mq2+的含量并從肥料用量中減掉進(jìn)行矯正，過硬的水不宜使用，要處理以后再用。鐵在水中可能含量多，但易沉淀，不會(huì)有問題。如果NaCI(Na+含量高水呈堿性，Cl-含量高水呈酸性)、H2S等有害物質(zhì)大量存在，則宜用自來(lái)水或河水。自來(lái)水含氯氣(次氯酸鈉消毒所致)，宜放置1~2天后使用，如急用可在水中加硫代硫酸鈉(2.5克/噸)中和后使用，另外pH過高也應(yīng)調(diào)整后使用。

二.肥料

一般將化學(xué)工業(yè)制造出來(lái)的化合物的品質(zhì)分為四類:①化學(xué)試劑，又細(xì)分為三級(jí)，即:保證試劑(GR)，又稱一級(jí)試劑;分析試劑(AR)，又稱二級(jí)試劑:化學(xué)純?cè)噭?CP)，又稱三級(jí)試劑。②醫(yī)藥用。③工業(yè)用。④農(nóng)業(yè)用。

化學(xué)試劑的純度最高，其中GR級(jí)又最高，但價(jià)格昂貴。在無(wú)一栽培中，要研究營(yíng)養(yǎng)液新配方及探索營(yíng)養(yǎng)元素缺乏癥等試驗(yàn)，需用到化學(xué)試劑，除特別要求精細(xì)的外，一般用到化學(xué)純級(jí)已可。在生產(chǎn)中，除了微量元素用化學(xué)純?cè)噭┗蜥t(yī)藥用品外，大量元素的供給多采用農(nóng)業(yè)用品，以降低成本。如無(wú)合格的農(nóng)業(yè)原料可用工業(yè)用品代替，但工業(yè)用原料的價(jià)格比農(nóng)用的貴。

營(yíng)養(yǎng)液配方中標(biāo)出的用量是以純品表示的，在配制營(yíng)養(yǎng)液時(shí)，要按各種化合物原料標(biāo)明的百分純度來(lái)折算除原料的用量。此外，肥料應(yīng)貯藏于干燥的地方，如因貯藏不當(dāng)而吸潮顯著使用時(shí)應(yīng)減去吸濕量。

三.營(yíng)養(yǎng)液配方

營(yíng)養(yǎng)液必須含有植物生長(zhǎng)所必需的全部營(yíng)養(yǎng)元素(除C、H、O之外其余13種:N、P、K. Ca、Mq、S、Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、cl)。

②含各種營(yíng)養(yǎng)元素的化合物必須是根部可以吸收的狀態(tài)，即可以溶于水的呈離子狀態(tài)的化合物，通常都是無(wú)機(jī)鹽類，也有一些是有機(jī)螯合物，如鐵。

③營(yíng)養(yǎng)液中各營(yíng)養(yǎng)元素的數(shù)量比例應(yīng)是符合植物生長(zhǎng)發(fā)育要求的、均衡的。

④營(yíng)養(yǎng)液中各營(yíng)養(yǎng)元素的無(wú)機(jī)鹽類構(gòu)成的總鹽分濃度及其酸堿反應(yīng)應(yīng)該是適合植物生長(zhǎng)要求的。

⑤組成營(yíng)養(yǎng)液的各種化合物，在栽培植物的過程中，應(yīng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其有效狀態(tài)。

6組成營(yíng)養(yǎng)液的各種化合物的總體，在被根吸收過程中造成的生理酸堿反應(yīng)應(yīng)該是比較平穩(wěn)的。

四.營(yíng)養(yǎng)液配制

(1)濃縮貯備液

A母液:以鈣鹽為中心，凡不與鈣作用而產(chǎn)生沉淀的鹽都可溶在一起，可包括硝酸鈣和硝酸鉀，濃縮100~200倍。

B母液:以磷酸鹽為中心，凡不會(huì)與磷酸根形成沉淀的鹽都可溶在一起，可包括磷酸二氫銨和硫酸鎂，濃縮100~200倍。

C母液:是由鐵和微量元素合在一起配制而成的，因其用量小，可以配成濃縮倍數(shù)很高的母液，一般為1000倍濃縮液。

以上母液均應(yīng)貯存于黑暗容器中。

(2)工作營(yíng)養(yǎng)液

一般用濃縮貯備液配制，在加入各種母液的過程中，也要防止沉淀的出現(xiàn)。配制步驟為:在大貯液池內(nèi)先放入相當(dāng)于要配制的營(yíng)養(yǎng)液體積的40%水量，將A母液應(yīng)加入量倒入其中，開動(dòng)水泵使其流動(dòng)擴(kuò)散均勻。然后再將應(yīng)加入的B母液慢慢注入水渠口的水源中，讓水源沖稀B母液后帶入貯液池中參與流動(dòng)擴(kuò)散，此過程所加的水量以達(dá)到總液量的80%為度。最后，將C母液的應(yīng)加入量也隨水沖稀帶入貯液池中參與流動(dòng)擴(kuò)散。加足水量后，繼續(xù)流動(dòng)一段時(shí)間使達(dá)到均勻。

五.營(yíng)養(yǎng)液的管理

營(yíng)養(yǎng)液的管理主要是指在栽培作物過程中循環(huán)使用的營(yíng)養(yǎng)液管理，開放式基質(zhì)培營(yíng)養(yǎng)液滴灌系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)液不回收使用，其管理見基質(zhì)培部分。

作物的根系大部分生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)液中，并吸收其中的水分，養(yǎng)分和氧氣，從而使其濃度，成分、pH、溶存氧等都不斷發(fā)生變化，同時(shí)根系也分泌有機(jī)物于營(yíng)養(yǎng)液中及少量衰老的殘根脫落干營(yíng)養(yǎng)液中，致使微生物也會(huì)在其中繁殖。外界的溫度也時(shí)刻影響著液溫，因此，必需對(duì)上述諸因素的影響進(jìn)行監(jiān)測(cè)和采取措施予以調(diào)控，使其經(jīng)常處于符合作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要狀態(tài)。

(1)溶存氧(培養(yǎng)液中溶氧量)

生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)液中的根系，其呼吸所霧的氧，可以有兩個(gè)來(lái)源:溶存干營(yíng)養(yǎng)液中的氧以及植物體內(nèi)形成的氧氣輸導(dǎo)組織從地上部向根系輸送的氧。一般可將作物對(duì)氧的要求大致分為三類:不耐淹漬的旱地作物(如大多數(shù)蔬菜作物)，其體內(nèi)不具備氧氣輸導(dǎo)組織，營(yíng)養(yǎng)液中溶存氧的供給充足與否是栽培成敗的關(guān)鍵因素之一·耐淹浸的旱地作物，此類作物在遇到淹浸環(huán)境時(shí)會(huì)適應(yīng)形成氧氣輸導(dǎo)組織，如芹菜、鴨兒芹等，此外，據(jù)研究，番茄、節(jié)瓜、絲瓜、直葉萵苣也具有這種功能。

培養(yǎng)液的溶氧量依液溫或營(yíng)養(yǎng)液供液方式而有很大變化，尤其是液溫升高時(shí)，根的呼吸增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)液中氧氣不足，因此必須補(bǔ)充氧氣，具體補(bǔ)氧氣的方法有:攪拌(此法有一定效果舊技術(shù)上較難處理，主要是種植槽內(nèi)有許多根系存在，容易傷根):用壓縮空氣通過起泡器向液內(nèi)擴(kuò)散微細(xì)氣泡(此法效果較好，但主要在小盆缽水培上使用，在大生產(chǎn)線上大規(guī)模遍布起泡器困難較大，所以一般不采用);用化學(xué)試劑加入液中產(chǎn)生氧氣(此法效果尚好，但價(jià)格品貴，生產(chǎn)上目前不可能使用);將營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)(此法效果很好，是生產(chǎn)上普遍采用的方法，其具體的增氧效果，由于不同設(shè)計(jì)而有差異，循環(huán)時(shí)落差大、濺潑面較分散、增加一定壓力形成射流等都有利干增大補(bǔ)氧效果)。

(2)濃度管理(培養(yǎng)液的補(bǔ)充與調(diào)整)

在栽培過程中;營(yíng)養(yǎng)液會(huì)因蒸發(fā)和作物蒸騰而逐漸減少，如果隨時(shí)補(bǔ)充水分，使之保持原有的容積，則又會(huì)因鹽分的被吸收而使?jié)舛茸兊?，因此，營(yíng)養(yǎng)液的補(bǔ)充與調(diào)整十分重要。補(bǔ)充與調(diào)整的方法有:

①按減水量估算補(bǔ)液量適用干單株作物平均有較多量營(yíng)養(yǎng)液的無(wú)十栽培。果菜類生育盛期每天每株可消耗水分1~2升，葉菜類蔬菜約為0.15~0.2升，但在這一容量里所含的鹽分，只有一部分被作物吸收，其數(shù)量約為該容積內(nèi)鹽分含量的50~70%，記錄貯液槽中的耗液量，當(dāng)液量減少到原有液量的70%時(shí)，就加水到原有液量，再加入補(bǔ)水量所需肥料鹽的50~70%，即可使液量及其濃度恢復(fù)到原有水平。

②電導(dǎo)率法純水并不導(dǎo)電，水中離子愈多，導(dǎo)電能力愈強(qiáng)，據(jù)此將營(yíng)養(yǎng)液配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液。用電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率(EC)，并繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液使用一段時(shí)間以后，濃度變低(鹽分被吸收，水分補(bǔ)充到原有體積)?？捎秒妼?dǎo)儀(如:KL-1382型電導(dǎo)率，科立龍公司生產(chǎn))測(cè)定其電導(dǎo)率，再?gòu)臉?biāo)準(zhǔn)曲線找出其相應(yīng)之濃度%及應(yīng)補(bǔ)施之肥料量。例如:濃度減低到原有濃度的60%時(shí)，則補(bǔ)施全槽應(yīng)施肥料的40%，即可使?jié)舛然謴?fù)到原有水平。不過電導(dǎo)儀測(cè)得的EC值與硝態(tài)氨的濃度呈顯著正相關(guān)，而與K+等濃度的變化無(wú)相關(guān)現(xiàn)象，因此，現(xiàn)在有改用離子電極測(cè)定的。

③養(yǎng)分分析法培養(yǎng)液使用一段時(shí)間之后，需要用化學(xué)分析方法測(cè)定其濃度，以確定植物吸收量，其測(cè)定值與剛配制時(shí)營(yíng)養(yǎng)液中各元素含量的差，可以說(shuō)明應(yīng)向營(yíng)養(yǎng)液中補(bǔ)充各元素的數(shù)量，使恢復(fù)到原來(lái)的濃度，除測(cè)定培養(yǎng)液一般元素外，還要測(cè)定不同離子如Na+、SO4-Cl-是否過量積聚，以及有毒重金屬元素是否過量存在。象荷蘭等國(guó)有專門為農(nóng)家進(jìn)行化學(xué)分析的咨詢機(jī)構(gòu)。

④營(yíng)養(yǎng)液濃度與pH的自動(dòng)調(diào)控裝置:目前荷蘭等國(guó)還廣泛采用微電腦來(lái)自動(dòng)調(diào)整培養(yǎng)液濃度與pH值(型號(hào):KL-201科立龍公司制造)。例如根據(jù)日總輻射量來(lái)定蒸騰量，根據(jù)蒸騰量計(jì)算出追肥量，再根據(jù)EC感受器測(cè)得的營(yíng)養(yǎng)液濃度(型號(hào):KL-208，KL-2385，科立龍公司制造)，通過電腦系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)液。

(3)pH的變化與調(diào)整

培養(yǎng)液中pH值與作物養(yǎng)分吸收具有密切關(guān)系，當(dāng)pH發(fā)生變化時(shí)，養(yǎng)分吸收狀況也發(fā)生變化，其結(jié)果又會(huì)影響培養(yǎng)液中pH值的變化。在水培中培養(yǎng)液的pH變化較復(fù)雜，發(fā)生變化的原因大體上有以下幾點(diǎn):第一，由于使用固體基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的不同引起pH的變化，例如以巖棉、熏炭為基質(zhì)的pH易升高，泥炭則下降，而用珍珠巖其pH的變化最少、最穩(wěn)定，至于石礫與砂則依其母質(zhì)的化學(xué)成分而異。第二，作物吸收養(yǎng)分時(shí)，陰離子與陽(yáng)離子吸收比例的不同，會(huì)使pH發(fā)生變化，例如園試均衡培養(yǎng)液中NO3-的吸收量多時(shí)，使K、Ca殘留在培養(yǎng)液中使 pH上升。第三，水質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、CO2濃度、從根部分泌或腐敗而產(chǎn)生的有機(jī)酸濃度也會(huì)改變pH值。檢測(cè)培養(yǎng)液pH可用pH測(cè)定儀，現(xiàn)在有一種手持簡(jiǎn)便型數(shù)字式的pH計(jì)較適合田間測(cè)定用。(如:KL-009I型酸度計(jì)，科立龍公司生產(chǎn))

調(diào)整pH的方法是以酸或堿來(lái)中和，當(dāng)pH過高時(shí)，以酸中和，常用的有硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸，其用量、種類依培養(yǎng)液的新舊和水質(zhì)而異，據(jù)試驗(yàn)，一噸水中加8~10毫升濃硫酸可使pH降低1個(gè)單位左右。長(zhǎng)期使用硫酸、鹽酸，會(huì)使培養(yǎng)液中積累SO42-、CI-、引起EC值升高，用硝酸來(lái)調(diào)整pH在歐洲廣泛使用，又是氮源。巖棉培則多用磷酸來(lái)調(diào)整(因強(qiáng)酸易溶解纖維)，但磷酸易引起鐵沉淀而發(fā)生缺鐵癥。除磷酸外，使用各種酸時(shí)要注意防止灼傷皮膚。pH值過低時(shí)，以堿中和，常用的有KOH和NaOH，通常用10%的溶液來(lái)調(diào)整。

所有用酸或堿中和時(shí)，均需先稀釋成100倍左右的稀釋液(如8~10毫千稀釋至1千)，慶為少量的高濃度的酸或堿加入大量培養(yǎng)液中，一時(shí)不易均勻，務(wù)必防止根系不會(huì)因遇到過濃的酸堿造成損傷為原則，要少量分次逐漸混入之。另外，還可以利用pH自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)液中的pH值。

(4)液溫的管理

液溫影響作物的養(yǎng)分吸收和培養(yǎng)液中的溶氧量，液溫過低影響根系生理活性，抑制了根系對(duì)P、NO3--N和K的吸收，但對(duì)Ca與Mq的吸收影響不大;同時(shí)高液溫下根系吸收增強(qiáng)，培養(yǎng)液中氧氣的濃度下降，易發(fā)生根腐爛，而且高液溫下Ca的吸收也困難，尤其是番茄在高溫時(shí)易出現(xiàn)缺Ca，引起臍腐病。因此，液溫過高過低均使生長(zhǎng)受抑制，其適宜的根際液溫與土壤耕作條件下的土溫是相同的。為保持適溫，宜進(jìn)行加溫或冷卻液溫，依水培設(shè)施種類的不同，方式也各異。冬季液溫加溫的方法有:在貯液槽下部設(shè)加溫管(類似熱得快)，礫培床還可以在槽內(nèi)植株下部5~10厘米外鋪設(shè)由熱線，干夜間不供液時(shí)加溫，直季降低液溫還缺少有效的方法，可用地下水或?qū)①?gòu)液槽修成地下式，設(shè)在不受陽(yáng)光直射處，使?fàn)I養(yǎng)液加快循環(huán)，栽培床上敷設(shè)寒冷紗等，均可在一定程度上防止液溫升高。(可使用溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)溫，型號(hào):KL-9806，KL-9816)(

六.營(yíng)養(yǎng)液的更換

一般來(lái)說(shuō)，用軟水配制的營(yíng)養(yǎng)液，若所選用的配方又比較平衡，則不需經(jīng)常作酸堿中和。應(yīng)用此營(yíng)養(yǎng)液，一茬生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的作物(番茄一茬5~6個(gè)月)，可在生長(zhǎng)中期(約3個(gè)月)更換一次就可以了。生長(zhǎng)期短的作物(有的葉菜類種一茬20~30天)，可種3~4茬更換一次不必每茬收獲之后即更換營(yíng)養(yǎng)液，這樣可節(jié)省用水。每茬收獲時(shí)，要將脫落的殘根濾去?？稍诳谒诎仓镁W(wǎng)袋或用活動(dòng)網(wǎng)袋打撈，然后補(bǔ)足所欠的營(yíng)養(yǎng)成分(以總劑量計(jì)算)，如用硬水配制營(yíng)養(yǎng)液，常需作酸堿中和的，則每個(gè)月要更換一次。如水質(zhì)的硬度偏高，更換的時(shí)間可能更要縮短，這要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。如果一定要使用硬度較高的水源來(lái)搞無(wú)十栽培，管理人員必需有較高的知識(shí)水平和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并最低限度地配備有電導(dǎo)率儀和酸度計(jì)，以好應(yīng)付復(fù)雜的局面。