无土栽培学概论课件

无无无无 土土土土 栽栽栽栽 培培培培 学学学学无 土 栽 培 学无土栽培学无土栽培学是研究无土栽培技是研究无土栽培技术原理、原理、栽培方式和管理技栽培方式和管理技术的一的一门综合性合性应用科学。用科学。无土栽培学是研究无土栽培技术原理、本本本本课课程教学目的：程教学目的：程教学目的：程教学目的：阐述蔬菜无土栽培的述蔬菜无土栽培的发展展现状与展望，状与展望，介介绍无土栽培的基本原理与方法。无土栽培的基本原理与方法。本课程教学目的：阐述蔬菜无土栽培的发展现状与展望，教学要求：教学要求：重点了解基重点了解基质栽培和水培的栽培和水培的设施施结构，构，掌握主要蔬菜无土栽培的关掌握主要蔬菜无土栽培的关键技技术。教学要求：重点了解基质栽培和水培的设施结构，主主 要要 内内 容容第一章第一章概概论第二章第二章营养液栽培养液栽培第三章第三章基基质栽培栽培第四章第四章无土栽培技无土栽培技术主 要 内 容第一章 概 论第一章第一章概概论无土栽培的特点无土栽培的特点无土栽培的无土栽培的类型型无土栽培的无土栽培的现状与状与发展展趋势 第一章 概 论无土栽培的特点第一第一节无土栽培的特点无土栽培的特点一、一、简介介1.1.概念概念 无土栽培（无土栽培（SoillessCultureSoillessCulture）是指不用天然土壤而采用基是指不用天然土壤而采用基质和或和或营养液栽培作物的方法。养液栽培作物的方法。第一节 无土栽培的特点一、简介 无土栽培是当今世界上最先无土栽培是当今世界上最先进的的蔬菜生蔬菜生产方式，适宜蔬菜方式，适宜蔬菜专业化、商品化、自化、商品化、自动化生化生产。无土栽培是当今世界上最先进的2.2.地位地位：无土栽培技无土栽培技术作作为设施园施园艺的核心技的核心技术，与生物技与生物技术一起被列一起被列为2020世世纪对农业生生产产生巨大影响的两大生巨大影响的两大具有划具有划时代意代意义的高科技的高科技农业技技术。2.地位：无土栽培技术作为设施园艺的核心技术，其其发展水平和展水平和应用程度已成用程度已成为世界各国世界各国农业现代化水平的代化水平的重要重要标志之一。志之一。其发展水平和应用程度已成为 世界各国农业现代化水平的无土栽培学概论课件无土栽培学概论课件无土栽培学概论课件无土栽培学概论课件无土栽培学概论课件立柱式立体栽培无土栽培学概论课件报架式立体栽培月月 季季月 季无土栽培学概论课件红掌掌红掌无土栽培学概论课件凤梨梨凤梨非洲菊非洲菊非洲菊无土育苗无土育苗无土育苗甜甜 瓜瓜甜 瓜甜甜 椒椒甜 椒蝴蝶蝴蝶兰蝴蝶兰无土栽培学概论课件无土栽培学概论课件3.3.历史史1850-18651850-1865年科学家沙奇斯（年科学家沙奇斯（SachsSachs）和克和克诺普（普（KnopKnop）等）等用用营养液养液进行行试验。无土栽培技无土栽培技术最早起源于德国。最早起源于德国。3.历史1850-1865年科学家沙奇斯（Sachs）无土栽19291929年，美国年，美国格里克（格里克（W.F.GrickeW.F.Gricke）教授教授应用用营养液培育出一株高养液培育出一株高7.5m7.5m，单株株产量达量达14.5kg14.5kg的番茄，的番茄，成成为第一个第一个将无土栽培将无土栽培引入商引入商业化生化生产的人。的人。1929年，美国格里克（W.F.Gricke）教授应用营养液从从2020世世纪5050年代起，年代起，意大利、西班牙、法国、英国、意大利、西班牙、法国、英国、瑞典、以色列、荷瑞典、以色列、荷兰、日本等国、日本等国广泛开展了研究并广泛开展了研究并实际应用。用。种植作物亦从番茄、黄瓜等蔬菜种植作物亦从番茄、黄瓜等蔬菜扩展到花卉、果展到花卉、果树等。等。从20世纪50年代起，意大利、西班牙、法国、英国、二、无土栽培的特点二、无土栽培的特点1.1.适适应性广性广土土质不好的不好的盐碱地、沙地；空碱地、沙地；空闲荒地；荒地；完全没有土壤的沙漠完全没有土壤的沙漠滩地、海地、海岛；楼楼顶阳台等阳台等处，均可，均可进行无土栽培。行无土栽培。二、无土栽培的特点1.适应性广 2.2.防止土壤防止土壤连作障碍作障碍 可以解决土壤栽培中可以解决土壤栽培中连作造成的地力衰竭、作造成的地力衰竭、病虫病虫严重等重等问题。2.防止土壤连作障碍 可以解决土壤栽培中3.3.产量高，品量高，品质好好无土栽培可以最大限度地无土栽培可以最大限度地满足足作物作物对温、光、水、肥的要求，温、光、水、肥的要求，产量大幅度提高。量大幅度提高。3.产量高，品质好无土栽培可以最大限度地满足表表1-11-1无土栽培蔬菜无土栽培蔬菜产量的比量的比较(t/hm(t/hm2 2)蔬蔬 菜菜土壤栽培土壤栽培无土栽培无土栽培相差倍数相差倍数番茄番茄2530150 4508 15黄瓜黄瓜33.5100 9003 25生菜生菜10.023.52.4马铃薯马铃薯7.4154.420.8甘蓝甘蓝14.820.51.4表1-1 无土栽培蔬菜产量的比较(t/hm2)蔬 菜无土栽培蔬菜品无土栽培蔬菜品质好，好，营养价养价值高高表表1-21-2几种蔬菜无土栽培的品几种蔬菜无土栽培的品质比比较栽培方式栽培方式维生素维生素C C（mg/kgmg/kg）粗纤维粗纤维（%）番茄番茄芥菜芥菜生菜生菜芥菜芥菜 土壤栽培土壤栽培124.2124.219.819.846.046.04.6 4.6 无土栽培无土栽培154.9154.924.224.296.096.02.8 2.8 无土栽培蔬菜品质好，营养价值高表1-2 几种蔬菜无土栽培的品4.4.省水、省肥、省工（三省）省水、省肥、省工（三省）无土栽培可根据蔬菜种无土栽培可根据蔬菜种类及生育期及生育期按需定量用水施肥，按需定量用水施肥，可避免土壤施肥中的肥水流失、渗漏可避免土壤施肥中的肥水流失、渗漏以及被土壤微生物吸收等以及被土壤微生物吸收等问题。4.省水、省肥、省工（三省）无土栽培可根据蔬菜种类及生育期无土栽培的耗水量无土栽培的耗水量约为土壤栽培的土壤栽培的1/4-1/101/4-1/10。节省肥料用量省肥料用量50%-70%50%-70%。无土栽培的耗水量约为土壤栽培的1/4-1/10。同同时无土栽培无土栽培简化了耕作工序，化了耕作工序，不需不需进行翻耕土壤、中耕除草、行翻耕土壤、中耕除草、土壤消毒等，大大土壤消毒等，大大节省省劳力。力。同时无土栽培简化了耕作工序，土壤栽培蔬菜，每个土壤栽培蔬菜，每个劳动力力可管理可管理0.067hm0.067hm22-0.133hm-0.133hm2 2土地，土地，而无土栽培而无土栽培时，一般可管理，一般可管理0.2hm0.2hm2 2-0.26hm-0.26hm2 2土地。土地。土壤栽培蔬菜，每个劳动力可管理0.067hm2-0.15.5.有利于有利于实现蔬菜栽培的蔬菜栽培的现代化代化无土栽培便于栽培无土栽培便于栽培设置、操作管理置、操作管理向自向自动化、化、现代化方向代化方向发展。展。5.有利于实现蔬菜栽培的现代化无土栽培便于栽培设置、操作管 三、无土栽培三、无土栽培应注意的注意的问题1.1.投投资大、运行成本高大、运行成本高无土栽培需要相无土栽培需要相应的的设施、施、设备。三、无土栽培应注意的问题1.投资大、运行成本高我国从国外引我国从国外引进的温室的温室和相和相应的成套无土栽培的成套无土栽培设施，施，平均投平均投资1000-15001000-1500元元/m/m2 2，一般面一般面积1hm1hm2 2-1.5hm-1.5hm2 2，总投投资10001000万元万元-1500-1500万元。万元。我国从国外引进的温室和相应的成套无土栽培设施，上海上海孙桥现代代农业公司公司无土栽培蔬菜的生无土栽培蔬菜的生产费用用每平方米高达每平方米高达4040元以上。元以上。（1996-19981996-1998）上海孙桥现代农业公司无土栽培蔬菜的生产费用2.2.技技术要求高要求高（1 1）无土栽培）无土栽培过程中的程中的营养液配制、养液配制、供供应以及以及设备操作等，操作等，较为复复杂。2.技术要求高（1）无土栽培过程中的营养液配制、（2 2）营养液使用中，养液使用中，缓冲能力差，冲能力差，水肥管理不当，易出水肥管理不当，易出现生理性障碍；生理性障碍；消毒不消毒不彻底底时还易造成某些病菌的易造成某些病菌的大量繁殖和迅速大量繁殖和迅速传播。播。（2）营养液使用中，缓冲能力差，水肥管理不当，易出现生理性 第二第二节无土栽培的无土栽培的类型型通常，按照是否使用固体基通常，按照是否使用固体基质，分分为两大两大类型：型：固体基固体基质栽培、非固体基栽培、非固体基质栽培栽培 第二节 无土栽培的类型通常，按照是否使用固体基质，（一）固体基（一）固体基质栽培栽培（SolidsubstratecultureSolidsubstrateculture）简称基称基质培。培。通通过固体基固体基质固定根系，并向作物固定根系，并向作物供供应营养和氧气的无土栽培方法。养和氧气的无土栽培方法。（一）固体基质栽培 （Solid substrate c1.1.优缺点缺点（1 1）优点点 生生产性能性能优良而良而稳定，可定，可较好地好地协调根根际环境的水、气矛盾。境的水、气矛盾。便于就地取材，便于就地取材，设备投投资较少。少。1.优缺点（1）优点（2 2）缺点）缺点基基质需要部分投需要部分投资。基基质填充、消毒再利用等填充、消毒再利用等费工工较多多。（2）缺点基质需要部分投资。2.2.类 型型依据基依据基质种种类的不同，的不同，可分可分为有机基有机基质培、培、无机基无机基质培和复合基培和复合基质培培3 3类。2.类 型依据基质种类的不同，（1 1）有机基）有机基质培培（OrganicsubstratecultureOrganicsubstrateculture）指用草炭、指用草炭、锯末、末、树皮、稻壳、皮、稻壳、菇渣、蔗渣和椰子壳菇渣、蔗渣和椰子壳纤维等等有机物作有机物作为基基质的无土栽培方式。的无土栽培方式。（1）有机基质培（Organic substrate cu泥炭培（泥炭培（peatmossculturepeatmossculture）锯末培（末培（sawdustculturesawdustculture）塑料泡沫培（塑料泡沫培（foamculturefoamculture）秸秸秆基基质培（培（strawsubstratestrawsubstrate）泥炭培（peatmoss culture）锯末培（2.2.无机基无机基质栽培栽培（InorganicsubstratecultureInorganicsubstrateculture）指以岩棉、沙、煤渣、珍珠岩和蛭指以岩棉、沙、煤渣、珍珠岩和蛭石等无机物作基石等无机物作基质的无土栽培形式。的无土栽培形式。2.无机基质栽培（Inorganic substrate砂培（砂培（sandculturesandculture）珍珠岩培（珍珠岩培（perlitecultureperliteculture）岩棉培（岩棉培（rockwoolculturerockwoolculture）陶粒培（陶粒培（hayditeculturehayditeculture）砂培（sand culture）珍珠岩培（perl 砂是砂是应用最早的无土栽培基用最早的无土栽培基质之一。之一。砂培仍有不少地区砂培仍有不少地区还在在应用；用；岩棉培岩棉培应用最广，用最广，在西欧、北美基在西欧、北美基质栽培中占栽培中占绝大多数。大多数。砂是应用最早的无土栽培基质之一。（3 3）复合基）复合基质培培（ComplexsubstratecultureComplexsubstrateculture）以有机、无机混合物以有机、无机混合物作作为基基质的无土栽培方式。的无土栽培方式。（3）复合基质培（Complex substrate cu（二）非固体基（二）非固体基质培培（LiquidsubstratecultureLiquidsubstrateculture）可分可分为水培和水培和雾培两培两类。（二）非固体基质培（Liquid substrate cu1.1.水培（水培（HydroponicsHydroponics）（1 1）概念）概念作物根系直接生作物根系直接生长在在营养液液养液液层中的无土栽培方法。中的无土栽培方法。（2 2）类型型水培种水培种类很多。很多。1.水培（Hydroponics）（1）概念 作物根我国常我国常见水培水培类型的有：型的有：营养液膜栽培养液膜栽培（NFTNFT，NutrientFilmTechniqueNutrientFilmTechnique）深液流栽培深液流栽培（DFTDFT，DeepFlowTechniqueDeepFlowTechnique）我国常见水培类型的有：营养液膜栽培（3 3）缺点缺点成本高；成本高；供氧不易解决。供氧不易解决。（3）缺点 成本高；2.2.雾培（培（SpraycultureSprayculture）（1 1）概念）概念喷雾栽培，又称气培。栽培，又称气培。作物根系作物根系悬挂在栽培容器的内部空挂在栽培容器的内部空间，将将营养液定养液定时喷雾到根系的栽培方法。到根系的栽培方法。2.雾培（Spray culture）（1）概念 喷雾栽（2 2）优点点能很好地解决根系氧气供能很好地解决根系氧气供应问题。营养液可循养液可循环使用。使用。（2）优点 能很好地解决根系氧气供应问题。（3 3）缺）缺 点点设备投投资大，大，生生产上很少采用，多作展上很少采用，多作展览用。用。（3）缺 点设备投资大，第三第三节无土栽培的无土栽培的现状与状与发展展趋势一、无土栽培的一、无土栽培的现状状自自1919世世纪6060年代起，年代起，无土栽培已有无土栽培已有140140余年余年历史。史。第三节 无土栽培的现状与发展趋势一、无土栽培的现状世界世界许多国家多国家设立立无土栽培技无土栽培技术研究与开研究与开发机构。机构。19551955年成立国年成立国际无土栽培工作无土栽培工作组（IWGSCIWGSC，InternationalWorkingGroupInternationalWorkingGrouponSoillessCultureonSoillessCulture）隶属于国隶属于国际园园艺学会。学会。世界许多国家设立无土栽培技术研究与开发机构。19801980年，年，IWGSCIWGSC改名改名为ISOSCISOSC（InternationalSocietyofInternationalSocietyofSoillessCultureSoillessCulture）每每4 4年年举行一次国行一次国际无土栽培学会年会。无土栽培学会年会。1980年，IWGSC 改名为ISOSC（In我国于我国于19751975年年成立第一个无土栽培学成立第一个无土栽培学术组织中国中国农业工程学会无土栽培学工程学会无土栽培学术委委员会，会，19921992年改名年改名为中国中国农业工程学会工程学会设施园施园艺工程工程专业委委员会。会。我国于1975年 成立第一个无土栽培学术组织我国另外一个涉及我国另外一个涉及无土栽培技无土栽培技术的学的学术组织中国园中国园艺学会学会设施园施园艺专业委委员会会 我国另外一个涉及 无土栽培技术的学术组织1.1.欧盟国家欧盟国家所有温室均采用无土栽培。所有温室均采用无土栽培。（1 1）荷）荷兰世界无土栽培最世界无土栽培最发达国家之一。达国家之一。面面积达到达到30003000多多hmhm2 2。ISOSCISOSC总部就部就设在荷在荷兰。1.欧盟国家所有温室均采用无土栽培。荷荷兰无土栽培无土栽培主要主要类型：型：岩棉培，占岩棉培，占总面面积的的2/32/3。栽培作物：栽培作物：番茄、黄瓜、甜椒和花卉番茄、黄瓜、甜椒和花卉（主要是切花）。（主要是切花）。荷兰无土栽培主要类型：岩棉培，占总面积的2/3。（2 2）英国）英国19731973年，年，CooperCooper发明明营养液膜技养液膜技术。19811981年，英国温室作物研究所建年，英国温室作物研究所建设号称当号称当时世界最大的世界最大的8hm8hm2 2“番茄工厂番茄工厂”。（2）英国1973年，Cooper发明营养液膜技术。2.2.日本日本实用性的大用性的大规模无土栽培技模无土栽培技术走在世界前列。走在世界前列。植物工厂的研究也植物工厂的研究也处于世界于世界领先水平。先水平。2.日本实用性的大规模无土栽培技术目前日本无土栽培的品种主要有：目前日本无土栽培的品种主要有：番茄、黄瓜、辣椒、茄子、甜瓜、番茄、黄瓜、辣椒、茄子、甜瓜、草莓、生菜、芹菜等。草莓、生菜、芹菜等。目前日本无土栽培的品种主要有：番茄、黄瓜、辣椒、茄子3.3.美国美国世界上最早世界上最早进行无土栽培商行无土栽培商业化化生生产应用的国家。用的国家。19971997年面年面积308hm308hm2 2。面面积不大，多集中在干旱、沙漠地区。不大，多集中在干旱、沙漠地区。3.美国世界上最早进行无土栽培商业化美国无土栽培技美国无土栽培技术研究的重点研究的重点已已转向太空向太空农业。美国宇航中心美国宇航中心已成功地采用无土栽培技已成功地采用无土栽培技术生生产人人类在太空中生活必需的食物。在太空中生活必需的食物。美国无土栽培技术研究的重点已转向太空农业。美国宇航中心4.4.中中 国国 无土栽培始于无土栽培始于19751975年。年。目前面目前面积不足不足10001000公公顷。主要栽培果菜、主要栽培果菜、绿叶蔬菜和特叶蔬菜和特产菜菜（如芥（如芥蓝、菜心、油菜、豆瓣菜等）。、菜心、油菜、豆瓣菜等）。4.中 国 无土栽培始于1975年。2020世世纪9090年代初，年代初，中国中国农业科学院蔬菜花卉研究推广科学院蔬菜花卉研究推广有机基有机基质栽培（有机生栽培（有机生态型无土栽培），型无土栽培），简化了栽培化了栽培设施，降低投施，降低投资和生和生产成本成本。20世纪90年代初，中国农业科学院蔬菜花卉研究推广无土栽培无土栽培这一一农业高新技高新技术，在我国在我国虽然开然开发利用利用时间不不长，却表却表现出广出广阔的的发展前景。展前景。无土栽培这一农业高新技术，在我国虽然开发利用时间不长，二、二、发展展趋势1.1.高度高度设施化施化主要表主要表现为大型化和大型化和现代化。代化。如美国的大型温室面如美国的大型温室面积可达可达2020公公顷；日本的日本的单栋温室面温室面积就有就有5000m5000m2 2。二、发展趋势1.高度设施化 2.2.环保化保化 如如营养液封养液封闭循循环、取代岩棉材料等。、取代岩棉材料等。3.3.省力化省力化栽培管理作栽培管理作业简单化、机械化。化、机械化。2.环保化 如营养液封闭循环、取代岩棉材料等如荷如荷兰、日本、日本正在开正在开发黄瓜高黄瓜高绳索栽培法，索栽培法，主枝伸直生主枝伸直生长，下部叶片除去，下部叶片除去，提高收提高收获作作业效率（效率（劳动时间减少减少1/41/4）如荷兰、日本正在开发黄瓜高绳索栽培法，4.4.节本化本化主要是降低肥料成本。主要是降低肥料成本。日本日本:采用采用单肥配制技肥配制技术，尽量减少排液率。尽量减少排液率。4.节本化 主要是降低肥料成本。在我国，中国在我国，中国农科院蔬菜花卉所、科院蔬菜花卉所、安徽安徽农业大学等大学等单位位研制了有机生研制了有机生态型、型、多功能多功能营养型无土栽培基养型无土栽培基质。在我国，中国农科院蔬菜花卉所、不使用不使用营养液养液而直接灌而直接灌溉清水，清水，从而减低成本。从而减低成本。不使用营养液 而直接灌溉清水，5.5.安全化安全化为防止病害防止病害发生，生，对营养液的消毒更加重养液的消毒更加重视。5.安全化 为防止病害发生，如荷如荷兰采取低速砂采取低速砂过滤处理技理技术将粒径将粒径0.15-0.35mm0.15-0.35mm的砂子的砂子以每小以每小时0.1m0.1m的速度流的速度流动，把某些病原菌把某些病原菌过滤出来。出来。如荷兰采取低速砂过滤处理技术将粒径0.15-0.35mm的砂