第十讲无土栽培课件

无无 土土 栽栽 培培 第一节第一节 概概 述述一、无土栽培的概念一、无土栽培的概念AgricultureAgricultureAgriAgri意为土壤意为土壤CultureCulture为栽培为栽培、种植种植两者合起来就是在土壤两者合起来就是在土壤中中种植的意思，可见农种植的意思，可见农业离不开土壤。业离不开土壤。无土栽培 概念：是一种不用土壤，而使用溶解于水的各种盐类所配制的营养液和其它非土基质及适当的设备来栽培作物的农业高新技术。(Soilless Culture)无土栽培 Water cultureHydroponicsSolution culture二、无土栽培发展的历史与现状二、无土栽培发展的历史与现状（一）国外无土栽培发展历史（一）国外无土栽培发展历史1840年 李斯特 植物矿物质学说 理论基础。1842年 卫格曼和波斯托罗夫 用白金碎屑来支撑植物，加入硝铵和溶有植物灰分浸提液的蒸馏水栽培植物获得成功，是营养液栽培的最早模式。18601865年德国沙奇斯（沙奇斯（SachsSachs）和克诺普）和克诺普（Knop）明确了植物体含N N、P P、K K、CaCa、MgMg、S S、FeFe等营养元素，用KNO3、Ca（NO3）2、KH2PO4、MgSO4和FeCl3配制成营养液栽培植物取得成功-最早的水培法（现代无土栽培技术的先驱现代无土栽培技术的先驱）。20世纪30年代美国霍克兰霍克兰（HoaglandHoagland）和）和阿农阿农（Arnon）报道了营养液中添加微量元素微量元素的必要性，提出了标准营养配方，目前世界各地仍在使用。1929年美国加洲大学格里克格里克应用HoagLand配方栽培番茄，株高7.5m，收果实14kg，成为第一个将无土栽培用于商业化生产的人，并于1933年取得水培植物设施专利，无土栽培技术进入生产应用阶段。1935年在格里克格里克的指导下建造了8000m2的无土栽培生产设施，泛美航空公司在太平洋中部威克岛上建起了蔬菜无土栽培生产基地，向航班乘客供应新鲜蔬菜。从此，水培生产技术很快传到欧洲和亚洲。二战期间，盟军在许多战略性荒岛建立大规模无土栽培基地生产蔬菜解决军需。1946年驻日本美军在东京的调布市和大津市建起了当时世界最大的无土栽培基地，两地合计22hm2，日本也因此受益，很快掌握了这一新兴技术，对日本无土栽培的发展起很大的推动作用。1955年成立国际无土栽培学会，1963年召开第一届国际无土栽培会议，每4年举行一次。1973年英国人Cooper发明营养液膜技术（NFTNFT：Nutrient Film TechniqueNutrient Film Technique）。）。极大地简化了栽培设备和技术，大大降低了栽培成本，是无土栽培技术的重大突破使从20世纪30年代开始的作物无土栽培技术在20世纪70-80年代得到迅猛的发展和普及。进入20世纪80年代，开发了喷雾培（aeroponics）。20世纪80年代后期和90年代初，无土栽培的集约化、现代化、自动化、工厂化和高产、优质、高效、低耗。进入20世纪90年代以后各国立足本国条件，寻找适合本国的无土栽培方式。北美的锯木培、日本的水耕法英国的NFT法、荷兰、法国、丹麦的岩棉培(岩石及矿物等为原料制成的蓬松状短细纤维。)中东的砂、砾培中国的有机生态型无土栽培（二）国内无土栽培发展历史（二）国内无土栽培发展历史我国现代无土栽培在生产上的应用-1937年，上海的四维农场采用基质培生产少量番茄。1941年浙江农业大学陈子元教授与当时的华侨农场在上海进行试验，后来由于成本太高而被迫放弃。1969年，台湾龙潭农校开始砾培蔬菜的生产、研究，20世纪7O年代山东农业大学对番茄、黄瓜、西瓜等进行基质培试验获得成功。1 1、起步阶段、起步阶段2 2、实验研究阶段、实验研究阶段20世纪80年代，无土栽培被列入国家重点课题进行全国攻关。开发出我国自行设计、具有高效、节水特点的实用的浮板毛管水培（FCH）和有机生态型基质培系统以及反季节的高档蔬菜无土栽培技术。3 3、商品化生产阶段、商品化生产阶段 20世纪90年代实现了番茄、黄瓜、生菜等单产超万公斤，开发出四季生菜、冬草莓、春网纹甜瓜等10多种高档蔬菜的反季节无土栽培技术。发展趋势：发达国家的无土栽培向着机械化作业、自动化控制、工厂化生产的现代化方向发展，以高投入换取高产出。发展中国家的无土栽培向着经济、节能与实用、有机生态型的方向发展，以较低的投入换取较高的产出。三、无土栽培的优越性三、无土栽培的优越性（一）提早成熟，增加产量（一）提早成熟，增加产量 无土栽培的蔬菜与土壤栽培相比表现为早熟高产，无土栽培的蔬菜与土壤栽培相比表现为早熟高产，果菜类一般提早果菜类一般提早5 57d7d成熟，产量可提高成熟，产量可提高1 1至至数倍。数倍。以荷兰为例，番茄无土栽培年产量达以荷兰为例，番茄无土栽培年产量达52kg/m52kg/m2 2，土壤，土壤栽培仅为栽培仅为22kg/m22kg/m2 2，黄瓜无土栽培年产量可达，黄瓜无土栽培年产量可达70kg/m70kg/m2 2，土壤栽培仅为土壤栽培仅为25kg/m25kg/m2 2。美国宇航局将无土栽培技术应用到航天飞机上的番美国宇航局将无土栽培技术应用到航天飞机上的番茄生产，可年产番茄茄生产，可年产番茄125kg/m125kg/m2 2。无土栽培的番茄树：该树高2米，树冠面积超过80平方米，整个枝叶像葡萄藤一样生长，一株树能长1万多个红色玛瑙般的番茄。（二）增进品质，清洁卫生无污染（二）增进品质，清洁卫生无污染 无土栽培蔬菜不直接向作物施用人畜粪尿，不受工业“三废”污染，隔绝了土壤污染源，土壤病虫害减少，是生产最净无污染蔬菜的最佳方式。（三）不择地点，管理方便（三）不择地点，管理方便一般土壤栽培要选择地势，土质，而无土栽培可以在不适宜于农业生产的地方进行，如沙漠，盐碱地，戈壁滩，荒山岛屿，海滩石砾地与不毛之地、城市居民区的窗台、阳台、屋顶等。无土栽培系统的栽培管理较土壤栽培要方便，施肥灌溉自动化，栽培管理程序化，大大改善了劳动条件，节省劳动力，提高生产效率。（四）防止障害，稳定生产（四）防止障害，稳定生产 在土壤栽培中，尤其是设施土壤栽培中，由于病虫害及土壤理化性质的恶化连年加重，造成的连作障害是比较常见的，导致生产性能下降或产量极不稳定。无土栽培基质每种一茬都更换或进行消毒处理，故不存在连作障害问题，无土栽培是解决连作障害的有效途径，可以稳产高产。（五）节约养分，经济用水（五）节约养分，经济用水 可根据作物种类的差异及不同生育时期对养分与水分的要求定时、定量地供应营养液。无土栽培是节约养分，经济用水的最佳方式。无土栽培的方式方法多种多样，不同国家、无土栽培的方式方法多种多样，不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同，当地资不同地区由于科学技术发达水平不同，当地资源条件不同，自然环境也千差万别，所以采用源条件不同，自然环境也千差万别，所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。的无土栽培类型和方式方法各异。1 无土栽培无土栽培方式方式 无土栽培分为固体基质栽培与液体基质栽培。所谓“基质”必须理解为整个根的居住层，包括空气、水分和营养物质。把基质仅理解为其中的填充物或固体物质是不对的，它只是三相基质中的一相，其中也包括气相和液相。无土栽培的方式无土栽培的方式 固体基质培砂培Sandculture砾培Gravelculture泥炭培PeatCulture锯末培Sawdustculture岩棉培Rockwoolculture混合基质培Mixedmediaculture无土栽培Soillessculture液体基质培水培雾培Sprayculture营养液膜技术NFT深液流技术DFT浮板毛管技术FCH漂浮水培FH岩棉培优点：岩棉的优点是可形成系列产品（岩棉栓、块、板等），使用搬运方便，并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用，废岩棉的处理比较困难，在使用岩棉栽培面积最大的荷兰，已形成公害。日本现在有些人主张开发利用有机基质，使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。现在多采用蛭石取代岩棉作为基质的方法。基质种类河沙河沙岩棉岩棉砾石砾石锯末锯末蛭石蛭石珍珠岩珍珠岩其它其它(泥炭、陶粒、高分子聚合材料等)1.1 1.1 固体基质培固体基质培水晶泥水晶泥为一种储存水分和养分的高吸水性载体，吸水膨胀后，可以超过自身重量的50-80倍。沙培：沙培：河沙资源丰富的地方可以用洗净的沙作为基质，这是一种投资少、效益高的无土栽培形式。混合基质培混合基质培：根据当地基质的资源选择物理性状不同的基质，按照一定的比例进行混合，综合各自的优点，为作物系提供一个营养充分、水分适中、空气持有量高的生态环境。立体栽培立体栽培：袋式：袋式：将基质装入袋子中，然后种植植物。立体栽培立体栽培：立柱式：立柱式：固定很多立柱，植物围绕着立柱栽培。优点：优点：固体基质培不受地域限制，适应范围广，设备构成简单，能耗少，取材容易，成本低廉，容易进行推广普及。缺点：缺点：基质用量较大，基质收集费工费时，换茬时，基质消毒也有一定难度。固体基质培按基质的类型又可分为三类 （一）有机基质培（一）有机基质培 以草炭、秸草、谷壳、锯木、树皮、菌渣、果壳等有机物，混配一定量的有机肥如消毒鸡粪，猪粪，饼肥为栽培基质。特点特点 盐基交换量大，有一定缓冲力；容重轻，孔隙度大，透水、透气性良好；来源方便、成本低廉；但基质过于疏松，保水性能差，也不利于作物的固定。栽培方式栽培方式一般采用槽培、床式栽培、袋培和盆栽方式。通过滴灌管道和滴头结合供液或供水。哈密瓜槽式砂培哈密瓜槽式砂培辣辣椒椒、茄茄子子袋袋培培 适宜栽培的作物适宜栽培的作物一般为黄瓜、甜瓜、西瓜、番茄、青椒和茄子。还能应用于草莓、各种鲜切花的栽培，如月季、香石竹和菊花等。以以砂砂、蛭蛭石石、珍珍珠珠岩岩、火火山山岩岩、石石砾砾和和岩岩棉等为栽培基质。棉等为栽培基质。（二）无机基质培（二）无机基质培 特点特点盐基交换量小，缓冲力差砂、火山岩、石砾容重偏大岩棉、蛭石、珍珠岩容重偏小栽培方式栽培方式一般采用槽培、床式栽培和袋培方式。供液以滴灌软管，补偿式滴头配合滴灌管道的方式进行。适用作物适用作物 适用于大多数蔬菜作物（如番茄、黄瓜、甜瓜、青椒等）和花卉（如月季、香石竹、菊花和兰花等）的栽培。（三）混合基质培（三）混合基质培 有机基质与无机基质各有其优缺点，视其理化性质的差异有选择性地进行基质组合，可以弥补单一基质栽培带来的弊端。辣椒混合基质培辣椒混合基质培比较理想的基质组合有比较理想的基质组合有：草炭蛭石=11比例（体积比）蛭石草炭锯木屑=1 1 1炉渣蛭石草炭=311河砂蛭石菌渣=1 1 1蛭石 河砂老糠=122液体基质培：液体基质培：是指植物根系直接与营养液接触，不是指植物根系直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。用基质的栽培方法。其显著特征是能够稳定地供给植物根系充足的其显著特征是能够稳定地供给植物根系充足的养分。养分。1.2 1.2 液体基质培液体基质培（水培）水培）液体基质培比较省工省时，栽培环境优雅、舒适。但设备投资昂贵，必须保证充足的电力和一套相应的控制设备。在栽培过程中，营养液的成本高，调控难度大，一旦感染病害，势必蔓延整个系统，造成毁灭性危害。同时对这种系统要有受过专门训练的人员来操纵，因此推广应用难度较大。经典方法介绍：经典方法介绍：营养液膜法（营养液膜法（NFTNFT）（Nutrient Film TechniqueNutrient Film Technique）它是使一层很薄的营养液（约0.51cm厚）层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给植物水分和养分，又不断供给根系新鲜氧气。系统组成：营养液贮液池：用于贮存和循环回流的营养液栽培槽：用以种植作物 供液装置：包括水泵、管道系统控制系统：控制营养液的供应时间、流量、浓度、pH值、营养液温度等 主要特点结构简单、投资小、成本低；营养液薄膜循环供液，较好地解决了根系供氧问题；营养液的供应量小，且易更换；设备的清理与消毒较方便。不足之处：栽培床的坡降要求严格，如果栽培床面不平，营养液形成乱流，供液不匀；由于营养液流量小，其营养成分、浓度、pH值易发生变化；根系的温度变化大；须循环供液，耗能大，如遇停电、停水，管理困难一旦染病，有全军覆没的危险。雾培系统（雾培系统（Aeroponics Aeroponics）又称气培或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上，植物的根系处于密闭的栽培槽之内，槽底部铺设一条带喷头的喷雾管道。在喷雾装置的作用下，营养液被雾化，形成细小的雾滴作用于植物的根系，达到灌溉与施肥的目的。为维持植物根系生长在为维持植物根系生长在100%100%的饱和空气湿度中，的饱和空气湿度中，可通过定时器控制，定时地向根系喷雾，一般每可通过定时器控制，定时地向根系喷雾，一般每间隔间隔3 3分钟喷雾分钟喷雾3030秒钟，营养液循环利用，同时秒钟，营养液循环利用，同时保证作物根系有充足的氧气。保证作物根系有充足的氧气。此系统不仅对营养液的利用率高，而且保障根系此系统不仅对营养液的利用率高，而且保障根系生长处于一种良好的环境中，作物增产幅度大。生长处于一种良好的环境中，作物增产幅度大。雾培的两种栽培床形式：雾培的两种栽培床形式：水平栽培床水平栽培床 水平栽培床与水培的栽培床相似，常用硬质泡沫塑料板铺设，板上按一定间距开种植孔，多用于种植番茄、黄瓜、西瓜等。雾培的两种栽培床形式：雾培的两种栽培床形式：金字塔形栽培床金字塔形栽培床金字塔形是用轻质角钢组成等腰三角形截面的支承架，两侧安厚23毫米的塑料嵌台板，板下装喷雾装置。它多用于栽培生菜、莴苣、草莓等矮小作物，已在美国、英国、加拿大和意大利等许多国家应用。金字塔形雾培系统组成：泡沫扣板、金字塔形的支架、雾化金字塔形雾培系统组成：泡沫扣板、金字塔形的支架、雾化系统、控制器、贮液池等。系统、控制器、贮液池等。雾培是当前农业生产中最为先进的雾培是当前农业生产中最为先进的栽培模式，它能实现植物短期内的快栽培模式，它能实现植物短期内的快速生长与发育，对农业生产意义重大。速生长与发育，对农业生产意义重大。特别是在植物潜能最大化栽培中，特别是在植物潜能最大化栽培中，气雾培是最佳模式，目前已开始把这气雾培是最佳模式，目前已开始把这种模式用于高科技示范园或观光园的种模式用于高科技示范园或观光园的建设中。建设中。据了解，甘薯在空中结果，寿命可达2-3年，具有持续结果能力，单株产量可达2000公斤。平铺管式水培设备立体管式水培设备A型架基质栽培设备多层基质栽培设备第三节第三节 无土栽培的营养液无土栽培的营养液一、营养液的组成一、营养液的组成（一）（一）营养液的组成原则营养液的组成原则 1.营养液必须含有植物生长所必需的全部营养元素。2.营养液中各种营养元素的量与比例应符合植物生长发育的需求，总盐分浓度与酸碱反应适合植物的生长。3.营养液中含有各种营养元素的化合物，必须是以根部可吸收的离子状态存在。4.组成营养液的各种化合物的性质较稳定。（二）营养液的元素组成（二）营养液的元素组成大量元素：氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）。微量元素：铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）。二、常用营养液配方简介二、常用营养液配方简介 通用营养液配方通用营养液配方（mg/Lmg/L）配方NPKCaMgSFeMnCuZnBMo霍格兰氏 液(1950)2103123416048640.60.50.20.050.50.01斯瓦兹(1978)1269331212443160来 斯(1981)175654001974419720.50.060.050.50.02格拉维斯(1983)1755040022550310.010.010.010.05 几种果菜类营养液配方几种果菜类营养液配方（mg/Lmg/L）作物NH4+NNO3 NPKCaMgSFeMnBZnCuMo黄瓜716146.523414018320.560.550.220.260.0320.05香瓜714746.5292.515024880.560.550.220.260.030.05甜瓜/17212423414072/0.60.50.220.20.30.05三、营养液的管理三、营养液的管理 （一）营养液配方和浓度管理（一）营养液配方和浓度管理（二）营养液酸度的管理（二）营养液酸度的管理 （三）光照与温度的管理（三）光照与温度的管理 （四）营养的补充与更换（四）营养的补充与更换 （五）营养液增氧技术（五）营养液增氧技术 （一）营养液配方和浓度管理（一）营养液配方和浓度管理不同种类作物或同一种作物的不同生育期使用的营养液配方及其浓度略有差异。大多数果菜类栽培在苗期常用半量式营养液，开花期增至倍量式，结果盛期增至1.251.5倍量式。还需用电导仪监测营养液浓度的变化，营养液的电导度一般控制在1.82.4ms/cm范围内，电导率每周要测定一次，低于1.8ms/cm，要加入肥料调高，高于2.4ms/cm时，要补充清水调低。（二）营养液酸度的管理（二）营养液酸度的管理 营养液的营养液的pHpH值一般要维持在作物所需值一般要维持在作物所需的最适范围内。的最适范围内。蔬菜的最适蔬菜的最适pHpH值为值为6.06.06.96.9。（三）光照与温度的管理（三）光照与温度的管理 营养液受阳光直射会使营养液中的铁产生沉淀，并滋生苔藓等藻类，对无土栽培不利。营养液的温度的上下波动会引起病原菌的滋生，由此造成的生理障碍，同时降低营养液中氧的溶解度。因此在无土栽培中应综合考虑营养液光照和温度因素，栽培槽注意得保温隔热，避免液温变化过大而引起生理失调。（一般夏季28以下、冬季15以上）。（四）营养的补充与更换（四）营养的补充与更换 营养液被植物吸收利用一段时后，浓度会发生变化，要注意适当补充水分及其必须的营养元素。并且每隔一个月更换一次营养液，以保障植物根系微环境的平衡。（五）营养液增氧技术（五）营养液增氧技术 循环流动循环流动 落差落差喷射（雾）喷射（雾）搅拌搅拌增氧器增氧器 滴灌法滴灌法间歇供液间歇供液 间混作间混作压缩空气压缩空气 反应氧反应氧思思 考考 题：题：1、无土栽培的概念及其优越性是什么？2、无土栽培的方式有哪些？3、简述无土栽培营养液的组成原则。