無土栽培是指不用土壤而用營養(yǎng)液和其他設備栽培植物的方法。溶液培養(yǎng)(簡稱水培),是最早得到應用的一種無土栽培。早在19世紀60年代,德國科學家薩克斯就進行了溶液培養(yǎng)試驗。這一技術在植物營養(yǎng)研究,尤其在礦質元素的生理功能和化學肥料應用的研究方面起到了重要作用。溶液培養(yǎng)可以有效地控制提供給植物的礦質元素的種類和數(shù)量,至今仍然是植物生理學研究的一種重要手段。20世紀30年代末,美國科學家杰瑞克將這一技術應用到農作物生產(chǎn)中并且獲得了成功,從而為無土栽培在農業(yè)生產(chǎn)上的應用奠定了基礎。無土栽培的優(yōu)點主要是:縮短植物的生長發(fā)育周期,克服土地上連續(xù)栽種對植物造成的不利影響,充分利用水分和養(yǎng)分,產(chǎn)品產(chǎn)量高、品質好、污染少等,所以,無土栽培在農業(yè)生產(chǎn)上具有廣闊的發(fā)展前景。
無土栽培的類型 無土栽培的類型多達數(shù)十種。按基質種類可以分為固體基質型和液體基質型。前者包括砂基培養(yǎng)、礫基培養(yǎng)、淺層石培養(yǎng)、巖棉培養(yǎng)、珍珠巖培養(yǎng)、木屑培養(yǎng)、泡沫塑料培養(yǎng)等。按供液供氣方式可以分為滴灌式、噴霧式、通氣式、循環(huán)供液式、淺層供液式等。不同類型的無土栽培各具特點,人們在應用時可以根據(jù)需要和可能進行選擇。

無土栽培的技術基礎 營養(yǎng)液的成分、濃度、配制和調節(jié),是無土栽培的重要技術基礎。

營養(yǎng)液的配制 各國科學家先后研制出數(shù)百種營養(yǎng)液配方,其中,荷格倫特(Hoagland)營養(yǎng)液是一種應用比較廣泛的營養(yǎng)液。

荷格倫特營養(yǎng)液的配方如下:

1.大量元素 每升培養(yǎng)液中加入的毫升數(shù)

KH2PO4 1 mol 1

KNO3 1 mol 5

Ca(NO3)2 1 mol 5

MgSO4 1 mol 2

2.微量元素 每升培養(yǎng)液中加入的克數(shù)

H3BO3 2.86

MnCl2·4H2O 1.81

ZnSO4·7H2O 0.22

CuSO4·5H2O 0.08

H2MoO4·H2O 0.02

3.每升培養(yǎng)液中加入1 mL FeEDTA溶液(即乙二胺四乙酸鐵鹽溶液)。

通常應當先配出各種鹽類的濃縮液。注意避免濃縮液中出現(xiàn)沉淀。使用時按一定的比例加水稀釋到要求的濃度。采用循環(huán)供液時,營養(yǎng)液中的礦質元素被植物體吸收后,應當及時進行調節(jié),使營養(yǎng)液仍舊符合原配方的要求。

營養(yǎng)液的特點 任何一種營養(yǎng)液都應當具備以下三個特點。第一,包括所有的必需的礦質元素。對某些植物還可以增加有關的元素。例如,禾本科植物的營養(yǎng)液中可以加入適量的Si。第二,是均衡的營養(yǎng)液,也就是礦質元素之間要有適宜的濃度比例。第三,具有適宜的pH范圍。

pH的控制 營養(yǎng)液的pH與植物對礦質元素的吸收以及生長發(fā)育都有著密切的關系。根吸收陰離子以后往往引起營養(yǎng)液的pH升高,根吸收陽離子以后往往引起營養(yǎng)液的pH降低。多數(shù)植物在pH偏低時有利于對陰離子的吸收,在pH偏高時有利于對陽離子的吸收。對于多數(shù)植物來說,pH為5～7時是適宜的。當營養(yǎng)液的pH超出適宜的范圍時,需要用堿液或酸液重新調整營養(yǎng)液的pH,或者更換營養(yǎng)液。

氧的調節(jié)除了水稻等少數(shù)植物以外,大多數(shù)植物對根系缺氧是十分敏感的。營養(yǎng)液供氧不足會影響根系的正常生長,進而影響根對礦質元素的吸收,甚至使根系腐爛死亡。一般情況下,水中氧的溶解度不高,并且隨著水溫的上升而下降。在水中氧含量低的情況下,根系吸收K 、Ca2 等礦質元素的數(shù)量就會明顯減少。可以采取營養(yǎng)液流動供應、營養(yǎng)液通氣、營養(yǎng)液噴霧和更新營養(yǎng)液等方法解決根系供氧。