蔬菜无土栽培课件-第一章-绪论

1、蔬菜无土栽培学园艺科学与工程学院蔬菜无土栽培学园艺科学与工程学院课程简介教学目的：了解无土栽培发展史、现状与趋势，系统学习和掌握无土栽培基础理论及主要蔬菜无土栽培技术。课程地位：选修课，27学时，1.5学分相关课程：植物生理学、植物营养与肥料学等。联系方式： 魏 珉：8246296; minwei 杨凤娟：8246258; 课程简介教学目的：了解无土栽培发展史、现状与趋势，系统学习和主要内容第一章、无土栽培概述第二章、无土栽培设置形式第三章、无土栽培基质种类及特点 第四章、无土栽培营养液 第五章、无土育苗与工厂化育苗 第六章、芽苗菜生产技术

2、第七章、主要蔬菜无土栽培技术 主要内容第一章、无土栽培概述主要参考书郭世荣主编.无土栽培学.中国农业出版社，2003（第一版）；2011（第二版）连兆煌主编.无土栽培原理与技术.中国农业出版社，1996邢禹贤编著.新编无土栽培原理与技术.中国农业出版社，2002别之龙、黄丹枫主编.工厂化育苗原理与技术.中国农业出版社，2008刘士哲.现代实用无土栽培技术. 中国农业出版社，2001蒋卫杰等.蔬菜无土栽培新技术（修订版）.金盾出版社，2007王秀峰等.蔬菜工厂化育苗.中国农业出版社， 2000王德槟等.芽苗菜及栽培技术.中国农业大学出版社， 1998国际园艺学会学报.ACTA HORTICULT

3、URAE精品课程网站主要参考书郭世荣主编.无土栽培学.中国农业出版社，2003（第一章 无土栽培概述本章主要内容无土栽培的概念无土栽培发展史世界主要国家无土栽培发展状况无土栽培优势及主要应用领域无土栽培中的高新技术无土栽培发展展望第一章 无土栽培概述本章主要内容一、无土栽培的概念无土栽培（Soilless Culture，Hydroponics）是指不用土壤，而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法。（郭世荣） 日本：水耕栽培、养液栽培无土栽培（Soilless Culture）是指不用天然土壤栽培作物，而将作物栽培在营养液中，这种营养液可以代替天然土壤向作物提供水分、养分、氧气、温度，使作

4、物能够正常生长并完成其整个生命周期。（连兆煌）一、无土栽培的概念无土栽培（Soilless Culture无土栽培（Soilless Culture）是近几十年发展起来的一种农业高新技术。它不用土壤栽培作物，而是用营养液通过一定的栽培设施形式栽培作物。 （邢禹贤）无土栽培（Soilless Culture）指不用天然土壤，使用或不使用基质，用营养液灌溉植物，或者用其它施肥方式种植植物的方法。 （华中农业大学）无土栽培（Soilless Culture）是近几十年发展起“必然王国” “自由王国”Agri.culture“辟土种谷曰农” 汉书食货志“必然王国” “自由王国”Agri.cultu二、

5、无土栽培的发展史原始、不完全无土栽培：生豆芽、养蒜苗、水仙、水乡人家1840年，德国Liebig的矿质营养学说：理论基础二、无土栽培的发展史原始、不完全无土栽培：生豆芽、养蒜苗、水1842年，德国科学家Wiegmann和Postolof证实矿质营养学说 白金坩埚+石英砂+白金碎屑+（硝酸铵/植物灰分）1859-1865年，德国Sachs和Knop矿质营养生理研究 植物分析-水培 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe1842年，德国科学家Wiegmann和Postolof证实开展配方和植物生长研究：实验室阶段 Hoagland & Arnon 配方1925年以后：温室连作障碍-换土-无土

6、栽培1929年，美国加州大学Gricke教授栽培番茄株高7.5m，单株产量14Kg：开始走向生产 萝卜、胡萝卜、 马铃薯、花卉、果树开展配方和植物生长研究：实验室阶段1940-1945年，无土栽培开始较大面积应用：战争的推动 美国空军在南大西洋英属圭亚那的阿森松岛、日本琉璜岛 二次世界大战后，尤其60年代后世界各国无土栽培快速发展1940-1945年，无土栽培开始较大面积应用：战争的推动三、世界主要国家无土栽培发展简况美洲：加拿大、美国欧洲：荷兰、英国亚洲：日本、韩国、中国三、世界主要国家无土栽培发展简况美洲：加拿大、美国加拿大温室面积主要分布在Ontario、British Columbia

7、、Quebec、Alberta等省加拿大温室面积主要分布在Ontario、British CoTomatoCucumberSweet PepperLettuceTotalOntario288205.1179.61.5674.2Quebec53.86.9X11.472.1B.C.110.144.5118.9X273.5Alberta6.918.46.3X31.6Total466.2276.6305.714.61063.1Greenhouse Vegetable Area (ha, 2008年)加拿大温室总面积约2075公顷，其中玻璃温室31.9%，塑料板材温室10.3%，塑料薄膜温室57.8%。

8、温室中，蔬菜种植面积占49.8%，花卉和观赏植物占43.1%。 TomatoCucumberSweet PepperLettThe Leamington Greenhouse Industry加拿大设施蔬菜生产特点种植结构和区域分布明显 从温室面积分布来看，Ontario、British Columbia、Quebec、Alberta、Manitoba、Saskatchewan占前6位，面积占全国总面积97.8%，Ontario最大。The Leamington Greenhouse InduGreenhouse Vegetable Area in Ontario (Acres，2009)Ar

9、eaTomatoCucumberPepperLettuceTotalLeamington8633554150*1633(86%)Rest of the Province37142877*266Total9004975027*1899=759 haGreenhouse Vegetable Area in O（2）环境控制和栽培管理机械化和自动化，蔬菜生产高产高效 全国温室蔬菜平均产量，番茄44.4 kg/m2，黄瓜127条/m2、甜椒22.9 kg/m2。在部分地区和生产条件下，黄瓜年产量71.6kg（207条）/m2，番茄60 kg/m2，甜椒30 kg/m2。 （2）环境控制和栽培管理机械化

10、和自动化，蔬菜生产高产高效（3）采用生态控制和生物防治病虫害，保障产品安全 采后包装（3）采用生态控制和生物防治病虫害，保障产品安全 采后包装美国最早应用于生产，技术传播贡献最大1997年，无土栽培面积307.7ha； 2002年，蔬菜无土栽培面积200ha面积相对稳定和集中；种植作物：花卉、蔬菜（番茄、黄瓜和莴苣）、苗木。栽培形式：袋培（80年代，珍珠岩、蛭石、草炭、树皮、锯末等）、岩棉培（90年代）、NFT(生菜）、DFT航天（肯尼迪）、家庭美国最早应用于生产，技术传播贡献最大荷兰荷兰是农业高度发达国家：农用土地面积249万公顷，人口约为1700万人，农业人口不足世界农业人口0.02%、耕

11、地不到世界耕地面积0.07%，农产品净出口额名列前茅。荷兰农业的畜牧业占50%，园艺业占38%，大田作物占12%。“花卉王国”，占世界花卉贸易市场60%，欧洲市场70%。荷兰荷兰是农业高度发达国家：农用土地面积249万公顷，人口约世界上设施园艺和无土栽培最为发达的国家种植作物：花卉（3/4切花+1/4盆栽）、蔬菜(番茄1200ha、甜椒1200ha、黄瓜700ha、其它；果菜占70%）温室面积约1.1万ha，玻璃温室占99，PC板和农膜占1。温室高度5.56.0m；无土栽培面积约占90%世界上设施园艺和无土栽培最为发达的国家温室面积约1.1万ha栽培形式：岩棉培70%，其它基质袋栽、盆栽30%

12、；此外NFT、DFT等。机械化、自动化、工厂化程度高：计算机控制率100%，实现自动化控制和网络化管理栽培形式：岩棉培70%，其它基质袋栽、盆栽30%；此外NFT0150300450600750Crop yield (t/ha)CyprusSpainEgyptGreeceIsraelItalyPalestineMed Countries (avg.)NetherlandsTomatoCucumberSweet pepper Productivity of three greenhouse crops in some Mediterranean countries and in the Neth

13、erlandsKey factor: Year round production with optimal growth conditions 集约化、规模化、专业化生产，高产高效令世界瞩目：番茄50-70Kgm-2，黄瓜60-100Kgm-2，甜椒30Kgm-2 ；果菜种植密度：22.5 株m-20150300450600750Crop yield (t/Development in red pepper productionYearDurationwksProd/yr kgm-2E-consm-3Hours labour197549147458019814814.2565051984451

14、6.539.147519894819.654.558019944924.747.170019994925.251.078020054826.042.665520074927.540.1601*Planting end of NovemberDevelopment in red pepper prod年份 作物1950196019701980199020002008番茄(kg/m2)7.79.520294452.560-70玫瑰(支/m2)110160220240320340350关键工程与技术突破领域Venlo型温室发明与应用冬季增温、 CO2施肥岩棉培、通风降温、计算机控制保温幕、熊蜂授粉、

15、环境控制新品种、栽培技术、计算机精确管理温、湿、光、水、营养、CO2等优化控制、新品种覆盖材料创新、人工补光、计算机智能化控制荷兰温室作物产量变化与关键工程技术突破的关系年份1950196019701980199020002008 食品安全技术减少农业化学品投入番茄等作物熊蜂授粉率达100%99%温室采用生物防治和物理防治技术封闭式温室和无土栽培系统，大大减少了对环境污染 食品安全技术封闭式温室和无土栽培系统，大大减少了对环境污Artificial Light与传统高压钠灯和金属卤素灯等相比，LED可节能50%80%。Artificial Light与传统高压钠灯和金属卤素灯等节水技术雨水的收

16、集利用。每公顷温室配备1500m3储水罐池，解决了温室作物75的用水。大力推广封闭式无土栽培，节水省肥，黄瓜较土壤栽培可节肥34。节水技术雨水的收集利用。每公顷温室配备1500m3储水罐池英国NFT的发明国家 （1965年，Cooper）岩棉栽培的面积更大 最早由美国制造； 1840-1963-1970 丹麦首先开发应用； 荷兰最体现优势。岩棉英国NFT的发明国家岩棉日本、韩国 日本、韩国 1946, Hydroponic Farm by US Army（东京调布22ha，2亿日元；滋贺大津10ha；砾培）。60年代后期商品化生产。Header tankThree levels growing

17、 bedsDrain tank日本1946, Hydroponic Farm by US Ar主要蔬菜无土栽培面积的变化主要蔬菜无土栽培面积的变化主要无土栽培蔬菜面积比率（2007）35 %Total1371 ha主要无土栽培蔬菜面积比率（2007）35 %Total高产优质并重低段、高密植栽培系统(大苗移植+高密度3段栽培；3.5 crops/year；7 plants/m2，48ton/1,000m2/year）高糖度番茄 (约 8-10%)根域限制；肥水调节价格增加3-5倍省力化, 高效率环境友好可持续注重食品安全植物工厂世界领先 完全控制型 自然光利用型 人工光自然光兼用型高产优质并重

18、低段、高密植栽培系统(大苗移植+高密度3段栽培Greenhouse Area (ha) Total 100Vegetable 84.5%Flower 5.3%Fruit 10.2%韩国Greenhouse Area (ha) Total 上世纪70年代后期引进无土栽培技术，90年代取得较快发展。无土栽培面积从1992年的13公顷增加到2002年的800公顷，2006年超过900公顷，2008年1107公顷。2008VegetableFlowerArea(ha)799.9(72%)307.4(28%)Farm1,494747上世纪70年代后期引进无土栽培技术，90年代取得较快发展。无Mini-T

19、omatoTomatoPaprikaCucum-berPepperStrawberryMelonLettuceOtherLeaf Vege-tablesOthersTotalArea(ha)74.9106.5228.420.417.958.61.226.6188.077.4799.9Farm(ea)2012653675481220364153861,494Vegetable cultivating areas and the number of farms (2008) by Lee, Yong BeomMini-TomatoPaprikaCucum-berPepSoilless Cultur

20、e MethodsWater culture: 20% for DFT、 NFT、aeroponics, .Medium culture with growing media: 80Growing media: rockwool 50、perlite 24、 coir and mixtures 26%Import of coir is increasing, and replacing rookwool.Soilless Culture MethodsWater 我国无土栽培的发展1935-1945年上海四维农场-浙江大学陈子元 2000m2玻璃温室，炉渣槽栽番茄、黄瓜、西瓜，用国外设施和技术

21、1941年俞诚如和陈怀圃；1945-1948年南京美国军事代表团 利用美国设备和技术，砂培四季萝卜、生菜等我国无土栽培的发展1935-1945年上海四维农场-浙江大50-60年代“上山下乡”70年代 水稻无土育秧、蔬菜无土育苗研究 山东农业大学率先开展栽培系统研究和开发80年代诸多高校和科研单位开始系统研究与大面积开发90年代以前主要处于引进和消化吸收阶段，此后进入自主研发阶段 “有机生态型”、“FCH” 格局：北方基质培、江浙NFT、华南深水培50-60年代“上山下乡”“鲁SC-I”多层槽式无土栽培系统东营6699m2，番茄13000Kg/亩“鲁SC-I”多层槽式无土栽培系统东营6699m2

22、，番茄13过去10年间，我国无土栽培发展迅猛。过去10年间，我国无土栽培发展迅猛。目前主要无土栽培形式目前主要无土栽培形式有机生态型无土栽培约占70-80%,2011年 达到4200ha有机生态型无土栽培约占70-80%,2011年 达到4200高产、优质、高效、无污染节约肥水、劳力减少病虫害，避免连作障碍克服空间的限制有利于实现工厂化、自动化和现代化四、无土栽培的优势及主要应用领域高产、优质、高效、无污染四、无土栽培的优势及主要应用领域无土与土壤栽培产量比较（Tha-1 ） 国内外无土栽培产量比较作物 土壤无土番茄10.5-25150-600黄瓜33.5100-900生菜1023.5豌豆2.

23、522.2甘蓝14.820.5马铃薯7.4154.4水稻1.15.6小麦0.74.6作物荷兰上海番茄Kgm-25232.1黄瓜Kgm-27030.02辣椒Kgm-22415.33月季枝m-2250-350150无土与土壤栽培产量比较（Tha-1 ） 国内外无土栽培产量每株番茄能同时结果15000个、黄瓜3300条、甜瓜90个。2001年中国农大黄之栋教授采用无土栽培方式种植番茄，一年的结果数超过了10000个。航天研究表明：每6m2作物的年产量就能供一个人一年的食物所需。每株番茄能同时结果15000个、黄瓜3300条、甜瓜90个。蔬菜无土栽培课件-第一章-绪论高产、优质、高效、无污染节约肥水、

24、劳动力，提高劳动生产率减少病虫害，避免连作障碍克服空间的限制有利于实现工厂化、自动化和现代化四、无土栽培的优势及主要应用领域高产、优质、高效、无污染四、无土栽培的优势及主要应用领域茄子栽培方式与水分利用效率 （意大利）栽培方式产量Kg耗水量Kg水分利用效率Kg/Kg土壤 13.05 5250400水培 21.5 100046气培 34.2 200058无土栽培耗水量只有土壤栽培1/4-1/10；土壤栽培肥料利用率不足50%，循环栽培则达90%以上。茄子栽培方式与水分利用效率 （意大利）栽培方式产量耗水量水栽培系统生产1kg鲜重番茄产品用水量（升）以色列（露地）60以色列（不加温温室）30西班牙

25、（不加温大棚）40荷兰（现代化温室）22荷兰（封闭式无土栽培）15中国（温室）50生产1kg鲜重番茄产品用水量（升）以色列（露地）60以色列（荷兰派森花木公司8000m2温室3个人产量30万盆鲜花/年产值180万美元荷兰农业从业人数占总人口1.4%，人均产值6.32万美元。荷兰派森花木公司荷兰农业从业人数占总人口1.4%，人均产值6高产、优质、高效、无污染节约肥水、劳力减少病虫害，避免连作障碍克服空间的限制有利于实现工厂化、自动化和现代化四、无土栽培的优势及主要应用领域高产、优质、高效、无污染四、无土栽培的优势及主要应用领域美国宇航中心小麦：万株/平米-1.2平米/年人；番茄：100株/m2；

26、玉米：40-50cm高成熟麦、薯、豆、菜只需6 m2/人，作物从种到收一般50-60天 种子、光、温、肥水-美国宇航中心种子、光、温、肥水-主要应用领域蔬菜作物花卉作物药用植物苗木食用菌 荷兰花卉占无土栽培面积50%以上，每天出口切花1700万枝，盆花1700万盆，世界鲜花市场的占有率60%以上。反季节高档园艺产品生产不能进行土壤栽培的地区家庭、观光农业研究与教学太空农业主要应用领域蔬菜作物反季节高档园艺产品生产1.大苗稀植，茬口灵活黄瓜1.4-2.0株/m2 （伞形整枝）；番茄2-2.7株/m2 （单干整枝）。黄瓜2-3茬/年，番茄1年2茬或1大茬（生长期10个月以上）。五、无土栽培中的高新技术第一茬第二茬第三茬播种期第46-48周11月中下旬第17周4月下旬第28周7月中旬定植期第51-52周12月下旬第