中国无土栽培的发展简史与展望

中国无土栽培的发展简史与展望1931年，我国中山大学的罗宗洛研究钱硝营养的成果受到世界同行的瞩LI。1937人1941年，上海的四维农场(SafewayFarm)在虹桥附近采用“基质培”栽培二后因二次大战市场萧条农场停办。1941年上海化学工业出版社出版余诚如、陈怀圃合著的《无土种植法浅说》一书。二次大战结束后的1946X948年，驻南京的美军顾问团为了生产洁净卫生的生食蔬菜，在御道街附近办了一个无土栽培农场，进行砾培，后因国内战争停办。1969年台湾在龙潭农业职业高校进行无土栽培试验研究。进入20世纪70年代以后开始进行蔬菜和水稻的营养液育苗。1975年山东农业大学由于特需供应的任务在大陆率先开展西瓜、黄瓜、番茄等蔬菜作物的无土栽培实用化生产，先后研制出半基质培的“鲁SC-I型”和“鲁SC-II型”无土栽培装置。就全国而言,推广应用无土栽培技术是在20世纪80年代改革开放以后，随着国际交流和旅游业的发展而发展起来的。当时刚刚实现了开放的城市、港口，如北京、上海、广州、南京、深圳等地，涉外部门纷纷要求提供洁净、无污染的供外宾生食的新鲜蔬菜,无土栽培应运而生。80年代中，农业部委托南京农业大学邀请世界著名无土栽培学者、专家伊东正、山崎肯哉等在南京农业大学举办全国性无土栽培培训研讨班多达6次,为该项农业高新技术在全国内的研究开发奠定了技术基础。1980年北京林业大学马太和教授以美国HowardM.Resh的水培为基础编译出版了系统介绍无土栽培理论与技术的专著《无土栽培》。1983年中国农业工程学会下设无土栽培学组，至1992年每年召开一次年会，1992年年会上改名为“中国农业工程学会设施园艺工程专业委员会”，每2年召开一次年会，并且与国际无土栽培学会等学术组织和研究机构建立了日趋频繁的联系。1986、1995年的“七五”、“八五”期间农业部把蔬菜作物的无土栽培列为重点科研攻关项口，北京农业大学、南京农业大学、中国农业科学院、中国农业工程研究设计院、江苏省农业科学院和浙江省农业科学院等教学、科研、生产单位参加了这一攻关项II,同时山东、广东、上海等省市也开展了适合国情的无土栽培技术研究开发。通过引进消化吸收和改良创新,先后研究开发出适合国情的高效、节能、实用的系列蔬菜无土栽培技术，包括简易正1、基质培、有机生态型基质培、浮板毛管水培、鲁SC型和华南深液培等无土栽培装置，在全国范围内普及推广，使我国的无土栽培从实验研究阶段迅速进入了商品化生产时期，获得了一批具有中国自主知识产权的农业高新技术，使国外的先进实用农业技术率先实现了国产化。随着从国外大型现代化温室的引进，现代化的无土栽培设施也随之有所引进，1985年北京长青果菜开发公司和深圳农星果菜公司分别从日本和美国引进了整套无土栽培设施,终因成本过高，经营不善，未能持续运行。随着全国各地农业科技示范园区的兴建，引进国外温室设备的高潮再次出现，仅1996年到2000年短短4年期间，引进国外10多个国家现代化温室175.4hm2,也带动了无土栽培成套设备的引进。例如，1996年上海浦东孙桥现代农业开发区在引进荷兰温室的同时，引进成套岩棉生产设施;深圳、北京分别于1998年和1999年从加拿大引进生菜连续生产的深池浮板水培装置，其特点是设备、品种、技术和管理人才一并引进，较80年代的引进完全不同，这对于开拓研究者和生产者的视野,消化、吸收、学习国外无土栽培先进技术设备，形成适合国情，适合我国气候特点的无土栽培设施和技术有着积极的作用。“八五”期间，浙江省农业科学院和南京农业大学在对日本浮根水培设施充分研究的基础上,研制出用定型泡沫塑料板槽的浮板毛管水培技术(FCH),用分根法较好地解决了水培中供液与供氧的矛盾，并在东南沿海地区广泛推广应用。1985年开始，华南农业大学依据我国南方热带、亚热带气候特点，在日本神园式深液流栽培设施的基础，开发出华南改进型水泥砖结构型深液流水培装置,并在华南各省市推广应用。南京市蔬菜研究所研制出简易营养液膜技术,上海、北京等地广泛引进岩棉培技术并应用于生产。同期，中国农业科学院蔬菜花卉研究所推出有机生态型无土栽培技术,采用砖结构加薄膜的槽式栽培，生产过程中全部施用有机肥，以固体肥料施入固体基质中，滴灌清水，力图降低无土栽培的投入和化肥营养液对环境污染的压力，同时简化了栽培设施，降低了投资和生产成本，在北京、新疆、山西等地推广应用。“九五”期间,南京农业大学以造纸厂下脚料一一芦苇末等工农业有机废弃物，添加发酵微生物群体和其它辅料，发酵合成优质环保型有机系列栽培基质，广泛应用于工厂化穴盘育苗和无土栽培之中，并形成配套的有机基质培无土栽培技术，在我国东南沿海地区推广应用效果良好。1994年山华南农业大学连兆煌教授和南京农业大学李式军教授组织编写的全国第一本无土栽培方面的高校统编教材一一《无土栽培原理与技术》，大部分高等农业院校在各专业开设了“无土栽培学”课程，对无土栽培技术的人才培养和技术普及起了重要的作用。从全国无土栽培面积的增长速度，可以看出我国无土栽培发展的态势和应用前景。20世纪80年代后期不足10hm2（不含台湾省），1990年增长到15hm2,1995年突破100hm2,1999年超过200hm2,2000年急速增至500hm2以上，现仍处于蓬勃发展的强劲势头。从栽培形式来看，各地都在多年栽培积累经验的基础之上，努力摸索适合本地经济水平、市场状况和资源条件的无土栽培系统和方式。总的来看,南方以广东为代表，以深液流水培为主，槽式基质培也有一定的发展,有少量的基质袋培;东南沿海长江流域以江浙沪为代表，以浮板毛管、营养液膜技术为主，近儿年有机基质培发展迅速，有一部分深液流水培,而北方广大地区由于水质硬度较高，水培难度较大，以基质栽培为主,有一部分进口岩棉培，北京地区有少量的深液流浮板水培。无土栽培面积最大的新媪戈壁滩，主要推广鲁SC型改良而成的砂培技术为主，在90年代末,其砂培蔬果的面积占全国无土栽培面积的13o无土栽培这一农业高新技术，在我国虽然开发利用的时间不长，但已取得明显效果,表现出广阔的发展前景和开发的巨大潜力。我国受人口增长、土地减少的挑战非常严峻,人口占世界总人口的14,但所具有的耕地面积仅为世界总耕地面积的17,据2000年统计，全国人均耕地仅为0.01hm2,要使国民经济保持可持续发展，不断提高国民生活水平，必须不断提高有限土地面积的生产效率,开拓农业生产的空间，无土栽培可提供超过普通土壤栽培儿倍其至十多倍的产品数量,可利用沙滩、盐碱等不毛之地生产农产品，为食品安全保障体系打好基础;我国是水质资源相当贫乏的国家,被列为世界上13个贫水国之一，全国人均水资源占有量仅为世界人均水平的14,农业每年缺水约300亿m3,无土栽培作为节水农业的有效手段，将在干旱缺水地区发挥其重要的作用；我国设施栽培发展迅速,以成为许多地区农业致富、农业增效的有效手段，但长期栽培的结果，设施土壤土壤栽培连作障碍日益加剧，无土栽培作为根治土壤栽培连作障碍的有效手段正在发挥着作用，今后在设施栽培中将广泛得到应用；另外，随着居民生活水平提高对农产品种类和质量的要求，参与国际竞争的需要和随着农业现代化进程的加快，无土栽培技术将受会到更大的重视，发展进程将进一步加快。遵循就地取材、因地制宜、高效低耗的原则，无土栽培形式将呈现以基质培为主，多种形式并存的发展格局。经济发达的沿海地区和大中城市将是现代化无土栽培发展的重点地区，它已作为“都市农业”和“观光农业”的主要组成部分,将会有更大的发展;具有成本低廉、管理简单的简易槽式基质培和其它无土栽培形式将是大规模生产应用、推广的主要形式。论文关键词：无土栽培现状发展趋势论文摘要:无土栽培是一种用营养液代替天然土壤作基质的栽培新技术，这种营养液可满足作物整个生命周期对水分、养分、氧气及温度的需求。简述了国外无土栽培的概况，介绍了中国无土栽培的发展，现状，并对发展趋势进行了分析，为推进中国无土栽培技术发展提供理论依据。无土栽培以人工制造的作物根系环境取代了土壤环境，可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分的供应矛盾，使作物根系处于最适宜的环境条件，从而充分发挥作物的增产潜力。II询，世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达100多个，由于其栽培技术的逐渐成熟和发展，应用范围和栽培面积也不断扩大，经营与技术管理水平空前提高，实现了集约化、工厂化生产,达到了优质、高产、高效和低耗的目的。1国外无土栽培的发展概况在设施农业中，无土栽培正在改变着传统种植方式，成为飞速发展的新兴学科。实践证明,无土栽培具有节水、节能、省工、省肥、减少环境污染、防止连作障碍、产品无污染及高产高效等一系列特点。早在笫二次世界大战期间，西方国家就应用无土栽培技术生产蔬菜供应部队。到20世纪60年代无土栽培技术在发达国家得到广泛应用。70年代后，出现了营养液膜技术(\FT),生产成本有所下降，后来乂出现多种人工基质。其中岩棉的应用较广，发展迅速。美国是世界上最早进行无土栽培商业化生产的国家，主要集中在干旱、沙漠地区，主要栽培作物有黄瓜、番茄等蔬菜，无土栽培面积超过2000hm2o荷兰是无土栽培最发达的国家,其无土栽培面积达4000hm2,有64%的温室都采用无土栽培技术。日本也是无土栽培较发达的国家，其无土栽培以岩棉培和NFT为主，无土栽培面积约300hm2o现在世界上商业性无土栽培是以基质栽培为主。荷兰的基质栽培占无土栽培总面积的90%以上,法国占81%,加拿大占80%,日本各种循环水栽培占80%以上，比利时基质栽培面积占50%左右。世界各国采用无土栽培主要生产蔬菜、花卉和水果。在欧盟国家温室蔬菜、水果和花卉生产中，已有80%采用无土栽培方式。欧盟规定。2010年之前该组织所有成员国的温室必须采用无土栽培。产量高是无土栽培的最大特点,世界上先进的无土栽培技术其番茄产量可以达到45〜55kg/m2,黄瓜产量达到50八70kg/m2o为此，发达国家已经实现了采用讣算机实施自动测量和自动控制，先进的无土栽培技术可以较好的保护环境，生产出绿色食品。近年,发达国家乂采用了专家系统的最新技术,应用知识工程总结专家的知识和经验,使其规范化、系统化，形成专家系统软件，它可以完成与专家水平相当的咨询工作，并可为用户提供建议和决策。忖前，世界上的无土栽培技术发展有两种趋势:一种是高投资、高技术、高效益类型，如荷兰、日本、美国、英国、法国、以色列及丹麦等发达国家，无土栽培生产实现了高度机械化。其温室环境、营养液调配、生产程序控制完全由讣算机调控,实现一条龙的工厂化生产,实现了产品周年供应，产值高经济效益显著。另一种趋势是以发展中国家为主，尤其是以中国为代表,根据本国的国情和经济技术条件。就地取材搞土法上马。手工操作，采用简易的设备。这些国家发展无土栽培的LI的是改造环境、节约用水和土地资源，解决人民的基本生活需要。2我国无土栽培的发展现状我国无土栽培的历史悠久，如生豆芽、船上种菜和盆里养水仙等都是原始的无土栽培。但我国开展无土栽培研究工作的时间比较晚,20世纪70年代末。山东农业大学首先开始无土栽培生产试验，并取得了成功,80年代中期，从国外引进温室及无土栽培设施相继投产。尤其是随着改革开放，人们的生活水平不断提高，蔬菜生产已经从过去的单纯追求高产向高产、优质方向发展，人们需求无公害蔬菜、绿色食品的呼声越来越高，在此形势下无土栽培在全国各地蓬勃兴起,迅速从研究阶段进入生产阶段。据资料统计，1985年全国无土栽培的面积只有7hm2,1990年增长到15hm2o1995年全国无土栽培的面积发展到50hm2,2000年全国无土栽培的面积达100hm2左右,2005年我国无土栽培的总面积约为315hm2。近儿年，我国无土栽培进入迅速发展阶段，无土栽培的面积和栽培技术水平都得到空前的提高。我国从事无土栽培技术研究的部门和单位约50多个。除研制不同类型的栽培装置外，重点研究营养液膜栽培和不同材料基质培的配套技术，并在全国普及推广，使我国的无土栽培从实验研究阶段进入商品化生产时期，获得一批具有中国自主知识产权的农业高新技术，使国外的先进实用技术实现国产化。无土栽培的植物也扩大到蔬菜、花卉、西瓜、甜瓜及草莓等20多种,但绝大部分用于蔬菜生产。我国无土栽培方式主要有基质培和水培两种：(1)固体基质培。主要是有机生态型基质培，还有基质袋培、立体培、岩棉培等形式。使用固体基质的营养液栽培具有性能稳定、设备简单、投资少、管理容易及不易传染根系病害等优点。近期使用的基质主要有岩棉、泥炭、沙、蛭石、珍珠岩及锯木屑等。现已证明，岩棉和泥炭是较好的基质，但我国的农用岩棉尚在试用阶段。多数靠进口，成本较高。岩棉是一种用多种岩石熔融在一起形成岩浆，然后喷成丝状，冷却后稍微压缩而成的疏松多孔的固体基质，因岩棉制作过程是在高温条件下进行的，故经过高温消毒，不含病毒和其他有机物。(2)水培。U前以营养液膜技术(\FT)和浮板毛管水培技术(FCH)两种为主。营养液膜技术(NFT)的特点是循环供液的液流呈膜状，仅以数毫米厚的浅液流流经栽培槽底部，水培作物的根垫底部接触浅液流吸水、吸肥，上部暴露在湿气中吸氧，较好地解决了根系吸水与吸氧的矛盾。但存在液流浅、液温不稳定、一旦停电停水植株易枯萎以及根际环境稳定性差等不足，限制了其发展。浮板毛管水培技术（FCH）系浙江省农业科学院和南京农业大学于“八五”期间研制开发，应用分根法的特点在栽培槽中设置湿毡分根装置，既解决了根系水气矛盾，乂有一定深度的营养液,不怕短期停电（24h以上），根际环境稳定。易于调控（冬季于栽培床内铺电热线加温，夏天铺设塑料软管通深井水降温）。3我国无土栽培的发展趋势无土栽培具有十分诱人的广阔前景，但其技术要求严、设施装备投入高，受我国主产、消费、资金、技术等方面因素的限制，II询不宜盲LI发展，更不能全套照搬国外的生产模式。应结合当地实际进行研究试验，在推广应用中走出一条实用可行的具有中国特色的无土栽培之路。3.1因地制宜发展具有本地特色的无土栽培技术山于自然资源、生产技术、市场环境等因素千差万别，因此各地不能全盘照搬国外或其他地区的生产方式和管理方法。如栽培基质的选择,应在试验的基础上大胆尝试利用本地资源:营养液配方也因各地水质、化肥种类等的不同，做出灵活调整;还应根据各地区消费习惯及气候特点，选择无土栽培的作物种类。总体看，南方以广东为代表，以深液流水培为主：东南沿海长江流域以江浙沪为代表，以浮板毛管、营养液膜技术为主;北方广大地区由于水质硬度较高，水培难度较大。以基质栽培为主;无土栽培面积最大的新疆戈壁滩。主要推广鲁SC型改良而成的砂培技术。各地应根据当地的具体惜况，建立适合本地区特点的无土栽培技术体系。3.2大力发展立体栽培模式我国人口占世界总人口的1/4,但耕地面积仅为世界总耕地面积的1/7,人均耕地面积远低于世界平均水平。而且我国是水资源相当贫乏的国家，被列为世界上13个贫水国之一，全国人均水资源占有量仅为世界人均水平的1/4，农业每年缺水约300亿m3。要使我国经济保持可持续发展，不断提高人民生活水平，必须不断提高有限土地面积的生产效率,拓展农业生产空间。据研究，立体栽培能充分利用空间和太阳能，提高土地利用率3〜5倍，提高单位面积产量2~3倍。为节约土地资源和水资源、提高土地利用率和生产效益，我国要加强立体栽培方面的研究，大力发展立体栽培技术。3.3简化技术，循序渐进无土栽培作为一项现代农业生产技术,涉及的范围包括作物栽培、肥料、病虫害控制、农业工程及自动化控制等多个学科，其技术难度、管理的复杂性均高于有土栽培，不易被农民所掌握，推广起来有一定的困难。这就需要各地农技推广或科研部门把特定的无土栽培技术总结、制定成简便易行的操作步骤，而农民只需按此操作即可。如需配制适宜当地某种作物的某种无土栽培方式所需的营养液，农民只需购回特定的专用复合式完全化肥，加入到一定比例的水中便可使用，在一定时间后，再加入要求量的部分或全部营养物质即可。先试验性探索，再大规模投入生产应用，使无土栽培技术的管理和操作均有类似的“指导”可循。同时还要对农民进行有关的技术培训，提高其现代农业技能和水平。3.4降低成本，增加效益无土栽培技术在发达国家和地区多使用专用设施和设备，如成型的各种栽培槽、商品化基质、营养液的自