无土栽培学概论.ppt

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1、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是研究无土栽培技术原理、是研究无土栽培技术原理、栽培方式和管理技术的一门栽培方式和管理技术的一门综合性应用科学。综合性应用科学。本课程教学目的：本课程教学目的：本课程教学目的：本课程教学目的：阐述蔬菜无土栽培的发展现状与展望，阐述蔬菜无土栽培的发展现状与展望，介绍无土栽培的基本原理与方法。介绍无土栽培的基本原理与方法。教学要求：教学要求：重点了解基质栽培和水培的设施结构，重点了解基质栽培和水培的设施结构，掌握主要蔬菜无土栽培的关键技术。掌握主要蔬菜无土栽培的关键技术。主主 要要 内内 容容第一章第一章 概概 论论第二章第二章

2、营养液栽培营养液栽培第三章第三章 基质栽培基质栽培第四章第四章 无土栽培技术无土栽培技术 第一章第一章 概概 论论无土栽培的特点无土栽培的特点无土栽培的类型无土栽培的类型无土栽培的现状与发展趋势无土栽培的现状与发展趋势第一节第一节 无土栽培的特点无土栽培的特点一、简介一、简介1.1.概念概念 无土栽培（无土栽培（Soilless CultureSoilless Culture）是指不用天然土壤而采用基质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。营养液栽培作物的方法。无土栽培是当今世界上最先进的无土栽培是当今世界上最先进的蔬菜生产方式，适宜蔬菜蔬菜生产方式，适宜蔬菜专业化、商品化

3、、自动化生产。专业化、商品化、自动化生产。2.2.地位地位：无土栽培技术无土栽培技术作为设施园艺的核心技术，作为设施园艺的核心技术，与生物技术一起被列为与生物技术一起被列为2020世纪世纪对农业生产产生巨大影响的两大对农业生产产生巨大影响的两大具有划时代意义的高科技农业技术。具有划时代意义的高科技农业技术。其发展水平和应用程度已成为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世界各国农业现代化水平的 重要标志之一。重要标志之一。月月 季季红掌红掌凤梨凤梨非洲菊非洲菊无土育苗无土育苗甜甜 瓜瓜甜甜 椒椒蝴蝶兰蝴蝶兰3.3.历史历史1850-18651850-1865年科学家沙奇斯（年科学

4、家沙奇斯（SachsSachs）和克诺普（和克诺普（KnopKnop）等）等用营养液进行试验。用营养液进行试验。无土栽培技术最早起源于德国。无土栽培技术最早起源于德国。19291929年，美国年，美国格里克（格里克（W.F.GrickeW.F.Gricke）教授教授应用营养液培育出一株高应用营养液培育出一株高7.5m7.5m，单株产量达单株产量达14.5kg14.5kg的番茄，的番茄，成为成为第一个第一个将无土栽培将无土栽培引入商业化生产的人。引入商业化生产的人。从从2020世纪世纪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、荷兰、日本等国瑞典

5、、以色列、荷兰、日本等国广泛开展了研究并实际应用。广泛开展了研究并实际应用。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、果树等。扩展到花卉、果树等。二、无土栽培的特点二、无土栽培的特点1.1.适应性广适应性广土质不好的盐碱地、沙地；空闲荒地；土质不好的盐碱地、沙地；空闲荒地；完全没有土壤的沙漠滩地、海岛；完全没有土壤的沙漠滩地、海岛；楼顶阳台等处，均可进行无土栽培。楼顶阳台等处，均可进行无土栽培。2.2.防止土壤连作障碍防止土壤连作障碍 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、连作造成的地力衰竭、病虫严重等问题。病虫严重等问题。3.3.产量高，品质好产量

6、高，品质好无土栽培可以最大限度地满足无土栽培可以最大限度地满足作物对温、光、水、肥的要求，作物对温、光、水、肥的要求，产量大幅度提高。产量大幅度提高。表表1-1 无土栽培蔬菜产量的比较无土栽培蔬菜产量的比较(t/hm2)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无土栽培蔬菜品质好，营养价值高无土栽培蔬菜品质好，营养价值高表表1-2 1-2 几种蔬菜无土栽培的品质比较几种蔬菜无土栽培的品质比较栽培方式栽培方式维

7、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 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类及生育期无土栽培可根据蔬菜种类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问题。以及被土壤微生物吸收等问题。无土栽培的耗水量无土栽培的耗水量约为土壤栽培的约为土壤栽培的1/4-

8、1/101/4-1/10。节省肥料用量节省肥料用量50%-70%50%-70%。同时无土栽培简化了耕作工序，同时无土栽培简化了耕作工序，不需进行翻耕土壤、中耕除草、不需进行翻耕土壤、中耕除草、土壤消毒等，大大节省劳力。土壤消毒等，大大节省劳力。土壤栽培蔬菜，每个劳动力土壤栽培蔬菜，每个劳动力可管理可管理0.067hm0.067hm2 2-0.133hm-0.133hm2 2土地，土地，而无土栽培时，一般可管理而无土栽培时，一般可管理0.2hm0.2hm2 2-0.26hm-0.26hm2 2土地。土地。5.5.有利于实现蔬菜栽培的现代化有利于实现蔬菜栽培的现代化无土栽培便于栽培设置、操作管理无

9、土栽培便于栽培设置、操作管理向自动化、现代化方向发展。向自动化、现代化方向发展。三、无土栽培应注意的问题三、无土栽培应注意的问题1.1.投资大、运行成本高投资大、运行成本高无土栽培需要相应的设施、设备。无土栽培需要相应的设施、设备。我国从国外引进的温室我国从国外引进的温室和相应的成套无土栽培设施，和相应的成套无土栽培设施，平均投资平均投资1000-15001000-1500元元/m/m2 2，一般面积一般面积1hm1hm2 2-1.5hm-1.5hm2 2，总投资总投资10001000万元万元-1500-1500万元。万元。上海孙桥现代农业公司上海孙桥现代农业公司无土栽培蔬菜的生产费用无土栽培

10、蔬菜的生产费用每平方米高达每平方米高达4040元以上。元以上。（1996-19981996-1998）2.2.技术要求高技术要求高（1 1）无土栽培过程中的营养液配制、）无土栽培过程中的营养液配制、供应以及设备操作等，较为复杂。供应以及设备操作等，较为复杂。（2 2）营养液使用中，缓冲能力差，）营养液使用中，缓冲能力差，水肥管理不当，易出现生理性障碍；水肥管理不当，易出现生理性障碍；消毒不彻底时还易造成某些病菌的消毒不彻底时还易造成某些病菌的大量繁殖和迅速传播。大量繁殖和迅速传播。第二节第二节 无土栽培的类型无土栽培的类型通常，按照是否使用固体基质，通常，按照是否使用固体基质，分为两大类型：分

11、为两大类型：固体基质栽培、非固体基质栽培固体基质栽培、非固体基质栽培（一）固体基质栽培（一）固体基质栽培 （Solid substrate culture）简称基质培。简称基质培。通过固体基质固定根系，并向作物通过固体基质固定根系，并向作物供应营养和氧气的无土栽培方法。供应营养和氧气的无土栽培方法。1.1.优缺点优缺点（1 1）优点）优点 生产性能优良而稳定，可较好地生产性能优良而稳定，可较好地 协调根际环境的水、气矛盾。协调根际环境的水、气矛盾。便于就地取材，设备投资较少。便于就地取材，设备投资较少。（2 2）缺点）缺点基质需要部分投资。基质需要部分投资。基质填充、消毒再利用等费工较多基质填

12、充、消毒再利用等费工较多。2.2.类类 型型依据基质种类的不同，依据基质种类的不同，可分为有机基质培、可分为有机基质培、无机基质培和复合基质培无机基质培和复合基质培3 3类。类。（1 1）有机基质培）有机基质培（Organic substrate cultureOrganic substrate culture）指用草炭、锯末、树皮、稻壳、指用草炭、锯末、树皮、稻壳、菇渣、蔗渣和椰子壳纤维等菇渣、蔗渣和椰子壳纤维等有机物作为基质的无土栽培方式。有机物作为基质的无土栽培方式。泥炭培（泥炭培（peatmoss culturepeatmoss culture）锯末培（锯末培（sawdust cult

13、uresawdust culture）塑料泡沫培（塑料泡沫培（foam culturefoam culture）秸秆基质培（秸秆基质培（straw substratestraw substrate）2.2.无机基质栽培无机基质栽培（Inorganic substrate cultureInorganic substrate culture）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质的无土栽培形式。石等无机物作基质的无土栽培形式。砂培（砂培（sand culturesand culture）珍珠岩培（珍珠岩培（perlite cultureperlite cul

14、ture）岩棉培（岩棉培（rockwool culturerockwool culture）陶粒培（陶粒培（haydite culturehaydite culture）砂是应用最早的无土栽培基质之一。砂是应用最早的无土栽培基质之一。砂培仍有不少地区还在应用；砂培仍有不少地区还在应用；岩棉培应用最广，岩棉培应用最广，在西欧、北美基质栽培中占绝大多数。在西欧、北美基质栽培中占绝大多数。（3 3）复合基质培）复合基质培（Complex substrate cultureComplex substrate culture）以有机、无机混合物以有机、无机混合物作为基质的无土栽培方式。作为基质的无土栽培

15、方式。（二）非固体基质培（二）非固体基质培（Liquid substrate culture）可分为水培和雾培两类。可分为水培和雾培两类。1.1.水培（水培（HydroponicsHydroponics）（1 1）概念）概念 作物根系直接生长在作物根系直接生长在营养液液层中的无土栽培方法。营养液液层中的无土栽培方法。（2 2）类型）类型 水培种类很多。水培种类很多。我国常见水培类型的有：我国常见水培类型的有：营养液膜栽培营养液膜栽培 （NFTNFT，Nutrient Film Technique Nutrient Film Technique）深液流栽培深液流栽培 （DFTDFT，Deep F

16、low Technique Deep Flow Technique）（3 3）缺点缺点 成本高；成本高；供氧不易解决。供氧不易解决。2.2.雾培（雾培（Spray cultureSpray culture）（1 1）概念）概念 喷雾栽培，又称气培。喷雾栽培，又称气培。作物根系悬挂在栽培容器的内部空间，作物根系悬挂在栽培容器的内部空间，将营养液定时喷雾到根系的栽培方法。将营养液定时喷雾到根系的栽培方法。（2 2）优点）优点 能很好地解决根系氧气供应问题。能很好地解决根系氧气供应问题。营养液可循环使用。营养液可循环使用。（3 3）缺）缺 点点设备投资大，设备投资大，生产上很少采用，多作展览用。生产

17、上很少采用，多作展览用。第三节第三节 无土栽培的现状与发展趋势无土栽培的现状与发展趋势一、无土栽培的现状一、无土栽培的现状自自1919世纪世纪6060年代起，年代起，无土栽培已有无土栽培已有140140余年历史。余年历史。世界许多国家设立世界许多国家设立无土栽培技术研究与开发机构。无土栽培技术研究与开发机构。19551955年成立国际无土栽培工作组年成立国际无土栽培工作组（IWGSCIWGSC，International Working Group International Working Group on Soilless Cultureon Soilless Culture）隶属于国际园

18、艺学会。隶属于国际园艺学会。1980 1980年，年，IWGSC IWGSC 改名为改名为ISOSCISOSC （International Society ofInternational Society of Soilless Culture Soilless Culture）每每4 4年举行一次国际无土栽培学会年会。年举行一次国际无土栽培学会年会。我国于我国于19751975年年 成立第一个无土栽培学术组织成立第一个无土栽培学术组织 中国农业工程学会无土栽培学术委员会，中国农业工程学会无土栽培学术委员会，19921992年改名为中国农业工程学会年改名为中国农业工程学会 设施园艺工程专业委员

19、会。设施园艺工程专业委员会。我国另外一个涉及我国另外一个涉及 无土栽培技术的学术组织无土栽培技术的学术组织 中国园艺学会设施园艺专业委员会中国园艺学会设施园艺专业委员会 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）荷兰）荷兰世界无土栽培最发达国家之一。世界无土栽培最发达国家之一。面积达到面积达到30003000多多hmhm2 2。ISOSCISOSC总部就设在荷兰。总部就设在荷兰。荷兰无土栽培荷兰无土栽培主要类型：主要类型：岩棉培，占总面积的岩棉培，占总面积的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）。（

20、主要是切花）。（2 2）英国）英国19731973年，年，CooperCooper发明营养液膜技术。发明营养液膜技术。19811981年，英国温室作物研究所建设年，英国温室作物研究所建设号称当时世界最大的号称当时世界最大的8 hm8 hm2 2“番茄工厂番茄工厂”。2.2.日本日本实用性的大规模无土栽培技术实用性的大规模无土栽培技术走在世界前列。走在世界前列。植物工厂的研究也处于世界领先水平。植物工厂的研究也处于世界领先水平。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。3.3.美

21、国美国世界上最早进行无土栽培商业化世界上最早进行无土栽培商业化生产应用的国家。生产应用的国家。19971997年面积年面积308 hm308 hm2 2 。面积不大，多集中在干旱、沙漠地区。面积不大，多集中在干旱、沙漠地区。美国无土栽培技术研究的重点美国无土栽培技术研究的重点已转向太空农业。已转向太空农业。美国宇航中心美国宇航中心已成功地采用无土栽培技术生产已成功地采用无土栽培技术生产人类在太空中生活必需的食物。人类在太空中生活必需的食物。4.4.中中 国国 无土栽培始于无土栽培始于19751975年。年。目前面积不足目前面积不足10001000公顷。公顷。主要栽培果菜、绿叶蔬菜和特产菜主要栽

22、培果菜、绿叶蔬菜和特产菜（如芥蓝、菜心、油菜、豆瓣菜等）。（如芥蓝、菜心、油菜、豆瓣菜等）。20 20世纪世纪9090年代初，年代初，中国农业科学院蔬菜花卉研究推广中国农业科学院蔬菜花卉研究推广有机基质栽培（有机生态型无土栽培），有机基质栽培（有机生态型无土栽培），简化了栽培设施，降低投资和生产成本简化了栽培设施，降低投资和生产成本。无土栽培这一农业高新技术，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，在我国虽然开发利用时间不长，却表现出广阔的发展前景。却表现出广阔的发展前景。二、发展趋势二、发展趋势1.1.高度设施化高度设施化 主要表现为大型化和现代化。主要表现为大型化和现代化。如

23、美国的大型温室面积可达如美国的大型温室面积可达2020公顷；公顷；日本的单栋温室面积就有日本的单栋温室面积就有5000 m5000 m2 2。2.2.环保化环保化 如营养液封闭循环如营养液封闭循环 、取代岩棉材料等。、取代岩棉材料等。3.3.省力化省力化 栽培管理作业简单化、机械化。栽培管理作业简单化、机械化。如荷兰、日本如荷兰、日本正在开发黄瓜高绳索栽培法，正在开发黄瓜高绳索栽培法，主枝伸直生长，下部叶片除去，主枝伸直生长，下部叶片除去，提高收获作业效率（劳动时间减少提高收获作业效率（劳动时间减少1/41/4）4.4.节本化节本化 主要是降低肥料成本。主要是降低肥料成本。日本日本:采用单肥配

24、制技术，采用单肥配制技术，尽量减少排液率。尽量减少排液率。在我国，中国农科院蔬菜花卉所、在我国，中国农科院蔬菜花卉所、安徽农业大学等单位安徽农业大学等单位研制了有机生态型、研制了有机生态型、多功能营养型无土栽培基质。多功能营养型无土栽培基质。不使用营养液不使用营养液 而直接灌溉清水，而直接灌溉清水，从而减低成本。从而减低成本。5.5.安全化安全化 为防止病害发生，为防止病害发生，对营养液的消毒更加重视。对营养液的消毒更加重视。如荷兰采取低速砂过滤处理技术如荷兰采取低速砂过滤处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时以每小时0.1m0.1m的速度流动，的速度流动，把某些病原菌过滤出来。把某些病原菌过滤出来。