無土栽培論文：蔬菜無土種植研究現況

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本文作者：劉建華1，肖光輝2，李青峰3作者單位：1湖南省農業信息與工程研究所2湖南省西瓜甜瓜研究所3湖南省核農學與航天育種研究所

特點與優勢

1有機基質是構成植物營養的基礎

在傳統無土栽培中植物所需的營養來源于營養液，而有機生態型無土栽培植物所需的營養主要來自于施入基質中的固態有機肥，該技術通過定期追施固態肥料和灌溉清水進行肥水供應，突破了無土栽培必須使用化學營養液的傳統模式[3]。有機生態型無土栽培使用的基質是構成植物營養的基礎。用工農業有機廢棄物配成的栽培固體基質不僅是植物生長發育重要的營養來源，而且還能夠調節植物養分的均衡供應。因此，配制適合植物生長發育的有機基質是有機生態型無土栽培的關鍵。

2有效避免土壤連作障礙和土傳性病害的蔓延

自1990年以來我國設施蔬菜栽培發展非常快，山東壽光等地區的蔬菜設施栽培已成為農村經濟發展的支柱產業。但設施蔬菜栽培的復種指數高，病蟲害發生嚴重，化肥與農藥的使用量大，容易導致土壤次生鹽漬化、土傳病害等連作障礙的發生。設施蔬菜栽培一般在種植3～4a后出現不同程度的減產、品質下降和效益下滑等現象。無土栽培則切斷了土傳病蟲原的傳播渠道，有效克服了設施栽培中的連作障礙問題，而且基質的消毒也比土壤消毒更經濟、方便。所以，有機生態型無土栽培能有效避免土壤連作障礙和土傳性病害的蔓延，是克服蔬菜設施栽培連作障礙最有效、最經濟的辦法[1]。

3顯著降低生產成本，簡化操作

傳統的營養液無土栽培生產成本高、操作難度大，難以推廣。因為營養液無土栽培需要成套的設備，營養液的配制、管理和能源費用很高；配制營養液所用的專用化學肥料的成本比普通農用化肥高很多;營養液無土栽培的水分和養分的利用率比土壤栽培的還低[4]；同時營養液的配制、調節和使用需要專門的技術人員進行操作。有機生態型無土栽培則采用工農業有機廢棄物經發酵腐熟漚制而成，植物所需的營養以各種有機肥或無機肥的固體形態混施入基質中，在栽培過程中可分次將固態肥料直接追施于基質內或以無機化肥的形式通過滴灌進行補充。有機基質中微量元素豐富，各種營養元素齊全，管理上與土壤栽培基本一樣，一般只要考慮氮、磷、鉀3要素的供應總量及平衡，所以大大地簡化了無土栽培的操作管理過程[2]。統計表明，有機生態型無土栽培與最簡單的營養液基質槽式栽培相比，一次性投資低45.5%，基質成本低60%，肥料成本低53%[3]。

4將有機農業成功導入無土栽培

傳統的營養液無土栽培以多種專用化學無機鹽配成的營養液提供植物營養，其中硝態氮占施氮總量的90％以上，常導致生產的蔬菜產品器官中硝酸鹽含量過高，不符合綠色食品的生產標準[5]。有機生態型無土栽培從栽培基質的配制到肥料的施用都以有機物質為主，把屬于純無機農業的無土栽培引入有機農業中，實現了無土栽培與有機農業的有機結合。有機基質與有機肥料經過發酵處理，在分解釋放養分的過程中，不會出現有害物質與無機鹽危害，產品潔凈衛生、品質好。

5對環境無污染

營養液無土栽培所用的營養液經過一段時間的循環使用后，其濃度、pH值等都會發生變化，從而造成某些營養元素的無效，需要對營養液進行一次更新，所以在栽培過程中一般有20％左右的營養液排出系統外。在排出的廢液中所含氮、磷量，特別是硝態氮等鹽濃度很高。例如，在巖棉栽培系統的排出液中，硝酸鹽的濃度高達212mg/L，而且更新下來的舊巖棉塊不可降解，很容易對環境造成污染[6]。有機生態型無土栽培則用清水進行滴灌，其灌水量一般低于有機基質的飽和含水量，只要栽培管理措施得當，很少有廢液排出系統外。即使有少量廢液排出，其硝酸鹽的濃度也只有l～4mg/L，對環境無污染[1]。有機基質經過5a左右的栽培利用后也需更新，更新換下的基質可作為有機肥料施于土壤中供大田作物利用，不僅不會產生環境污染，而且是一種很好的進行土壤改良的有機肥。

6優質高產，經濟效益顯著

有材料統計顯示，蔬菜有機生態型日光溫室無土栽培與土壤栽培相比，不僅可增產35％以上，而且還能節省肥料70％以上，降低肥料成本50％～60％，節水50％～70％。所以有機生態型無土栽培的推廣面積現在超過了全國無土栽培總面積的60％，而且95％以上的應用者都為個體菜農。栽培蔬菜的平均年產量達16000kg/667m2以上，比普通土壤增產150％[3]，其中黃瓜產量高達25346kg/667m2以上[7]。由于適應各地的蔬菜反季節有機生態型栽培技術已基本成熟，設施蔬菜栽培的產量和質量均有大幅度提高，取得了良好的社會效益和經濟效益。例如：胡永德[8]在華中地區采用有機生態型無土栽培技術生產水果型小黃瓜，一般單季產量5000～6000kg/667m2，一年2茬，總產量10000kg/667m2以上，年產值可達3萬元以上。甘肅省清水縣蔬菜采用日光溫室有機生態型無土栽培，2009年～2010年一個生產周期的蔬菜平均產量達到5800kg/667m2，平均收入達到1.28萬元/667m2，較普通溫室栽培平均增收2500元/667m2以上，增長25％[9]。張東昱等[10]開展了黃瓜間作辣椒有機生態型立體栽培技術研究，黃瓜和辣椒產量分別達5326kg/667m2、4568kg/667m2，產值分別為7989元/667m2、11420元/667m2。全年投入成本為5800元/667m2，凈增產值為13609元/667m2。

研究與應用現狀

1主要栽培形式

一種是蔣衛杰等[11]研究報道的地上栽培槽。該栽培槽的內徑0.48m，高0.2m，長度根據不同的栽培設施而異，一般由4層磚平地砌成，槽底鋪一層0.1mm厚的塑料薄膜與土壤隔離，先在槽中填5cm厚的粗爐渣或石礫以利于排水，再鋪一層廢舊編織袋作襯墊，最后裝填栽培基質15cm。另一種是簡易栽培土槽，其在水平的地面挖成，上口寬35～40cm，下口寬25cm，深度25cm。栽培時先在槽內鋪一層塑料薄膜與周圍土壤隔離，然后將有機基質填入栽培槽，這種栽培槽節省基質、成本低，只需要基質30m3/667m2左右，而且蔬菜的生長量和產量與其他基質槽栽培形式無顯著差異。

2主要栽培的蔬菜種類

有機生態型無土栽培原來種植的主要是瓜果類蔬菜，現在大多數蔬菜和一些特種蔬菜等都有栽培。主要包括：茄果類蔬菜番茄、辣椒、茄子，瓜類蔬菜黃瓜、小果型西瓜、厚皮甜瓜、西葫蘆、南瓜、瓠瓜、冬瓜、苦瓜，其他蔬菜如蕓豆、青花菜、空心菜、生菜、菠菜、萵苣、芹菜、韭菜、大蒜等，以及特種蔬菜如烏塌菜、紫背天葵、豆瓣菜、馬齒莧等。

3適合各地蔬菜栽培基質配方的篩選

有機基質一般采用當地價格低廉的農作物秸稈及加工下腳料如玉米秸稈、花生殼、食用菌渣、甘蔗渣、酒糟、蘆葦末、中藥渣等工農業有機廢棄物和畜禽糞便等為主要原料發酵腐熟而成。為了改善有機基質的物理性能，可以加入一定量的無機基質如河沙、爐渣、蛭石、珍珠巖等進行混配。混配比例可根據當地基質材料的成本和來源靈活掌握，原則是基質中無機物最多不要超過60%，否則其保水保肥性能下降。有機物與無機物的體積之比最大可達8∶2。有機基質混配后其有機質含量應在40%～50%以上，C/N=30左右，總養分含量為3～5kg/m3左右，pH值為5.8～6.4，容重為0.30～0.64g/cm3，總孔隙度大于85%。經過多年的試驗研究與生產實踐，利用各地豐富的工農業有機廢棄物資源，人們篩選出了多種適合各地蔬菜栽培的基質配方，減少了泥炭的使用量，取得了明顯的生態效益和經濟效益。

1）番茄栽培基質配方

麥秸∶爐渣=7∶3、棉籽殼∶爐渣=5∶5、麥秸∶鋸末∶爐渣=5∶3∶2、玉米秸∶菇渣∶爐渣=3∶4∶3、或玉米秸∶鋸末∶菇渣∶爐渣=4∶2∶1∶3，1m3基質加入10kg消毒雞糞、lkg復合肥[12]；菇渣∶河沙∶珍珠巖=5∶5∶1.0，1m3基質加入20kg消毒的商品豬糞、5kg有機無土栽培專用肥及適量微量元素[13]。

2）茄子栽培基質配方

菇渣∶玉米芯∶爐渣=3∶3∶4，1m3基質加入10～15kg復合有機肥、10kg有機生態型無土栽培專用肥、3kg過磷酸鈣[14]。

3）辣椒栽培基質配方

玉米秸稈∶泥炭土∶豬糞=1∶1∶1，1m3基質加入3kg有機生態型專用肥、1kg尿素、1kg餅肥、3kg膨化雞糞、1kg過磷酸鈣[15]；木薯皮∶甘蔗渣∶廢菇渣∶爐渣=l∶2∶2∶1，1m3基質加入20kg優質干雞糞或鵪糞、0.5kg磷酸二銨[16]；（秸稈∶牛糞=6∶4）∶菇渣∶爐渣=5∶5∶5[17]。

4）黃瓜栽培基質配方

菇渣∶草炭∶珍珠巖=1∶1∶1，1m3基質加入3kg有機生態型專用肥、1kg尿素、1kg餅肥、3kg膨化雞糞、1kg過磷酸鈣[7]；菇渣∶稻谷殼∶草炭∶鋸末（非松木）=2∶2∶l∶1，1m3基質加入10kg膨化雞糞、1.5kg硫酸鉀、1.5kg腐熟菜枯粕[8]；菇渣∶珍珠巖=2～3∶1或草炭∶珍珠巖=2～3∶1，每1m3基質加入消毒雞糞10kg[6]。

5）甜瓜栽培基質配方

蘑菇渣∶秸稈∶河砂∶爐渣=4∶2∶1∶0.25、蘑菇渣∶河砂∶爐渣=4∶1∶0.25、或草炭∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1，1m3基質加入10～20kg有機肥，1～2kg復合肥、0.5kg過磷酸鈣、0.5kg磷酸二氫鉀[18]；菇渣∶豬糞（或牛糞）∶礱糠灰∶煤渣=5∶2∶2∶1[19]。

6）空心菜等葉菜類基質配方

菇渣∶爐渣=1∶1～1.5，1m3基質加入10kg消毒膨化雞糞、2kg三元復合肥等[20]。

存在的主要問題

1有機基質的生產缺乏統一的質量標準

隨著有機生態型無土栽培的迅速發展，對栽培基質的需求量越來越大，迫切需要栽培基質的產業化生產。但基質的質量評價與生產規程缺乏統一的標準，由于有機廢棄物材料的不同或同類材料產地或時間的不同，在利用這些有機廢棄物合成栽培基質時都會導致合成基質的質量不穩定，造成各批量之間基質質量存在較大差異。這就給基質的工廠化生產帶來了一定困難，也增加了栽培過程的盲目性與難度。

2栽培基質的重復利用問題

由于受外界環境、作物本身的吸收與根系的分泌、灌水及施肥等的影響，有機基質在栽培完一茬蔬菜后，其理化性狀發生變化，如基質的有效營養成分減少，pH值發生變化、EC值升高等；基質在使用過程中特別是在連作情況下常會聚積病菌和蟲卵，從而導致栽培基質的質量下降。因此，基質在重復利用前要添加適當新的基質成分和補充肥料，以改善基質的理化性狀，同時還要對基質進行消毒，太陽能消毒是目前應用廣泛而且效果良好的基質消毒方式。

3缺乏適合有機生態型基質栽培的蔬菜專用品種

雖然已從普通栽培品種中篩選出了一些比較適合有機生態型無土栽培的品種，例如，杜中平[21]篩選出了“北京402”作為溫室有機生態型無土栽培的黃瓜品種；許耀照等[22]篩選出了“酒椒3號”作為有機生態型無土栽培的辣椒品種；莫云彬等[3]篩選出了“金小鈴”作為有機生態型無土栽培的櫻桃番茄品種。但到目前為止，我國還沒有用于設施有機生態型無土栽培的蔬菜專用品種。由于有機生態型無土栽培和設施栽培的特殊性，迫切需要選育出適用于有機生態型無土栽培的耐低溫、耐弱光、耐鹽堿性強、抗根部病害，且高產、優質的專用蔬菜品種。

4不同地區間經濟效益差異大

盡管有機生態型無土栽培的產量高、品質好，投資比營養液無土栽培少，但其生產成本仍比露土栽培高。而目前我國市場體系不夠健全，監測手段滯后，一般市場并不能體現產品的優質優價，蔬菜有機生態型無土栽培地區間的經濟效益差異大。例如，在南方沿海地區、旅游業發達的地區、經濟條件好的大城市及各大油田和工礦區附近，有機生態型無土栽培的經濟效益較好；而在一些經濟相對不發達的落后地區則經濟效益較差，影響了農民發展有機生態型無土栽培的積極性。因此，要建立健全的蔬菜有機生態型無土栽培市場體系，以提高蔬菜有機生態型無土栽培的經濟效益。

發展前景展望

雖然我國有機生態型無土栽培的面積已占無土栽培總面積的60%以上[2－3]，但其比例還不到我國設施栽培面積的4‰[23－24]，而荷蘭等發達國家無土栽培面積則占設施面積的90％以上，日本無土栽培面積也達設施面積的20％。我國人均耕地面積只有世界平均的1/3，有很多沙荒地、鹽堿地及大量的廢棄礦區和荒灘無法利用，采用有機生態型無土栽培技術可以利用這些傳統農業無法耕作的地區進行蔬菜生產，不僅可以緩解糧菜爭地的矛盾，而且可為農民提供一條脫貧致富的途徑。我國人均水資源只有世界人均水資源的1/4，有機生態型無土栽培與一般土壤栽培相比可節水50%～70%[3]，而且還可以大大減少化肥、農藥的使用。隨著現代農業的發展、種植業結構的調整和我國設施農業的進一步發展，蔬菜、花卉等高附加值農產品的規模化、工廠化生產步伐正在加快，蔬菜有機生態型無土栽培的發展前景也越來越廣闊，它將利用有機固體廢棄物合成環保型有機栽培基質，對基質的原料來源進行篩選與分類，對發酵過程進行標準化控制，使生產出的基質具有質量穩定性并形成產業化，實現自然資源的循環利用與農業的可持續發展。隨著設施水平的不斷改進與提高，現代化控制儀器儀表和計算機自動控制技術在無土栽培中的應用與普及，并根據我國目前設施蔬菜的發展水平和城鄉居民生活方式多樣化的需要，有機生態型無土栽培的發展趨勢將朝著規模化、集約化、自動化、工廠化和小型化、家庭化的方向發展，并將出現高度設施化和簡易栽培并存的局面。另一方面，隨著有機生態型無土栽培基質工廠化生產和商品化的實現，蔬菜有機生態型無土栽培技術在家庭中的使用也將日益受到人們的重視，將有越來越多的居民采用有機生態型無土栽培技術在陽臺、屋頂等空閑地種植蔬菜。