无土栽培第一章概述

无土栽培技术TechniqueofSoillessCulture辽宁师范大学生命科学学院LifeScienceCollegeofLNNU张剑锋TechniquesofSoillessCulture无土栽培技术主要内容第一章概述 第二章无土栽培理论基础第三章营养液第四章 固体基质第五章常用水培和喷雾培生产设施及管理第六章常用固体基质生产设施及管理第七章无土栽培的环境保护设施第八章无土栽培各论中华人民共和国学科分类与代码国家标准(GB/T13745-92)共设五个门类、58个一级学科、573个二级学科、近6000个三级学科。1.自然科学2.农业科学3.医药科学4.工程与技术科学5.人文与社会科学2.农业科学210-农学220-林学230-畜牧、兽医科学240-水产学第一章概述第一节 无土栽培的定义和分类一、无土栽培的定义不用天然土壤来种植植物的方法。定义：不用天然土壤、而利用含有植物生长发育所必需元素的营养液来提供营养，并可使得植物能够正常地完成整个生命周期的一种种植技术。无土栽培(SoillessCulture,Hydroponics,SolutionCulture)又称为营养液栽培、溶液栽培、水耕、水培、养液栽培等。技术的概念与特点原始概念：熟练。即熟能生巧，巧就是技术。广义概念：人类为实现社会需要而创造和发展起来的手段、方法和技能的总和。包括工艺技巧、劳动经验、信息知识和实体工具装备，也就是整个社会的技术人才、技术设备和技术资料。狄德罗的定义：为某一目的共同协作组成的各种工具和规则体系。技术特点：目的性----贯穿于整个技术活动中；社会性----社会协作、社会支持、受社会多种条件制约；多元性----有形的工具装备、机器设备、实体物质等硬件，无形的工艺、方法、规则等知识软件，还可以 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为信息资料、设计图纸等。二、无土栽培的分类根据植物根系生长环境的不同，可分为无固体基质栽培和有固体基质栽培两大类型。这两大类型还可根据固定植物根系的材料不同和栽培技术上的差异分为多种类型。水培水仙花船后的水上菜园古巴比伦空中花园二、试验研究时期(1840-1930’s)在此之前，人们被“植物的营养本质是什么”的问题所困扰。以“油、火、水、土”为其营养的。以“水”为营养的(Helmont为代表)。以“腐植质”为营养的(腐植质营养学说)。1840年J.von Liebig提出了“植物矿质营养学说”，否定了当时流行的“腐殖质营养学说”。还进一步提出了“养分归还学说”。矿质营养学说是植物营养学新旧时代的分界线和转折点。重要事件1.1842年德国Wiegman和Postolof用白金坩埚内放置石英沙和白金碎屑支撑植物，并加入溶解有硝酸铵和植物灰分浸提液的蒸馏水来栽培植物，他们发现单纯加入硝酸铵溶液时植物发育不够完全，而加入植物灰分浸提液的植物生长健壮，这就是营养液栽培的雏形。2.19世纪中叶，法国JeanBoussingault采用在盛有河沙、石英沙和木炭的容器中加入已知植物生长所需化合物溶液来研究控制植物生长的方法。1856-1860年期间，SalmHorstmar对此方法进行了改进。3.1860年，J.vonSachs进行了利用石英沙作为固定植物基质，然后加入营养液的试验；1865年他又与W.Knop利用广口瓶将棉花塞固定植物，把植物悬挂起来而根系伸入瓶内的溶液中进行水培试验。4.同时两人结合化学分析植物的元素组成，提出了早期的10种必需无机元素学说，这10种无机元素为C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe。5.Sachs和Knop以无机化合物Ca(NO3)2、KNO3、KH2PO4、MgSO4作为植物的营养来源(添加少量的FePO4作为铁源)，形成了Knop营养液，这种营养液又称为“四盐营养液”。1915年，J.W.Shive为了减少营养液配方中化合物的组成种类，研究出了一种以Ca(NO3)2、KH2PO4和MgSO4作为营养来源的营养液配方，称为“三盐营养液”。表Knop的“四盐营养液”和Shive的“三盐营养液”配方1.890.20MgSO42.450.20KH2PO4----   0.20KNO30.830.80Ca(NO3)2“三盐营养液”(g/L)“四盐营养液”(g/L)化合物三、生产应用时期(1930-60’s)1929年，加州大学Gericke用无土栽培培育出高7.5m、果实重达14kg的“番茄树”。1933年这种“水培植物设施”获取专利。把此法叫做“水耕法(hydroponics)”，是希腊语hydro(Water)和ponos(Working)的合成词。1938年Hoagland和Arnon揭穿了对Gericke的工作夸大其词的报道，并且毁灭了Gericke过于乐观的预期。现在无土栽培实验和研究所用的营养液配方得益于Hoagland和Arnon的贡献。这一时期的重要事例1935年在Gericke指导下建立了面积达8000平方米的无土栽培生产设施。泛美航空公司(PanAmAirline)在太平洋中部的威克岛上请Gericke指导建立了一个蔬菜无土栽培基地，为航空公司服务人员及乘客提供新鲜蔬菜。在30年代，新泽西农业试验场沙威利用盛装沙子的种植槽，每隔1-2周把营养液以追肥的形式加入到种植槽中进行沙培(SandCulture)。1938年，普渡大学的韦斯罗乌采用水泵进行砾培(GravelCulture)。他发现利用沙培容易出现渍水和盐分累积现象，因此改用排水通气性较好的石砾来作为基质。1941年，美国拉科石油公司在荷兰属地西印度的阿鲁巴岛和丘拉克岛的油田上进行无土栽培以生产新鲜蔬菜供员工的需要。二战期间，美国空军在英属圭亚那的阿森松岛上建了一个无土栽培基地。美军1944年在日本的硫磺岛，1946年在东京的调布、滋贺县大津等地建立了大型的砾培设施以作为的新鲜蔬菜供应基地，其中以调布的最大，面积达22公顷，总投资为2亿美元，当时是世界上最大的无土栽培基地。1938年Ellis出版了《植物的无土栽培》(SoillessGrowthofPlants)。1951、53年再版。1946年韦斯罗乌出版了《营养液栽培》(Nutriculture)。1952年E.J.Hewitt出版了《植物营养研究的沙培和水培法》(SandandWaterCultureMethodsUsedintheStudyofPlantNutrition)，1965年再版。四、大规模集约化、自动化生产应用时期(1960’s-现在)石油化工工业（塑料工业）：管道、薄膜；水泵、电磁阀、定时器、蠕动泵和进行自动控制所需的酸度计、电导率仪和电子计算机等控制仪器仪表的应用；计算机控制技术的应用，结合温室或大棚的排气扇、水帘、遮阳网及自动开闭装置、人工补光装置、加温和降温装置、室内喷雾装置等的温度、湿度和光照的调控装置；温室产业化的发展。这一时期有代表性的几个事例1981年英国Littlehampton建立了一个面积达8公顷的大型温室，专门用于番茄的生产，号称“番茄工厂”。沙特阿拉伯萨地亚特岛的干旱地区研究所建立了一个面积为8万平方米的水培温室。奥地利的Luthner公司发明了一种植物连续水培的装置。在一个高大的垂直温室中设一些传送带，在传送带上固定一些作物，从传送带的一端开始每天为一个传送带播种，根据作物生长期的不同，设立了多个不同生长期最适的环境，传送带把不同苗龄的作物逐级向后传送，直至最后收获。第三节发展现状及趋势1955年在第14届国际园艺学会年会上成立了国际无土栽培工作组(IWGSC)，并于1963、1969、1973、1976年分别与在意大利、西班牙、意大利和西班牙召开第一、二、三、四次会议。1980年在荷兰召开第五届国际无土栽培会议，并在会上把隶属于国际园艺学会的“无土栽培工作组”独立出来，并改名为“国际无土栽培学会”(ISOSC)，以后每4年举行一次国际无土栽培学会的年会。这表明无土栽培技术在世界范围内有着广泛的基础，也标志着无土栽培技术的研究与应用已进入了一个崭新的阶段。我国无土栽培技术的学术组织1985年成立了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，从1986年至1992年每一年召开一次年会，1992年年会上决定改名为“中国农业工程学会设施园艺工程专业委员会”，并决定以后每2年召开一次年会。94、96、98和00年分别在河北、新疆、广东和辽宁等省区召开一次年会。我国另一个无土栽培技术学术组织是中国园艺学会设施园艺专业委员会，这个学术组织也常组织和召开有关设施园艺方面的研讨会。一、无土栽培的发展现状1.中国中山大学的罗宗洛(1931)研究铵硝营养的成果受到世界同行的瞩目。1965年科学出版社翻译出版了E.J.Hewitt的《植物营养研究的沙培和水培法》。但由于历史的原因，限制了其发展。直到20世纪70年代改革开放后，才开始逐渐在生产中应用无土栽培技术。首先是在作物的营养液育苗方面开展这一工作的，例如蔬菜和水稻的无土育苗。1975年山东农业大学最早开展这方面的研究和生产应用，先后对西瓜、黄瓜、番茄、韭菜、小萝卜和小白菜等多种作物进行无土栽培试验。1979-1984年开发出半基质培的“鲁SC-I型”番茄多层无土栽培设施。1984-1987年与胜利油田联合开发了面积为6699平方米的生菜无土栽培基地。1985年华南农业大学根据南方热带亚热带气候条件的特点，结合国内外各种无土栽培技术的特点，研制出水泥砖结构深液流水培装置、蔗渣或其它基质的袋培和槽培营养液滴灌种植系统。1986年深圳格林果菜公司从美国引进了一套无土栽培设施，在以后的2~3年时间内，广东省就先后引进了美国、荷兰等国家的无土栽培设施7套。80年代浙江省农科院在日本赠送的营养液膜技术(NFT)设备基础上，研制了用定型泡沫塑料槽的浮板毛管水培技术(FCH)。沈阳农业大学、北京市蔬菜中心和南京市蔬菜所等单位也引进了日本的全套无土栽培设备，研制出简易营养液膜技术和岩棉培技术。由于北方地区的水质硬度较高，有些地方进行水培尝试失败了，但利用北方来源丰富的稻壳(砻糠灰)、泥炭等来进行基质培却取得了成功。形成了在全国范围内各种无土栽培形式百花齐放的局面。总体来说：南方主要以深液流水培和槽式基质培为主，有少量的基质袋培；长江口附近地区以浮板毛管水培技术、营养液膜技术为主，有一部分深液流水培；而北方地区多为基质栽培，有一部分简易的岩棉培。1980年北京林业大学马太和编译出版了我国第一本系统介绍无土栽培理论与技术的书籍――《无土栽培》。1994年华南农业大学连兆煌主编的全国第一本无土栽培方面的高等农业院校统编教材――《无土栽培原理与技术》。 2.美国世界上最早进行无土栽培商业化生产应用的国家。无土栽培面积并不大，且多数集中在干旱、沙漠的地区。主要是因为国土辽阔、土地肥沃、人口稀少的缘故。1984年的统计，美国只有200公顷的无土栽培面积。技术研究重点是探索在太空中进行作物无土栽培的可能性。美国无土栽培学会(HydroponicSocietyofAmerica,HSA)经常召开有关无土栽培技术的研讨会。除了大规模的生产之外，小规模、家用型的无土栽培的发展也很快，在全国有很多专门的公司生产家用型的装置。3.日本美军二战期间及战后的几年建立了一些大型的无土栽培设施。同时吸收了一些日本人参与管理。日本独自发明了多种形式的深液流水培(DFT)，如M式、神园式、协和式等，但共同特征是液层较深。山崎肯哉提出正常生长的植物吸水和吸肥同步的概念，即植物吸收一定量的水分就相应地吸收一定量的营养，并设计出了一系列的山崎配方。堀设计出的园试配方也广为流传。现我国的许多地方仍然在使用。不仅在实用性大规模无土栽培技术上走在世界前列，而且开展了超前研究，如：三菱重工、M式水耕研究所、日本电力中央研究所、日立株式会社等所研制的各种全自动控制的植物工厂基本可实现完全的机械化和自动化生产。4.欧洲欧洲的多数国家冬季寒冷，特别是北欧的国家，在露地是不可能做到周年均衡地生产作物的，因此，温室等保护性设施的建设就显得很有必要了。再加上营养液膜技术和岩棉培技术在欧洲的发明和应用，使得欧洲成为世界上无土栽培技术发展的几个中心之一。作为工业用途的岩棉最早是由美国于1840年在夏威夷研制出来的。而最早开发农用岩棉并用于无土栽培的是丹麦的Grodan公司，荷兰是岩棉培最有代表性的国家。国际无土栽培学会(InternationalSocietyofSoillessCulture,ISOSC)的总部就设在荷兰。英国的Cooper在1973年发明了营养液膜技术，随着这一技术在世界各国的推广应用，使无土栽培的发展再一次出现高潮。1981年，英国温室作物研究所在Littlehampton建立了一个面积为8公顷的温室，专门用于番茄生产，号称为当时世界上最大的“番茄工厂”。这些温室全部采用自动化设备来控制温室内的光、温、气、湿等环境条件，营养液也是自动控制的。年产番茄达220万kg。欧洲其它一些国家无土栽培也有一定的面积。奥地利Luthner发明的连续作物种植装置，为大型工厂化作物生产提供了一条途径。法国在1978年大约有400公顷的无土栽培面积。俄罗斯有大约120公顷左右。5.世界上总体的发展情况概述(1)无土栽培的发展面积和速度不局限于技术的先进程度：岩棉培、NFT及其相应的自动控制系统是目前较为先进的无土栽培技术，但对我国并没有直接起到推动作用，我国引进或参照国外所建造的的先进无土栽培设施及相关的配套设施，在经一段时间的运行之后大都没有真正发挥其应有的作用；而根据我国的国情研制出的无土栽培技术如简易槽式基质培、简易营养液膜技术、浮板毛管水平技术和水泥砖结构深液流水培技术却在我国大面积推广，而这些设备又是较为简陋的，但它使得我国无土栽培应用面积从80年代的空白发展到2000年的约500公顷左右。岩棉培的问世对荷兰及其它的一些欧洲国家无土栽培的发展起到极大的推动作用，而对日本的无土栽培则没有多少影响。(2)一个地区的经济是否发达对无土栽培的发展速度和应用面积的大小并非完全起决定性作用，而取决于整个地区的自然及社会的综合因素：例如：经济发达的荷兰、日本和美国之间的比较。美国的无土栽培面积只有荷兰的1/10弱，而日本和荷兰在1980年分别只有270和100公顷的，到1985年，日本只增加到290公顷，荷兰的无土栽培面积已达2000公顷，分别增加了7%和20多倍；但在一个国家内，不同地区经济的发展程度确实在一定程度上影响到了无土栽培的发展，例如：我国沿海等经济较为发达地区的无土栽培面积大约占全国无土栽培面积的85%以上。发达国家无土栽培发展趋势一种趋势是高投资、高技术、高效益，如发达国家荷兰、丹麦、西德、美国等，生产是高度机械化、电子化、控制化、专业化。温室内CO2的补充、营养液调节及机械化运转均采用了电子计算机，劳动力节省到最大限度。集约化一条龙的工厂化生产使产品可以周年供应，产值极高，效益显著。如蕃茄产量可达40公斤/米2，月季250-350支/米2，非洲菊180支/米2，盆花产值450荷兰盾(RMB990元)/米2，因此在能源消耗少、资金充足或贷款容易的国家建立这样的温室，生产力可以充分发挥。(3)经济欠发达地区无土栽培的发展应与其经济发展水平相适应：联合国开发 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 署(UNDP)在第三世界国家推广家庭庭院、阳台、天台等的水培蔬菜计划，在拉丁美洲的16个国家开展通过收旧利废，以低成本的形式开展无土栽培生产，以增加家庭的食物来源。近年来，我国内地经济欠发达地区的无土栽培技术的发展势头也很迅猛。具有成本低廉、管理容易的简易槽式基质培和其它无土栽培形式，在经济欠发达地区的推广大有前途。发展中国家无土栽培发展趋势主要根据本国国情，就地取材搞无土栽培，土法上马，手工操作，采用简单的设备。这些国家采用无土栽培的目的是为了发展生产，改造环境，解决人民的基本生活条件，那里吃水比吃饭还重要。希腊的Kallisfratos在非洲许多国家的干旱沙漠地区推广袋培植树法，用沙做基质，用大苗造林改善环境。苏格兰人在中东推广珍珠岩袋培。南非用砾石塑料薄膜床进行循环水栽培设备简单，生产的西洋芹用于出口。我国无土栽培技术发展原则1.要根据各地区生产水平、资源状况、市场要求和技术人员素质等条件具体分析，选择适当的方法，不要强求一致。简易的无上栽培方法是现阶段我国的主要栽培方式。2.无土栽培只是克服病虫害、土壤障碍、节水和节能的生产 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，但不是保证温室、高产的唯一方法，如不与环境控制、二氧化碳施肥、生物防治及节约能源、提高劳动效率与管理水平相结合，也将一事无成。3.发挥各行业联合的优势，发展自己的无土栽培行业，用自己的没备材料保证技术的推广。4.国际无土栽培学会目前对帮助发展中国家推广无土栽培技术很重视，我们立当利用这一机会，引进人才、技术。同时也把我们的经验技术介绍给第三世界其他国家，加强与世界各国同行的联系，为国际国内无土栽培发展作贡献。第四节无土栽培的优点、客观 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 及应用范围无土栽培技术虽然说是一种代表当今农业现代化的生产技术，但是，勿容置疑，它既存在着其优越的一面，也存在着不可避免的缺点。只有认识到这一点，才能够对其应用范围及前景有更进一步的认识，才可真正应用好这一现代的农业技术。一、无土栽培的优点1.产量高无土栽培条件下植物生产所需的光、温、水、肥的供应较为迅速、合理、协调，因此其产量要比土壤栽培的高。一般的作物的产量可高1倍以上，有些作物甚至可高10多倍。几种作物无土栽培与土壤栽培产量比较表2.品质好、商品价值高无土栽培能够充分而有效地满足作物对生产环境的要求，因此，其产品品质较好、商品率高。3.省水、省肥、省工90-95%以上营养物质可以被作物吸收利用。无土栽培不存在象土壤栽培那样的水分渗漏损失，因此，其水分的利用效率也很高。无土栽培作物的耗水量大约只有土壤栽培的1/5-1/10。无土栽培摆脱了土壤栽培中繁重的翻土、整畦、除草等劳动过程，而且在整个无土栽培生产中逐步实现了机械化或自动化操作，大大降低了劳动强度，提高了劳动生产率。4.病虫害少，无连作障碍，生产过程可实现无公害化无土栽培虫害少，可少施或不施农药，减少了农药对产品和对周围环境的污染。无土栽培还可以从根本上解决土壤的连作障碍的问题。5.充分利用土地资源无土栽培对土地没有特别的要求。在荒山、荒地、河滩、海岛、甚至沙漠、戈壁滩等难以进行传统农业耕作的土地上都可以进行无土栽培生产。它不需要占用农田，这对于保护日益减少的耕地、扩大农业生产面积有着积极的意义。6.实现农业生产的现代化无土栽培简化了土壤栽培中繁复的劳作，通过多学科多种技术的融合，利用各种相关的仪器、仪表和操作机械，逐步使得无土栽培的过程中的各种管理措施得以实现机械化、自动化，体现了现代化农业的发展方向。二、无土栽培技术的缺点1.投资较大广东省江门市引进荷兰的“番茄工厂”，面积为1公顷，总投资超过1000万元人民币，平均每亩投资近70万元。华南农业大学无土栽培技术研究室研制的深液流水培装置、简易槽式基质培(或袋培)营养液滴灌设施以及浙江农科院研制的浮板毛管水培技术等。每亩大棚的投资均在10万元以下，有些甚至低至2~3万元左右。2.技术上要求较高无土栽培生产过程的营养液配制、供应以及在作物种植过程中的调控相对于土壤种植来说，均较为复杂。如控制不当，可能会出现严重后果。3.如管理不当，易造成某些病害的大范围传播无土栽培生产是在棚室内进行的，其环境条件不仅有利于作物生长，而且在一定程度上也利于某些病原菌的生长。如果管理不当，致使无土栽培的设施、种子、基质、生产工具等的清洗和消毒不够彻底，工作人员操作不注意等原因，易造成病害的大量繁殖，严重时甚至造成大量作物死亡，最终导致种植失败。三、无土栽培的客观评价及应用范围（一）无土栽培的客观评价无土栽培完全可以替代天然土壤。无土栽培是在相对可控制的环境条件下进行的，所以比天然土壤优越。理论上讲，土壤中可以种植的任何植物种类，在无土栽培条件中都能够正常生长，只是不同的无土栽培形式适宜种植的植物不同。例如：块根块茎类植物不宜进行水培和岩棉培，只有在较疏松的基质培中可以良好生长。 尽管无土栽培比土壤栽培优越得多，但它并不可以完全代替土壤栽培，并非象无土栽培技术刚面世时有些媒介所说的“土壤要进入博物馆了”那样来取代天然土壤种植。无土栽培只能够是作为土壤栽培的一种补充。（二）无土栽培的应用范围1.在经济较为发达的地区应用。2.在沙漠、荒滩、礁石岛等不适宜农业耕作的地区应用。3.土地受到污染、侵蚀或其它原因产生的严重退化时，在原来土地上进行耕作可使用无土栽培进行作物生产。4.家庭应用：庭院、阳台或天台来种花、种菜，既有娱乐性和观赏性，又有经济收益。而且操作简便、干净卫生。5.中小学校的教具和高等院校、科研院所的研究工具。6.太空事业中应用的开发。NASA和发达国家的宇航研究部门都非常重视无土栽培技术在太空中的应用。