無(wú)土栽培是指不用土壤而用營(yíng)養(yǎng)液和其他設(shè)備栽培植物的方法。溶液培養(yǎng)(簡(jiǎn)稱(chēng)水培),是最早得到應(yīng)用的一種無(wú)土栽培。早在19世紀(jì)60年代,德國(guó)科學(xué)家薩克斯就進(jìn)行了溶液培養(yǎng)試驗(yàn)。這一技術(shù)在植物營(yíng)養(yǎng)研究,尤其在礦質(zhì)元素的生理功能和化學(xué)肥料應(yīng)用的研究方面起到了重要作用。溶液培養(yǎng)可以有效地控制提供給植物的礦質(zhì)元素的種類(lèi)和數(shù)量,至今仍然是植物生理學(xué)研究的一種重要手段。20世紀(jì)30年代末,美國(guó)科學(xué)家杰瑞克將這一技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)作物生產(chǎn)中并且獲得了成功,從而為無(wú)土栽培在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。無(wú)土栽培的優(yōu)點(diǎn)主要是:縮短植物的生長(zhǎng)發(fā)育周期,克服土地上連續(xù)栽種對(duì)植物造成的不利影響,充分利用水分和養(yǎng)分,產(chǎn)品產(chǎn)量高、品質(zhì)好、污染少等,所以,無(wú)土栽培在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有廣闊的發(fā)展前景。
無(wú)土栽培的類(lèi)型 無(wú)土栽培的類(lèi)型多達(dá)數(shù)十種。按基質(zhì)種類(lèi)可以分為固體基質(zhì)型和液體基質(zhì)型。前者包括砂基培養(yǎng)、礫基培養(yǎng)、淺層石培養(yǎng)、巖棉培養(yǎng)、珍珠巖培養(yǎng)、木屑培養(yǎng)、泡沫塑料培養(yǎng)等。按供液供氣方式可以分為滴灌式、噴霧式、通氣式、循環(huán)供液式、淺層供液式等。不同類(lèi)型的無(wú)土栽培各具特點(diǎn),人們?cè)趹?yīng)用時(shí)可以根據(jù)需要和可能進(jìn)行選擇。
無(wú)土栽培的技術(shù)基礎(chǔ) 營(yíng)養(yǎng)液的成分、濃度、配制和調(diào)節(jié),是無(wú)土栽培的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
營(yíng)養(yǎng)液的配制 各國(guó)科學(xué)家先后研制出數(shù)百種營(yíng)養(yǎng)液配方,其中,荷格倫特(Hoagland)營(yíng)養(yǎng)液是一種應(yīng)用比較廣泛的營(yíng)養(yǎng)液。
荷格倫特營(yíng)養(yǎng)液的配方如下:
1.大量元素 每升培養(yǎng)液中加入的毫升數(shù)
KH2PO4 1 mol 1
KNO3 1 mol 5
Ca(NO3)2 1 mol 5
MgSO4 1 mol 2
2.微量元素 每升培養(yǎng)液中加入的克數(shù)
H3BO3 2.86
MnCl2·4H2O 1.81
ZnSO4·7H2O 0.22
CuSO4·5H2O 0.08
H2MoO4·H2O 0.02
3.每升培養(yǎng)液中加入1 mL FeEDTA溶液(即乙二胺四乙酸鐵鹽溶液)。
通常應(yīng)當(dāng)先配出各種鹽類(lèi)的濃縮液。注意避免濃縮液中出現(xiàn)沉淀。使用時(shí)按一定的比例加水稀釋到要求的濃度。采用循環(huán)供液時(shí),營(yíng)養(yǎng)液中的礦質(zhì)元素被植物體吸收后,應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié),使?fàn)I養(yǎng)液仍舊符合原配方的要求。
營(yíng)養(yǎng)液的特點(diǎn) 任何一種營(yíng)養(yǎng)液都應(yīng)當(dāng)具備以下三個(gè)特點(diǎn)。第一,包括所有的必需的礦質(zhì)元素。對(duì)某些植物還可以增加有關(guān)的元素。例如,禾本科植物的營(yíng)養(yǎng)液中可以加入適量的Si。第二,是均衡的營(yíng)養(yǎng)液,也就是礦質(zhì)元素之間要有適宜的濃度比例。第三,具有適宜的pH范圍。
pH的控制 營(yíng)養(yǎng)液的pH與植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收以及生長(zhǎng)發(fā)育都有著密切的關(guān)系。根吸收陰離子以后往往引起營(yíng)養(yǎng)液的pH升高,根吸收陽(yáng)離子以后往往引起營(yíng)養(yǎng)液的pH降低。多數(shù)植物在pH偏低時(shí)有利于對(duì)陰離子的吸收,在pH偏高時(shí)有利于對(duì)陽(yáng)離子的吸收。對(duì)于多數(shù)植物來(lái)說(shuō),pH為5～7時(shí)是適宜的。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液的pH超出適宜的范圍時(shí),需要用堿液或酸液重新調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液的pH,或者更換營(yíng)養(yǎng)液。
氧的調(diào)節(jié)除了水稻等少數(shù)植物以外,大多數(shù)植物對(duì)根系缺氧是十分敏感的。營(yíng)養(yǎng)液供氧不足會(huì)影響根系的正常生長(zhǎng),進(jìn)而影響根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收,甚至使根系腐爛死亡。一般情況下,水中氧的溶解度不高,并且隨著水溫的上升而下降。在水中氧含量低的情況下,根系吸收K 、Ca2 等礦質(zhì)元素的數(shù)量就會(huì)明顯減少。可以采取營(yíng)養(yǎng)液流動(dòng)供應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)液通氣、營(yíng)養(yǎng)液噴霧和更新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液等方法解決根系供氧。