第六节　无土栽培

无土栽培是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后不用基质而用营养液进行灌溉的栽培方法。固体基质或营养液代替天然土壤向作物提供良好的水、肥、气、热等根际环境条件，使作物完成从苗期开始的整个生命周期。因此无土栽培包括水培和基质栽培两大类。目前我国无土栽培主要以基质栽培为主，水培主要是一些花卉的简易水培。

无土栽培的主要优点是：能避免土壤传染的病虫害及连作障碍；肥料利用效率高，节约用水且可以在海岛、石山、南极、北极以及一切不适宜一般农业生产的地方进行作物生产；可以减轻劳动强度，使妇女和老年人也能从事这种生产活动；能加速植物生长，提高产量和品质。

无土栽培的缺点是：一次性设备投资大，用电多，肥料用量高，营养液的配制、调整与管理都要求有一些专门知识的人才能胜任。

一、水培

1.水培方法

水培是指植物根系直接生长在营养液中的无土栽培方法。水培方式有如下几种。

（1）营养液膜技术　仅有一薄层营养液流经栽培容器的底部，不断供给花卉所需营养、水分和氧气。但因营养液层薄，栽培管理难度大，尤其在遇短期停电时，作物则面临水分胁迫，甚至有枯死的危险。根据栽培需要，又可分为连续式供液和间歇式供液两种类型。间歇式供液可以节约能源，也可以控制植株的生长发育，它的特点是在连续供液系统的基础上加一个定时装置。间歇式供液的程序是在槽底垫有无纺布的条件下，夏季每小时内供液15分钟，停供45分钟，冬季每2小时内供液15分钟，停供105分钟。这些参数要结合植物具体长势及天气情况进行调整。

营养液膜技术的设施主要由种植槽、储液池、营养液循环流动装置三部分组成。循环流动装置包括水泵、供液管道和回流管道（图1-78、图1-79）。

种植槽中的营养液层不宜超过5厘米。液层过深，易造成营养液供氧不足；液层过浅不能满足作物对水、肥吸收的需要，特别是流量较小、间歇供液时间较长和种植槽长度较长时，水肥供应不足的问题会更加严重。

（2）深液流栽培　其特点是将栽培容器中的水位提高，使营养液由薄薄的一层变为5～8厘米深，因容器中的营养液量大，温度、营养液浓度变化不大，即使短时间停电，也不必担心作物枯萎死亡，根茎悬挂于营养液的水平面上，营养液循环流动。通过营养液的流动可以增加溶存氧，消除根表有害代谢产物的局部累积，消除根表与根外营养液的养分浓度差，使养分及时送到根表，并能促进因沉淀而失效的营养液重新溶解，防止缺素症发生。目前的水培方式已多向这一方向发展。

目前我国常用改进型神园式装置，此装置用水泥和砖作为主体建筑材料，具有建造方便、设施耐用、管理简单等特点。目前在我国大面积推广使用。该装置包括种植槽、定植板或定植网框、储液池、营养液循环流动系统四部分（图1-80）。

① 种植槽。建槽时首先将地整平、打实基础，槽底用5厘米厚的水泥混凝土筑成，在混凝土底上面的四周用水泥砂浆砖砌成槽框，再用高标号的、耐酸抗腐蚀的水泥封面，以防止营养液渗漏。新建的槽需用稀硫酸浸洗，除去碱性后才能使用。一般种植槽宽度为80～100厘米，连同槽壁外沿不超过150厘米，深度为15～20厘米，长度为10～20米。

② 定植板。一般用密度较高、板体较坚硬的白色聚苯乙烯板制成。板厚为2～3厘米，在板面上钻出若干个定植孔，孔径为5～6厘米。每个定植孔中放置一个塑料制成的定植杯，高7.5～8厘米，杯口直径与定植孔直径相同。杯口外沿有一5厘米宽的边，以卡在定植孔上。杯的下部及底面开有许多孔，孔径约3毫米。定植板的宽度与种植槽的外沿宽度一致，使定植板的两边能架在种植槽上。为防止槽的宽度过大而使定植板弯曲变形或折断，在100厘米宽的种植槽中央用水泥和砖砌一个支撑墩，支撑墩上放一条塑料供液管道。

③ 定植网框。由木板、硬质塑料板或角铁做成边框，金属丝或塑料丝织成网做底，框内装固体基质，然后把幼苗定植在基质中，定植初期应向固体基质中浇营养液和水，待根系伸入到槽里的营养液中能吸收到营养液维持生长时，停止浇液浇水。

（3）动态浮根法　动态浮根系统是指在栽培床内进行营养液灌溉时，作物的根系随着营养液的液位变化而上下左右波动。灌满8厘米

的营养液层后，由栽培床内的自动排液器将营养液排出去，使水位降至4厘米的深度。此时上部根系暴露在空气中可以吸收氧气，下部根系浸在营养液中不断吸收水分和养料，不怕夏季高温使营养液温度上升、氧气的溶解度降低，可以满足植物的需要（图1-81）。

（4）管道水培技术　管道式水培系统包括栽培载体部分、系统控制部分、营养液循环部分。载体部分主要是以PVC管及各种塑料制成的盆、盒和箱等；系统控制部分是在植物栽培过程中对温、光、气、热及营养因子进行调节与控制，此过程可以通过计算机来调控；营养液循环系统的主要构件是动力泵和各级管道（图1-82）。

这种栽培系统具有轻巧、方便、洁净，并且易于立体式艺术化造型的优点，是水培技术与工业管道技术结合后的一种发展与提升。只需把种苗用海绵或定植杯固定入定植孔即可。水与营养的供给全赖类似于人体血管的塑料管道进行输送，植物生长于水肥充足的环境下，即使遇到高温干旱，对生长也无影响，无需浇水施肥，一切接近于“傻瓜”操作，是繁忙的都市人种花养草的最佳栽培模式。它可以架于阳台或楼顶，可以摆设于室内或庭院，既具艺术之美，又具绿化和清洁空气的功效。如果进行科学规划、发展庭院管道栽培，还是一项很好的菜篮子工程，三口之家的瓜果蔬菜需求，完全可赖该系统生产供给，而且洁净的系统更利于无公害蔬菜的生产。它是二十一世纪城市绿化工程及农业生产的一种重要方式，具有广阔的前景。

（5）简易水培（图1-83）

（6）屋顶水培（图1-84）

2.营养液的配制与管理

（1）营养液配置的原则

① 营养液应含有花卉所需要的大量元素（碳、氢、氧、氮、钾、磷、镁、硫、钙等）和微量元素（铁、锰、硼、锌、铜、钼等）。在适宜原则下，元素齐全、配方合理，选用无机肥料用量宜低不宜高。

② 肥料在水中有良好的溶解性，并易为植物吸收利用。

③ 水源清洁，不含杂质。

（2）营养液对水的要求

① 水源。自来水、井水、河水和雨水，是配制营养液的主要水源。自来水和井水使用前应对水质做化验，一般要求水质和饮用水相当。收集雨水要考虑当地空气污染程度，污染严重的地区不可使用。一般降雨量达到100毫米以上，方可作为水源。河水作水源，需经处理，达到符合饮用水的卫生标准才可使用。

② 水质。水质有软水和硬水之分，硬水是水中钙、镁的总离子浓度较高，达到了一定标准。该标准统一以每升水中氧化钙（CaO）的含量表示，l度=10mg/L。硬度划分：0～4度为极软水，4～8度为软水，8～16度为中硬水，16～30度为硬水，30度以上为极硬水。用作营养液的水，硬度不能太高，一般以不超过10度为宜。

③ 其他。pH 6.5～8.5，氯化钠（NaCl）含量小于2mmol/L，溶氧在使用前应接近饱和。在制备营养液的许多盐类中，以硝酸钙最易和其他化合物起化合作用，如硝酸钙和硫酸盐混合时易产生硫酸钙沉淀，硝酸钙与磷酸盐混合易产生磷酸钙沉淀。

3.常用的无机肥料

（1）硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]　白色结晶，易溶于水，吸湿性强，一般含氮13%～15%，含钙25%～27%，碱性肥，是配制营养液良好的氮源和钙源肥料。

（2）硝酸钾（KNO3）　白色结晶，易溶于水但不易吸湿，一般含硝态氮13%，含氧化钾46%，为优良的氮钾肥，但在高温遇火情况下易引起爆炸。

（3）硝酸铵（NH4NO3）　白色结晶，含氮34%～35%，吸湿性强，易潮解，溶解度大，应注意密闭保存。具助燃性与爆炸性。因含铵态氮比例大，故不作配制营养液的主要氮源。

（4）硫酸铵[(NH4)2SO4]　为标准氮素化肥，含氮20%～21%，白色结晶，吸湿性小。因是铵态氮肥，用量不宜大，可作补充氮肥施用。

（5）磷酸二氢铵[NH4H2PO4]　白色晶体，可用无水氨和磷酸作用而成，在空气中稳定，易溶解于水。

（6）尿素[CO(NH2)2]　为酰胺态有机化肥。白色结晶，含氮46%，吸湿性不大，易溶于水，是一种高效氮肥，作补充氮源有良好的效果，还是根外追肥的优质肥源。

（7）过磷酸钙[Ca(H2PO4)2·H2O+CaSO4·2H2O]　为使用较广的水溶性磷肥。一般含磷7%～10.5%，含钙19%～22%，含硫10%～12%，为灰白色粉末，具吸湿性，吸湿后有效磷成分降低。

（8）磷酸二氢钾（KH2PO4）　白色结晶，呈粉状，含五氧化二磷22.8%，含氧化钾28.6%，吸湿性小，易溶于水，显微酸性。其有效成分植物吸收利用率高，为无土栽培的优质磷钾肥。

（9）硫酸钾（K2SO4）　白色粉状，含氧化钾50%～52%，易溶于水，吸湿性小，为生理酸性肥，是无土栽培中的良好钾源。

（10）氯化钾（KCl）　白色粉末状，含有效钾50%～60%，含氯47%，易溶于水，生理酸性肥，为无土栽培中的钾源之一。

（11）硫酸镁（MgSO4·7H2O）　白色针状结晶，易溶于水，含镁9.86%，含硫13.01%，为无土栽培的良好镁源。

（12）硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）　又称黑矾，一般含铁19%～ 20%，含硫11.53%，为蓝绿色结晶，化学性质不稳定，易变色，为良好的无土栽培铁素肥。

（13）硫酸锰（MnSO4·4H2O）　粉红色结晶体，一般含锰23.5%，为无土栽培中的锰源。

（14）硫酸锌（ZnSO4·7H2O）　无色或白色结晶，粉末状，含锌23%，为重要锌源。

（15）硼酸（H3BO3）　白色结晶，含硼17.5%，易溶于水，为重要硼源，在酸性条件下可提高硼的有效性。营养液有效成分如果低于0.5mg/L，发生缺硼症。

（16）磷酸（H3PO4）　在无土栽培中可以作为磷的来源，而且可以调节pH。

（17）硫酸铜（CuSO4·5H2O）　蓝色结晶体，含铜24.45%，含硫12.48%，易溶于水，为良好铜肥。营养液中含量低，浓度为0.005～0.012mg/L。

（18）钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]　白色或淡黄色结晶体，含钼54.23%，易溶于水，为无土栽培中的钼源，需要量极微。

4．营养液的配制

营养液内各种元素的种类、浓度因不同植物、不同生长期、不同季节以及气候和环境条件而异。营养液配制的总原则是避免难溶性沉淀物质的产生。但任何一种营养液配方都必然潜伏着产生难溶性沉淀物质的可能性，配制时应运用难溶性电解质溶度积法则来配制，以免沉淀产生。生产上配制营养液一般分为浓缩储备液（母液）和工作营养液（直接应用的栽培营养液）两种。一般将营养液的浓缩储备液分成A、B、C三种母液，A母液以钙盐为中心，凡不与钙作用而产生沉淀的盐都可溶在一起，B母液以磷酸盐为中心，凡不会与磷酸根形成沉淀的盐都可溶在一起，C母液是铁盐和微量元素。A、B母液一般浓缩200倍，C母液浓缩1000倍。生产中常用的营养液配方有霍格兰（Hoagland）和阿农（Arnon）营养液配方（表1-1）以及日本园式营养液配方（表1-2）。

5．营养液pH的调整

当营养液的pH偏高或是偏低，与栽培花卉要求不相符时，应进行调整校正。当pH偏高时加酸，偏低时加氢氧化钠。多数情况为pH偏高，加入的酸类为硫酸、磷酸、硝酸等，加酸时应徐徐加入，并及时检查，使溶液的pH达到要求。

在大面积生产时，除了A、B两个浓缩储液罐外，为了调整营养液pH范围，还要有一个专门盛酸的溶液罐，酸液罐一般是稀释到10%的浓度，在自动循环营养液栽培中，与营养液的A、B罐均用pH仪和EC仪自动控制。当栽培槽中的营养液浓度下降到标准浓度以下时，浓缩储液罐会自动将营养液注入营养液槽。此外，当营养液pH超过标准时，酸液罐也会自动向营养液槽中注入酸，在非循环系统中，也需要这三个罐，从中取出一定数量的母液，按比例进行稀释后灌溉植物。

二、基质栽培

基质栽培是指作物根系生长在各种天然或人工合成的固体基质环境中，通过固体基质固定根系，并向作物供应营养和氧气的方法。

栽培基质有两大类，即无机基质和有机基质。无机基质如沙、蛭石、岩棉、珍珠岩、泡沫塑料颗粒、陶粒等；有机基质如泥炭、树皮、砻糠灰、锯末、木屑等。目前世界上90%的无土栽培均为基质栽培。由于基质栽培的设施简单，成本较低，且栽培技术与传统的土壤栽培技术相似，易于掌握，故我国大多采用此法。

1.常见基质栽培方法

如图1-85所示。

2.基质选用的标准

① 安全卫生。无土栽培基质可以是有机的也可以是无机的，但总的要求必须对周围环境没有污染。有些化学物质不断散发出难闻的气味，或是释放一些对人体、对植物有害的物质，这些物质绝对不能作为无土栽培基质。土壤的一个缺点就是尘土污染，选用的基质必须克服这一缺陷。

② 轻便美观。无土栽培是一种高雅的技术和艺术。无土栽培花卉必须适应楼堂馆所装饰的需要。因此，必须选择重量轻、结构好，搬运方便，外形与花卉造型、摆设环境相协调的材料。以克服土壤黏重、搬运困难的不足。

③ 要有良好的物理性状，结构和通气性要好。这是从基质要支撑适当大小的植物躯体和保持良好的根系环境来考虑的。只有基质有足够的强度才不至于使植物东倒西歪；只有基质有适当的结构才能使其具有适当的水、气、养分的比例，使根系处于最佳的环境状态，最终使枝叶繁茂、花姿优美。

④ 有较强的吸水和保水能力。

⑤ 价格低廉，调制和配制简单。

⑥ 无杂质，无病、虫、菌，无异味和臭味。

⑦ 有良好的化学性状，具有较好的缓冲能力和适宜的EC值。

3.常用的无土栽培基质

（1）沙　为无土栽培最早应用的基质。其特点是来源丰富、价格低，但容重大、持水差。沙粒大小应适当，以粒径0.6～2.0毫米为宜。使用前应过筛洗净，并测定其化学成分，供施肥参考。

（2）石砾　河边石子或石矿厂的岩石碎屑，来源不同化学组成差异很大，一般选用的石砾以非石灰性（花岗岩等发育形成）的为宜，选用石灰质石砾应用磷酸钙溶液处理。石砾粒径在1.6～20毫米的范围内，本身不具有阳离子代换量，通气排水性能好，但持水力差。由于石砾的容重大，日常管理麻烦，在现代无土栽培中已经逐渐被一些轻型基质代替了，但是石砾在早期的无土栽培中起过重要的作用，而且在当今深液流水培上，作为定植填充物还是合适的。

（3）陶粒　陶粒是在800℃的高温下烧制而成的团粒大小比较均匀的页岩物质，呈粉红色或赤色。陶粒内部结构疏松，孔隙多，类似蜂窝状，容重500千克/米3，质地轻，在水中能浮于水面，是良好的无土栽培基质。

（4）蛭石　蛭石是云母族的次生矿物，含铝、镁、铁、硅等，呈片层状，经1093℃高温处理，体积平均膨大15倍而成。孔隙度大，质轻（容重为60～250千克/米3），通透性良好，持水力强，pH中性偏酸，含钙、钾亦较多，具有良好的保温、隔热、通气、保水、保肥作用。因为经过高温煅烧，无菌、无毒，化学稳定性好，为优良无土栽培基质之一。

（5）岩棉　用60%的辉绿岩、20%的石灰石和20%的焦炭经1600℃的高温处理，然后喷成直径0.005毫米的纤维，再加压制成供栽培用的岩棉块或岩棉板。岩棉质轻、孔隙度大、通透性好，但持水略差，pH 7.0～8.0，含花卉所需有效成分不高。西欧各国应用较多。

（6）珍珠岩　珍珠岩由硅质火山岩在1200℃高温中燃烧膨胀而成，其容重为80～180千克／米3。珍珠岩易于排水、通气，物理和化学性质比较稳定。珍珠岩不适宜单独作为基质使用，因其容重较轻，根系固定效果较差，一般和泥炭、蛭石等混合使用。

（7）泡沫塑料颗粒　泡沫塑料颗粒为人工合成物质，含脲甲醛、聚甲基甲酸酯、聚苯乙烯等。其特点为质轻、孔隙度大、吸水力强。一般与沙和泥炭等混合应用。

（8）砻糠灰　砻糠灰即炭化稻壳。其特点为质轻、孔隙度大、通透性好、持水力较强，含钾等多种营养成分，pH高，使用过程中应注意调整pH。

（9）泥炭　泥炭习称草炭，由半分解的植被组成，因植被母质、分解程度、矿质含量而有不同种类。泥炭容重较小，富含有机质，持水保水能力强，偏酸性，含植物所需要的营养成分。一般通透性差，很少单独使用，常与其他基质混合用于花卉栽培。泥炭是一种非常好的无土栽培基质，特别是在工厂化育苗中发挥着重要的作用。

（10）树皮　树皮是木材加工过程中的下脚料，是一种很好的栽培基质，价格低廉，易于运输。树皮的化学组成因树种的不同差异很大。大多数树皮含有酚类物质且C/N较高，因此新鲜的树皮应堆沤1个月以上再使用。阔叶树皮较针叶树皮的C/N高。树皮有很多种大小颗粒可供利用，在盆栽中最常用直径为1.5～6.0毫米的颗粒。一般树皮的容重接近于草炭，为0.4～0.53克/米3。树皮作为基质，在使用过程中会因物质分解而使容重增加，体积变小，结构受到破坏，造成通气不良、易积水，这种结构的劣变需要1年左右。

（11）锯末与木屑　锯末与木屑为木材加工副产品，在资源丰富的地方多用作基质栽培花卉。以黄杉、铁杉锯末为好，含有毒物质的树种的锯末不宜采用。锯末质轻，吸水、保水力强，并含一定营养物质，一般与其他基质混合使用。

此外用作栽培基质的还有炉渣、砖块、火山灰、椰子纤维、木炭、蔗渣、苔藓、蕨根等。

4.基质的作用

无土栽培基质的基本作用有三个：一是支持固定植物；二是保持水分；三是通气。无土栽培不要求基质一定具有缓冲作用。缓冲作用可以使根系生长的环境比较稳定，即当外来物质或根系本身新陈代谢过程中产生一些有害物质危害根系时，缓冲作用会将这些危害化解。具有物理吸收和化学吸收功能的基质都有缓冲功能，如蛭石、泥炭等，具有这种功能的基质通常称为活性基质。固体基质的作用是由其本身的物理性质与化学性质所决定的，要了解这些作用的大小、好坏，就必须对与之有密切关系的物理性质和化学性质有一个比较具体的认识。

5.基质的消毒

任何一种基质使用前均应进行处理，如筛选去杂质、水洗除泥、粉碎浸泡等。有机基质经消毒后才宜应用。基质消毒的方法有三种。

（1）化学药剂消毒

① 甲醛（福尔马林）。甲醛是良好的消毒剂，一般将40%的原液稀释50倍，用喷壶将基质均匀喷湿，覆盖塑料薄膜，经24～26小时后揭膜，再风干2周后使用。

② 溴甲烷。利用溴甲烷进行熏蒸是相当有效的消毒方法，但由于溴甲烷有剧毒，并且是强致癌物质，因而必须严格遵守操作规程，并且须向溴甲烷中加入2%的氯化苦以检验是否对周围环境有泄漏。方法是将基质堆起，用塑料管将药剂引人基质中，每立方米基质用药100～150克，基质施药后，随即用塑料薄膜盖严，5～7天后去掉薄膜，晒7～10天后即可使用。

（2）蒸汽消毒　向基质中通入高温蒸汽，可以在密闭的房间或容器中，也可以在室外用塑料薄膜覆盖基质，蒸汽温度应在60～120℃之间，温度太高，会杀死基质中的有益微生物，蒸汽消毒时间以30～60分钟为宜。

（3）太阳能消毒　蒸汽消毒比较安全，但成本较高。药剂消毒成本较低，但安全性较差，并且会污染周围环境。太阳能消毒是近年来在温室栽培中应用较普遍的一种廉价、安全、简单实用的基质消毒方法。具体方法是，夏季高温季节在温室或大棚中，把基质堆成20～25厘米高的堆（长、宽视具体情况而定），同时喷湿基质，使其含水量超过80%，然后用塑料薄膜覆盖基质堆，密闭温室或大棚，暴晒10～15天，消毒效果良好。

6.基质的混合及配制

各种基质既可单独使用，亦可按不同的配比混合使用，但就栽培效果而言，混合基质优于单一基质，有机与无机混合基质优于纯有机或纯无机混合的基质。基质混合总的要求是降低基质的容重，增加孔隙度，增加水分和空气的含量。基质的混合使用，以2～3种混合为宜。比较好的基质应适用于各种作物。

育苗和盆栽基质，在混合时应加入矿质养分，以下是一些常用的育苗和盆栽基质配方。

① 2份草炭、2份珍珠岩、2份沙。

② 1份草炭、1份珍珠岩。

③ 1份草炭、1份沙。

④ 1份草炭、3份沙。

⑤ 1份草炭、1份蛭石。

⑥ 3份草炭、1份沙。

⑦ 1份蛭石、2份珍珠岩。

⑧ 2份草炭、2份火山岩、1份沙。

⑨ 2份草炭、1份蛭石、1份珍珠岩。

⑩ 1份草炭、1份珍珠岩、1份树皮。

1份锯末、1份炉渣。

3份草炭、1份珍珠岩。

2份草炭、1份树皮、1份锯末。

1份草炭、1份树皮。