無土栽培發展趨勢分析論文
時間:2022-11-10 03:56:00
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論文摘要:無土栽培是一種用營養液代替天然土壤作基質的栽培新技術,這種營養液可滿足作物整個生命周期對水分、養分、氧氣及溫度的需求。簡述了國外無土栽培的概況,介紹了中國無土栽培的發展,現狀,并對發展趨勢進行了分析,為推進中國無土栽培技術發展提供理論依據。
無土栽培以人工制造的作物根系環境取代了土壤環境,可有效解決傳統土壤栽培中難以解決的水分、空氣、養分的供應矛盾,使作物根系處于最適宜的環境條件,從而充分發揮作物的增產潛力。目前,世界上應用無土栽培技術的國家和地區已達100多個,由于其栽培技術的逐漸成熟和發展,應用范圍和栽培面積也不斷擴大,經營與技術管理水平空前提高,實現了集約化、工廠化生產,達到了優質、高產、高效和低耗的目的。
1國外無土栽培的發展概況
在設施農業中,無土栽培正在改變著傳統種植方式,成為飛速發展的新興學科。實踐證明,無土栽培具有節水、節能、省工、省肥、減少環境污染、防止連作障礙、產品無污染及高產高效等一系列特點。早在第二次世界大戰期間,西方國家就應用無土栽培技術生產蔬菜供應部隊。到20世紀60年代無土栽培技術在發達國家得到廣泛應用。70年代后,出現了營養液膜技術(NFT),生產成本有所下降,后來又出現多種人工基質。其中巖棉的應用較廣,發展迅速。美國是世界上最早進行無土栽培商業化生產的國家,主要集中在干旱、沙漠地區,主要栽培作物有黃瓜、番茄等蔬菜,無土栽培面積超過2000hm2。荷蘭是無土栽培最發達的國家,其無土栽培面積達4000hm2,有64%的溫室都采用無土栽培技術。日本也是無土栽培較發達的國家,其無土栽培以巖棉培和NFT為主,無土栽培面積約300hm2。現在世界上商業性無土栽培是以基質栽培為主。荷蘭的基質栽培占無土栽培總面積的90%以上,法國占81%,加拿大占80%,日本各種循環水栽培占80%以上,比利時基質栽培面積占50%左右。
世界各國采用無土栽培主要生產蔬菜、花卉和水果。在歐盟國家溫室蔬菜、水果和花卉生產中,已有80%采用無土栽培方式。歐盟規定。2010年之前該組織所有成員國的溫室必須采用無土栽培。產量高是無土栽培的最大特點,世界上先進的無土栽培技術其番茄產量可以達到45~55kg/m2,黃瓜產量達到50~70kg/m2。為此,發達國家已經實現了采用計算機實施自動測量和自動控制,先進的無土栽培技術可以較好的保護環境,生產出綠色食品。近年,發達國家又采用了專家系統的最新技術,應用知識工程總結專家的知識和經驗,使其規范化、系統化,形成專家系統軟件,它可以完成與專家水平相當的咨詢工作,并可為用戶提供建議和決策。
目前,世界上的無土栽培技術發展有兩種趨勢:一種是高投資、高技術、高效益類型,如荷蘭、日本、美國、英國、法國、以色列及丹麥等發達國家,無土栽培生產實現了高度機械化。其溫室環境、營養液調配、生產程序控制完全由計算機調控,實現一條龍的工廠化生產,實現了產品周年供應,產值高經濟效益顯著。另一種趨勢是以發展中國家為主,尤其是以中國為代表,根據本國的國情和經濟技術條件。就地取材搞土法上馬。手工操作,采用簡易的設備。這些國家發展無土栽培的目的是改造環境、節約用水和土地資源,解決人民的基本生活需要。
2我國無土栽培的發展現狀
我國無土栽培的歷史悠久,如生豆芽、船上種菜和盆里養水仙等都是原始的無土栽培。但我國開展無土栽培研究工作的時間比較晚,20世紀70年代末。山東農業大學首先開始無土栽培生產試驗,并取得了成功,80年代中期,從國外引進溫室及無土栽培設施相繼投產。尤其是隨著改革開放,人們的生活水平不斷提高,蔬菜生產已經從過去的單純追求高產向高產、優質方向發展,人們需求無公害蔬菜、綠色食品的呼聲越來越高,在此形勢下無土栽培在全國各地蓬勃興起,迅速從研究階段進入生產階段。據資料統計,1985年全國無土栽培的面積只有7hm2,1990年增長到15hm2。1995年全國無土栽培的面積發展到50hm2,2000年全國無土栽培的面積達100hm2左右,2005年我國無土栽培的總面積約為315hm2。近幾年,我國無土栽培進入迅速發展階段,無土栽培的面積和栽培技術水平都得到空前的提高。
我國從事無土栽培技術研究的部門和單位約50多個。除研制不同類型的栽培裝置外,重點研究營養液膜栽培和不同材料基質培的配套技術,并在全國普及推廣,使我國的無土栽培從實驗研究階段進入商品化生產時期,獲得一批具有中國自主知識產權的農業高新技術,使國外的先進實用技術實現國產化。無土栽培的植物也擴大到蔬菜、花卉、西瓜、甜瓜及草莓等20多種,但絕大部分用于蔬菜生產。
我國無土栽培方式主要有基質培和水培兩種:
(1)固體基質培。主要是有機生態型基質培,還有基質袋培、立體培、巖棉培等形式。使用固體基質的營養液栽培具有性能穩定、設備簡單、投資少、管理容易及不易傳染根系病害等優點。近期使用的基質主要有巖棉、泥炭、沙、蛭石、珍珠巖及鋸木屑等。現已證明,巖棉和泥炭是較好的基質,但我國的農用巖棉尚在試用階段。多數靠進口,成本較高。巖棉是一種用多種巖石熔融在一起形成巖漿,然后噴成絲狀,冷卻后稍微壓縮而成的疏松多孔的固體基質,因巖棉制作過程是在高溫條件下進行的,故經過高溫消毒,不含病毒和其他有機物。
(2)水培。目前以營養液膜技術(NFT)和浮板毛管水培技術(FCH)兩種為主。營養液膜技術(NFT)的特點是循環供液的液流呈膜狀,僅以數毫米厚的淺液流流經栽培槽底部,水培作物的根墊底部接觸淺液流吸水、吸肥,上部暴露在濕氣中吸氧,較好地解決了根系吸水與吸氧的矛盾。但存在液流淺、液溫不穩定、一旦停電停水植株易枯萎以及根際環境穩定性差等不足,限制了其發展。浮板毛管水培技術(FCH)系浙江省農業科學院和南京農業大學于“八五”期間研制開發,應用分根法的特點在栽培槽中設置濕氈分根裝置,既解決了根系水氣矛盾,又有一定深度的營養液,不怕短期停電(24h以上),根際環境穩定。易于調控(冬季于栽培床內鋪電熱線加溫,夏天鋪設塑料軟管通深井水降溫)。3我國無土栽培的發展趨勢
無土栽培具有十分誘人的廣闊前景,但其技術要求嚴、設施裝備投入高,受我國生產、消費、資金、技術等方面因素的限制,目前不宜盲目發展,更不能全套照搬國外的生產模式。應結合當地實際進行研究試驗,在推廣應用中走出一條實用可行的具有中國特色的無土栽培之路。
3.1因地制宜發展具有本地特色的無土栽培技術
由于自然資源、生產技術、市場環境等因素千差萬別,因此各地不能全盤照搬國外或其他地區的生產方式和管理方法。如栽培基質的選擇,應在試驗的基礎上大膽嘗試利用本地資源:營養液配方也因各地水質、化肥種類等的不同,做出靈活調整;還應根據各地區消費習慣及氣候特點,選擇無土栽培的作物種類。總體看,南方以廣東為代表,以深液流水培為主:東南沿海長江流域以江浙滬為代表,以浮板毛管、營養液膜技術為主;北方廣大地區由于水質硬度較高,水培難度較大。以基質栽培為主;無土栽培面積最大的新疆戈壁灘。主要推廣魯SC型改良而成的砂培技術。各地應根據當地的具體情況,建立適合本地區特點的無土栽培技術體系。
3.2大力發展立體栽培模式
我國人口占世界總人口的1/4,但耕地面積僅為世界總耕地面積的1/7,人均耕地面積遠低于世界平均水平。而且我國是水資源相當貧乏的國家,被列為世界上13個貧水國之一,全國人均水資源占有量僅為世界人均水平的1/4,農業每年缺水約300億m3。要使我國經濟保持可持續發展,不斷提高人民生活水平,必須不斷提高有限土地面積的生產效率,拓展農業生產空間。據研究,立體栽培能充分利用空間和太陽能,提高土地利用率3~5倍,提高單位面積產量2~3倍。為節約土地資源和水資源、提高土地利用率和生產效益,我國要加強立體栽培方面的研究,大力發展立體栽培技術。
3.3簡化技術,循序漸進
無土栽培作為一項現代農業生產技術,涉及的范圍包括作物栽培、肥料、病蟲害控制、農業工程及自動化控制等多個學科,其技術難度、管理的復雜性均高于有土栽培,不易被農民所掌握,推廣起來有一定的困難。這就需要各地農技推廣或科研部門把特定的無土栽培技術總結、制定成簡便易行的操作步驟,而農民只需按此操作即可。如需配制適宜當地某種作物的某種無土栽培方式所需的營養液,農民只需購回特定的專用復合式完全化肥,加入到一定比例的水中便可使用,在一定時間后,再加入要求量的部分或全部營養物質即可。先試驗性探索,再大規模投入生產應用,使無土栽培技術的管理和操作均有類似的“指導”可循。同時還要對農民進行有關的技術培訓,提高其現代農業技能和水平。
3.4降低成本,增加效益
無土栽培技術在發達國家和地區多使用專用設施和設備,如成型的各種栽培槽、商品化基質、營養液的自動監控及管理系統等,這些設施設備費用約為170元/m2,這在我國許多地區是不現實的。在發展無土栽培時應考慮成本的投入、技術力量及其他社會條件。因此,通過諸多方法和技術避開高投入問題是推廣無土栽培技術的關鍵。無土栽培的類型和方式多種多樣,各地可根據實際情況就地取材,篩選出各種無土栽培設施替代品或采用人工、半人工管理的方式進行嘗試,增強無土栽培技術的實用性。如用爐渣、鋸末、菌糠代替蛭石、草炭基質,用各種水泥、磚、土槽代替泡沫、塑料栽培槽等,均能降低成本、增加效益,收到較好的效果。
3.5發展有機生態型無土栽培技術
鑒于目前我國大部分地區采用的無土栽培方式仍以無機耗能型為主,不僅耗能高、污染環境,而且生產的食品硝酸鹽含量超標。因此,應大力推廣有機生態型無土栽培技術,其具有投資省、成本低、用工少并易操作等優點,能夠生產高產優質產品。該技術在生產過程中全部使用有機肥,以固體肥料施入。灌溉用清水,耗能低,灌溉排出液對環境無污染。有機生態型無土栽培的優點是以有機固態肥取代傳統營養液,操作管理簡單,大幅度降低無土栽培設施系統的一次性投資,大量節省生產費用,對環境無污染,產品質量優。目前,全國有機生態型無土栽培的推廣面積超過無土栽培總面積的60%。有機生態型無土栽培能適應當前生態農業及綠色食品發展的需要,只有大力推廣有機生態型無土栽培,才能實現傳統農業向現代化農業的轉變。
總之,我國無土栽培技術的應用起步較晚,無土栽培技術水平雖處于初級階段,但我國是一個具有巨大發展潛力的發展中國家,隨著改革開放的深入發展、農村經濟條件的逐步改善和人民生活水平的不斷提高,預計今后無土栽培將會出現蓬勃發展的新局面。無土栽培的興起,將使農業、園藝、林業、花卉生產及開發等進入一個新的發展階段。無土栽培技術具有十分廣闊的發展前景。
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