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以科技的眼光评价“无土栽培”在现代化农业中的地位

发布时间:2018-08-07 15:19:11  作者:本站编辑  来源:本站原创  浏览次数:
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无土栽培法又称营养栽培法、水耕法。它是在栽种作物时不用土壤,不施粪肥,一般仅用化学肥料或化学试剂配成的营养液供给作物所需养分的特殊栽培方法,一般在较封闭的室内环境进行,因此受病虫害感染的机会很小,很少施用农药,所以可种植出无污染、无公害作物。

 一:无土栽培的优点

1.不受土地条件限制

无土栽培改变了“万物土中生”的依赖土地生存的传统观念和土壤耕种方式,在不宜耕种的地方如沙石,不毛之地,甚至宇宙飞船上都可以栽培作物。在家庭、办公室可利用窗台、阳台、走廊、屋顶及其它空闲地栽种植物,这不仅可以创造经济效益,还可以净化空气、节约用水,清洁卫生,既不污染环境,也不为环境所污染。利用无土栽培技术在胜利油田废弃场地、山东寿光市盐碱地上生产高产优质蔬菜已获得成功。

2.劳动强度小,水肥用量降低。

无土栽培无需传统耕作中的耕种、除草、土壤消毒、追肥等繁琐环节,单位劳动力管理的规模可大大增加,劳动强度明显下降。营养液栽培的水肥供应一般采用微管道灌溉系统,较易实行定点、局部化,可明显降低水肥的浪费。试验证明可比土壤栽培节水3~7倍,肥料利用率提高20%~30%。

3.病虫害明显减少。

无土栽培可防止因土传病原传播的多种恶性病害的发生,切断了一个较重要的病虫害传播渠道;另外,由于人为改善了根际微环境,促使植株生长健壮,增强了自身的抗病能力,避免了土壤栽培中因多年盐分积累和连作导致的土壤盐渍化及重茬减产现象。同时,基质的消毒同土壤消毒相比更经济、方便。

4.优质高产。

无土栽培,目前主要作为设施栽培中的一个组成部分,它不仅有通过设施而达到的适于作物生长的光、温、气等条件,还具有基质和专门的水肥供给系统,提供了适于根部发育的最佳小环境。且各种环境因子均能人为地较好控制。因而能够更好地协调植株的地上与地下、营养生长与生殖生长等的关系,容易发挥高产的潜能。无土栽培技术较成熟的国家和地区,单位面积产量可比土壤栽培提高0.4~20倍(因作物而异,一般在2~4倍之间),我国试验示范结果也多在30%以上。例如,一般农田种植的西红柿, 亩产约800~1200公斤,而水培法亩产可达3万公斤,高的在5万公斤以上。生产及试验证明,无土栽培不仅提高了产量,同时也明显促进了作物的生长速度,产品的外观品质和理化性状也有不同程度的改善:如无土栽培的番茄形状端正、颜色鲜艳、着色均匀、味道较好、营养价值(Vc、糖等)比土壤栽培均有改善;叶菜、瓜果中的硝酸盐含量可得到理想控制;无土栽培的花卉花期早、长,颜色艳,香味浓,部分在土壤栽培条件下不易开花的品种,在无土栽培条件下也能较容易地达到目标。

5.便于工厂化生产。

无土栽培充分显示出农业可以像工业生产一样,机械化、自动化生产作物,完全由人工控制植物生长。现在世界上已有全自动化无土栽培设施和立体化无土栽培工厂。

二:无土栽培的种类

无土栽培法可以分为5种,即水溶液培养法、砂培养法、培养基培养法、混合培养法和营养膜培养法,其中最常用的是水培法和培养基法。

(一)有机生态型无土栽培技术的特点

有机生态型无土栽培技术是指不用天然土壤,而使用基质;不用传统的营养液灌溉植物根系,而使用有机固态肥并直接用清水来灌溉作物的一种无土栽培技术。

目前的保护地设施,无论是温室或大棚,由于投资成本较大,不能像露地一样实行轮作,通常连续使用3年以上,都会出现不同程度的连作障碍,导致产量逐年下降。在克服土壤连作障碍的许多措施中,无土栽培是最彻底、实用、有效的方法。

无土栽培是一种农业高新技术,具有节肥、节水、省工、高产、优质,不受地域限制和产品洁净卫生等特点。但传统的营养液栽培同时也具有一次性投资比较大,运转成本相对偏高,营养液的配制与管理技术较难掌握等限制因素。针对这些情况,中国农科院蔬菜花卉所研究开发出了一种低成本、高效益的有机生态型无土栽培技术。该技术利用河沙、煤渣、作物秸秆等廉价材料作为栽培基质,利用各地易得的有机肥和无机肥为肥料,不但具有传统无土栽培的一切优点,而且使无土栽培系统的一次性投资较营养液无土栽培降低60%,肥料成本降低60%,产量提高10-20%,并且操作管理简单、系统排出液无污染、产品品质好,能达到中国绿色食品中心颁布的“AA级绿色食品”的施肥标准,因而非常适合我国国情。有机生态型无土栽培技术把有机农业融入无土栽培,为无土栽培技术在我国的推广应用开辟了一条新的途径。

有机生态型无土栽培技术突破了无土栽培必须使用营养液的传统观念,是一种真正能使广大农民朋友学而会、会而能用、用而能挣钱的傻瓜型高新农业技术。

(二)有机生态型无土栽培需要哪些基本条件

进行有机生态型无土栽培必需具备一定的保护设施,如温室、日光温室和大棚等,“在这些保护设施内还需安装有机生态型无土栽培系统,包括栽培槽、栽培基质和灌水设施等。有机生态型无土栽培主要采用基质槽培的形式,适宜用作有机生态型无土栽培的基质很多,如:草炭、蛭石、珍珠岩、炭化稻壳、椰子壳、棉籽壳、树皮、锯末、刨花、葵花秆、玉米秆、沙、砾石、陶粒、甘蔗渣、炉渣、酒糟、蘑菇渣等,因而无土栽培生产者应根据当地的具体情况,选择适合本地区需要的基质。有些基质可单独使用,如沙、珍珠岩等,有些基质需混合使用,常用的混合基质有:4份草炭加6份炉渣、5份沙加5份椰子壳、5份葵花秆加2份炉渣加3份锯末、7份草炭加3份珍珠岩、5份菇渣加5份炉渣等等。基质使用年限可达3-4年。

有机生态型无土栽培的温度、湿度和光照管理及茬口安排等与土壤栽培基本相同。

(三)有机生态型无土栽培的生产成本与经济效益

1. 生产成本

有机生态型无上栽培系统每667平方米一次性投资及每年运转费用见表1(不含建温室或大棚的投资)。由表1可知,有机生态型无土栽培系统一次性投资约为300元/667平方米,每年的生产成本(包括人工)约为4300元/667平方米。

2. 经济效益

以番茄为例,每年每667平方米产量为1.5万公斤,按一般市场平均单价1.5元/公斤,总收入为: 1.5×1.5=2.25万元,扣除生产成本0.43万元,则纯收入约为1.82万元/年/667平方米。如按高档蔬菜价格,出售给高级饭店、宾馆或出口。则产值和利润应当更高。

(四)有机生态型无土栽培技术的的适用范围

1.出现次生盐渍化和土传病害的保护地,大幅度提高作物产量和品质;

2.缺水地区,同等产量条件下,无土栽培比土壤栽培节水50-70%;

3.传统农业无法耕作地区(荒滩、荒沟、废弃矿区、沙荒地、海岛等);扩大蔬菜种植面积,减少粮菜争地,改善居民生活;

4.城市郊区、沿海地区:生产精品蔬菜和高档出口蔬菜,大幅度改善草莓甜瓜和西瓜等水果类蔬菜的风味。

三:无土栽培的发展前景

无土栽培具有十分诱人的广阔发展前景。但结合其技术要求、设施装备和我国生产、消费、生产者资金、技术素质等方面因素,目前不能盲目发展,更不能全套照搬国外生产模式,而应结合当地实际,积极尝试、试验,简化技术、降低成本,在推广应用中,走出一条实用可行的特色之路。我国人均耕地面积远低于世界平均水平,仅占全国土地面积的10.4%;水资源贫乏,60%的城市主要因农业用水而淡水供应不足;设施园艺连年种植,土传病害已无法解决;目前农产品质量不高,已明显不适应人民生活水平的提高和我国加入WTO农业出口创汇的需要。基于这种国情,无土栽培将成为改进我国传统农业的一个方向。据统计,1989~1998年,无土栽培面积增加了30多倍,但其总面积仅占我国设施农业(棚室栽培)的0.21%,故存在极大的发展空间。

该技术在以下几个领域有望得到优先发展:

(1)开放城市、港口、大城市,如京、津、沪的特需供应;

(2)专业化、商品化育苗;

(3)为不适于土培的特殊地区提供蔬菜;

(4)生物技术的配套技术。

然而,在看到无土栽培存在的优点和潜能之外,同时它也存在着一些不利于大面积应用推广的方面。如一次性设施投资较大;各种基质性质还不为人详细了解;营养液管理技术性强、难度大等。

因而现阶段国际上无土栽培基本是向着两个方向发展,即一些发达国家的自动化无土栽培和其他地区和国家的简易型无土栽培。如荷兰,占总设施园艺面积90%的无土栽培,基本上实行的是自动化、工厂化生产、机械化作业、程序化管理;而我国农民的资金技术满足不了以上要求,同时国内市场还不健全,除政府示范和科研需要外,在生产应用中,均向着实用、有效、简易的方向发展。简易化无土栽培即在保证发挥无土栽培优势的前提下,尽量简化生产技术,降低生产成本,便于推广应用。目前,无土栽培在我国虽然发展迅速,但仍处于试验示范阶段。

众多的科研院所及生产单位对无土栽培技术做了大量的试验和探讨,为推进我国无土栽培事业的发展做出了极有价值的研究。现就我国目前推广应用无土栽培技术应注意的几个问题汇总如下:

1、因地制宜,发展和建立有本地特色的无土栽培

自然资源、生产技术、市场环境等因素,要求各地不能全盘照搬外地生产方式和管理方法。如栽培基质的选择,应在实验、试验的基础上,大胆尝试利用本地资源;营养液配方因各地水质、化肥种类等的不同,应做出灵活调整;根据各地区消费习惯及气候不同,无土栽培的作物种类和时间安排也应有所不同。如鲁SC、华南深水培技术,只适于当地规模化发展。

2.循序渐进,由易到难

由于技术不成熟,无土栽培不增产,甚至减产的情况时有发生。不难看出,无土栽培的高级方式应为无基质的水培或气培。然而,这种做法缺少了基质的缓冲能力,植物根系直接处于营养液中,营养液的温度、pH值、各成分的细微变化,都会为根系感知而引起生长发育方面的相应变动,因而各种生理性障碍发生的可能性会明显增加。与之相应的营养液管理的自动化程度,管理的复杂性都要高于基质栽培。现由中国农科院蔬菜所推行的有机生态型无土栽培,只需浇灌清水,后期追加些化肥,便能获得较好的产量,被称为“农民实用的无土栽培技术”;生长周期短的芽(苗)菜生产或叶菜类生产,对营养液需求较简单,无经验用户也容易掌握,若进行果菜等长季节作物的无土栽培,可以在借鉴的基础上,经试验性探索,再大规模投入生产应用。

3.简化技术

无土栽培除要求一定的保护性设施管理外,主要包括基质选择、处理、营养液的配制与管理等。而其中又涉及到各种基质对营养液的相应要求,不同基质的各种理化性质、生物特性,营养液各化学元素的量与形态及液温、pH值、EC值(电导率)、杀菌净化等管理都较传统土壤耕作复杂得多,或属全新技术,故一般农民难以全面掌握和运用。这就需要各地农技或科研部门,把特定的无土栽培技术总结,制定成简便易行的操作步骤,而农民只需按此操作即可。如需配制当地某种作物的某种无土栽培方式所需的营养液,农民只需购回特定的专用复合式完全化肥,加入到一定量的水中便可使用,在一定时日后,再加入要求量的部分或全部营养物质即可。使各种管理操作均有类似的“指导”可循。

4.降低成本

无土栽培技术在较发达地区多使用专用设施、设备。如成型的各种栽培槽、商品化基质、营养液的自动监控及管理系统等,在日本,每m2的设施费用约为10000日元,这在发展中地区是不现实的。通过诸多方法和技术避开高投入问题是推广无土栽培技术的另一个关键。各地区可筛选出各种无土栽培设施代替品或采用人工、半人工管理的种种尝试,定会增强无土栽培技术的实用性。如用炉渣、锯末、菌糠代替蛭石、草炭基质;各种水泥、砖、土槽代替泡沫、塑料栽培槽,均收到了较好的效果。

5.加强政府宏观引导,争取社会各界的关注和支持

无土栽培具有较为广泛、深远的意义。尽早尽快掌握并推广应用它,势必对促进我国农业经济的发展起到一定的作用,其社会、生态效益也是显而易见的。政府应在政策、法律、市场、科技、工业计划、资金扶持等方面给予大力引导和支持。如组织专门科技服务机构,加大无土栽培技术及产品优势的推广宣传力度等。


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