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无土栽培技术从出现至今100多年的发展历程中，特别是近几十年的发展速度非常迅速，与科学技术的发展是分不开的。世界上许多国家先后成立了作物的无土栽培技术研究和开发结构，专门从事无土栽培的基础理论和应用技术方面的研究和开发工作。国际上无土栽培技术的学术活动非常活跃。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(International Working Group on Soilless Culture, IWGSC)，隶属于国际园艺学会，并于1963年在意大利召开第一届国际无土栽培学术会议，以后于1969、1973、1976年分别与西班牙、意大利和西班牙召开第二、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”(International Society of Soilless Culture, 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。 我国于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。1994、1996、1998和2000年分别在河北、新疆、广东和辽宁等省区召开一次年会。与会的代表和提交的论文逐年增加，并且与国际无土栽培学会等学术组织和研究结构建立了日趋频繁的联系。我国另外一个涉及无土栽培金属的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。这对于我国无土栽培技术的发展起着重要的推动作用。另外，中国园艺学会设施园艺专业委员会在无土栽培方面也开展了许多有益的工作，对于无土栽培的发展也起到了很大的作用。 一、无土栽培的发展现状 现从我国及世界上一些有代表性国家无土栽培技术的发展情况来看其发展的现状： 1、中国 我国无土栽培技术的研究和生产应用起步较晚。而事实上，我国的科技工作者早已掌握无土栽培的原理，例如中山大学的罗宗洛(1931)研究铵硝营养的成果受到世界同行的瞩目，1965年由科学出版社翻译出版了休伊特的著作《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年代开始才逐渐在生产中应用无土栽培技术。它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，在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6 699平方米的生菜无土栽培基地。 1985年开始，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及蔗渣或其它基质的袋培和槽培营养液滴灌种植系统，并从1987年开始在广东、山东、上海、海南、广西、福建、四川等许多省市推广，累积无土栽培面积已达3 000多亩，广东省也成为我国无土栽培面积最大、发展速度最快、技术水平发展得最好的一个省份，许多种植者在取得很好的社会效益的同时，也取得了很好的经济效益。 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。全国的其它省市如北京、上海、浙江等也引进了不少国外的无土栽培设备。这些国外无土栽培设备的引进对于开拓视野、消化吸收国外的技术有着其积极的作用，但由于引进的盲目性，国外设备不适宜我国的气候特点，特别是南方的气候特点，而且造价及日常维持成本很高，再加上有些设备设计上的不合理，因此在引进数年之后有许多已经废弃，有些设备只是利用到其温室的外壳，而其它部件均不能使用，造成了极大的浪费。在华南农业大学大学研制成功适合南方气候条件的水泥砖结构深液流水培设施之后的10来年中，广东省的无土栽培已走上了国产化的道路。但近几年来，有许多省市花费大量的资金引进一些国外的设备，形成了第二次引进国外温室设备的高潮，例如上海、北京、广东、沈阳、浙江等地在近几年来先后引进了一些包括温室在内的无土栽培成套设备，而目前来看，所有引进的设备都出现极为严重的亏损，这个现象值得注意。 80年代开始，浙江省农科院在日本赠送的营养液膜技术(NFT)设备的基础上，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、北京市蔬菜中心以及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，因此，有些地方在进行水培尝试时失败了，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，但总的来说，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。 在90年代初期，中国农科院花卉蔬菜研究所推广有机基质栽培(或称为有机生态型无土栽培)，试图通过使用有机肥来降低无土栽培的投入和降低蔬菜产品中硝酸盐的含量，同时也为了简化种植设施、降低投资和生产成本。但由于用有机肥来提供营养，对与基质中的营养状况难以了解和控制，往往出现养分供应不均衡的现象，而且，施用有机肥如果过量，也非常容易造成硝酸盐在产品中的累积问题，而施用有机肥只是其有机态氮的释放较慢而已。无论如何，利用有机肥来进行无土栽培生产，不失为一种较低成本的无土栽培类型，有一定的应用价值。 1980年，北京林业大学马太和教授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》，这本书对于我国无土栽培技术的发展起到了重要的推动作用。1994年由华南农业大学连兆煌教授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》，这对于掌握无土栽培技术的人才培养起着很重要的作用。这几年中，有许多的工作者也出版了许多有关无土栽培方面的书籍。 2、美国 美国是世界上最早进行无土栽培商业化生产应用的国家，但其无土栽培面积并不大，且多数集中在干旱、沙漠的地区，主要的原因是因为美国国土面积辽阔、肥沃的土地较多、人口稀少的缘故。据1984年的统计资料，美国全国只有200公顷的无土栽培面积。美国无土栽培技术的研究重点是探索在太空中进行作物无土栽培的可能性。因为开发太空，也许无土栽培是进行绿色植物生产的唯一方法。美国无土栽培学会(Hydroponic Society of America, HSA)是一个活跃的学术组织，经常开展有关无土栽培技术的研讨会。美国无土栽培技术发展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 日本无土栽培技术的发展得益于美军在二战期间及战后的几年建立了一些大型的无土栽培设施。例如在1946年建立的22公顷砾培蔬菜生产基地以生产军需蔬菜，同时吸收了一些日本人参与管理。此后，日本也独立开展这方面的工作，从20世纪60年代至80年代，无土栽培面积扩大至近300公顷，其中以水培和砾培为主，大约水培占总面积的2/3，砾培占1/3。近20多年来，砾培的面积逐步减少，而水培的面积逐渐增加。这2种日本的主要无土栽培形式中，水培技术是日本独自发展的，称为深液流水培(或深水培，DFT)，其具体的形式有多种，如M式、神园式、协和式等，但都有一个共同的特征，就是液层较为深厚。在营养液配方的研究方面，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，并以此为基础设计出了一系列的山崎配方。另一位无土栽培的专家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。日本不仅在实用性的大规模无土栽培生产技术上走在世界的前列，而且开展了卓有成效的超前性研究，例如在植物工厂的研究中也处于世界的领先水平。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、欧洲的一些国家 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，在温室等保护性设施的建设上就显得很有必要了。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年左右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，荷兰则是充分显示岩棉培优势最有代表性的国家。荷兰的无土栽培在二十世纪80年代以后的发展迅速，这与岩棉培的应用有密切的关系。荷兰的无土栽培面积已达3 000多公顷。从目前的情况来看，它是世界上无土栽培最发达的国家之一。岩棉培的面积从1976年的25公顷发展到1986年的2 000公顷，占无土栽培总面积的2/3。荷兰的无土栽培作物主要是番茄、黄瓜、甜椒和花卉(主要是切花)。国际无土栽培学会(International Society of Soilless Culture, 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。英国在1984年的无土栽培面积为158公顷，其中约58公顷是营养液膜技术，100公顷为岩棉培和其它形式。NFT只占无土栽培总面积的1/3左右。造成这种NFT发展不及岩棉培和其它形式无土栽培的根本原因在于NFT虽有其先进性，但由于整个种植系统中的营养液总量较少，种植槽中的液层浅薄，营养液的组成和浓度易产生急剧的变化，根际的温度也易发生变化，营养液的循环要求较高，管理要求严格，对于管理人员及管理技术的要求较高，要管理得较好不容易。因此，NFT的发展较为缓慢。而且，有人认为NFT种植的作物品种有较高的要求，如黄瓜、甜瓜等根系易衰老的作物在NFT中的适应性不及番茄等根系活力较强的作物。 欧洲的其它一些国家无土栽培也有一定的面积。在奥地利，Ruthner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 从几十年无土栽培应用技术的发展来看，有这么几个情况值得注意： (1) 无土栽培的发展面积和速度不局限于技术的先进程度：世界上公认的岩棉培、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，但总体上来说，对我国的无土栽培的发展并没有直接起到推动作用，我国以往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年代的一片空白发展到2000年的约500公顷左右，其速度是惊人的。再如，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，而要取决于整个地区的自然及社会的综合因素：例如经济较为发达的荷兰、日本和美国的比较，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。 (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：尽管无土栽培技术的应用需要一定的投资，但在经济欠发达地区也同样可以得到应用和发展。联合国开发计划署(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。近几年来，我国内陆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。 一言敝之，无土栽培的发展没有一个固定的模式可循，只有通过总结前人经验的基础上，结合当地的经济水平、市场状况和可资利用的资源条件来探索发展无土栽培的路子。我国无土栽培发展20多年来的经验就是一个很好的例子。 （下一页） |
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