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水耕栽培是一种现代农业生物工程技术，它的本质就是“营养液栽培”——通过将植物的根系直接浸润于营养液中，由营养液代替土壤为植物提供水分、养分、氧气等生长因子。 在土壤栽培模式里，有机物质经过土壤微生物和动物的分解，转化成植物生长所需的通常以离子态存在的矿质营养物质，经过水的溶解而被植物根系所吸收。为了让植物取得均衡的营养，土壤中的各种物质都必须符合最佳比例。
遗憾的是，如此“完美”的土壤在自然界中很是罕见。 但是在水耕栽培技术手段里，因为植物可以通过根部直接吸收营养液中的养分与水分，所以我们可以通过人工调配营养液，实现植物均衡完善的“饮食”。
无土水耕栽培从早期的实验室研究到生产上大规模应用，已有100多年的历史。根据营养液液层深浅，常分为以下四种：
◆ 液深1~2cm的营养液膜技术，简称NFT(Nutrient Film Technique)；
◆ 液深4~10cm的深液流技术，简称DFT(Deep Flow Technique)；
◆ 在约5~6cm的营养液液层放置无纺布，根系生长在湿润无纺布上的浮板毛管水培技术，简称FCH(Floating Capillary Hydroponics)；
◆ 以及雾培技术，又称喷雾栽培、气雾栽培（Aeroponics）
这四种技术也各有自己的优缺点，需要根据种植品种、种植规模和设施条件进行选择。
营养液膜技术（NFT） NFT营养液膜技术，是一种将植物种植在浅层流动的营养液中的水培方法，1973年由英国温室作物研究专家库柏（A.J.Cooper）发明后，迅速在世界范围内得到推广应用。我国在1984年也开始开展这种无土栽培技术的研究和应用工作，主要用于日光温室、人工光植物工厂等新型植物工厂。
国家农业科技展示园内，中环易达实现了NFT的立体化种植 NFT营养液膜技术的供液方法是比较讲究的。因为它的特点是液层很浅，其中含有的养分和氧很容易被消耗到很低的程度。举例来说，当营养液从槽头一端流经一段相当长的路程（以限25m计算）以后，许多植株吸收了其养分和氧，到槽尾一株时营养液中的氧和养分已所剩不多，造成植株生长差异大。 所以，NFT在槽长超过30m以上或植株较密的情况下，要采用间歇供液法以解决根系需氧的问题，这是NFT水培特有的管理措施：通过在水泵上安装一个定时器从而实现间歇供液的准确控制，但设定间歇的时间要符合作物生长实际。 NFT营养液膜技术具有设施投资少、施工方便简单的优势，其种植槽由轻质塑料制成，或由波纹瓦拼接而成，结构轻便、安装容易、便于拆卸。且作物根系部分浸在循环流动的浅层营养液中，部分暴露在槽内湿气中，可以较好地解决根系呼吸对氧的需求。
其缺点就是间歇供液受供电影响大，对机电要求高，且种植槽内液层很薄，一旦停电或水泵故障而不能及时循环供液，很容易因缺水而使作物萎蔫，所以NFT系统必须配置备用电机和水泵，还要在循环系统中装有报警装置，发生水泵失灵时及时发出警报以便及时补救。同时，NFT虽然投资少、施工容易，但耐用性不足导致后续投资和维修工作频繁。 深液流技术（DFT） DFT深液流无土栽培是指植株根生长在较深并且是流动的营养液中的一种水培技术，是最早开发成可以进行农作物商品生产的无土栽培技术。
种植槽中盛放约5-10cm（有时甚至更深）的营养液,将作物根系置于其中, 同时采用水泵间歇开启供液使得营养液循环流动, 以补充营养液中的氧气并使营养液中养分更加均匀。
植物根毛和幼根的表皮都能和空气进行气体交换, 即为根的呼吸作用。在陆地生长时, 解决根部呼吸可以通过疏松土壤、合理灌溉、注意排水、增施有机肥等途径。而在深液流( DFT) 无土栽培中, 植株的大部分根均浸在营养液中，根呼吸所需的氧来源于营养液中的溶解氧，所以栽培过程中必须要保证循环流动的营养液中有足够溶解氧供给根进行呼吸作用，或通过将植株悬挂于定植板，使一部分根系在营养液面和定植板之间的空隙中呼吸，含有半水培半气培的性质，较易解决根系的水气矛盾。
在黄三角国家农高区项目，中环易达就是通过水流冲击火山岩，使营养液充分与空气接触，将空气中的氧气包裹进营养液中为根系提供氧气。
DFT最大的优点就是有较好的缓冲能力，根系所在的营养液较深、基数较大，营养液中的养分、溶氧量、酸碱度、温度、水分短时间内不会发生大的变化，能在突发电力故障或设备故障时有一定的生存能力，为作物提供较为稳定的生长环境。
同时，液池内营养液的循环流动能够增加营养液中的溶解氧含量，消除根表有害代谢产物（最明显的是生理酸碱性）的局部累积，消除根表与根外营养液的养分浓度差，使养分能及时送到根表，更充分地满足植物的需要，阻止缺素症的发生，且易于实现机械自动化的栽培管理模式。
中环易达创建的我国第一条叶菜全自动机械生产线用的就是DFT深液流技术，适宜于几乎所有果菜和叶菜品种的栽培 它的缺点就是初期投资较大，并且难以应用于立体栽培。
浮板毛管栽培技术（FCH）
FCH浮板毛管栽培技术是我国于1991年参考日本“浮根法”改良研制成功的一种新型无土栽培系统，除种植槽外，设施组成部分基本与NFT营养液膜技术相同。
种植槽由定型聚苯乙烯板做成长lm凹形槽，槽内铺设聚乙烯薄膜，营养液深度为3～6cm，液面漂浮聚苯乙烯泡沫板，板上覆盖亲水性无纺布，两侧延伸到营养液内，通过毛细作用使浮板始终保持湿润。
FCH系统设施平面布置图（1．种植槽 2．水泵 3．贮液池4．空气混入器 5．供液管道6．排液管道 7．6m×30m大棚 ） 将栽入定植杯中的秧苗悬挂在定植板的定植孔中，正好把槽内的浮板夹在中间，根系从定植杯的孔中伸出后，一部分根爬伸生长到浮板上，产生根毛吸收氧气，一部分根伸到营养液内吸收水分和营养。
FCH种植槽横断面示意图（1．定植板 2．浮板 3．无纺布4．定植杯 5．植株 6．营养液7．定型聚笨乙烯种植槽 8．地面） FCH浮板毛管栽培技术能够培养湿气根、创造丰氧环境、改善根系供氧条件。由于部分根系浮在槽内浮板湿毡上，比较粗短，可吸收空气中的氧气，起着改善整个根系供氧状况的作用；部分根系生长在营养液中，比较细长，主要起吸收养分和水分的作用，从而克服了DFT系统根际环境易缺氧问题。
且该系统具有成本低、投资少、管理方便、节能、实用等特点，种植槽营养液一般可保持3～6cm，在栽培过程中发生临时停水、停电或水泵、定时故障，造成不能正常供液的情况下，对植株的正常生长没有什么大的影响，技术适应性广，适宜我国南北方各种气候条件和生态类型应用。
缺点在于由于根系可生长入浮板湿毡中，装置的可重复利用性差，运行成本较高。
雾培（aeroponics） 雾培技术又称喷雾栽培、气雾培,是利用过滤处理后的营养液在压力作用下通过雾化喷雾装置将营养液雾化为细小液滴，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。它是所有无土栽培技术中根系水气矛盾解决得最好、养分吸收率最高的一种形式，同时也易于自动化控制和立体栽培，提高温室空间的利用率。
喷雾栽培可根据植物根系是否有部分浸没在营养液层而分为喷雾培和半喷雾培两种类型。所谓的喷雾培是指根系完全生长在雾化的营养液环境中的无土栽培培技术，而半喷雾培是指部分根系浸没在种植槽下部的营养液层中，而另外那部分根系则生长在雾化的营养液环境中的无土栽培技术。
气雾培最主要的部分就是供液系统，也就是喷雾系统，主要包括喷头、营养液池、水泵、管道以及过滤器等部分组成，有的不适用喷头，而是使用超声气雾机来代替，用于雾化营养液。 喷雾培的营养液浓度要比其他水培方式的高一些，一般要高20～30％左右。这主要是由于营养液以喷雾的形式来供应时，附着在根系表面的营养液只是一层薄薄的水膜，因此总量较少，而为了防止在停止供液的时候植株吸收不到足够的养分，就要把营养液的浓度稍为提高。
而如果是半喷雾培，则不需提高营养液的浓度，可与深液流水培的一样。
喷雾培是间歇供液，供液及间歇时间应视植株的大小以及气候条件的不同而定。植株较大、阳光充沛、空气湿度较小时，供液时间应较长，间歇时间可较短一些。如果是半喷雾培，供液的间歇时间还可稍延长，而供液时间可较短，白天的供液时间应比夜晚来得长，间歇时间则应较短。也有人为了省却每天调节供液时间的麻烦，将供液时间和间歇时间都缩短，每供液5～10min，间歇5～10min，也即供液的频度增加了，这样解决了营养液供液不及时的问题，但水泵需频繁启动，其使用寿命将缩短。
雾培的优点是可以很好地解决根系氧气的供应问题，几乎不会出现由于根系缺氧而生长不良的现象，且易于实现立体化，可充分利用温室内的空间，提高单位面积的种植数量和产量。温室空间的利用要比传统的平面式栽培提高2～3倍。
缺点是生产设备投资较大，设备的可靠性要求高，易造成喷头堵塞、喷雾不均匀、雾滴过大等问题。尤为致命的是，短时间的停电就会使装置停止运转，对植物造成伤害。作为一个封闭系统，如控制不当，根系病害易于传播、蔓延。
随着现代农业技术的发展，水培模式已广泛应用于蔬菜、花卉、药用植物等作物品种的栽培，可以避免连作障害，复种指数高，设施运转率一年高达20茬以上，具有产品质量好、安全卫生、可量化生产、受自然环境影响小、节省肥料、经济效益高等优点。
除了水培模式选择，进行无土栽培作物时，还应注意以下几点：
正确配制营养液
营养液的好坏，是无土栽培成败的关键。一种均衡的营养液配方，都存在着相互之间可能产生沉淀的盐类，只有采用正确的方法来配制营养液，才可保证营养液中的各种营养元素能有效地供给作物生长所需，才可取得栽培的高产优质。而不正确的配制方法，一方面可能会使某些营养元素失效；另一方面可能会影响到营养液中的元素平衡，严重时会伤害作物根系，甚至造成作物死亡。
水培中主要的营养元素都是来自于水中，这个跟土壤种植不一样，土壤中含有各种植物的元素，即使是缺乏某种元素也是慢慢表现，水培要是缺乏某种元素，很快就表现出来，比如氮多时植物狂长叶，磷多时茎叶变紫色、早衰，锰过剩时大多根褐变、叶片出现褐色斑点，硼过剩叶片大多叶片黄化或枯焦……因此，要注意加强对作物的日常观察和管理。
定期更换营养液
因为植物从营养液中吸收水分和无机盐，营养液中的养分会越来越少。同时，因为根的呼吸作用和新陈代谢作用，产生的物质会对生长产生不利影响，所以水培蔬菜经过一段时间的生长后要更换新的营养液。
细节上，以DFT深液流技术为例，可以在夜间进行营养液的排干, 因为夜间温度较低,植株新陈代谢速率缓慢, 可保证植株不出现萎焉现象，且排干时间应视设施内气温而定：气温高时, 推迟营养液的开始排放时间, 提前营养液的放回时间；气温低时则反之。这样就既能保证根露在空气中进行呼吸, 也可以避免植株出现萎焉现象。
增加氧气供应
水培的关键是给泡在水里的植物根部供氧气，因为水没有土壤那种细小的缝隙让空气钻入，只能通过提高水中溶解氧。一般是通过水泵循环抽水让水流动起来，并定时电源开关来自动控制水泵的循环次数。
水位控制 如果是种植青菜，一般营养液高度在10cm左右，最好让根颈露出水面些许，以便让根接触一点空气，10天左右换一次营养液，顺便把容器里长出的绿藻都去除掉。在这10天期间如果培养液蒸发减少了就往容器里加水就好了，不要加营养液，不然会使容器内的营养液浓度升高，植物会烧苗。
避光 生产过程中，需要让根系和营养液处于黑暗环境之中，以利于根系生长和防止绿藻滋生。营养液见光后容易滋生绿藻，从而影响营养液中的溶氧含量。 作者简介 |
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