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本文作者：劉建華1，肖光輝2，李青峰3作者單位：1湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所2湖南省西瓜甜瓜研究所3湖南省核農(nóng)學與航天育種研究所

特點與優(yōu)勢

1有機基質(zhì)是構(gòu)成植物營養(yǎng)的基礎(chǔ)

在傳統(tǒng)無土栽培中植物所需的營養(yǎng)來源于營養(yǎng)液，而有機生態(tài)型無土栽培植物所需的營養(yǎng)主要來自于施入基質(zhì)中的固態(tài)有機肥，該技術(shù)通過定期追施固態(tài)肥料和灌溉清水進行肥水供應，突破了無土栽培必須使用化學營養(yǎng)液的傳統(tǒng)模式[3]。有機生態(tài)型無土栽培使用的基質(zhì)是構(gòu)成植物營養(yǎng)的基礎(chǔ)。用工農(nóng)業(yè)有機廢棄物配成的栽培固體基質(zhì)不僅是植物生長發(fā)育重要的營養(yǎng)來源，而且還能夠調(diào)節(jié)植物養(yǎng)分的均衡供應。因此，配制適合植物生長發(fā)育的有機基質(zhì)是有機生態(tài)型無土栽培的關(guān)鍵。

2有效避免土壤連作障礙和土傳性病害的蔓延

自1990年以來我國設(shè)施蔬菜栽培發(fā)展非常快，山東壽光等地區(qū)的蔬菜設(shè)施栽培已成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。但設(shè)施蔬菜栽培的復種指數(shù)高，病蟲害發(fā)生嚴重，化肥與農(nóng)藥的使用量大，容易導致土壤次生鹽漬化、土傳病害等連作障礙的發(fā)生。設(shè)施蔬菜栽培一般在種植3～4a后出現(xiàn)不同程度的減產(chǎn)、品質(zhì)下降和效益下滑等現(xiàn)象。無土栽培則切斷了土傳病蟲原的傳播渠道，有效克服了設(shè)施栽培中的連作障礙問題，而且基質(zhì)的消毒也比土壤消毒更經(jīng)濟、方便。所以，有機生態(tài)型無土栽培能有效避免土壤連作障礙和土傳性病害的蔓延，是克服蔬菜設(shè)施栽培連作障礙最有效、最經(jīng)濟的辦法[1]。

3顯著降低生產(chǎn)成本，簡化操作

傳統(tǒng)的營養(yǎng)液無土栽培生產(chǎn)成本高、操作難度大，難以推廣。因為營養(yǎng)液無土栽培需要成套的設(shè)備，營養(yǎng)液的配制、管理和能源費用很高；配制營養(yǎng)液所用的專用化學肥料的成本比普通農(nóng)用化肥高很多;營養(yǎng)液無土栽培的水分和養(yǎng)分的利用率比土壤栽培的還低[4]；同時營養(yǎng)液的配制、調(diào)節(jié)和使用需要專門的技術(shù)人員進行操作。有機生態(tài)型無土栽培則采用工農(nóng)業(yè)有機廢棄物經(jīng)發(fā)酵腐熟漚制而成，植物所需的營養(yǎng)以各種有機肥或無機肥的固體形態(tài)混施入基質(zhì)中，在栽培過程中可分次將固態(tài)肥料直接追施于基質(zhì)內(nèi)或以無機化肥的形式通過滴灌進行補充。有機基質(zhì)中微量元素豐富，各種營養(yǎng)元素齊全，管理上與土壤栽培基本一樣，一般只要考慮氮、磷、鉀3要素的供應總量及平衡，所以大大地簡化了無土栽培的操作管理過程[2]。統(tǒng)計表明，有機生態(tài)型無土栽培與最簡單的營養(yǎng)液基質(zhì)槽式栽培相比，一次性投資低45.5%，基質(zhì)成本低60%，肥料成本低53%[3]。

4將有機農(nóng)業(yè)成功導入無土栽培

傳統(tǒng)的營養(yǎng)液無土栽培以多種專用化學無機鹽配成的營養(yǎng)液提供植物營養(yǎng)，其中硝態(tài)氮占施氮總量的90％以上，常導致生產(chǎn)的蔬菜產(chǎn)品器官中硝酸鹽含量過高，不符合綠色食品的生產(chǎn)標準[5]。有機生態(tài)型無土栽培從栽培基質(zhì)的配制到肥料的施用都以有機物質(zhì)為主，把屬于純無機農(nóng)業(yè)的無土栽培引入有機農(nóng)業(yè)中，實現(xiàn)了無土栽培與有機農(nóng)業(yè)的有機結(jié)合。有機基質(zhì)與有機肥料經(jīng)過發(fā)酵處理，在分解釋放養(yǎng)分的過程中，不會出現(xiàn)有害物質(zhì)與無機鹽危害，產(chǎn)品潔凈衛(wèi)生、品質(zhì)好。

5對環(huán)境無污染

營養(yǎng)液無土栽培所用的營養(yǎng)液經(jīng)過一段時間的循環(huán)使用后，其濃度、pH值等都會發(fā)生變化，從而造成某些營養(yǎng)元素的無效，需要對營養(yǎng)液進行一次更新，所以在栽培過程中一般有20％左右的營養(yǎng)液排出系統(tǒng)外。在排出的廢液中所含氮、磷量，特別是硝態(tài)氮等鹽濃度很高。例如，在巖棉栽培系統(tǒng)的排出液中，硝酸鹽的濃度高達212mg/L，而且更新下來的舊巖棉塊不可降解，很容易對環(huán)境造成污染[6]。有機生態(tài)型無土栽培則用清水進行滴灌，其灌水量一般低于有機基質(zhì)的飽和含水量，只要栽培管理措施得當，很少有廢液排出系統(tǒng)外。即使有少量廢液排出，其硝酸鹽的濃度也只有l(wèi)～4mg/L，對環(huán)境無污染[1]。有機基質(zhì)經(jīng)過5a左右的栽培利用后也需更新，更新?lián)Q下的基質(zhì)可作為有機肥料施于土壤中供大田作物利用，不僅不會產(chǎn)生環(huán)境污染，而且是一種很好的進行土壤改良的有機肥。

6優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，經(jīng)濟效益顯著

有材料統(tǒng)計顯示，蔬菜有機生態(tài)型日光溫室無土栽培與土壤栽培相比，不僅可增產(chǎn)35％以上，而且還能節(jié)省肥料70％以上，降低肥料成本50％～60％，節(jié)水50％～70％。所以有機生態(tài)型無土栽培的推廣面積現(xiàn)在超過了全國無土栽培總面積的60％，而且95％以上的應用者都為個體菜農(nóng)。栽培蔬菜的平均年產(chǎn)量達16000kg/667m2以上，比普通土壤增產(chǎn)150％[3]，其中黃瓜產(chǎn)量高達25346kg/667m2以上[7]。由于適應各地的蔬菜反季節(jié)有機生態(tài)型栽培技術(shù)已基本成熟，設(shè)施蔬菜栽培的產(chǎn)量和質(zhì)量均有大幅度提高，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。例如：胡永德[8]在華中地區(qū)采用有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)生產(chǎn)水果型小黃瓜，一般單季產(chǎn)量5000～6000kg/667m2，一年2茬，總產(chǎn)量10000kg/667m2以上，年產(chǎn)值可達3萬元以上。甘肅省清水縣蔬菜采用日光溫室有機生態(tài)型無土栽培，2009年～2010年一個生產(chǎn)周期的蔬菜平均產(chǎn)量達到5800kg/667m2，平均收入達到1.28萬元/667m2，較普通溫室栽培平均增收2500元/667m2以上，增長25％[9]。張東昱等[10]開展了黃瓜間作辣椒有機生態(tài)型立體栽培技術(shù)研究，黃瓜和辣椒產(chǎn)量分別達5326kg/667m2、4568kg/667m2，產(chǎn)值分別為7989元/667m2、11420元/667m2。全年投入成本為5800元/667m2，凈增產(chǎn)值為13609元/667m2。

研究與應用現(xiàn)狀

1主要栽培形式

一種是蔣衛(wèi)杰等[11]研究報道的地上栽培槽。該栽培槽的內(nèi)徑0.48m，高0.2m，長度根據(jù)不同的栽培設(shè)施而異，一般由4層磚平地砌成，槽底鋪一層0.1mm厚的塑料薄膜與土壤隔離，先在槽中填5cm厚的粗爐渣或石礫以利于排水，再鋪一層廢舊編織袋作襯墊，最后裝填栽培基質(zhì)15cm。另一種是簡易栽培土槽，其在水平的地面挖成，上口寬35～40cm，下口寬25cm，深度25cm。栽培時先在槽內(nèi)鋪一層塑料薄膜與周圍土壤隔離，然后將有機基質(zhì)填入栽培槽，這種栽培槽節(jié)省基質(zhì)、成本低，只需要基質(zhì)30m3/667m2左右，而且蔬菜的生長量和產(chǎn)量與其他基質(zhì)槽栽培形式無顯著差異。

2主要栽培的蔬菜種類

有機生態(tài)型無土栽培原來種植的主要是瓜果類蔬菜，現(xiàn)在大多數(shù)蔬菜和一些特種蔬菜等都有栽培。主要包括：茄果類蔬菜番茄、辣椒、茄子，瓜類蔬菜黃瓜、小果型西瓜、厚皮甜瓜、西葫蘆、南瓜、瓠瓜、冬瓜、苦瓜，其他蔬菜如蕓豆、青花菜、空心菜、生菜、菠菜、萵苣、芹菜、韭菜、大蒜等，以及特種蔬菜如烏塌菜、紫背天葵、豆瓣菜、馬齒莧等。

3適合各地蔬菜栽培基質(zhì)配方的篩選

有機基質(zhì)一般采用當?shù)貎r格低廉的農(nóng)作物秸稈及加工下腳料如玉米秸稈、花生殼、食用菌渣、甘蔗渣、酒糟、蘆葦末、中藥渣等工農(nóng)業(yè)有機廢棄物和畜禽糞便等為主要原料發(fā)酵腐熟而成。為了改善有機基質(zhì)的物理性能，可以加入一定量的無機基質(zhì)如河沙、爐渣、蛭石、珍珠巖等進行混配?；炫浔壤筛鶕?jù)當?shù)鼗|(zhì)材料的成本和來源靈活掌握，原則是基質(zhì)中無機物最多不要超過60%，否則其保水保肥性能下降。有機物與無機物的體積之比最大可達8∶2。有機基質(zhì)混配后其有機質(zhì)含量應在40%～50%以上，C/N=30左右，總養(yǎng)分含量為3～5kg/m3左右，pH值為5.8～6.4，容重為0.30～0.64g/cm3，總孔隙度大于85%。經(jīng)過多年的試驗研究與生產(chǎn)實踐，利用各地豐富的工農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源，人們篩選出了多種適合各地蔬菜栽培的基質(zhì)配方，減少了泥炭的使用量，取得了明顯的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。

1）番茄栽培基質(zhì)配方

麥秸∶爐渣=7∶3、棉籽殼∶爐渣=5∶5、麥秸∶鋸末∶爐渣=5∶3∶2、玉米秸∶菇渣∶爐渣=3∶4∶3、或玉米秸∶鋸末∶菇渣∶爐渣=4∶2∶1∶3，1m3基質(zhì)加入10kg消毒雞糞、lkg復合肥[12]；菇渣∶河沙∶珍珠巖=5∶5∶1.0，1m3基質(zhì)加入20kg消毒的商品豬糞、5kg有機無土栽培專用肥及適量微量元素[13]。

2）茄子栽培基質(zhì)配方

菇渣∶玉米芯∶爐渣=3∶3∶4，1m3基質(zhì)加入10～15kg復合有機肥、10kg有機生態(tài)型無土栽培專用肥、3kg過磷酸鈣[14]。

3）辣椒栽培基質(zhì)配方

玉米秸稈∶泥炭土∶豬糞=1∶1∶1，1m3基質(zhì)加入3kg有機生態(tài)型專用肥、1kg尿素、1kg餅肥、3kg膨化雞糞、1kg過磷酸鈣[15]；木薯皮∶甘蔗渣∶廢菇渣∶爐渣=l∶2∶2∶1，1m3基質(zhì)加入20kg優(yōu)質(zhì)干雞糞或鵪糞、0.5kg磷酸二銨[16]；（秸稈∶牛糞=6∶4）∶菇渣∶爐渣=5∶5∶5[17]。

4）黃瓜栽培基質(zhì)配方

菇渣∶草炭∶珍珠巖=1∶1∶1，1m3基質(zhì)加入3kg有機生態(tài)型專用肥、1kg尿素、1kg餅肥、3kg膨化雞糞、1kg過磷酸鈣[7]；菇渣∶稻谷殼∶草炭∶鋸末（非松木）=2∶2∶l∶1，1m3基質(zhì)加入10kg膨化雞糞、1.5kg硫酸鉀、1.5kg腐熟菜枯粕[8]；菇渣∶珍珠巖=2～3∶1或草炭∶珍珠巖=2～3∶1，每1m3基質(zhì)加入消毒雞糞10kg[6]。

5）甜瓜栽培基質(zhì)配方

蘑菇渣∶秸稈∶河砂∶爐渣=4∶2∶1∶0.25、蘑菇渣∶河砂∶爐渣=4∶1∶0.25、或草炭∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1，1m3基質(zhì)加入10～20kg有機肥，1～2kg復合肥、0.5kg過磷酸鈣、0.5kg磷酸二氫鉀[18]；菇渣∶豬糞（或牛糞）∶礱糠灰∶煤渣=5∶2∶2∶1[19]。

6）空心菜等葉菜類基質(zhì)配方

菇渣∶爐渣=1∶1～1.5，1m3基質(zhì)加入10kg消毒膨化雞糞、2kg三元復合肥等[20]。

存在的主要問題

1有機基質(zhì)的生產(chǎn)缺乏統(tǒng)一的質(zhì)量標準

隨著有機生態(tài)型無土栽培的迅速發(fā)展，對栽培基質(zhì)的需求量越來越大，迫切需要栽培基質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但基質(zhì)的質(zhì)量評價與生產(chǎn)規(guī)程缺乏統(tǒng)一的標準，由于有機廢棄物材料的不同或同類材料產(chǎn)地或時間的不同，在利用這些有機廢棄物合成栽培基質(zhì)時都會導致合成基質(zhì)的質(zhì)量不穩(wěn)定，造成各批量之間基質(zhì)質(zhì)量存在較大差異。這就給基質(zhì)的工廠化生產(chǎn)帶來了一定困難，也增加了栽培過程的盲目性與難度。

2栽培基質(zhì)的重復利用問題

由于受外界環(huán)境、作物本身的吸收與根系的分泌、灌水及施肥等的影響，有機基質(zhì)在栽培完一茬蔬菜后，其理化性狀發(fā)生變化，如基質(zhì)的有效營養(yǎng)成分減少，pH值發(fā)生變化、EC值升高等；基質(zhì)在使用過程中特別是在連作情況下常會聚積病菌和蟲卵，從而導致栽培基質(zhì)的質(zhì)量下降。因此，基質(zhì)在重復利用前要添加適當新的基質(zhì)成分和補充肥料，以改善基質(zhì)的理化性狀，同時還要對基質(zhì)進行消毒，太陽能消毒是目前應用廣泛而且效果良好的基質(zhì)消毒方式。

3缺乏適合有機生態(tài)型基質(zhì)栽培的蔬菜專用品種

雖然已從普通栽培品種中篩選出了一些比較適合有機生態(tài)型無土栽培的品種，例如，杜中平[21]篩選出了“北京402”作為溫室有機生態(tài)型無土栽培的黃瓜品種；許耀照等[22]篩選出了“酒椒3號”作為有機生態(tài)型無土栽培的辣椒品種；莫云彬等[3]篩選出了“金小鈴”作為有機生態(tài)型無土栽培的櫻桃番茄品種。但到目前為止，我國還沒有用于設(shè)施有機生態(tài)型無土栽培的蔬菜專用品種。由于有機生態(tài)型無土栽培和設(shè)施栽培的特殊性，迫切需要選育出適用于有機生態(tài)型無土栽培的耐低溫、耐弱光、耐鹽堿性強、抗根部病害，且高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的專用蔬菜品種。

4不同地區(qū)間經(jīng)濟效益差異大

盡管有機生態(tài)型無土栽培的產(chǎn)量高、品質(zhì)好，投資比營養(yǎng)液無土栽培少，但其生產(chǎn)成本仍比露土栽培高。而目前我國市場體系不夠健全，監(jiān)測手段滯后，一般市場并不能體現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，蔬菜有機生態(tài)型無土栽培地區(qū)間的經(jīng)濟效益差異大。例如，在南方沿海地區(qū)、旅游業(yè)發(fā)達的地區(qū)、經(jīng)濟條件好的大城市及各大油田和工礦區(qū)附近，有機生態(tài)型無土栽培的經(jīng)濟效益較好；而在一些經(jīng)濟相對不發(fā)達的落后地區(qū)則經(jīng)濟效益較差，影響了農(nóng)民發(fā)展有機生態(tài)型無土栽培的積極性。因此，要建立健全的蔬菜有機生態(tài)型無土栽培市場體系，以提高蔬菜有機生態(tài)型無土栽培的經(jīng)濟效益。

發(fā)展前景展望

雖然我國有機生態(tài)型無土栽培的面積已占無土栽培總面積的60%以上[2－3]，但其比例還不到我國設(shè)施栽培面積的4‰[23－24]，而荷蘭等發(fā)達國家無土栽培面積則占設(shè)施面積的90％以上，日本無土栽培面積也達設(shè)施面積的20％。我國人均耕地面積只有世界平均的1/3，有很多沙荒地、鹽堿地及大量的廢棄礦區(qū)和荒灘無法利用，采用有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)可以利用這些傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)無法耕作的地區(qū)進行蔬菜生產(chǎn)，不僅可以緩解糧菜爭地的矛盾，而且可為農(nóng)民提供一條脫貧致富的途徑。我國人均水資源只有世界人均水資源的1/4，有機生態(tài)型無土栽培與一般土壤栽培相比可節(jié)水50%～70%[3]，而且還可以大大減少化肥、農(nóng)藥的使用。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展、種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展，蔬菜、花卉等高附加值農(nóng)產(chǎn)品的規(guī)?；⒐S化生產(chǎn)步伐正在加快，蔬菜有機生態(tài)型無土栽培的發(fā)展前景也越來越廣闊，它將利用有機固體廢棄物合成環(huán)保型有機栽培基質(zhì)，對基質(zhì)的原料來源進行篩選與分類，對發(fā)酵過程進行標準化控制，使生產(chǎn)出的基質(zhì)具有質(zhì)量穩(wěn)定性并形成產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)自然資源的循環(huán)利用與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著設(shè)施水平的不斷改進與提高，現(xiàn)代化控制儀器儀表和計算機自動控制技術(shù)在無土栽培中的應用與普及，并根據(jù)我國目前設(shè)施蔬菜的發(fā)展水平和城鄉(xiāng)居民生活方式多樣化的需要，有機生態(tài)型無土栽培的發(fā)展趨勢將朝著規(guī)?；?、集約化、自動化、工廠化和小型化、家庭化的方向發(fā)展，并將出現(xiàn)高度設(shè)施化和簡易栽培并存的局面。另一方面，隨著有機生態(tài)型無土栽培基質(zhì)工廠化生產(chǎn)和商品化的實現(xiàn)，蔬菜有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)在家庭中的使用也將日益受到人們的重視，將有越來越多的居民采用有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)在陽臺、屋頂?shù)瓤臻e地種植蔬菜。