无土栽培原理与技术第一章、绪论一、无土栽培的定义：无土栽培是指不用天然土壤，而用营养液或者营养液加固体基质栽培花卉的方法。
是近几十年发展起来的一种农业栽培高新技术，是设施园艺的重要内容和园艺作物工厂化生产的主要形式栽培作物的方法。
二、无土栽培的发展历史和现状：1、发展历史：1）启蒙阶段：（？--1840）刘俊波在《无土栽培的历史》一文中指出,最早的无土栽培应追溯到古巴比伦时期的“空中花园”,但其未能提出充足的证据加以证明韦三立在《花卉无土栽培》一书中指出,中国古代民间用清水浸养蒜瓣来生产蒜苗,既可采食,又可观赏;而唐代时宫廷用清水浸栽水仙进行观赏,也可作为较早的无土栽培形式。
水仙，江南水乡2）实验研究阶段（1840—1930）A. 1840年：德国化学家李比希的矿质营养学说的提出,为无土栽培提供了理论基础。
什么是矿质营养学说?植物通过绿叶可将太阳光、 CO2同化后吸收，其来源不是有机腐殖质，而是由生物呼吸、无机物燃烧等过程产生的。
根中吸收的氮是大气中的氨通过雨水供给土壤的，大气中的氨是由于生物的腐败而产生的。
在植物早期生育过程中，人工向土壤中施用氮肥是必要的。
燃烧植物所剩的残灰中含有P、K、Ca、Mg、S、Na等元素，这些物质对植物体的形成是必要的。
有机物通过燃烧（中介）可以转化为残灰（无机物）。
B. 1842年：Wiegmann和Postolof 验证了矿质营养学说；使用白金坩埚和白金碎屑来支撑植物；加入溶有硝铵和植物灰分浸提液的蒸馏水来栽培植物获得成功；第一次有意识地配制营养液，成为营养液栽培的雏形.C. 1860-1865年：Sachs、Knop，提出植物生长必要无机元素?:萨克斯和克诺普应用化学分析的方法首次提出了植物营养的十大元素学说（C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe）以此为依据确定了无机化合物：KNO3、Ca(NO3)2、KH2PO4、MgSO4、FeCl3为营养源；他们设计了一种简易的水培植物装置，并栽培植物获得成功，目前这种方法仍被许多实验室使用。
成为现代水培技术的先驱D. 1935年：微量元素添加重要性：Anon 、Hongland等进行了大量的营养液试验,证实了矿质营养学说；研究了不同肥沃程度土壤溶液及其浓度，阐明了营养液中添加微量元素的重要性，研究发表了标准营养液配方；此后,不同的营养液配方陆续被研究出来,并开始逐步应用于生产。
3）实用阶段：•生产应用时期（1930—1960）1929年美国科学家格里克应用营养液栽培番茄成功，设计了一个“水培植物设施”并取得专利，将该设施命名为“水培法”（Hydroponics），单株番茄高7.5米，产量14公斤；成为第1个将无土栽培用于商业化生产的人。
目前。
缺铁尚未解决从1938年起,无土栽培真正进入实用阶段。
二次世界大战，美国发展大规模无土栽培基地满足军需（威克岛）1963年：日本山崎等人对EDTA-FE应用技术进行了研究，解决了缺铁问题1966-1976：均衡营养液的研究。
日本山崎8年研究10种作物，提出表观吸收成分组成浓度(n/w)1965年英国科学家Cooper发明的NFT技术和1969年丹麦人发明的岩棉培技术,大大推动了各国无土栽培技术的实用化，很好解决了养分、氧气、水分三者之间的问题•大规模集约化、自动化生产应用时期（1960--）石化工业(塑料工业)水泵,电磁阀,定时器及其它仪表仪器计算机控制技术温室生产发展2.无土栽培现状：1）国际总的现状：栽培面积不断增加：荷兰无土栽培面积：1971年20hm2，1984年1300hm2，1995年达8500hm2，居世界各国之首以荷兰为首的欧共体所有的果菜类2000年实现无土栽培，目前荷兰几乎所有温室都是无土栽培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，栽培技术多样化（水培、基质培等各种样式）2）世界各国无土栽培的现状美国：最早应用无土栽培技术进行生产的国家，而且是在世界范围传播无土栽培技术规模最大的国家（主要是军需），虽然在国内无土栽培生产的面积不大，美国无土栽培技术的研究却已转向太空农业中的应用。
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。
目前的无土栽培主要集中在干旱地区。
以岩棉培和珍珠岩袋培为主日本：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的一些大型的无土栽培设施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，有一个共同的特征液层较为深厚。
其次以岩棉培和NFT在营养液配方的研究方面，山崎肯哉：N/W，山崎配方和园试配方也广为流传。
欧洲：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。
荷兰无土栽培的特点：自动化，现代化；以岩棉培为主；与温室密闭系统相结合 丹麦：岩棉培以色列:基质培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国际无土栽培学会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。
中国：(1931) 中山大学的罗宗洛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》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。
20世纪80年代初之后,我国的无土栽培进入了迅猛发展的时期中国无土栽培历史：1）20世纪30年代上海市的四维农场，温室面积2000m2，在1935年创办，至1945年农场停办；2）1946-1948年驻南京的“美国军事顾问团”，办了一个小型军用蔬菜无土栽培农场，面积约为几十平米；3）1959-1976年上海的一些农场曾进行无土栽培试验4）20世纪70年代中期山东农业大学邢禹贤等开始研究西瓜、黄瓜、番茄等蔬菜作物的无土栽培技术，开发出半基质培的“鲁SC-I型”番茄多层无土栽培设施；5）70年代后期新疆农科院吴明珠等开始研究甜瓜的无土栽培技术，但一直没有形成规模化无土栽培；6）我国对无土栽培这一高新农业技术进行系统的研究和在生产中大面积推广是在20世纪80年代后期后7）1985年：华南农业大学研制出水泥砖结构深液流水培装置及蔗渣或其它基质营养液滴灌种植系统8）在1989年-1994年：中国农科院蔬菜花卉研究所单独承担了联合国开发计划署的援华项目“蔬菜无土栽自1996年以来无土栽培被列为国家重点攻关项目，2001年被列为国家“863”计划的研究内容，取得了一大批科技成果，从而使得近15年来无土栽培技术在我国获得了迅猛发展。
1985年，我国无土栽培面积仅有0.1hm2，1990年发展了7hm2，1995年增加到50hm2，目前全国无土栽培面积达865hm2。
同5年前相比，增长了近5倍，获得了较好的经济效益、社会效益和生态效益，起到了良好的示范作用。
9）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)。
10）“有机生态型无土栽培技术”是由中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究开发的适合我国国情、符合有机农业和农业可持续发展要求、拥有自主知识产权并具有显著经济、社会、生态效益的实用无土栽培新方法，2001年申报了国家发明专利。
11）我国主要的无土栽培系统有：（有机生态型无土栽培、浮板毛管法栽培、营养液膜栽培、深液流栽培、鲁-SC栽培）系统三、无土栽培的特点：1、优点：产量高、质量好：比一般的作物高一倍以上,有的甚至高达10多倍能够避免连作障碍：栽培环境清洁，可生产优质高档园艺产品：产量品质远远高于土壤栽培。
省水、省肥、省工：营养物质有90%--95%以上可被作物吸收利用无土栽培水分利用率也较高，耗水量只占土壤栽培的1/5—1/10无需翻土,整畦,除草等劳动,实现机械化,自动化操作,节省劳动力,提高工作效率易于进行生长调控, 不受地域等条件的限制,可以扩大农业生产空间有利于实现农业现代化2、缺点：运行成本高，一次性投资大：广东省江门市引进荷兰专门种植番茄的“番茄工厂”,面积为1公倾,总投资超过1000万人民币,平均每亩投资近70万元；简易无土栽培生产设施每亩大棚的投资均在10万元以下，有些甚至低至2-3万元左右。
符合中国国情。
要求生产者具有一定的科学文化知识、生产技能和栽培管理经验若病原菌侵入循环的栽培系统，作物有全军覆灭的危险。
无土栽培尤其是水培的缓冲能力差,必须要有充足的能源保证四、无土栽培的类型：固体基质培：因其初期投资少,技术要求较为简单,而广泛应用；水培：因其固定投资较大和管理技术要求较高,而应用于重要切花的生产及部分耐水湿花卉的盆栽以及绿叶速生蔬菜的生产五、无土栽培的发展趋势和前景：由NFT 向DFT方向发展岩棉培向封闭式方向发展基质的消毒和再利用与生物技术和常规育种结合，生产专用品种营养液配制管理技术提高二氧化碳气肥技术的应用航天农业发达国家：高度设施化；发展中国家：设施技术简化营养液膜技术(Nutrient Film Technique, NFT)水培深液流技术(Deep Flow Technique, DFT)无固体基质类型浮板毛管技术(Floating Capillary Hydroponics, FCH)喷雾培(Spray Culture)喷雾培半喷雾培(Semi-spray Culture)砂培(Sand Culture)无土栽培砾培(Gravel Culture)蛭石培(Vermiculite Culture)珍珠岩培(Perlite Culture)槽式基质培泥炭培(Peatmoss Culture)陶粒培(Haycite Culture)锯木屑培(Sawdust Culture)砻糠灰培等(Ricechaff Culture, etc.)岩棉培(Rockwool Culture)锯木屑培(Sawdust Culture)袋式基质培珍珠岩培(Perlite Culture)蛭石培(Vermiculite Culture)泥炭培(Peatmoss Culture)砻糠灰培等(Ricechaff Culture, etc.)。