氣霧培在植物栽培中的應(yīng)用研究進(jìn)展

摘要：氣霧培是把植物根系完全置于由營(yíng)養(yǎng)液形成的彌霧環(huán)境中生長(zhǎng)的一種新型栽培方式。氣霧培可提高單位面積內(nèi)作物的產(chǎn)量，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、污染少的優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的，符合未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的方向，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。本文針對(duì)氣霧培在植物栽培種的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：氣霧培;植物栽培;應(yīng)用研究;進(jìn)展

一、氣霧培的概述

氣霧栽培簡(jiǎn)稱霧培，是一種以霧化營(yíng)養(yǎng)液方式滿足植物根系對(duì)水肥需求的新型無土栽培模式，其基本原理是使植物的根系懸掛生長(zhǎng)在封閉、不透光的環(huán)境內(nèi)，營(yíng)養(yǎng)液通過特殊設(shè)備形成噴霧，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)控下間歇性噴到植物根系上，以提供植物生長(zhǎng)所需的水分和養(yǎng)分。霧培與傳統(tǒng)土培及普通水培相比，植物根系直接暴露在充滿霧化營(yíng)養(yǎng)的空氣中，具有充足的自由伸展空間，可以毫無機(jī)械阻力的延伸;營(yíng)養(yǎng)液霧化過程中不斷溶解空氣中的氧，可以有效解決普通水培中供氧、供肥的矛盾，具有土壤栽培和普通水培所沒有的優(yōu)勢(shì)。氣霧栽培可提高單位面積內(nèi)作物的產(chǎn)量，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、污染少的優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的，符合未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的方向，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。

二、氣霧栽培設(shè)施

氣霧栽培設(shè)施主要由栽培系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)液供給系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)種植時(shí)可利用計(jì)算機(jī)控制。

2.1栽培系統(tǒng)

栽培系統(tǒng)的核心部分是栽培床，可根據(jù)空間利用率和個(gè)人審美設(shè)計(jì)出不同形狀。目前較常見的有3種，分別為金字塔式、苗床式和立柱式金字塔型。氣霧栽培模式又稱A型栽培模式，是氣霧栽培模式中最為常見、應(yīng)用范圍最廣的一種方式。選用泡沫板以“A”形搭建苗床，內(nèi)部鋪設(shè)營(yíng)養(yǎng)液噴霧管道和回流管道，植物定植在兩側(cè)支撐板上，根系裸露在空氣中，營(yíng)養(yǎng)液通過霧化噴頭直接供給根系，多余的營(yíng)養(yǎng)液通過回流過濾系統(tǒng)重新進(jìn)入儲(chǔ)液池進(jìn)行循環(huán)利用。金字塔型氣霧栽培模式建造簡(jiǎn)單，光照、空間的利用率高，適用于葉菜類植物的生長(zhǎng)。苗床式的代表是梯形霧培，梯形霧培除了可在兩側(cè)種植矮小的葉菜類蔬菜，還可在頂部進(jìn)行吊架栽培，種植番茄、黃瓜等大株型蔬菜。立柱式霧培系統(tǒng)中植物種植在垂直的柱式容器的四周，在容器的頂部和中心裝有噴霧裝置，以輻射狀噴向四周。A型栽培模式的空間利用率在3種模式中最高，可充分利用建筑物上部和溫室內(nèi)立體的光熱資源，實(shí)現(xiàn)立體空間的有效利用，適合于葉菜類和觀賞植物。氣霧培的栽培系統(tǒng)要求密閉不透光，能夠盛裝營(yíng)養(yǎng)液，并能夠使噴霧后剩余的營(yíng)養(yǎng)液回流到營(yíng)養(yǎng)液池中。其高度要考慮植物根系的生長(zhǎng)，不能太低，以免阻擋植物根系生長(zhǎng)。定植板可選用硬質(zhì)塑料板或者泡沫板，既能支撐植物，又方便進(jìn)行定植孔的調(diào)整。定植孔的距離要根據(jù)所種植物的冠幅設(shè)計(jì)。

2.2供液系統(tǒng)

供液系統(tǒng)主要包括泵、管道、儲(chǔ)液池、噴淋裝置和控制器。儲(chǔ)液罐中的營(yíng)養(yǎng)液通過水泵通過霧化噴嘴供給植物根系。剩余的營(yíng)養(yǎng)液經(jīng)回流管過濾后再進(jìn)入儲(chǔ)液罐，實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)利用。

儲(chǔ)液池的容積可根據(jù)植物生長(zhǎng)期所需營(yíng)養(yǎng)液的量設(shè)置，一般要求保證植物至少一周的營(yíng)養(yǎng)需求。泵材料應(yīng)耐腐蝕，功率可根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域和噴嘴所需壓力配置。管道應(yīng)采用塑料管，各級(jí)管道的尺寸應(yīng)根據(jù)安裝在噴頭上的噴頭所需的壓力確定。需要定期更換和清洗過濾裝置，避免水中雜質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)液原料堵塞噴頭，造成局部根系不能吸水而枯萎。噴嘴的位置和霧化效果需要能夠噴射到設(shè)施中的所有根部。

三、氣霧培在植物栽培中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

3.1增加作物產(chǎn)量

氣霧栽培有效改善了植物的根系生長(zhǎng)環(huán)境，使得營(yíng)養(yǎng)吸收更加直接，水和肥的利用率增大，立體式的栽培也使得植物對(duì)光的吸收利用增強(qiáng)。在同一生長(zhǎng)期，氣霧栽培的植物生長(zhǎng)速度比土培和水培要快，生物量也高于其他栽培方式，比如馬鈴薯微型原薯的氣霧栽培增產(chǎn)幅度一般在30%以上，有的達(dá)到100%;霧培番茄的單株產(chǎn)量比土壤栽培增加15.3%。

3.2提高作物品質(zhì)

氣霧栽培條件下，人們根據(jù)不同植物的營(yíng)養(yǎng)需求制定不同的營(yíng)養(yǎng)配方，以滿足植物對(duì)水肥的需求，可以達(dá)到個(gè)性化管理和自主控制。營(yíng)養(yǎng)條件的改善使得作物的品質(zhì)得到很大的提高。

3.3提高水肥利用率，減輕環(huán)境污染

在傳統(tǒng)的土壤耕作中，肥料的平均利用率僅為30%～40%;根據(jù)植物品種、氮鉀營(yíng)養(yǎng)偏好和生育期的不同，水肥利用率可提高到90%～95%。其原因是根系接觸營(yíng)養(yǎng)液的表面積遠(yuǎn)大于其他栽培方法。另一方面，在霧培模式下，植物根系生長(zhǎng)沒有土壤阻力，水培不存在根系缺氧的問題。因此，植物的氣生須根非常發(fā)達(dá)，且根數(shù)巨大，有利于促進(jìn)根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，從而實(shí)現(xiàn)作物的快速生長(zhǎng)。結(jié)果表明，氣霧栽培技術(shù)優(yōu)于常規(guī)栽培技術(shù)。

3.4可解決水培中根系缺氧問題

一般水培時(shí)，植物根系需要浸泡在營(yíng)養(yǎng)液中，以保證養(yǎng)分的吸收。由于營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧濃度低，根系持續(xù)耗氧，導(dǎo)致根系供氧惡化，以及植物缺氧根腐病，影響植物生長(zhǎng)。與水培不同，霧培方式下植物根系直接暴露于空氣中，根系與空氣直接接觸。營(yíng)養(yǎng)液定期從霧化噴嘴噴出，不斷溶解空氣中的氧氣，供給植物根系呼吸，促進(jìn)根系呼吸代謝，增強(qiáng)植物其他代謝功能，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

3.5可有效避免植物的連作障礙

常規(guī)的土壤栽培或者基質(zhì)栽培常有土傳病害引起的連作障礙產(chǎn)生，需要進(jìn)行隔年輪作方可繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，或者直接使用防止連作障礙的化學(xué)藥品，影響生產(chǎn)又導(dǎo)致土壤污染和化學(xué)殘留。而不需要土壤和基質(zhì)的氣霧栽培可從根本上解決土壤連作障礙的問題，只需要對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行合理的調(diào)配，即可在同一套設(shè)施下可以連續(xù)多年重復(fù)栽種同一種作物。

3.6提高土地利用率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

氣霧栽培擺脫了土壤的約束，極大地?cái)U(kuò)展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，在耕地面積日益減少，土壤污染愈發(fā)嚴(yán)重的今天顯得尤為重要。三種常見的氣溶膠培養(yǎng)模式都屬于立體培養(yǎng)模式。發(fā)展多層立體種植可以提高土地利用效率和單位面積產(chǎn)量，是彌補(bǔ)我國(guó)耕地不足的重要途徑。在人口密集的城市，氣溶膠栽培技術(shù)可用于在屋頂、陽(yáng)臺(tái)等空間種植蔬菜。不需要種植、除草和追肥。營(yíng)養(yǎng)液管理完全自動(dòng)化。一方面可以實(shí)現(xiàn)居民蔬菜的自給，另一方面可以陶冶市民的情操。是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，氣霧栽培作為一種新型的栽培模式，是一種以工程技術(shù)、生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等為基礎(chǔ)的新型栽培模式。在理論和實(shí)踐操作上還有很大的改進(jìn)空間。氣霧栽培技術(shù)通過為植物根系創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境條件，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)植物的快速生長(zhǎng)發(fā)育，與傳統(tǒng)的土培相比，可以節(jié)約大量的水肥。它是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最先進(jìn)的栽培技術(shù)之一，在國(guó)內(nèi)外引起了極大地反響。氣霧培是未來高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的最佳栽培模式，露天自然條件下形成可操作的氣霧栽培技術(shù)體系將會(huì)徹底改變當(dāng)前的耕作模式。

參考文獻(xiàn)

[1]凌敏.氣霧栽培條件對(duì)傳統(tǒng)中藥車前草品質(zhì)的影響[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學(xué)，2015.

[2]徐偉忠.現(xiàn)代耕作新技術(shù)—?dú)忪F栽培[M].北京：臺(tái)海出版社，2006.

[3]李繼嫚.氣霧栽培馬鈴薯種薯生長(zhǎng)不同階段營(yíng)養(yǎng)液的配制研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2013.

作者簡(jiǎn)介：? 王禹佳（1985.8.18） 性別： 女? 民族： 漢? 籍貫：四川? 職稱：中級(jí)工程師 學(xué)歷：全日制大專? 學(xué)位：無? ?主要研究方向：風(fēng)景園林