无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的W.F.Gericke 教授,利用营养液成功地培育出一株高7.5米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有0.8公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的33.5%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为0.005毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以0.5-10毫米,总孔隙度>55%,容重为0.1-0.8克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。
人是要靠自己的
无土栽培 无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的W.F.Gericke 教授,利用营养液成功地培育出一株高7.5米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有0.8公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的33.5%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为0.005毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以0.5-10毫米,总孔隙度>55%,容重为0.1-0.8克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。 无土栽培在我国刚刚起步,还未广泛用于生产,特别是设施条件,供液系统工程本身,还未形成专门生产行业。由于种种因素限制,使得栽培技术与农业工程技术还不能协调同步,致使无土栽培技术在我国发展的速度,不如发达国家那样迅速。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。
三叶青你有没有写过?网上(植物学研究)里的吧,还有其它相关植物的,我只记得我看到过介绍三叶青的
无土栽培 无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的W.F.Gericke 教授,利用营养液成功地培育出一株高7.5米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有0.8公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的33.5%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为0.005毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以0.5-10毫米,总孔隙度>55%,容重为0.1-0.8克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。 无土栽培在我国刚刚起步,还未广泛用于生产,特别是设施条件,供液系统工程本身,还未形成专门生产行业。由于种种因素限制,使得栽培技术与农业工程技术还不能协调同步,致使无土栽培技术在我国发展的速度,不如发达国家那样迅速。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。
给钱都还要考虑呢。 :D
人是要靠自己的
无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的W.F.Gericke 教授,利用营养液成功地培育出一株高7.5米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有0.8公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的33.5%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为0.005毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以0.5-10毫米,总孔隙度>55%,容重为0.1-0.8克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。
“细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础”的命题,只要求解释细胞增殖与生物体生长的因果关系。细胞周期是本单元知识的核心概念之一,教学时,首先让学生依据上面的图示表述细胞周期的定义,进而通过识图和分析,说出一个细胞周期的起止时间和划分的阶段。然后,教师用板书形式概括细胞周期划分的阶段及细胞分裂的方式。间期是细胞分裂期的准备阶段。教学时,首先提示学生依据细胞周期的图解说出间期的起止时间和持续时间的长短;进而在阅读课文的基础上,用表格整理间期细胞的代谢状况。最后,让学生概述间期细胞的主要特征,以及在细胞周期中的地位。有丝分裂是真核细胞的主要分裂方式,其知识点应包括:植物细胞有丝分裂、动物细胞有丝分裂、细胞有丝分裂的特征、细胞有丝分裂的意义。标准要求“观察细胞的有丝分裂并概述其过程”,按照这个要求,植物细胞有丝分裂的教学应先组织学生观察植物根尖细胞有丝分裂的制片,对照图片从显微镜视野中识别间期细胞和有丝分裂的各个时期细胞。在学生对植物细胞有丝分裂过程具有初步感性认识的基础上,教师再借助挂图、图片或录像等教学媒体,依次阐述有丝分裂各个时期细胞的分裂相,然后师生共同以表格的形式归纳植物细胞有丝分裂过程中发生的核、质分裂相变化。最后,组织学生独立完成制作和观察根尖临时压片,在亲自制作的根尖临时压片中寻找和鉴别各个分期细胞的核、质分裂相。为了帮助学生理解有丝分裂中DNA和染色体的动态变化,也可以组织学生用不同颜色的塑料或橡皮泥塑成染色体,模拟染色体行为和数量的动态变化。在细胞有丝分裂的教学过程中,组织学生制作并观察植物细胞有丝分裂装片是十分必要的,这个实验活动有助于提高学生的制作装片、显微观察和绘制生物图等基本技能。教学时,首先阐述制作洋葱根尖细胞有丝分裂临时装片的程序,进而演示制作装片的方法。然后指导学生制片和观察,并根据观察画出细胞有丝分裂各个时期的简图。在组织学生制作并观察植物细胞有丝分裂装片时,安排一定时间让他们观察马蛔虫卵细胞分裂的制片,识别细胞两极的中心体结构和核、质分裂状况,从而为比较动物细胞有丝分裂与植物细胞的异同,归纳细胞有丝分裂的特征打下基础。细胞有丝分裂是一个连续的过程,为了研究和揭示有丝分裂的具体过程中染色体和DNA分子的变化规律,人为地将其分为不同的时期。因此,教学中不仅要阐明分裂间期为分裂期进行着物质和能量的准备,而且还要揭示细胞分裂过程中染色体与纺锤体的动态变化及两者之间的关系,以此培养学生事物是相互联系,不断运动和发展的观点。细胞有丝分裂过程的特征可概括为:染色体复制一次后,平均地分配到两个子细胞中去,从而将亲代遗传信息传递给子代。为了强调细胞有丝分裂的重要意义,可用下面的曲线图概括细胞有丝分裂过程中DNA数量和染色体动态和数量之间的变化关系及规律。细胞无丝分裂最主要的特征是没有出现染色体和纺锤丝的变化。教学时,结合洋葱表皮细胞或蛙蟾类红细胞无丝分裂的图解描述无丝分裂过程,首先强调细胞分裂过程也分为核分裂和质分裂,然后启发学生比较无丝分裂的核质分裂相与有丝分裂的异同,从而理解细胞无丝分裂的主要特征。3.2 细胞分化、衰老和凋亡的教学前面提到,细胞增殖、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命活动,这些生命活动是细胞的行为表现,而不能误认为是细胞发育的4个阶段。这是因为细胞凋亡不是衰老细胞的死亡,细胞凋亡与细胞增殖都是维持生物体内细胞动态平衡的基本行为。因此,本单元教学的开始,可以蛙的个体发育为实例,概述细胞增殖、分化、衰老和凋亡之间的复杂关系,如下:本单元知识包含一系列概念,是教会学生学习概念的良好素材。高中生物的概念学习方法主要是:分析典型的正确例证,揭示一类事物的共同本质特征,进而以下定义的形式加以表述并赋予名称,最后确认概念应用的范围。因此,在细胞分化的教学中,首先借助图片、录像等媒体展示未分化的干细胞、分化的肌肉细胞、神经细胞、红细胞和胰岛分泌细胞(也可以植物细胞为例),引导学生认识到分化细胞与未分化细胞在形态、结构和功能上发生的差异,从而理解细胞分化的概念,进而列举受精卵与人体组织的发生、植物茎的形成层与木质部和韧皮部的形成等实例,使学生明确细胞分裂不仅发生在胚胎发育阶段,而且贯穿于生命个体的终生,以补充衰老和死亡的细胞。然后,以红细胞和胰岛细胞为例,阐明红细胞具有其他细胞没有的血红蛋白,胰岛细胞可分泌胰岛素,这表明分化细胞具有某种特殊的功能,这种特殊功能可以通过蛋白质表现出来,而蛋白质是基因表达的产物。由此,引导学生推理得出“细胞分化是基因在特定条件下选择性表达的结果”这一结论。细胞全能性的原意指受精卵的分化潜能。上课前一周,要布置学生搜集有关干细胞研究进展和应用的资料。教学时,先以植物组织培养或以动物克隆为实例,说明分化的细胞仍然保持其全能性;进而用动物细胞的核移植技术进一步说明细胞核的全能性。这些实例使学生认识到分化细胞的细胞核中含有本物种的全部核基因,因此,分化细胞与受精卵一样,具有分化出各种细胞和组织,形成一个完整个体的潜能。这样,细胞全能性的定义应运而生。在此基础上,可结合图解介绍造血干细胞的培养和分化,组织学生交流有关干细胞研究进展和应用的资料,讨论研究干细胞与人类健康的关系。细胞衰老又叫细胞老化,是指在正常情况下,随着年龄增长内稳态下降,机体组织细胞发生退行性变化并趋向死亡的不可逆现象。由于细胞衰老与个体衰老具有同步性,所以,教学时先启发学生从宏观上描述呈现衰老体态的老年人的面部特征,如老年斑、皮肤干燥和皱纹等;然后,让学生阅读课文,从微观角度初步认识衰老细胞的结构和功能的特征(如下表):细胞凋亡是细胞发育过程中由基因引发的自动结束生命的生理过程。教学时,通过列举人体神经系统形成过程中的细胞凋亡的现象,以及健康成人的骨髓和肠黏膜上皮细胞凋亡的现象,使学生明确在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余或完成使命的分化细胞,保证胚胎发育正常;在成体发育阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的组织细胞,保证机体健康。因此,不能将细胞凋亡与细胞衰老而死亡混为一谈。最后,组织学生讨论如何延缓细胞衰老,关注老年人的健康问题。3.3 细胞癌变的教学细胞癌变的教学可以放在细胞分化部分,也可以与细胞的衰老和凋亡放在一起。学生对细胞癌变知之甚少,上课前布置他们搜集恶性肿瘤及防治方面的资料。教学可采用讨论式,让学生围绕以下问题展开讨论:什么是癌?癌细胞的主要特征是什么?细胞发生癌变的根源是什么?诱发原癌基因发生突变的因素是什么?怎样防治恶性肿瘤等等。针对上述问题开展的讨论活动,不仅有利于激发学生的兴趣和调动他们的学习主动性,而且还可以考查学生的学习能力、处理信息的能力、分析和解决问题的能力,以及他们的情感态度与价值观。 上述对“细胞的增殖、分化、衰老和凋亡”的教学构思是粗糙和肤浅的,但愿能够起到抛砖引玉的作用,深入学习和领会高中生物课程标准的精神,推动高中生物教学改革和提高生物教学质量。
植物光合作用及其对光的需求无论是采用太阳光还是人工光进行植物生产,最终都是通过光合作用来完成产物的积累。光合作用是通过植物叶绿素等光合器官,在光能作用下将CO2和水转化为糖和淀粉等碳水化合物并释放出氧气的生理过程;与光合作用相对应的是呼吸作用,呼吸作用是通^植物线粒体等呼吸器官,吸收氧气和分解有机物而释放CO2与能量的生理过程,是植物把光合作用形成的碳水化合物作为能量用来形成根、茎、叶等形态建成的重要生理活动。呼吸作用包括与光合作用毫无关系的暗呼吸以及与光合作用同时进行的光呼吸2个部分。作物的光合作用与呼吸作用之间有一个相互平衡的过程,随着生长阶段的不同,其平衡点也不同。实际生产中经常利用控制作物的光合速度和呼吸速度来调节营养生长和生殖生长的相对平衡,达到提高目标产量或改善产品品质的目的。植物的光合作用与CO2的吸收、释放关系密切,光合时吸收CO2,呼吸时排放CO2,这2种生理活动是同时进行的,所以光合器官的叶片内外的CO2交换速度也就等于光合速度减去呼吸速度。通常把该CO2交换速度也叫做净光合速度,其中的呼吸速度则是暗呼吸速度与光呼吸速度的总和。一般而言,C3植物光呼吸速度高,C4植物光呼吸速度低。因此,净光合速度为0时,光合速度等于光呼吸速度。光合速度的单位为kg/cm2・s)或mol/cm2・s)(以CO2计),表示单位叶面积单位时间内CO2的吸收、排放或交换量。光强对作物光合的影响光合产物的形成与光照的强度及其累积的时间密切相关。光照的强弱一方面影响着光合强度,同时还能改变作物形态,如开花、节间长短、茎的粗细及叶片的大与厚薄等。在某一CO2浓度和一定的光照强度范围内,光合强度随光照强度的增加而增加。当光照强度超过光饱和点时,净光合速度不但不会增加,反而还会形成抑制作用,使叶绿素分解而导致作物的生理障碍。不同类型植物的光饱和点的差异较大,光饱和点一般会随着环境中CO2浓度的增加而提高。因此,植物生产中给予光饱和点以上的光照强度毫无意义;而另一方面,当光照强度长时间处于光补偿点之下,植物的呼吸作用超过了光合作用,有机物消耗多于积累,作物生长缓慢,严重时还会导致植株枯死,因此对植物生长也极为不利。通常情况下,耐荫植物的光补偿点为200~1000 lx,喜阳植物的光补偿点为1000~2000 lx。植物对光照强度的要求可分为喜光型、喜中光型、耐弱光型植物。蔬菜多数属于喜光型植物,其光补偿点和光饱和点均比较高,在人工光植物工厂中作物对光照强度的相关要求是选择人工光源的最重要依据,了解不同植物的光照需求对设计人工光源、提高系统的生产性能都是极为必要的。光质对作物光合的影响光质或光谱分布对植物光合作用和形态建成同样具有重要影响,地球上的植物都是在经过亿万年的自然选择来不断适应太阳辐射,并依据种类不同而具有光选择性吸收特征的。到达地面的太阳辐射的波长范围为300~2000 nm,而以500 nm处能量最高。太阳辐射中,波长380nm以下的成为紫外线,380~760 nm的叫可见光,760 nm以上的是红外线也称为长波辐射或热辐射。太阳辐射总能量中,可见光或光合有效辐射占45%~50%,紫外线占1%~2%,其余为红外线。波长400~700 nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量区间,称为光合有效辐射;波长700~760 nm的部分称为远红光,它对植物的光形态建成起到一定的作用。在植物光合过程中,植物吸收最多的是红、橙光(600~680 nm),其次是蓝紫光和紫外线(300~500nm),绿光(500~600 nm)吸收的很少。紫外线波长较短的部分,能抑制作物的生长,杀死病菌孢子、波长较长的部分,可促进种子芽、果实成熟,提高蛋白质、维生素和糖的含量;红外线还对植物的萌芽和生长有刺激作用,并产生热效应。不同的光谱成分对植物的影响效果也不尽相同(表1),强光条件下蓝色光可促进叶绿素的合成,而红色光则阻碍其合成。虽然红色光是植物光合作用重要的能量源,但如果没有蓝色光配合则会造成植物形态的异常。大量的光谱实验表明,适当的红色光(600~700 nm)/蓝色光(400~500 nm)比(R/B比)才能保证培育出形态健全的植物,红色光过多会引起植物徒长,蓝色光过多会抑制植物生长。适当的红色光(600~700 nm)/远红色光(700~800 nm)比(R/FR比)能够调节植物的形态形成,大的R/FR比能够缩短茎节间距而起到矮化植物的效果,相反小的R/FR比可以促进植物的生长。所有这些特征都是植物工厂选择人工光源时必须考虑的重要因素,尤其是对于近年来发展起来的新型节能光源,如LED、LD以及冷阴极管等来说显得更为重要,因为这些光源需要通过不同光谱的单色光组合构成作物最适直的光质配比,以保障高效生产和节能的需求。光周期对植物的影响植物的光合作用和光形态建成与日长(或光期时间)之间的相互关系称其为植物的光周性。光周性与光照时数密切相关,光照时数是指作物被光照射的时间。不同的作物,完成光周期需要一定的光照时数才能开花结实。长日照作物,如白菜、芜青、芭英菜等,在其生育的某一阶段需要12~14 h以上的光照时数;短日照作物,如洋葱、大豆等,需要12~14h一下的光照时数;中日照作物,如黄瓜、番茄、辣椒等,在较长或较短的光照时数下,都能开花结实。
大家每天都吃蔬菜,有没有想一想它的发芽过程呢 ?它发芽的时候都需要什么必备的东西呢?一个星期前我做这个实验 ,给大家简单的汇报一下,其实这个实验非常简单,只需要:四个杯子,一些种子,几张卫生纸和分别标有不同记号的标签纸。 首先,我在四个杯子上标有不同的记号,在每个杯子里都放上2——3张的卫生纸,每个杯子里都放上10——15颗的种子。①号杯子倒入较多的清水,使种子淹没在水里面,放到温室的环境里。②号杯子倒入少量的清水,让卫生纸吸收掉,放到温室的环境里。③号杯子不倒水,放到温室的环境里。④号杯子倒入少量的杯子里,让卫生纸吸收掉,放到完全密封的盒子里。 2012年12月22日是我做实验的第一天,种子没有任何的变化。12月24日是做实验的第三天。①号种子因为倒的水太多,所以身上的皮全都裂开了。②号种子倒的水刚刚好,所以身上的皮全都裂开了,有的都发了小嫩芽。③号种子因为没倒水,所以有的已经出现了小黑斑点.④号种子因为没放到温室的环境内,所以还是以前的模样。12月26日是做实验的五天。①号种子已经全部裂开了。②号种子比原来长长了好多。③号种子已经全部溃烂了。④号种子还是以前的样子。12月28日是做实验的最后一天。①号③号④号种子都没发芽,只有②号种子发芽了。 试验过后我为自己为什么有的发芽了有的却没有呢?事后我问了科学老师,原来,植物生长不单单需要种子,还需要合适的生长环境,合适的水分和空气,这四样东西缺一不可。①号种子因为倒入的清水太多,所以导致全部裂开。②号种子四样东西俱全所以发芽了。③号种子以为不倒水,所以导致全部溃烂。④号种子因为没有放到合适的环境里,所以根本没有发芽。 通过这个种子实验我得出了一个结论是:种子的发芽需要合适的生长环境,合适的水分和空气,这四样东西缺一不可。我还发现了发芽后的植物上有一些细细的,白白的根毛,他们是能提高吸水率的。实验给我带来了太多的欢乐了,也给我带来了无穷无尽的知识,让我在知识的海洋穿梭!
种子的发芽率 种子发芽率一般是指在适宜的条件下,经浸种吸足水分的种子,在l0天内发芽的种子数占供试种子总数的百分率。它是决定种子质量和实用价值,确定播种量和用种量的主要依据。不同的种子,其发芽力往往有很大差别,相同的种子,其发芽力也会有变化。种子的发芽力受栽培条件、成熟程度、收获时的气候、入库时的种子含水率以及贮藏条件好坏、贮藏时间长短等多因素的复杂影响。如果不进行发芽测定,盲目地进行浸种、催芽或者直接播种,就有可能出现出苗不齐、苗数不足、甚至完全不出苗等现象,其结果不仅浪费粮食,又耽误了季节,造成生产被动。认真做好种子的发芽力测定,周密计算用种量,有计划地进行生产,不但可以避免出现上述情况,还可以提高产量。水稻种子发芽率常用的测定计算方法是:先从供试品种的种子容器中,分上、中、下、边缘、中央不同部位分别随机取出少量种子,去除杂质后,在水温20—30℃条件下浸24小时,然后将吸足水分的种子以100粒为一组,分成四组,分别均匀排列在铺有滤纸或草纸的4个培养皿内,并分别以等量适量的水,放在气温30—35℃环境条件—下,逐日记载发芽数,从试验开始记载10天,最后分组计算其发芽率,四组的平均数即为该种子的发芽率,其计算公式为:发芽率(%)=发芽的种子数*100/供试种子总数 二、种子发芽需要的条件 种子发芽必需的条件是水分、温度、氧气及阳光。 水分是种子发芽的首要条件。种子必须吸收足够的水分才能加速种子内部的生理作用,促进酶的活动,有利于贮藏养料的溶解和胚的增长,从而促进种子的萌发。 温度也是种子发芽必要条件之一。种子在吸收足够水分和氧气后,还需要一定的温度才能萌发,温度是种子萌发的能量来源。温度作用在于促进酶的活性,种子萌发的最适温度也就是酶的最适宜温度。此外,温度也直接影响到种子吸水快慢和呼吸强弱。在一定温度范围内,温度越高,种子吸水越快,呼吸也越强,发芽越快。 种子发芽试验需要大量的氧气。种子发芽时呼吸作用增强,如种子缺氧呼吸,造成种子不宜发芽。 不同作物种子,发芽时对光的反应不同。大部分农作物种子(如玉米、禾谷类等种子)对光照要求不严格。这些种子发芽试验时用光照或黑暗均可。有一些好光性的种子如烟草种子,芹菜种子等,只有在光照条件下才能发芽或促进发芽。还有一些嫌光性的种子,如黑草种有光照时会抑制发芽。这些种子发芽试验时应给黑暗处理。 三、种子萌发的过程 当一粒种子萌发时。首先要吸收水分。子叶或胚乳中的营养物质转运给胚根、胚芽、胚轴。随后,胚根发育,突破种皮,形成根。胚轴伸长,胚芽发育成茎和叶。 我也曾经做过两次种子萌发的实验,是用绿豆做的,第一次实验的时候,因为总是忘了给种子加水,结果种子全都干死了,终于第一次实验以失败而告终。接着马上就迎来了第二次实验,这次记得了上次的教训,我的种子终于发芽了。 这篇论文主题是关于种子的,介绍了怎么样测种子的发芽率、种子萌发的条件与种子萌发的过程。
《豆科植物与根瘤菌共生》空气中存在着大量的分子态氮,它们约占空气成分的百分之八十。估计在整个大气层中,约有四千多吨的分子态氮。然而,绝大多数的植物只能从土壤中吸收结合态氮,用来合成自身的含氮化合物,如蛋白质等。土壤中的含氮化合物,不是土壤本身固有的,而是在生物生命活动过程中逐渐积累起来的,其中很大一部分来自微生物的生物固氮。据估计,地球表面上每年生物固氮的总量约为一百吨,其中豆科植物体内根瘤菌的固氮量约为五十五屯,占生物固氮总量的百分之五十五左右。在植物根系上生长的特殊的瘤,因寄生组织中建成共生的固氮细菌而形成。用来合成自身的含氮化合物。根瘤菌在皮层细胞中迅速分裂繁殖,同时皮层细胞因根瘤侵入的刺激,也迅速分裂和生长,而使根的局部体积膨大,形成瘤状突起,就是根瘤。豆科植物能肥田,是由于根瘤菌的固氮作用。豆科植物与根瘤菌的共生因得到氮素而获高产;同时由于根瘤的脱落,具有根瘤的根系或残株遗留在土壤中,能增加土壤的肥力。根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料,它能固定游离氮、合成含氮化合物,为豆科植物所利用。
我喜欢的植物——含羞草200-300 大自然中植物成千上万多得像天上的星星数也数不清在成千上万的植物中我只喜欢含羞草这植物 它有一根细长的茎上面有许多又小又锐利的刺被它扎了别说有多痛了它的叶子一张张圆形的小叶片用手一碰它它马上会合上叶子低下茎含羞草名字得来的 你知道含羞草为会害羞吗?我去新华书店查了书才知道含羞草原来生长在森林里面野马、野猪等动物常常会踩坏它使它受伤受到伤害它把叶子合上茎垂下在晚上太阳下了山阳光野兽的次数更多它也会把叶子合上你可别以为它死了哦! 现在我家种了两枝含羞草开出了粉红色的花花儿小毛球真像我妈妈用毛线打的线球花儿凋零了它结出了籽我把籽收下来种到地里等待明年春天会长出新的含羞草来
菊科植物菊科是比较年青而进化程度较高的一个大科。虽然出现在地球上的时间较晚,但由于该科植物在形态结构上先进,对环境适应能力强,使这个年青的科在较短的时间内,不论在种的数量上还是分布范围上,均跃居世界种子植物之冠。许多植物分类专家和系统演化专家都一致认为它在被子植物(尤其是双子叶植物)系统演化中的地位,发展到了最高阶段。菊科植物的绝大部分属、种的营养体都是草本,木本者甚少,仅占本科植物种数的1.5%。从进化角度看,草本植物以种子或地下器官(根、根茎、块茎、球茎等)度过环境的不良时期,比木本植物适应性强,因而较木本植物进化。菊科植物除少数种类(如百日草、鬼针草)为对生叶外,多为互生单叶。1.菊科植物繁殖器官的特点是头状花序。头状花序是由许多无柄小花(或仅有一朵花)密集着生于花序轴的顶部,聚成头状。外形酷似一朵大花,实为由多花(或一朵)组成的花序。一般再由许多头状花序组成圆锥花序、伞房花序等。漏芦属的头状花序小,只包含一朵花,由许多小的头状花序又组成较大的复头状花序。头状花序的最外面,包有总苞,一般为绿色,叶状,它的功能无疑是在头状花序未开放之前,包在外面起保护作用。但本科中许多属、种的总苞,特化成具有特殊用途的器官,如蜡菊的总苞变成膜质,并有鲜艳的色彩,用它吸引昆虫;牛蒡、苍术及苍耳等的总苞变成钩刺,腺梗菊、豨莶等的总苞上具粘质的腺毛,可利用动物来传播果实、种子。由许多小花集成头状花序,这就使本来不太明显的每个小花集在一起,显得较大而醒目,尤其当某些属、种花序边缘的舌状花开放后,使花序变得更大、更醒目,以利于招引更多的昆虫。有些属、种的头状花序中,各小花之间有了明确的分工,如向日葵,花序边缘的舌状花是不能结实的无性花,中间的管状花既能产生花粉,又能结果实,是两性花,而金盏菊与之不同,边缘的舌状花是能结实的雌花,而中间的管状花全是只能产花粉而不能结实的雄花。2.头状花序上每朵花的结构,简要概括有如下几点:萼片变成冠毛,花瓣5枚连合,雄蕊聚药、子房2心皮下位。但各属、种之间差异很大,简化或特化现象很普遍。萼片:萼片是保护器官,尤其在花蕾时期。菊科的头状花序外围有总苞统一保护,所以萼片失去了它原有的作用,有些种类特化成为果实顶端刺状、毛状或片状的“冠毛”,成为果实种子的传播器官,如蒲公英、鸦葱等具毛状冠毛,可借风力使果实到处飘扬。又如鬼针草,冠毛变成刺状,可使果实附着于动物身体上,借以传播。花瓣:5枚,互相连合成管状或舌状。从进化角度看,合瓣花是后出性状,要比离瓣花进化。若花瓣的基部连合成较长的管,顶端五个花瓣呈辐射对称排列的,叫管状花,如向日葵花序中央的小花。若花瓣基部连合成较短的管,五个花瓣连合成为片状,两侧对称,向一侧伸展的叫作舌状花,花瓣顶端五个齿,表明该舌状花是由五枚花瓣连合而成。如蒲公英的花。有的种类花瓣基部连合成较长的管,但花瓣五枚形成唇形,分上下二唇,往往有的只发育一个唇,另一个唇退化,形成假舌状花,如金盏菊和向日葵花序外围的小花。在花冠管的基部,有环形的蜜腺,可分泌花蜜贮存在管的基部。雄蕊:5枚,花丝互相分离而花药边缘互相连合形成空筒形,即聚药雄蕊。每当花药成熟时,将花粉粒撒在聚药雄蕊的“筒”中,待雌蕊花柱生长时,将它们“推”出筒外。有些种类花药的基部特化成“尾”状,其功用是保护花瓣管基部的蜜腺和花蜜,免遭灰尘或雨水的侵蚀。在每个花药的顶端有突出的“药隔”,在雄蕊未成熟时,此五个药隔互相靠合形成一个“盖子”,封住花药管的口部,起防护作用。雌蕊:子房下位,二心皮构成,一室,一枚倒生胚珠,基底着生。花柱一条,伸于花药管中,顶端柱头2裂,但在雌蕊尚未成熟时,柱头不张开。在花柱上部,常生有一圈毛,叫“扫粉毛”,每当花柱发育而伸长的过程中,此“扫粉毛”即可将雄蕊花药“撒”在花药管中的花粉粒“推”出,便于来访的昆虫携带。菊科植物花一般都是雄蕊先熟,花柱伸长过程中将花粉粒“推”出后,顶端的柱头再张开来接受其它花传来的花粉。这是避免自花传粉的适应。但是,一旦柱头上没接受到其他花传来的花粉,即异花传粉遭到失败,也无妨,柱头可以下弯,将“授粉面”接触到自己的花柱上,沾上自花产生的花粉粒,完成自花授粉。3.菊科的果实是不开裂的干果,果皮致密,其中只含有一粒种子,一般认为是瘦果。但它来源于二心皮,并且是子房下位形成的,这与由一心皮形成的子房上位的瘦果有所不同,严格说起来应叫“菊果”或“连萼瘦果”(Cypsela)。菊科植物大多数花序较大而鲜艳,适于虫媒传粉,但另外有些属、种的花并不鲜艳,例如蒿属(Artemisia)、苍耳属(Xanthium)及豚草属(Ambrosia)等,它们的花序很小,黄绿色,很不鲜艳。这些植物是由虫媒特化成风媒的一个类型。苍耳属植物是雌雄同株,异花,雄花序较小,还保留扁平的头状花序,花期很短,花谢后即脱落,往往不被人们注意到。雌花序(即所谓的“苍子”)的花序轴(托)木质化,外有许多钩刺,其中包有两朵雌花,每朵雌花只剩下一个子房和二裂的花柱,成熟时整个花序脱落。向日葵在我国各地广为种植,取材容易,而且花序及花都较大,便于观察,下面将它的各部器官作一简述,供教学参考。向日葵是原产北美洲的一年生大型草本油料作物,种子含油量43.9~52%。高2~4米,大型的心脏形叶,互生。头状花序单生于茎顶,一般直径30厘米,大的可达60厘米。头状花序的花序轴(托)扁平,其中充满白色海绵状的填充物(薄壁细胞)。花序边缘围有3~4层绿色的总苞。最外圈的花为鲜黄色的“舌状花”(边花),中央为黄褐色的管状花(盘花)。舌状花(边花)(见图c)是不育性的无性花,功能就是吸引昆虫来访,帮助传粉。花瓣基部连合成短管,花瓣上部扁平、伸展,由三枚花瓣连合而成,另外两枚花瓣退化,所以有人称它为“假舌状花”。子房三角柱状,内无胚珠,花柱和雄蕊皆退化,不复存在。萼片退化成膜质的“冠毛”,一般三枚,分别着生在子房三个角的顶端。子房基部无明显的苞片。管状花(盘花)(见图B)的五枚花瓣基部连合成管状,上部五个齿,辐射对称。在花瓣管的下部膨大成球形,上生纤毛,其作用有二:1.膨大的空腔内贮花蜜供来访的昆虫采食。2.膨大的部分彼此靠得紧密,填充了花冠管之间的空隙,防止雨水、灰尘或长吻昆虫伤害下面的子房。萼片退化成膜质三角形的小薄片,着生在扁平子房的两个上角,已无明显的作用,果实成熟时脱落。雄蕊的花药黑褐色,连合成管,药隔三角形,黄褐色。雌蕊的子房下位,未成熟时白色,壁薄而软,待成熟后,果皮变硬而具黑色花纹。每个子房的基部都有一枚膜质的苞片包住子房,白色,顶端有三个裂齿,当果实成熟脱落时,此苞片仍存留在扁平的花序轴上。菊科植物依据头状花序内花的形态及乳汁的有无可分为两个亚科12个族。划分标准即:管状花亚科(Asteroideae)植物体不含乳汁,头状花序皆为管状花或至少花序中的盘花为管状花。包括11个族,大多数菊科植物都属于此亚科。应当说明的是我们日常栽培的菊花(Dendranthema morifolium)虽花序中央的盘花似舌状,那是长期人工选择的结果,它无乳汁应归于本亚科。蒿属、向日葵等,也都属于本亚科。舌状花亚科(Cichorioideae)植物体含乳汁,头状花序上皆为舌状花。只包含一个族。蒲公英、莴苣、苣荬菜等都属于本亚科。菊科植物与人类生活关系较为密切。其中有许多著名的观赏花卉如菊花、大丽菊、万寿菊、金盏菊、翠菊、蜡菊、大波斯菊(秋英)、瓜叶菊、雏菊等。日常食用的蔬菜有莴苣、茼蒿(北京称蒿子秆),菊芋(姜不辣),生菜等。药用种类较多如除虫菊、红花、牛蒡、蛔蒿(花序中产驱蛔虫有效成分——山道年)、苍术、泽兰、大蓟等。可提取芳香油的植物有艾纳香(Blumeabalsamifera),蒸馏后提取的挥发性物质即冰片,黄花蒿(Artemisia annua)全草可提取芳香油。橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)是北方较寒冷地区的草本橡胶资源植物,苏联曾大量栽培。对人类生活有害的植物如蒿属某些种,专门生长在农田中,是庄稼的大敌。豚草属一些种的花粉对某些人易产生过敏反应。
论文题目要在导师的指导下选择,除非老师要你先选,要根据自己的兴趣和熟悉选择一个。 园林技术专业毕业论文选题(仅供参考)一、市场类 关于有益花卉及食用花卉的市场需求 二、应用类中国花卉市场及前景地被植物及其在长兴中心城市园林设计中的应用置石在长兴城区绿化中的应用球根花卉在园林中的应用草坪草的应用花境植物材料的选择与应用攀援植物及其在新罗区垂直绿化中的应用三、科研类耐旱性地被植物的抗性研究园林地被植物调查及应用初探铁冬青种子室内发芽率的测定试验室内观赏植物选择与应用的探讨花店鲜切花实用保鲜技术常用园林树木的抗性研究中国花卉生产现状及发展对策长兴中心城市行道树调查及应用初探城市园林植物种类与生长状况研究城市改造中文化遗产的保护现状 设施园艺在园林育苗中的应用研究 草本植物在地面装饰中的应用研究 丘陵山区防护林体系建设四、设计类某城市滨水区景观设计方案设计某城市广场景观方案设计某城市道路景观方案设计某城市公园景观方案设计滨河大道凤凰广场的改造与设计 1200 平方米的屋顶花园设计 植物激素对绵鸡儿微体快繁的影响 多效唑对熏衣草试管苗的分生与生根影响到研究 临沂地区园林植物主要害虫种类调查 临沂城区主要木本园林植物多样性调查分析 地方绿茶主要害虫种类危害性调查 黄瓜子叶分化率影响因素的研究抗寒基因表达载体构建 香樟引种栽培试验 五、管理类生态园林的建设方法与养护管理技术六、调查类某居住区景观调查某工厂景观调查某城市广场景观调查丘陵山区防护林现状调查某农业观光园调查某城市道路景观调查浅淡园林绿化工程质量控制工作要点浅析园林绿化工程监理机构的组织形式浅淡园林绿化工程质量控(zhi liang kong)制工作要点园林绿化工程旁站监理工作任务和要点园林树木养护管理方法的探讨浅淡地被植物在园林绿化中的应用现代栽培技术在大树移植中的应用怎样控制园林绿化植物种植的质量乡土植物在园林中应用现状与前景怎样控制园林绿化植物种植的农户庭院结构与功能的关系 不同植被覆盖下土壤氮素分析 南兰北移最佳基质配方研究 无花果配方施肥技术黄金梨引种表现与早丰栽技术 无花果良种引种与栽培技术 盛之丰在园艺作物上应用效应试验 ××市杞柳丰产栽增技术试验 杞柳特性与土质条件的关系研究 水肥耦合对杞柳品种特性的影响研究 根灌保水聚水技术研究 番茄灰霉病的发生与综合防治 植物激素对熏衣草微体快繁的影响 行道树树盘管理对树木生长的影响 山东茶区不同品种茶树的形态解剖结构的研究 临沂动植物园植物种类的调查与应用的研究 菊花等植物的保持加工工艺 不同种源香樟树幼苗抗寒性研究不同环境条件对种子发芽实验的影响花卉装饰与应用 露地花卉种子萌发期耐盐性研究