1、120蔬菜和花卉的柱式無土栽培研究李止正（中科院上海植物生理研究所，上海楓林路 300 號，200032）自從 1994 年，中科院上海植物生理研究所在屋頂研究柱式無土栽培以來，柱式栽培在我國已不是新鮮事了，僅從植生所窗口推廣出去的有 16 個省市的 37個部門，面積有 30 畝，連邊遠小縣城也有了立柱栽培設施。但爲什麽要研究柱式無土栽培？它的意義和前景如何？作者就這些問題談談個人看法。一、 爲什麽要研究柱式無土栽培？當今世界上，人口、環境、土地和糧食問題已出現在人們面前。世界人口膨脹，工業化和城市化加快，引起環境污染，物種減少、生態破壞。沙漠化、鹽鹼化的發展迫使耕地面積退縮。再過 3040
2、年，中國人口將達到 15 億，人均耕地將減少到 0.08 公頃，人均資源比現在下降三分之一。到那時以水、土爲中心的“綠色農業”將達到其承受力的臨界線。因此農業要走資源節約型和可持續發展道路。無土栽培是農業高技術之一，是科學理論走上應用爲社會服務的一個範例。那麽無土栽培如何服務于資源節約型和可持續發展目標呢？柱式無土栽培法將起一定作用。二、 國內外立體栽培概況柱式栽培是立體栽培的一種形式。我國農業生産上歷來就有高低作物套種的習慣，這是最早的立體種植方式。七十年代中，隨著無土栽培技術的蓬勃發展，國外出現了幾種立體栽培技術，有吊袋（筒）式栽培法，袋內裝基質，袋上插種植物，通水培養；吊槽式栽培法，以
3、U 形塑膠槽爲容器，內裝基質，種上植物挂在空間，滴灌營養液培養；根系噴霧栽培法，植物種在人字形封閉箱的兩個外表面，根系生長於箱內，通過噴霧供給根系以水和營養。近年來我國出版的關於蔬菜的無土栽培一書中仍然介紹的是與七十年代類似的工作，說明在過去廿餘年中，國外立體栽培始終沒有形成系統的栽培方法。80 年代中我國有過垂直式多層平面無土栽培法，目前有的地方用此裝置放置苗盤培養芽苗供應市場。結合我國國情，在分析了前人立體栽培方法的基礎上，我們研究設計了立柱式無土栽培法和立柱式無土栽培系統（均簡稱柱式無土栽培） ，前者不包括地121面無土栽培，後者包括地面無土栽培。三、 柱式無土栽培法1.簡易柱式無土栽培
4、法，94 年起在植生所樓頂試驗，以自來水管（長200cm）做柱中軸，其上每隔 30cm 穿一具孔圓形隔板，隔板直徑 15cm，在隔板之間填充海綿塑膠小塊或其他材料做基質組成柱體，外包裹丙烯編織布或套上油煙機筒做柱壁，在柱壁上按需要製作栽培孔，豎起即成一根高 200cm，直徑 15cm 的栽培柱。幾根立柱串連和並聯即爲栽培群體，該群體與水循環系統相連，即爲簡易柱式無土栽培設施。用這類柱子種植過番茄、櫻桃番茄、黃瓜、胡蘿蔔和山芋都獲成功。山芋和胡蘿蔔塊根的形成說明柱子裏具有類似土壤中的環境條件。2.標準柱式無土栽培法，標準柱是組合式的，由塑膠盆缽組裝而成。柱高200cm 不等，但直徑都是 15cm
5、。一根完整的柱子的上端是淋滴裝置，套在穿連 12只盆缽的中軸上端，中軸的下端是底座或底盆。組成立柱的淋滴裝置、盆缽系列及底座和底盆都已産業化，由工廠批量生産，並已獲 2 項專利，擁有自主知識産權。盆缽高 15cm，直徑 15cm，鳥瞰形如梅花，花瓣部份是栽培孔，側視形如宮燈，盆腔中央有中軸管道，柱中軸由此穿連 12 只盆缽構成柱體，在柱體上，兩盆缽經盆上的凹凸扣扣緊，所以 12 只盆缽能構成穩固的整體，並能圍繞中軸旋轉，使立柱上植物受光均勻。盆缽可種植 5 株植物，全柱 12 只盆缽最大種植量爲 60 株，植株在兩盆缽上呈錯位排列，不會互相遮光。盆缽有 3 種系列產品，它們的外觀相同，內部結構
6、不同。盆缽底面封閉但有一溢水管穿過，此爲水培型盆缽，每當盆內水面超過溢水管高度時，即排水至下一隻盆缽內，所以由該盆缽組裝的立柱就是一根流動的水柱。該盆腔雖只有 1L容積並種植 5 株植物，但由於水流量大，迴圈次數多，植物仍生長良好，沒有發生過缺氧現象，很適合種植葉菜類。種植的生菜、芹菜都獲得好收成。另一種盆缽的底部是同心圓孔結構，此爲基質栽培盆缽，內裝通透性好的基質，水滲漏快，水、氧 、肥不缺，適合種植果菜類，用此盆缽種植的大小番茄、草莓、香椿等都生長良好，産量高。第三種盆缽的中部有一隔板，另有一倒置 U 形管，U 形管的短臂在隔板處高度起維持盆缽內水面高度的作用，U 形管長臂穿過隔板及盆底與
7、下一隻盆缽相通。隔板之上裝陶粒，植物種在陶粒中。當盆內水面高過 U 形管彎曲高度時，即排水至下一隻盆缽，陶粒即由浸水狀態變爲無水狀態，所以植物的根系經常處於幹濕交替之中，故此類盆缽爲幹濕交替型。這種盆缽除了具備基質盆缽的優點之外，還能限量植物營養，使植物處於有營養和無營養交替狀態，這有利於控制植物營養生長。我們用這類盆缽種植過 50 種春季草花都生長良好。122由這類盆缽組裝的立柱換氣好，乾淨衛生，適合家庭陽臺用。構建立柱的主要部件如淋滴裝置、盆缽系列、底座或底盆等都已標準化，能批量生産，使組裝程式化，設施安裝工程化，植物栽培生産工廠化，成爲獨具中國特色的一種無土栽培模式。四、 柱式無土栽培系
8、統如果將柱式無土栽培設施建立在地面無土栽培設施上，兩者用同一水循環系統連接起來即爲柱式無土栽培系統（圖 1） 。柱式無土栽培與地面常規無土栽培的整合，給地面無土栽培創造了良好的通氣條件，豎立在地面水槽兩邊多達 60 余根立柱，在水迴圈過程中，同時注水入槽。使槽中流量大增，無疑給地面水槽上生長的植物創造了良好的水、氣和營養條件。圖 1 柱式無土栽培系統幾年來我們使用該系統種植的葉菜、果菜，草本和木本的植物，以及各種草花 50 餘種，生長都良好，取得了廣泛的社會效益。五、 柱式無土栽培系統優點突出五年來蔬菜、花卉栽培實踐說明，該栽培方法的優點有以下 5 個方面：1. 體現了蔬菜和花卉的工廠化生産模
9、式， “兩高一優”特點顯著。在非自控溫室面積爲 540m2 ，按 8080（cm）間距排列立柱，能豎立 650 根立柱，每根立柱有 0.84 外周栽培表面，共新增加 546 m2 ，加上原柱間栽培面積 273 m2 ，總栽地面栽培槽培槽槽貯水池潛水泵立柱群體 分流管淋滴裝置 篩檢程式二級管道 控制閥 一級管道123培面積擴大 3 倍。每根立柱最大種植量有 60 株，以種滿生菜計算加上原地面種植量，則總種植數是原地面種植數的 4.7 倍，鮮菜總產量提高 3.7 倍。若種番茄，每根立柱種 3 層共 9 株，地面不種，則總種植量是常規栽培法的 3 倍，二次種植的總產量都在 5000kg 以上，分別比
10、對照（同品種的對照植株定植在塑膠大棚內，常規土栽培，其苗齡和定植期分別比立柱栽培的長 3040 天左右，而且大棚內春季保溫條件好，不影響番茄生長，其單産是 30 畝總產的平均數）高 2.2 倍（品種洋雜 2 號）和 2.4 倍(品種爲 906)，芹菜提高 2.4 倍。香椿和草莓的種植量和産量也顯著提高。2. 具有節約型和可持續發展的生産特點。柱式無土栽培使植物種植向空間發展，單位平面上的種植量和產出率都顯著提高。這一生産特點節約了土地和光能；另一方面肥水在封閉系統中運行，不會造成浪費和環境污染；第三，通常情況下，1 個人能管理兩個棚，相當於 6 畝地上的種植量，管理效率高；第四，柱式無土栽培擴
11、大數倍之多的植物群體，爲發展生態農業提供了條件。3. 不受地區的限制。柱式無土栽培對地理條件要求不嚴格，凡是能立柱的地方，只要有水、有電就能做柱式栽培，家庭陽臺、屋頂都是發展柱式無土栽培的好地方。現在我們已設計完成家庭陽臺用栽培柱，該柱是手提式的，攜帶方便，高低組合，折裝方便，200cm 高的陽臺立柱，其上端能與曬衣架連接不會傾倒。各種高度的立柱都能圍繞中軸旋轉，使柱上植物受光均勻。陽臺栽培中有自動澆灌系統和人工澆灌兩種方法，適合不同收入階層居民需求，前者省工省時但價格高，後者價格低但需人工澆水 23 次/天，適合已退休的花卉愛好者使用。兩種管理法都不會發生象土培盆花那樣因管理不善造成幹、澇、
12、餓、飽現象，而且乾淨、衛生整體形象好。 屋頂栽培由來已久，由於屋頂應力問題和滲漏問題得不到解決，一直發展很慢。柱式無土栽培份量輕，管道排灌水，屋頂不積水，不成存滲漏現象，成功地解決了居民擔心的問題。4. 立柱適應多種植物生長。幾年來我們種植過葉菜類如生菜、油麥菜、芹菜、茴香菜、小香蔥、紫背菜，樹菜香椿，果菜類有番茄、夜開花、黃瓜、草莓，根菜類有櫻桃蘿蔔、山芋，還有 23 個科的 50 個花卉品種的春季草花，這些植物都生長良好。應注意的是，在立柱上要收到預期的栽培效果，不同的植物應採用不同的管理方法，如立柱種番茄採用基質培，供給適量的有機養料，另外在柱間地面鋪設雙面反光鋁膜，以使柱上 100cm
13、 高以下植株接受反射光，有效地補充了不足的直射光。又如生菜採用水培方法種植，生菜的光飽和點爲 2 萬 Lx.，水培柱式栽培法易獲得高産，但要取得 3.7 倍以上的産量在收穫方法上要有所變化，如生菜生124長到柱面封柱，地面封行時，即時取其半數植株，留出空間給剩餘半數繼續生長到需要時，或者根據市場需要量先從一邊逐行收穫柱上半部植株至末行，再從開頭的地方收穫柱下半部植株至末行。兩種采收方法造成的時間差給生菜以更多的生長空間，結果畝産量將更大幅度地提高。5. 柱式無土栽培法生産蔬菜和花卉孕育著新的市場運作方式，隨著人們生活條件的改善，家家見綠已成爲人們的共同願望。柱式無土栽培法能在不同層次上滿足居民的需要。首先柱式栽培是無土栽培，占地少、栽培容量大、易管理，很適合在陽臺上發展，爲陽臺園藝化提供了條件，陽臺是個大市場，此外，餐飲業、賓館及園林公園也有較大的立柱需要量。半個多世紀以來無土栽培技術總是伴隨著社會需要和工業水平的提高而發展，我國柱式無土栽培技術的産生和發展也是全球社會提出的要求及我國工業發展提供了需要的條件，今後柱式無土栽培仍將遵循這一規律發展下去。展望未來，工廠化農業、立體農業、無土栽培是農業發展的趨勢，而柱式無土栽培集三者於一身，又具備三者沒有的靈活性，貼近生産，貼近生活，相信在我國將會快速發展起來，讓古老學科植物礦質營養生理學爲人類社會再做出大的貢獻。
