為了解植物無土栽培技術(shù)的發(fā)展，以“無 土 栽 培”、“基質(zhì) 栽 培”、“霧培”和“水 培”為 關(guān) 鍵 詞，依 據(jù) WebofScience、Pub-Med和知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，檢索了1989—2021年發(fā)表的相關(guān)文獻，對無土栽培發(fā)展歷程、主要技術(shù)以及未來趨勢進行了總結(jié)和分析。結(jié)果表明：1)無土栽培包括水培、霧培、基質(zhì)栽培等，其中成本低、操作簡單的基質(zhì)栽培是主要方式，而操作、成本均更高的霧培和水培在高效植物栽培工廠建設(shè)上潛力巨大;2)探索高效、節(jié)水、可持續(xù)有機種植技術(shù)，融合人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)展適配常規(guī)環(huán)境和惡劣環(huán)境的智慧農(nóng)業(yè)是發(fā)展趨勢之一;3)針對室內(nèi)及樓宇空間等個體化種植需求，發(fā)展小型化、家庭化、精致化、智能化無土栽培技術(shù)是發(fā)展趨勢之二;4)密閉空間種植和太空種植技術(shù)的研究也將受到更多關(guān)注。

　　關(guān)鍵詞 無土栽培;有機種植;智慧農(nóng)業(yè);太空種植

　　無土栽培是一門新興并迅速發(fā)展成為熱潮的植物栽培種植技術(shù)，其生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品普遍具有綠色、健康、無污染的特點[1]。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，無土栽培用水大幅減少，過程無需翻地、除草等作業(yè)，大大減少了人力 資 源 的 投 入。作為一種高新作物種植方法，無土栽培擺脫了傳統(tǒng)意義上對土壤的需求，能避免土壤病蟲害和土壤鹽漬化等問題;同時，土壤資源不再是植物種植的限制條件，在沙漠、島礁等地區(qū)也可推廣，擴 展 了 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 空 間，提高了空間利用率[2]。

　　此外，無土栽培可以根據(jù)需求對作物生長環(huán)境進行調(diào)控，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)擺脫自然環(huán)境的制約，更易于管理，發(fā)展無土栽培技術(shù)有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化、自動化[3]。無土栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了新思路。目前，世界上將無土栽培技術(shù)投放到市場的國家 和 地 區(qū) 已 經(jīng) 超 過 100 個，栽 培 技 術(shù) 不 斷 進步[4-6]。相對于世界其他發(fā)達國家，我國對無土栽培技術(shù)的關(guān)注較晚，但在短時間內(nèi)發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出了許多符合我國國情的無土栽培技術(shù)[7]。

　　不足 的 是，現(xiàn)階段我國發(fā)展的新型無土栽培技術(shù)大多處于規(guī)模較小的試驗示范階段，與國外成熟的無土栽培技術(shù)體系和廣泛 的 市 場 認 可 度 相 比，存 在 一 定 差 距：美國、日本、荷蘭等發(fā)達國家，無土栽培機械化程度高，大量采用計算機自動控制，實現(xiàn)了產(chǎn)品周年供應(yīng)，產(chǎn)值高，經(jīng)濟效益顯著;與之相比，我國大多采用人工、半人工管理 的 方 式，由 于 效 率 低，相對投資成本偏高，無土栽培在我國的推廣也受到限制，無土栽培技術(shù)仍有巨大的發(fā)展空間[8-9]。因此，為了解國內(nèi)外無土栽培技術(shù) 的 發(fā) 展 歷 程、主要形式和應(yīng)用領(lǐng)域，以“無土栽培”、“基質(zhì) 栽 培”、“霧培”和“水 培”為 關(guān) 鍵詞，依據(jù) WebofScience，Pub-Med，知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，檢索了1989—2021年國內(nèi)外相關(guān)文獻，對無土栽培技術(shù)類型、特點和發(fā)展方向進行了總結(jié)和分析，以期為我國無土栽培技術(shù)的研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

　　1 無土栽培發(fā)展歷程

　　1.1 外無土栽培發(fā)展概況

　　Surareungchai等[10]在文章 中 提 及 無 土 栽 培 起源于歐洲。19世紀(jì)中葉，德國科學(xué)家vonLiebig提出了礦質(zhì)營養(yǎng)對植物生長影響的相關(guān)理論，該理論成為無土栽 培 技 術(shù) 發(fā) 展 的 基 石。李 程 等[11]總結(jié) 了蔬菜無土栽培發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢：早至1865年，德國科學(xué)家Sachs和 Knop成功利用廣口瓶和棉塞對植物進行水培試 驗，是現(xiàn)代無土栽培技術(shù)的先驅(qū);進入20世紀(jì)，無土栽培技術(shù)在歐美日等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家和地區(qū) 得 到 迅 速 發(fā) 展，1929年，美國 加 州 福尼亞大學(xué)的 Gericke利用 自 己 設(shè) 計 的“水 培 植 物 設(shè)施”成功培育出了番茄果實，他也是將無土栽培進行市場化 的 第 一 人，無 土 栽 培 技 術(shù) 從 此 進 入 實 用 化階段。1964年，日本園藝研究所設(shè)計出驅(qū)動循環(huán)式水培設(shè)施，成為最早的深液流水培設(shè)備[12]。

　　汪興漢[13]總結(jié)了營養(yǎng)液膜(NFT)栽培技術(shù)，該技術(shù)由英國科學(xué)家 Cooper于1973年發(fā)明，其原理是使種植槽中水培營養(yǎng)液以淺層流動的形式從較高的一端流向較低的一端，其出現(xiàn)進一步推動了無土栽培技術(shù)的發(fā)展。1980年，國際 無 土 栽 培 學(xué) 會 在 荷 蘭 成 立，標(biāo) 志著無土栽培技術(shù)研究進入了一個國際化合作的新階段。此后，隨著耕地資源和水資源日益稀缺，如何養(yǎng)活快速增長的人口成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)急需解決的難題，這也極大促進了無土栽培技術(shù)的發(fā)展。

　　21世紀(jì)初，日本研制出全自動控制的植物工廠;2009年英國推出了家用電動無土栽培機;2010 年，歐 洲 環(huán) 境 署(EEA)鼓勵 建 立 垂 直 農(nóng) 場，以 克 服 氣 候 變 化 的 挑戰(zhàn)，并以更環(huán)保的方式生產(chǎn)食品。上述工作極大地促進了無土栽培區(qū)域市場的增長，無土栽培技術(shù)已然在實際生活中落地。據(jù)統(tǒng)計，2018年全球水培市場規(guī)模高達13.3億美元，展示了無土栽培技術(shù)的廣闊前景[14]。

　　1.2 國內(nèi)無土栽培發(fā)展概況上海四維 農(nóng) 場 是 中 國 發(fā) 展 現(xiàn) 代 無 土 栽 培 的 先鋒。20世紀(jì)30年代，四 維 農(nóng) 場 邀 請 一 些 無 土 栽 培技術(shù)發(fā)達國家技師來華開展無土蔬菜培養(yǎng)，為當(dāng)時上流西餐廳提供無土栽培番茄、黃瓜等果蔬，深受消費者歡迎，也推動了無土栽培技術(shù)在中國的發(fā)展。隨著二戰(zhàn) 爆 發(fā)，市 場 蕭 條，該 農(nóng) 場 不 得 不 停 辦。

　　20世紀(jì)40年代，我國科學(xué)家曾嘗試將無土栽培技術(shù)應(yīng)用到實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，但受限于設(shè)備、技術(shù)和經(jīng)濟條件未能成功。進入50年代后期，在經(jīng)濟較為發(fā)達的上海，研究者重新開始小規(guī)模的無土栽培試驗。80年代中期，隨著民眾對蔬菜、花卉和特種水果需求的增大，我國開始成套引進國外的無土栽培設(shè)備與技術(shù)，極大地提升了無土栽培技術(shù)在民間的接受度和認可度，無土栽培的推廣速度逐步加快[15]。1995年，隨著有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)的市場認可度增加，我國無土栽培的種植面積擴展到50hm2 左右。在這之后，我國對無土栽培科研項目的投入力度不斷加大，國外技術(shù)引進和自主研發(fā)并重，推動我國無土栽培朝大規(guī)模生產(chǎn)、智能化管理和高經(jīng)濟效益的方向發(fā)展，無土栽培推廣取得顯著成果：

　　例如，2016年，中國科學(xué)院植物研究所和福建三安集團共同成立福建省中科生物股份有限公司，并建立了當(dāng)時世界面積最大的、帶智能控制的全人工光植物工廠—中科三安植物工廠，實現(xiàn)了無土栽培蔬菜生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用;2018年12月，以日本水培技術(shù)為基礎(chǔ)、面積超過10000 m2 的京東智能水培蔬菜工廠建成，該植物工廠是中國最大的采用日本技術(shù)的太陽光和人工光結(jié)合型植物工廠。截止2018年，我國無土栽培面積高達6250.5hm2;預(yù)計到2023年種植面積將增長到16561.3hm2[14]。

　　2 無土栽培的主要形式

　　無土栽培技術(shù)的研究歷史已經(jīng)超過150年，經(jīng)過多年積累，該技術(shù)成功地從實驗室走向了商品化市場。目前為止，已發(fā)展出了多種現(xiàn)代化無土栽培方法[16]。無土栽培大致可分為水培、霧 培、基 質(zhì) 栽培3類，3種栽培方式所需要的種植條件、適用地區(qū)范圍和經(jīng)濟效益等皆有所不同(表1)。其中，基 質(zhì)栽培成本投入相對較少，技術(shù)難度也相對較低，效率居中;水培和霧培成本投入和技術(shù)難度更高，但效率也相對更高;3種栽培方式的產(chǎn)量和植物生長速度與其成本投入和技術(shù)難度成正比。

　　2.1 質(zhì)栽培基質(zhì)

　　栽培是使用有機或者無機的固體基質(zhì)，代替土壤實現(xiàn)植物的根系固定。同時，利用營養(yǎng)液代替水和營養(yǎng)物質(zhì)，營養(yǎng)液包含硝酸鉀、硝酸銨、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、鐵鹽、微量元素等不同營養(yǎng)成分，植物根系可以吸取基質(zhì)中的營養(yǎng)液，從中獲得生長所需要的 氮、磷、鉀 等 營 養(yǎng) 物 質(zhì)[17]。早在1860年，美國科學(xué)家就進行了相關(guān)試驗，證實營養(yǎng)元素豐富的基質(zhì)能夠支持植物的正常生長[18]。隨著 技 術(shù) 的 不斷進步和資金投入，基質(zhì)栽培在一些園藝設(shè)施發(fā)達國家得到了快速的推廣應(yīng)用，是一種商品化較為成功的無土栽培模式。目前，基質(zhì)栽培面積占我國商業(yè)性無土栽培面積的90%，是無土栽培的主要形式。

　　與常規(guī)土壤種植的作物相比，基質(zhì)栽培蔬菜產(chǎn)量高、品質(zhì)好，也更加省水、省肥、省 力[19]。因為基質(zhì)栽培在相對密閉隔離的環(huán)境中進行，在很大程度上還可以預(yù)防種植系統(tǒng)外部環(huán)境和土壤連作障礙帶來的病蟲害。雖然相較于土壤種植，基質(zhì)栽培的投入成本較大，操作技術(shù)較為復(fù)雜;但相比于無土栽培中的水培和霧培技術(shù)，該方法仍具有投資相對較少、設(shè)備簡單、易于操作的特點[16]。

　　2.1.1 巖棉栽培無土栽培基質(zhì)可以分為有機基質(zhì)和無機基質(zhì)。有機基質(zhì)包括腐葉、泥炭、樹皮等，無機基質(zhì)包括礫石、陶粒、巖 棉、珍 珠 巖、蛭 石 等[18]。其 中，巖 棉 方便、易用，具有高保水性和透氣性，為根系的生長提供了良好條件，也更利于調(diào)控作物的營養(yǎng)和生長，實現(xiàn)高產(chǎn)，是目前荷蘭等國家和地區(qū)的主要無土栽培基質(zhì)[18]。巖棉栽培的基本操作模式是將巖棉基質(zhì)分割成規(guī)格大小相同的塊狀，用塑料膜制作成包裹形狀，然后用于植物的種植。根據(jù)營養(yǎng)液是否循環(huán)利用，可將其分為開放式和循環(huán)封閉式巖棉栽培2類，封閉式巖棉栽培在開放式巖棉栽培的基礎(chǔ)上增加了營養(yǎng)液收集通道，進行多余營養(yǎng)液的循環(huán)利用。

　　20世紀(jì)初，巖棉栽培技術(shù)在歐美國家地區(qū)進入成熟階段，得到廣泛應(yīng)用。最初，巖棉栽培在國內(nèi)的推廣速度較為緩慢，主要原因是巖棉栽培對巖棉材質(zhì)要求較高，要具有良好的親水性，保證長久使用后形狀和孔隙率不變;內(nèi)部纖維要分布均勻，有利于植物根系延伸和生長;而我國農(nóng)業(yè)用巖棉質(zhì)量多數(shù)達不到種植標(biāo)準(zhǔn)，且管理技術(shù)不完善。但國內(nèi)公司在消化吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，極大地推動了技術(shù)發(fā)展，我國巖棉栽培也愈發(fā)走向成熟。2020年，浙江軒鳴新材料有限公司開發(fā)了有利于植株根系橫向生長的農(nóng) 用 種 植 巖 棉，能 提 高 作 物 產(chǎn) 量[20];次年公開了一種利于蓄水種植巖棉結(jié)構(gòu)[21]。巖棉 栽 培能最大程度減少病蟲害發(fā)生，可生產(chǎn)出綠色、無公害的食品，相信隨著消費市場對綠色蔬菜需求的增加，巖棉栽培技術(shù)將越來越受到種植者的青睞。

　　2.1.2 有機生態(tài)型無土栽培有機生態(tài)型無土栽培是我國根據(jù)國情研發(fā)的一種基質(zhì)栽培技術(shù)，該技術(shù)利用有機固態(tài)肥為植物提供養(yǎng)分，以清水灌溉，上述有機固態(tài)肥采用種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的副產(chǎn)品及廢料加工而成，配制操作簡單，管理方便[22]。有機固態(tài)肥富含植物生長所需要營養(yǎng)物質(zhì)，無需額外添加營養(yǎng)液，因此極大地降低了植物批量培養(yǎng)所需的資金和時間成本。栽培系統(tǒng)廢水硝酸鹽含量僅1～4mg/L，對環(huán)境 不 會 造 成 污 染[23]。有機生態(tài)型無土栽培多用于種植對品質(zhì)要求較高的蔬菜，通過選用優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病性強的新品種，能最大程度地增產(chǎn)增效。目前，適用于此技術(shù)的優(yōu)質(zhì)蔬菜種類還較為缺乏;此外，有機基質(zhì)的理化性狀變化較大，穩(wěn) 定 性 相 對 較 差，使 用 過 后，土 質(zhì) 的 pH 值、EC值等一些 理 化 性 狀 可 能 出 現(xiàn) 變 化，容 易 造 成 作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。與之相比，無機基質(zhì)雖然含有營養(yǎng)很少，但理化性狀穩(wěn)定;考慮到兩者優(yōu)點，采用有機無機混合基質(zhì)的方案成為基質(zhì)栽培新的發(fā)展方向[24]。

　　2.1.3 基質(zhì)栽培袋基質(zhì)栽培袋栽培是一種新型無土栽培方式。實際使用中，會選擇適宜材料做成袋狀，將調(diào)配好的基質(zhì)裝入袋中用來種植植物。目前，已應(yīng)用于我國多種蔬菜(番茄、黃瓜等)以及花卉的種植過程中[25-26]。

　　基質(zhì)栽培袋具有如下優(yōu)點：1)基質(zhì)栽培袋的制作要求較低，選擇普通材料制作成培養(yǎng)袋即可，制作工藝簡單，成本低廉;2)袋與袋之間相互獨立，可以防止病蟲害傳播;3)系統(tǒng)簡潔，移動方便，可根據(jù)需求為植物尋找合適的環(huán)境，不受氣候等自然條件的限制，因此，還可進行作物的反季節(jié)栽培。除了應(yīng)用于農(nóng)業(yè)果蔬的種植，基質(zhì)栽培袋還可以用于家庭陽臺、庭院等地的園藝栽培，栽培袋材料多樣、色彩豐富，因此可用于裝飾，起到美化環(huán)境的作用。

　　2.2水培法種 植 植 物 不 需 要 用 基 質(zhì) 來 固 定 植 物 根系，植物的根能夠直接與營養(yǎng)液接觸來吸收水分和營養(yǎng)[27]。水培技 術(shù) 的 優(yōu) 點 在 于 栽 培 人 員 可 以 通 過調(diào)整營養(yǎng)液的配比來實現(xiàn)植物營養(yǎng)供給均衡，能有效避免土傳 病 蟲 害，節(jié) 約 水 土 資 源，適 用 于 蔬 菜 種植[28-30]。但是，該技術(shù)對資金投入和操作技術(shù)要求較高，對水培種植系統(tǒng)的自動化、機械化和信息化管理的研究仍需進一步深入[31]。

　　2.2.1 深液流水培技術(shù)深液流水培系統(tǒng)在運行過程中需要更多的營養(yǎng)液，通常其所需的營養(yǎng)液深度可達到幾厘米甚至幾分米[32]。

　　現(xiàn)有深液流水培設(shè)施有十多種，可以分為深水培類型和半深水培類型，深水培類型設(shè)施有 M式、久保田式等，半深水培類型設(shè)施有協(xié)和式、神園式、新和等量交換式等。不同類型主要差異是液層深度，深水培類型液層相對較深。同時，不同類型結(jié)構(gòu)上也有或多或少的差異：久保田式深水培設(shè)施一般由種植槽、定植板、貯液池、營養(yǎng)液循環(huán)流動系統(tǒng)等4大部分組成[33];M 式深水培設(shè)施是利用泡沫塑料或水泥預(yù)制板拼裝成種植槽，槽內(nèi)鋪墊塑料薄膜以盛裝營養(yǎng)液，槽底安裝供液管，通過水泵實現(xiàn)營養(yǎng)液循環(huán)，水泵出口附近安裝有空氣混入器[12]。

　　協(xié)和式半深水培設(shè)施的種植槽為塑料拼裝式的，可拆遷，安裝較為簡單，其主要由種植槽、定植板、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)、貯液池和供液控制系統(tǒng)等部分組成[12];神園式半深水培設(shè)施的種植槽中有一層流動的營養(yǎng)液層，其營養(yǎng)液 通 過 供 液 管 噴 頭，以噴霧的形式來提供;新和等量交換式半深水培設(shè)施不設(shè)置儲液池，其種植槽是由 U 形聚苯乙烯泡沫塑料拼接而成，槽內(nèi)襯塑料薄膜，槽框上安裝植物定植板，通過水泵進行營養(yǎng)液循環(huán)[12]。上述不同類型的深液流水培的營養(yǎng)液層都較深，通常由定時器控制小水泵抽取營養(yǎng)液在栽培管中循環(huán)流動，因此植株根系所處液層的營養(yǎng)液具有較高的穩(wěn)定性，能為根系提供良好的生長環(huán)境，其不足是容易導(dǎo)致植物根系缺氧。

　　2.2.2 營養(yǎng)液膜水培技術(shù)營養(yǎng)液膜栽培技術(shù)是另一種典型的水培技術(shù)，能有效解決深液流水培技術(shù)植物根系缺氧的不足。營養(yǎng)液膜種植槽中的營養(yǎng)液較淺，深度大約在幾毫米或1～2cm。營養(yǎng)液膜栽培系統(tǒng)使用傾斜種植槽，較淺的營養(yǎng)液層能夠使植物根系的一部分伸展在流動的營養(yǎng)液中，另一部分則可以接觸到培養(yǎng)槽的濕氣環(huán)境，這樣就能夠有效解決植物根系需氧的問題[34-35]。營養(yǎng)液膜栽培所使用的營養(yǎng)液可以循環(huán)利用，種植槽的制作材料選擇多樣，如塑料、模板等，大部分材料成本都不高，容易獲得，這有利于進一步向自動化生產(chǎn)發(fā)展，因此這項技術(shù)在世界上被廣為推崇，并獲得研究人員和市場的青睞，成為代表性的無土栽培方式[36-37]。

　　2.2.3 浮板毛管水培技術(shù)浮板 毛 管 水 培(FloatingCapillaryHydroponics，F(xiàn)HC)是1991年由浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)參考國外營養(yǎng)液膜水培設(shè)施的優(yōu)點改良研制的一款無土栽培系統(tǒng)，屬于水培的一種[38]。

　　該技術(shù)利用漂浮在營養(yǎng)液上的浮板無紡布濕氈為植株創(chuàng)造氣生根生長的濕潤豐氧環(huán)境，使根系能從空氣中汲取游離氧。浮 板 毛 管 栽 培 的 營 養(yǎng) 液 供 給 通 常 維 持 在3～6cm，是普通蔬菜日常所需液量的3～6倍，因此即使設(shè)備短期停電，也不會對作物生長產(chǎn)生較大影響，解決了營養(yǎng)液膜栽培系統(tǒng)因停電導(dǎo)致的營養(yǎng)液供給不足的問題。此外，浮板毛管水培系統(tǒng)的種植槽采用聚苯乙烯泡沫板制作而成，隔熱性能好，營養(yǎng)液循環(huán)在全封閉的狀態(tài)下進行，因此槽內(nèi)空間受外界環(huán)境變化的影響較小，液溫穩(wěn)定。目前，浮板毛管水培已被推廣至北京、山東等十幾個省，主要應(yīng)用于浙江、江蘇等東南沿海一帶[38]。

　　3 無土栽培技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1 民用領(lǐng)域無土栽培具有一定技術(shù)要求，經(jīng)濟成本也相對較高，但無土栽培可在完全可控的環(huán)境下進行，植物生長不受地域條件的限制，產(chǎn)品品質(zhì)高，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用，主要包括如下幾個方面：

　　1)無土育苗：無土育苗的主要形式有播種育苗、組織培養(yǎng) 育 苗 和 扦 插 育 苗 等。與傳統(tǒng)育苗方式相比，無土育苗具有壯苗率高、繁殖系數(shù)高、幼苗健壯整齊、省工省時等特點，便于科學(xué)規(guī)范管理，適合大規(guī)模工廠化育苗[46]。

　　2)蔬菜培養(yǎng)：通過無土栽培可有效解決土壤鹽漬化、土傳病蟲害等土壤連作障礙，并且可以充分利用土地空間，適合在沙漠、鹽堿地、礦區(qū)等不適宜土壤種植蔬菜的地方推廣[47-48]。通過該技術(shù)種植出的蔬菜病害少、無污染，生產(chǎn)過程省肥省水省力，是實現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)自動化、規(guī)模化、量產(chǎn)化的重要途徑[49]。

　　3)花卉培養(yǎng)：無土栽培培育的花卉生長快、花朵嬌艷、品質(zhì)上乘，并且清潔衛(wèi)生，病蟲害少，這些優(yōu)勢使得花卉無土栽培在世界上得到了一致好評，尤其是在荷蘭等園藝技術(shù)發(fā)達的國家，花卉無土栽培更是得到了大面積推廣。國內(nèi)對花卉無土栽培的起步較晚，仍處于發(fā)展階段，目前主要利用水培和基質(zhì)栽培進行花卉無土種植[50]。

　　4)生態(tài)觀光：無土栽培還可用于生態(tài)酒店、生態(tài)餐廳、生態(tài)園等觀光農(nóng)業(yè)以及現(xiàn)代化無土栽培基地等中小學(xué)農(nóng)業(yè)科普教育基地的建設(shè)，這些地方利用無土植物栽培方式作為技術(shù)支撐，很好地體現(xiàn)了人與自然和諧發(fā)展的新觀念[51]。

　　5)魚菜共生：是魚產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)和植物水培栽種技術(shù)相互結(jié)合誕生的綜合性系統(tǒng)，是一種復(fù)合型植物、作物栽培體系。在該共生系統(tǒng)中，魚類產(chǎn)生的代謝廢物，通過硝化細菌的生物轉(zhuǎn)化作用成為植物可以利用的養(yǎng)料，被植物凈化吸收后的干凈水資源，再次匯入魚池給魚苗提供適宜的生存環(huán)境，由此形成良性循環(huán)[52]。魚菜共生系統(tǒng)采用無土栽培，避免了土壤重金屬污染，又因為有魚的存在，因此種植過程中不能使用任何農(nóng)藥，使得生產(chǎn)產(chǎn)品綠色健康。此外，推廣魚菜共生技術(shù)可以節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)耕地，以池塘魚菜共生為例，每養(yǎng)殖65000m2 魚，水面可增加6500～14000m2 蔬菜種植。同時，魚菜共生系統(tǒng)的用水可以循環(huán)凈化使用，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比用水量節(jié)省了90%以上[53]。

　　4 結(jié)與展望

　　綜合無土栽培技術(shù)以及新材料、人工智能等的發(fā)展，未來無土栽培技術(shù)可以針對不同地區(qū)和環(huán)境的需求，重點考慮如下3個發(fā)展方向：

　　1)可在氣候極端、耕地缺乏的地區(qū)推廣無土栽培技術(shù)，融合 人 工 智 能 和 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術(shù)，發(fā) 展 智 慧 種植、生態(tài)種植，充分利用有限的水土資源提高作物產(chǎn)出。考慮到資金和資源高效利用的問題，可以嘗試大力推廣有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)。同時，還可以研究新型無土栽培模式，例如基質(zhì)土壤相結(jié)合的二元栽培法，有機無土栽培與滴灌技術(shù)相結(jié)合等，充分利用耕地淡水資源，以獲取良好的經(jīng)濟、生態(tài)效益。

　　2)無土 栽 培 技 術(shù) 可 以 在 經(jīng) 濟 發(fā) 達 地 區(qū) 朝 小 型化、家庭化、精致化、智能化的方向發(fā)展。可以將無土栽培應(yīng)用于屋頂花園、陽臺農(nóng)場等，城市居民可利用小型無土栽培裝置，發(fā)揮家中的小規(guī)模閑置空間，進行種菜、養(yǎng) 花，將 都 市 農(nóng) 業(yè) 和 家 庭 園 藝 栽 培 相 結(jié)合，既可以收獲新鮮果蔬，又具有娛樂性和一定的觀賞價值。同時可以建設(shè)小型植物工廠、生態(tài)園等，通過造型多樣的立體水培、霧培設(shè)施進行造景，既可以應(yīng)用于中小學(xué)農(nóng)業(yè)科普教育，成為展示未來農(nóng)業(yè)的窗口，還可以為餐飲提供現(xiàn)吃現(xiàn)摘的綠色食材，在城市內(nèi)完成消費閉環(huán)，提高人民生活水平的同時也倡導(dǎo)人與自然的和諧發(fā)展。

　　3)空間無土栽培技術(shù)需要大力探索和開展。對地球之外的太空探索是未來的研究方向，在空間站或外星基地實現(xiàn)有效的生物循環(huán)則成為關(guān)鍵因素。空間無土栽培技術(shù)的發(fā)展，將會使人類不受外太空環(huán)境限制從而實現(xiàn)有效種植，邁出在外太空生存的第一步。無土栽培技術(shù)的發(fā)展對于實現(xiàn)人類可持續(xù)生存和保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義，因此積極解決該技術(shù)在實用化進程中涉及到的一些問題，例如成本相對偏高、經(jīng)濟效益不顯著等，可以更好地實現(xiàn)無土栽培技術(shù)的價值。

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　　作者：晏 瓊1 劉曉宇1 虞昊安1 李翎慈1 劉瀟漪2 張育新2戴昊鳴1 陳斯琳1 成喜雨1*