“无土栽培”三部曲

谚语说：“万物土中生”，植物的生长都离不开土壤，可是当无土栽培出现的时候，“万物土中生”这句古老的谚语已经被改写。有了这种栽培，你可以在寸草不生的茫茫沙漠等等一切您认为不容易栽种的地方进行植物的种植，使不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，从而使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。 对于无土栽培来说，它的方式方法多种多样，目前最有代表性的是基质栽培、水培、气雾培三种，这也是无土栽培的三部曲，它们构成了先进栽培方式的主旋律。 基质栽培，就是采用土壤的替代物来进行种植，最大的优点就是避免土壤的病虫害，那么那些材料能作为基质使用呢？蛭石、珍珠岩、草炭、菇渣、这些都是我们常用到的基质；看，这些摘下来的老秧和叶子也不会像我们平常一样把它们作为垃圾丢掉，它们将被粉碎进行汁液的分离，分离出来的渣子与菇渣等进行干烘发酵完全以后呢，就可以成为上等的栽培基质。 虽然找到了土壤替代物，但是这种替代物能满足植物的生长吗？首先我们先来看看植物生长需要什么？它们需要微量元素、水分、氧气。在基质栽培方式中，植物生长所需要营养主要是由精心配制的营养液提供，不同的植物有着不同的配方，它们按照一定比例配在水中，然后通过滴灌系统或细流灌溉的方法浇在基质中，这样而被作物的根系吸收，维持植物的整个生长期。基质栽培中基质的品种不断随着农作物种植的需要在丰富，而栽培中所用的装置也没有停止过前进的脚步。最初级的栽培方式，就是用一块塑料薄膜，把基质跟土壤隔开。相对来说袋栽和槽栽的栽培方式有了很大改进，袋栽就是把植物种在一个个打了孔的塑料袋里，它由于是封闭型的，相对来说保水性好一些，水分不容易流失，但是也很容易导致植物根部无法呼吸而死亡。而这种槽栽的基质栽培方式，它是一个开放系统，这样通透性比较好，根系发育比较好，但是同时由于是开放系统，如果营养液多呢，就会像这样一样白白的流失了。而现在我们看到的这种特殊的盆栽模式已经可以解决这些问题，从外表看这种基质栽培方式很平常，没有任何的神奇之处。再来看看用它们种植的植物的根部，你就会觉得出乎你的意料之外。 这个是，你看这个是根系，这是那个在营养液里面的，那么还有一部分是在空气里的，那么这部分就是在基质里面的，那么这个就是陆生根了。这个是水生根，你看，还有一部分是气生根，像这个，从这个孔里面，可以看，长出来这些根，上面都有绒毛，它是作为气生根，那么它的作用主要是那个和吸氧气的，那么这个是在水里面的，它可以吸取到充分的水，和营养。 气生根充分的吸收氧气，水生根水分和营养能充分地吸收，一株植物上三种根系实现互补，既有充足的水分，也有充足的氧气。 一般而言，陆生植物是陆生根，在水中生长的植物是水生根，而在气雾培中才会有气生根，这是什么原因这一株株植物三根并存呢？奥妙其实就在这种栽培的装置上，它的构成部分有外桶、网芯、无纺布、通气管、滴液管，把包有无纺布的网芯放在外桶里，再插上通气管和滴液管，就可以用来种植植物了。你看，这种基质栽培装置里等于分为营养液、空气、基质相互独立的三层，空气通过这个通气管进入空气层，因此出现三种根系并存的情况就可以理解了。 不管基质栽培是哪一种形式，总的说来，基质栽培相对简单，能在生产中普遍采用，所以它也是目前无土栽培中推广面积最大的一种方式，因此基质栽培称得上是一首无土栽培史上最广为传唱的曲目。 水培，是以配有营养液的水为介质而进行一种植物栽培方法，它既先进又古老，是无土栽培中最早采用的方式，象我国古代传统的水发豆芽和种植水仙就是水培，但所用的是清水，豆芽和水仙生长所需要的养分，则是依靠它自身贮藏的营养物质供应。 水培最重要的就是解决植物呼吸氧气问题。这是水培中常见的一种解决植物呼吸氧气的方法，根系呈悬浮状态，当营养液流过时，植物就吸收水分和营养，而营养液退下时，暴露在空气中的根系就吸收氧气，这样就既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系新鲜氧气，植物就能健康成长，这种叫循环式水培，象我们看到的这些都属于循环式水培。 那么，对于在静止的水中栽种植物，水中氧气只有土壤中的万个之几，而植物的根系又是如何解决呼吸的问题的呢？传统的水生植物它们的通气组织很发达，像水葫芦、莲藕，这是它们的根茎部位纵切面，我们会到很多空心的东西这些就是植物的通气组织，这些通气组织能把植物地上部分，象叶片、枝叶或植株吸收的氧气，疏导到下面根系了，也就是能够纵向供氧，这样植物就能够生存。 对于陆生植物，由于它们一般都是生长于土壤环境下，他们的根系是陆生根，从外表看颜色有点暗而且粗硬，里面是又厚又致密的厚壁组织，这种根系不具有通气组织，不能纵向供氧，是无法适应水生环境的。如果直接将土栽的植物置于水中，植物不用多久时间就会因为根系的供氧不足，导致呼吸作用不能正常，最后烂根死去。但是我们看到的这些陆生植物，像沙漠中生长的仙人球和最怕水涝的桃树等等，为什么现在都能在水里生长得很好呢？这还得从植物的起源谈起。 从达尔文的进化论来说，任何植物都是由低等的植物进化为高等的植物，都是由水生植物进化为陆生植物，那么植物在这个进化的过程中，事实上它的水生基因还是存在的，不过因为环境变成了陆生环境，水生基因无法再生存，只好暂时隐藏在植物内休身养息，只要用一定的方法，这种隐性的水生基因就可以诱导出来。通俗地说，也就是说陆生植物通过诱导可以长出象水生植物那样具有通气组织的水生根系，这样植物就能在水中生长得很好了。再来仔细看看这些种在水里的陆生植物的根系，象头发一样的长，白白的，嫩嫩的，有许多根须，这是水生根表现出来的性状，在放大镜下观看你会发现它们已经神奇般的拥有了纵向供氧的通气组织。这些陆生植物是如何长出具有通气组织的水生根系呢？ 科研人员首先把植物放到快繁苗床上进行催根，为什么要催根呢？因为它土壤里面栽培得到的根是陆生根，它的根分枝非常明显，里面是厚壁组织，细胞壁就像篮球，很难融解形成通气组织；而通过催根植物可以形成新根，就是这些象胡须状的不定根系，里面是薄壁组织，细胞壁就像气球，很容易溶解形成通气组织。 催根的材料有所不同，长势快可以用种子、带叶的枝条或叶芽，长势慢的可以把原来的陆生根系全都去掉，催根的环境必须是智能化控制的高湿度环境，为什么要这样呢？ 同期声：催根过程最重要的是保持一个高的湿度，因为它叶片不断蒸发，而且没有根的情况下，如果不保持高的湿度，很快叶片的蒸腾，植株就会干掉，那么保持90％以上的高的湿度，即使没有根，叶片也不会干掉，也能正常光合作用，那么它光合作用产生的营养就能够供应它生根的需要。 在催根过程中苗床上的温度、湿度、光照、营养这些都由计算机这个忠诚的专家管理，这个智能化叶片就是传感器，它都能感应得到，然后把信号传输给计算机，计算机再进行最佳的调控。这样大约20天左右就能长出有薄壁组织的不定根系，这就等于有了形成通气组织的基础，这时候再把植物放到诱导池里。诱导池它的上面是带有定植孔的泡沫板，下面是水和营养液。这看上去很简单的诱变池是如何诱导出来具有通气组织的水生根系呢？ 同期声：我们在池子里面营养配方上面，采用缺少某一些元素，来促进植物的水生根系的发育，比如说我在水当中，营养液当中，减少磷元素的含量，它就有明显的促进通气组织的形成，那么这种我们叫做化学的方法。 另外在诱变池里水环境的氧气的控制是至关重要的，植物在催根苗床是高氧环境，而将来种在水里几乎是无氧状态，因此让植株适应水生环境是一个缓慢的过程，氧气含量是从高氧到低氧，慢慢地过渡，一直到最低，植物的根系就会逐渐适应水里无氧的状态，这样植物等于自始至终处于一种胁迫的状态，也就是最不适宜的环境，但是又不会死掉。 同时，在这种氧气胁迫的环境里，植物很容易产生一种叫乙烯的物质，它会刺激形成一种纤维素酶，纤维素酶能把由纤维素构成细胞壁分解掉，这样一个一个细胞之间，就像珍珠项链一样串在一起，通气组织就形成了，植物氧气供应就有了一条自上而下的通道了。 什么能让根系里的通气组织的细胞之间距离更大呢？就是我们看到的这些电线和磁铁，它能产生强大的电磁场，把植物的根系里的细胞之间的距离拉开，那么这样就会让前面已经形成的通气组织更发达，储藏更多氧气，运输氧气的能力就会更强了。而要让水生根系长得发达，这个诱变池里还有它的绝招。因为植物有一种对外界的适应，生态适应这种隐蔽的功能，我外界营养很充分了，它根系，就不需要太多的根去吸收营养，它根系就不会长得很长，也不会长得很快。 因此植物进入水培诱导苗床时，一开始水里面营养不要太充分，浓度可以低一些，让植物处于一种饥饿状态，那么根系在这种状态下，它根系会不断的伸张，不断扩大，然后再逐步升高浓度，在这个过程中，植物的水生根系就会不断的被诱导出来，越长越长，水生根系就会很发达。 液氧胁迫，营养胁迫、和物理化学等方法的结合下，植物的通气组织就这样形成了，水生根系也很发达，植物可以尽情的吸收氧气了，这样在静止的水中栽种就毫无问题了。 带着灵气的水就像是五线谱儿，而这一株株绝美的水培作品就像是一个个跳动的音符，一起在演绎的是一首首潺潺的水乐，赏心悦目而且动听，无土栽培史上纯净而绝美的水的篇章就这样呈现在你我的生活中。 以空气为介质的一种栽培方法，是目前国际上最为先进的一种栽培模式。以空气为介质听上去就很玄了。到底是怎么做到的呢？ 看，根系被悬挂于密闭的栽培装置空间内部，水分和营养还是由营养液提供，不过这些营养液已经被喷雾装置雾化，直接喷施于植物根系。 这是在相同营养液配方及PH植物情况下，进行了气培与水培的生长速度及根系发育情况对照试验。 如此大的差异，说明气雾栽培更能为植物创造最佳的营养氧气水环境。那么它快的原因，主要是跟植物的生长发育特性有关系，比如植物在土壤、水里，它根系的生长会受到机械的阻力，所以根系以主根或比较粗的根多一些。在气雾培中这种问题不存在了，首先，气雾培中，植物根系裸露在空气中，氧气是最充分的，而且营养液通过雾化方式，直接和根系接触，这样水分和营养也是最充足。再来看看气雾栽培的过程中形成的根系，是一种气生根，比起陆生根和水生根，它以细根和须根为主，这种根的话，它吸收水分跟营养的速度更快更多；另外气雾培，除了产生气生根，还有明显的皮孔膨大突出情况出现，甚至生出皮孔根。皮孔作为植物与外界气体交流的通道，在陆生植物根茎部几乎没有，而气生根就很明显，这样与外界进行气体交流通道更加宽敞，植物的呼吸会更加充分，气雾培植物生长速度更快也就可以理解了。 因此，在气雾栽培最重要的一个环节就是要给植物的根部均匀地喷洒营养液，如果停止供液，会造成什么样的后果呢？您看，这株植物，已经停止供液半个小时了，现在我们可以看出来，它的叶片已经都蔫了，不过您不要着急，如果重新均匀地给它喷洒营养液，它很快就会恢复过来了。从栽培介质的缓冲性来说，土培及水培具有更强的缓冲性，即使暂时或较长时间停止供水也不会造成生长萎蔫，而气培如果较长时间停止供给气雾，植物就会立即表现缺水现象。 如何实现水分和营养的均匀喷洒，简单的靠人力是不行的，这就需要智能计算机了实现循环供给了，通过智能化叶片作为感应器，感应到植物的根系的需要，计算机就自动的启动迷雾系统补充水分和营养物质。 在气雾栽培中还存在这样一个问题，就是营养液循环系统，营养液供应的方式是通过气雾的方式，不断地供应给根系，又通过回流、循环、重复运用的方式，所以在栽培过程中，如果有一株植物受真菌、细菌感染，那么在营养液循环过程中，会交叉感染，这样势必容易让种在一起的其他植物也染病。但是在土壤栽培中有病菌就不会传染得这么快，因为它们是一株一株栽培，相互之间，营养是相对独立的。气雾培又是如何解决这个难题的呢？ 同期声：所以我们在这个栽培过程中，就是营养液回流之后，我们还要专门搞一套杀菌程序，杀菌消毒。物理方法有紫外线，紫外线它可以杀死细菌、真菌，还有电场，我们通过一个装置，产生强大的高压静电直流电场，那么这个高压直流静电的电场，能够把细菌、真菌、细胞膜破坏，起到杀菌的作用。 气雾栽培由于对设备工艺要求较高，需要消耗大量电能，而且不能停电，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，可以称得上是目前无土栽培史上最为华丽高雅的篇章，这一首首阳春白雪，虽是曲高人寡，但是并不影响它在无土栽培史上举足轻重的地位。 无土栽培改变着人们理念。无土栽培改变着人们的生产和生活。不管是基质栽培不是水培，气雾培，它们都是各有优点，在推动农业向前的发展中扮演着重要角色。特别是现在无土栽培是当今世界流行的新趋势，世界许多国家都在研究和发展无土栽培技术，将来它还会发展为什么形式，对与我们来说是未知的。不过不管如何发展，对于我们人类来说，无土栽培法都在启示人们千方百计利用阳光和环境发展种植业。