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无土栽培是指不用或部分不用天然土壤，而用营养液或固体基质加营养液直接向植物提供生长发育所必需的营养元素栽培作物的方法。固体基质或营养液代替天然土壤向作物提供良好的水、肥、气、热等的生长条件，使作物完成从苗期开始的整个生命周期。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，自然环境的千差万别，所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。世界上每一件事物的兴起都有它的起因，发展过程中的起起落落，以及发展后最终还是否仍能持续发展。而无土栽培也不例外。无土栽培兴起的原因很多，针对目前社会的发展和市场的需求，主要从十个方面进行阐述：
1 从环境污染对农业的危害来看
中国有几千年生态农业发展的历史，顺应自然规律，维护农业生态环境，不使用化学合成的肥料、农药和激素等，维持土壤生机，保持了农业环境和整个生态的平衡。到20 世纪50 年代止，中国的农业生产基本以有机肥为主，很少使用化学肥料和农药，60 年代以后由于化学工业的发展，化肥、农药的使用量日渐增多，传统的有机农业生态环境受到威胁。到1995 年为止，中国化肥使用量已近3600 万吨，大量的施用化肥，土壤结构被破坏，还带来了其他的污染，如地下水和江河被污染、磷肥的原料磷矿石中除富含P2O5 外，还含有砷、镉、铬、氟、钯等无机元素，这些元素随磷一起施到土壤中，长期积累就会形成污染；农药的污染很严重，据统计，长江流域城市郊区菜田一般每667m2用农药3～5kg，北京郊区大棚、温室内的蔬菜生产每667m2 使用农药达9kg 以上，其中60%用在黄瓜栽培上。据1999 年统计，中国发生的食物中毒事件中，约有50%是由于化肥、农药残留污染所造成。还有随着现代化工农业生产的不断发展，排放到环境中的废弃物和家用化学物质日益增多，并进入农田、空气和水体中，当其数量超过农业生态系统大气、水系和土壤本身的自然净化能力时，则会导致农业环境质量下降，造成污染。农业环境污染，不仅直接危害人类的健康和安全。而且引起作物生长的种种生理障碍、伤害植株，甚至造成死亡。农业环境污染可分为空气污染、水污染和土壤污染。其中以空气污染和水污染的危害面积广，同时也易于转化为土壤污染。污染源一般可分为工业污染源、农业污染源和生活污染源三大类。垃圾、污泥、污水、大型畜禽加工厂排出的废水均含有污染物，过量集中施入农田，也会使有毒物质积累和重金属超标，导致农业生产环境恶化和人畜致病。医院未经无害化处理的污水和废弃物中，含有大量的病原体，导致对土壤的严重污染，蔬菜半成品受大肠杆菌和蛔虫卵污染较重。此外，大城市和矿区的空气污染和地下水污染，也不容忽视。由于上述环境污染对农业造成危害，使得近几十年来化肥、农药等成本提高，而产量则逐年下降，江河被污、鱼类减产，耕地破坏撂荒。产品污染严重，人体的DDT 含量增多。因此不得不考虑加到有机农业的道路上，而无土栽培则可大减轻这一污染所造成的危害。
2 从设施农业发展的现状来看
八十年代以来，中国设施农业发展迅速，设施蔬菜面积和产量均大幅度提高，特别是城市菜篮子工程的实施保证了蔬菜周年供应的均衡。所有这些发展使蔬菜季节差价逐年缩小，花色品种不断增加，促进了产业调整，为农民致富和实现城乡人民生活小康做出了积极贡献。目前中国大型设施已占设施栽培面积的59%，节能日光温室面积已达20 万hm2，人均设施蔬菜占有量达59kg，人均蔬菜占有量达276kg，均居世界前列。然而，由于中国设施栽培科技含量较低，蔬菜产业化水平落后，造成蔬菜采收集中，因损耗大、价格低而产值逐年下降。同时落后的栽培方式使病虫害发生加重，防治害虫大量使用农药及不合理过量施用氮肥，不但对生态环境产生较大的危害，还造成蔬菜品质变劣、农药残留超标，硝酸盐、重金属等有害物含量普遍较高，虽然价格很低，但在国际市场上仍受到冷落而出口不畅。为此，推广无土栽培这一高新技术来实现中国设施园艺的产业升级，促进产量提高和生产的无害化将是中国设施农业发展的必由之路。
3 从当今耕地面积不断在缩小的趋势来看
由于中国人多地少，农业自然资源短缺，人均耕地逐年下降，近10 年人均占有量由0.09hm2 下降到0.08hm2。农业环境污染日益严重，受污染的耕地近2000 万hm2，约占耕地面积的11%，且土地退化加重；自然灾害频繁。从表14-2 看出，仅耕地占用一项就达每年达15 万hm2，其中国家和地方建设占地为20%左右，农民建房占用5%～7%，而且耕地还在继续被占用，耕地减少的趋势将持续下去。其它的因素使得耕地面积锐减，而无土栽培刚好可以填补这一缺口。
4 从当今市场需求来看
改革开放以后，中国农业发展取得了巨大成就，农业和农村经济的发展为国民经济发展、社会稳定和改革开放的顺利进行奠定了良好的基础。中国成功的用占世界7%的耕地养活了近22%的世界人口。然而，随着中国加入WTO，中国农村经济面临着世界农业的竞争和挑战，也必须承担逐步减让关税、开放国内市场等义务，国际农产品价格的波动将会影响中国农产品市场。面对WTO，如何发展中国农村经济，是一个十分重要的问题。农业的特性决定了农产品的生产具有很强的季节性，但农产品的消费需求则没有季节性。这样，在不少情况下，一些农产品的生产在总量上虽然并未超过消费需求量，但由于不能做到均衡上市，从而造成了旺季“卖难”和淡季“买难”并存的市场矛盾，造成了供求不平衡的市场波动。消费规律说明，生活水平较低时，人们对农产品的需求主要是追求数量，因为此时数量不足是主要矛盾，数量上的满足就使生活有了保障；随着生活水平的提高，人们对农产品的需求会逐渐转向追求品质，因为此时的主要矛盾已不再是数量不足而是如何提高生活质量，品质就会逐渐取代数量而成为市场对农产品需求的主旋律。适应这一变化规律，在数量短缺问题基本解决以后，发达国家的农产品的生产就突出了品质的提高，把提高品质作为农业生产的灵魂，绿色食品、健康食品等逐渐主导农产品市场，使农业满足多样化、专用化、优质化消费需求的供给能力不断增强。
5 从可持续发展的角度来看
落实科学发展观是党中央重要决策。农业现代化建设，必须坚持可持续发展战略，把经济、社会、技术同农业自然资源与环境保护结合起来，全面贯彻实施《中国21 世纪议程》，促进资源、环境和现代生产要素优化配置，是实现农村经济发展目标和农业现代化的基本保证。世界上许多发达国家农业现代化建设，大多是在实现工业化的基础上开始的，走依靠物质技术装备、强化利用能源和自然资源的发展道路，结果在取得农业生产力发展的同时，带来了能源危机、环境污染和资源破坏等问题。中国在农业现代化建设过程中也面临资源和生态环境问题。中国人多地少，农业自然资源短缺，人均耕地逐年下降，近10 年人均占有量由0.09hm2 下降到0.08hm2。农业环境污染日益严重，受污染的耕地近2000 万hm2，约占耕地面积的11%，且土地退化加重；自然灾害频繁，特别是近年来由于农产品质量问题，跟不上市场升级转型的需要，致使销售不旺、出口不畅。所以，现阶段中国农业和农村经济发展既受资源环境，又受国内外市场的双重约束。联合国环境与发展委员会在1987 年通过“东京宣言”，提出可持续发展战略，已得到国际社会和舆论界的广泛支持和认同。中国政府也积极响应，于1994 年制定了《中国21 世纪议程》，确定将可持续发展战略作为中国社会经济发展的基本战略。1999 年农业部又编制了《中国21 世纪议程农业行动计划》，一再表明：“中国农业不能再走破坏生态环境、掠夺自然资源、追求短期效益的老路，必须选择培育和保护资源、优化生态环境、提高综合生产能力的可持续发展道路”。中国农业和农村经济正进入新的发展阶段，粮食和其他主要农产品由长期供不应求转变为阶段性供大于求，这一历史性跨跃，为中国农业现代化建设实施可持续发展带来了新的机遇，过去迫于生存压力而过度开垦的土地，就有可能退耕还林、还草、还湖，逐步恢复生态良性循环，创造更加适合于人民生存和发展的新环境。为此，各级政府都要遵照可持续发展的原则来制定农业现代化建设规划和方案，严格保护和合理开发农业资源，提高集约利用程度，协调好建设与人口、环境、资源的关系，实现经济、生态和社会的可持续发展。
6 从科技角度来看
随着航天事业的发展和人类进住太空的需要，在太空中采用无土栽培种植绿色植物生产食物可以说是最有效的方法。无土栽培技术在航天农业上的研究与应用正发挥着重要作用。如美国肯尼迪宇航中心对用无土栽培生产宇航员在太空所需食物做了大量研究与应用工作，有些粮食作物、蔬菜作物的栽培已获得成功，并且取得了很好的效果。
7 从无土栽培自身的优点来看
7.1 不受土地条件限制
无土栽培改变了“万物土中生”的依赖土地生存的传统观念和土壤耕种方式，在不宜耕种的地方如沙石，不毛之地甚至宇宙飞船上都可以栽培作物。
7.2 劳动强度小, 水肥用量降低
无土栽培无需传统耕作中的中耕、除草、土壤消毒、追肥等烦琐环节，单位劳动力管理的规模可大大增加，劳动强度明显下降。营养液栽培的水肥供应一般采用微管道灌溉系统，较易实行定点、局部化，可明显降低水肥的浪费。试验证明可比土壤栽培节水3～7 倍，肥料利用率提高20%-30%。
7.3 病虫害明显减少
无土栽培可防止因土传病原传播的多种恶性病害的发生，切断了一个较重要的病虫害传播渠道；另外，由于人为改善了根际微环境，促使植株生长健壮，增强了自身的抗病能力，避免了土壤栽培中多年盐分积累和连作导致的土壤盐渍化及重茬减产现象，同时，基质的消毒同土壤消毒相比更经济、方便。
7.4 优质高产
目前无土栽培主要作为设施栽培中的一个组成部分，它不仅有通过设施而达到的适于作物生长的光、温、气等条件，还具有基质和专门的水肥供给系统，提供了适于根部发育的最佳小环境。且各种环境因子均能人为地较好控制。因而能够更好地协调植株的地上与地下、营养生长与生殖生长等的关系，容易发挥高产的潜能。无土栽培技术较成熟的国家和地区，单位面积产量可比土壤栽培提高0.4～20 倍，因作物而异，一般在2～4 倍之间，中国试验示范结果也多在30%以上。无土栽培不仅提高了产量，同时也明显促进了作物的生长速度，产品的外观品质和理化性状也有不同程度的改善。
7.5 便于工厂化生产
无土栽培充分显示出农业可以像工业生产一样，机械化、自动化生产作物，完全由人工控制植物生长。现在世界上已有全自动化无土栽培设施和立体化无土栽培工厂。
8 从国内外无土栽培发展的现状来看
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500hm2。荷兰是无土栽培面积最大的国家，1986 年统计已有2500hm2。目前无土栽培技术，已在全世界100 多个国家应用发展。中国无土栽培技术的应用起步较晚，目前仍处于开发与试验阶段，1976 年，山东农业大学率先闯出路子、进行黄瓜、西瓜等无土栽培试验，并进行校内研究与校外推广，于80 年代初与胜利油田联合开发出中国第一个有一定规模的蔬菜无土栽培生产线。此后，全国不少省市相继开展此方面的研究工作，据不完全统计，目前全国从事无土栽培技术研究的部门和单位约50 多个，而广东已有54 个单位先后开展了无土栽培技术的研究和生产应用，总面积达1200 亩以上。无土栽培的作物包括蔬菜、花卉、甜瓜、草莓等二十几种。研究和推广内容包括营养液膜栽培、深液流技术和不同材料的基质培等配套技术。农业部和广东省等于“七五”、“八五”期间组织有关单位进行专题研究并取得了进展。如北京的蛭石袋培与有机基质培、江苏的岩棉培和简易NFT （营养液膜） 培、浙江的稻壳熏炭基质培和浮板毛管水培、广州、深圳的深液流技术和蔗渣、木糠、椰壳渣等基质培等均各具特色。江苏省农业科学院和南京玻纤院合作研制成功的农用岩棉和岩棉技术填补了中国的空白并已投产。由华南农业大学研制的具有南方特色的深液流技术、基质培技术，在广东省的种植面积已具一定规模。目前，中国已从引进无土栽培技术与设备走向引进、消化到自行设计研制及开发应用阶段。
9 从无土栽培之前对人们所做出的贡献来看
第二次世界大战期间，无土栽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。
10 从无土栽培在现代家庭中的应用来看
采用无土栽培在自家的庭院、阳台和屋顶种花、种菜，既有娱乐性，又有一定的观赏和食用价值，便于操作、洁净卫生，可美化环境。
总之，随着环境污染对农业危害的不断加重、耕地面积的不断缩小、设施农业的不断改进、市场竞争的日渐激励、科学技术的不断进步、无土栽培技术的不断完善和国内外无土栽培的不断发展，无土栽培在现代又兴起是必然的。
