水培和无土培养

无土壤培养是种植农作物而不使用土壤的方法。 使用各种惰性生长介质，也称为基材，而不是土壤。 这些培养基提供植物支持和保湿。 灌溉系统集成在这些介质中，从而为植物根部带来营养解决方案。 该解决方案为植物生长提供了所有必要的营养物质。 最常见的无土培养方法是水培，其中包括在基质上或水性培养基中生长植物，并在具有裸根的水性培养基中生长。 水培系统有许多设计，每种设计都有不同的用途，但所有系统都具有这些基本特征（图 1.3）。

无土农业被用来减少影响单一种植作物的虫害和土壤传播疾病。 水培实际上可以通过避免植物与土壤之间的接触来控制土壤传播的害虫和疾病，因为无土介质可以在作物之间消毒和重复使用。 这种基材的再利用能够满足密集生产的特殊需求。 有些基质远远优于土壤，特别是在根区的保水能力和氧气供应方面。 农民还通过加强对植物生长的几个关键因素的控制，改善了植物的绩效。 植物根部的营养物质可用性得到更好的操纵、监测和实时控制，从而提高定量和定性产量。 此外，大多数无土培养方法使用传统土壤生产所需的一小部分水，因为营养溶液是回收利用的。

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无土农业是过去 200 年来一般农业领域科学, 经济和技术发展的一个方面. 总的来说，但在温带气候的发达国家，对季节性高价值作物的需求日益增加。 部分原因是生活水平普遍提高。 这种需求的增加导致许多种类的受保护种植系统的扩大, 以提高生产能力, 延长作物的供应全年. 在这些受保护的系统内，作物可以在土壤中种植。 然而，为了保持与开放农业生产的竞争力，必须加强强度，以抵消与控制环境农业相关的较高生产成本。 因此，已经从土壤生产转向无土文化，以满足不断变化的农业需求。 这种方法提供了有毒土壤杀菌的替代办法，以控制害虫和病原体，并有助于克服单一种植做法带来的土壤疲劳问题。

除了与传统农业相比显著提高产量外，无土农业也很重要，因为它具有较高的水和肥料使用效率，这使得水耕作在干旱地区或营养分散是一个问题的地方成为最适合的耕作技术环境和经济原因. 在没有可耕地的地区，土壤偏移使水耕成为不可或缺的解决办法。 相反，可以在干旱地区、盐碱易发地区以及城市和郊区环境中发展无土农业，或者在争夺土地和水或不利的气候条件需要采用密集生产系统的地方。 小空间的高生产率使得无土农业成为粮食安全或发展零粮食里程微型农业的一种有趣的方法。

总而言之，无土培养成为一种不断扩大的农业做法的四个主要原因是：由于无菌条件，土壤传播疾病和病原体的存在减少；改善生长条件，以满足最佳植物需求，从而提高产量；增加水和肥料使用效率以及在没有适当土地的地方发展农业的可能性。 除了对无化学品和无农药产品以及更可持续的农业做法的需求日益增加之外，还对有机和减少土壤的方法进行了广泛的研究。 第 6.1 节更详细地讨论了这些差异。

现代农业可持续性的一个主要问题是完全依赖制造的化肥来生产粮食。 _{这些营养物质可能昂贵而且难以获取，而且往往来自环境恶劣的做法，这些做法在农业所有二氧化碳排放量中占很大比例。} 许多这些关键营养物质的供应正在迅速消耗，预计今后几十年全球将出现短缺。 与土壤农业相比，水培在水和养分利用方面的效率要高得多，但其管理更为复杂，需要不同的投入，特别是在安装期间。 通常需要电力循环或使水富含氧。 然而，它不需要燃料来耕作土壤，不需要额外的能源来抽取更大量的水用于灌溉或进行除草控制，也不会通过密集的农业做法破坏土壤有机物。 初始成本、建筑材料以及对电力和投入的依赖也将成为水生物的重要限制，但在这种情况下，化肥的需求完全消除。

• 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *