无土栽培（Soilless Culture, Hydroponics, Solution Culture ）：是指不用天然土壤，而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法。提示：栽培系统的独立性；作物生长的全生育期。无土栽培又称为营养液栽培、水耕、水培、溶液栽培、养液栽培等。
无土栽培学：是研究无土栽培技术原理、栽培方式和管理技术的一门综合性的应用科学。要学好植物学、植物生理学、农业化学、作物栽培学、材料学、计算机应用技术、环境控制等相关知识
无土栽培分固体基质培 （分无机基质培（砂培，珍珠岩培，砾培，岩棉培，陶粒培，等熏炭培）和有机基质培（泥炭培，锯木屑培，秸杆基质培等））和非固体基质培（分水培（营养液膜技术，深液流技术，浮板毛管技术）和雾培（喷雾培，半喷雾培））
非固体基质无土栽培是指根系直接生长在营养液或含有营养成分的潮湿空气之中，根际环境中除了育苗时用固体基质外，一般不使用固体基质。它又可分为水培和雾培。水培 是指作物根系直接生长在营养液液层中的无土栽培方法。雾培 雾培又称为喷雾培或气培，它是将营养液用喷雾的方法，直接喷到作物根系上。有部分根系生长在浅层的营养液层中，另一部分根系生长在雾状营养液空间，称为半雾培。也可把半雾培看作是水培的一种。
雾培设备投资大，管理不甚方便，而且根系温度易受气温影响，变幅较大，对控制设备要求较高，生产上很少应用。
固体基质无土栽培简称固体基质培、基质培，它是指作物根系生长在各种天然或人工合成的固体基质环境中，通过固体基质固定根系，并向作物供应水分、营养和氧气的方法。 基质培也可根据栽培形式的不同而分为：槽式基质培（种植槽），袋式基质培（塑料袋中） ，立体基质培（长形袋状或柱状的立体容器之中），
无土栽培的发展：大体上分为实验研究探索、生产应用和高科技发展三个时代。李比希----矿质营养学说。格里克---第一个把植物生理学实验采用的无土栽培技术引入商业化生产的科学家。
无土栽培的优点1、作物长势强、产量高、品质好2、省水、省肥、省力、省工3、病虫害少，可避免土壤连作障碍4、可极大地扩展农业生产空间5、有利于实现农业生产的现代化 无土栽培应注意的问题1、投资大、运行成本高2、技术要求严格3、管理不当，易发生某些病害的迅速传播。另外，无土栽培的营养液在使用过程中，缓冲能力差，水肥管理不当易出现生理性障碍。因此，为取得无土栽培的成功，在管理上必须把好每一环节，详细记录每一个生产操作过程，以便复查核对，在出现问题时找出原因，及时解决
无土栽培的应用1、用于反季节和高档园艺产品的生产2、在沙漠、荒滩、礁石岛、盐碱地等进行作物生产3、在设施园艺中应用4、在家庭中应用5、作为中小学生的教具和科研人员的研究工具6、太空农业上的应用
我国无土栽培发展概况：研究和生产应用起步较晚 2
植物营养元素的分类；必需元素和非必需元素（有益元素）。必需元素是植物生长发育必不可少的元素。1．判断必需元素的依据 （1）在它完全缺乏时，植物不能进行正常的生长和生殖（2）需要是专一的，其它元素不能代替，当完全缺乏这一元素时，植物产生专一的缺素症状，只有加入该元素能恢复正常（3）该元素必须是直接的，而不是仅仅使其他某些元素更有效或仅仅对其他元素发生抗毒效应等间接效应。必需元素在植物体内不论数量多少都是同等重要的，营养元素的同等重要律和不可替代律。碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）、氯（Cl）。2. 必需的理由 ；（1）细胞结构及其代谢活性化合物的组成成分（2）生命活动的调节者（3）电化学作用及渗透调节（4）与体内其他物质结合成脂化
物参与物质代谢和运输。3．必需元素的分类 ；（1）大量元素 指植物需要量较大的元素，在植物体内含量较高，占干物重的1000mg/kg以上。大量元素包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫。（2）微量元素 指植物需要量较少的元素，在植物体中含量较低，常占干重的100mg/kg以下,如氯、铁、锰、硼、锌、铜和钼。非必需元素（有益元素）对特定植物的生长发育有益，或为某些种类所必需，或在一定条件下为植物所必需。钠、硅、铝、钴、钛、钒、锂、铬、硒、碘。 3 无土育苗是指不用天然土壤，而利用蛭石、泥炭、珍珠岩、岩棉等天然或人工合成基质及营养液，或者利用水培及雾培进行育苗的方法，有时也称营养液育苗。无土育苗是无土栽培中不可缺少的首要环节，并且随着无土栽培的发展而发展，同时无土育苗也适用于土壤栽培。 无土育苗的特点 ；1减轻了劳动强度2育苗基质体积小，重量轻，便于秧苗长途运输和进入流通领域3基质和用具易于消毒，减轻了苗期土传病虫害的发生4可进行多层架立体育苗，提高了空间利用率5便于实行标准化管理和工厂化、集约化育苗6秧苗素质优于常规土壤育苗---1要求更高的设备和技术条件，起始成本相对较高2根毛发生数量少，基质缓冲作用弱，病害发生容易蔓延.
无土育苗的方式 1育苗钵育苗2泡沫小方块育苗（适用于深液流水培（DFT）或营养液膜(NFT)栽培，待成苗后一块块分离，定植到种植槽）3岩棉块育苗（较大的方块面中央开有一个小方洞，用以嵌入一块小方块，小方洞的大小刚好与嵌入的小方块相吻合，称为“钵中钵”）4穴盘育苗（将种子直接播入装有营养基质的育苗穴盘内，在穴盘内培育成半成苗或成龄苗。由催芽室，绿化、驯化设施 ，电热温床 组成）5育苗盘（箱）育苗 6育苗筒育苗
育苗基质是固定支持秧苗、保持水分和营养、提供根系正常生长发育环境的重要条件，选用适宜的基质是无土育苗的重要环节和培育壮苗的基础。要求具有较大的孔隙度，合理的气水比，稳定的化学性质，且对秧苗无毒害。主要无土育苗技术 ；普通无土育苗，工厂化穴盘育苗，扦插育苗，组织培养育苗。
播种育苗--普通无土育苗特点；1规模较小，自育自用，有的可以实行规模化育苗，成批生产、销售2主要在阳畦、电热温床或配备临时加温装置的日光温室、塑料大棚等设施内进行3采用基质床、育苗钵、育苗盘、穴盘、岩棉块等形式，人工播种、嫁接及管理4育苗设施、设备投资较少，育苗成本较低5育苗条件差，主要靠人工操作管理，影响秧苗的质量和整齐度
操作步骤；1育苗场地或容器准备2育苗用具、基质准备3种子消毒催芽处理4播种后管理 播种育苗--工厂化穴盘育苗；是在完全或基本上人工控制的环境条件下，按照一定的工艺流程和标准化技术进行秧苗的规模化生产。效率高、规模大，秧苗质量及规格化程度高。优点1 便于进行机械化、规模化、集约化生产育苗，大大减少劳动强度，并且不受季节限制，周年可育苗2 减少病虫害发生，容易培育整齐壮苗，并缩短育苗苗龄，节省生产时间3无土育苗有利于根系发育，定植后缓苗快，成活率高达９０％。
育苗的关键设备 ；基质消毒机 基质搅拌机 自动精量生产线 恒温催芽室 喷水系统 二氧化碳增施机
扦插育苗取植物的部分营养器官插入基质中，在适宜环境下令其生根，然后培育成苗的技术。扦插育苗利于保持种性，节省种子，缩短育苗周期，加快发根速度，提早开花结果，并且可实行多层立体工厂化育苗。扦插时间；早春和夏末扦插选择易生根且遗传变异小的部位作为繁殖材料。扦插方法；叶插（自叶上发生不定芽及不定根的种类）枝插（温室花卉和常绿花木）根插（根上能长不定芽的花卉种类和枝插不易成活的某些果树）扦插基质扦插基质要求通气、保水、排水性良好，且无病原菌感染，常用的有蛭石、珍珠岩、泥炭 影响扦插生根的环境因素；光照，温度，湿度，氧气
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营养液是将含有植物生长发育所必需的各种营养元素的化合物和少量为使某些营养元素的有效性更为长久的辅助材料，按一定的数量和比例溶解于水中所配制而成的溶液。意义1无论是固体基质培还是非固体基质培的无土栽培形式，都主要靠营养液来为作物生长发育提供所需的养分和水分2无土栽培生产的成功与否，在很大程度上取决于营养液配方和浓度是否合适、营养液管理是否能满足植物各个不同生长阶段的需求3不同地区的气候条件、水质，作物种类、品种等都将对营养液的使用效果产生很大的影响。营养液的配制与管理是无土栽培技术的核心。必须对配制营养液所用的水、营养物质及辅助材料理化性质有较好的了解。 营养液的水质要求；1硬度15度以下的水不能太高酸碱度pH5.5-8.5 之间的水均可使用悬浮物≤l0mg/L。若利用河水、水库水等要经过澄清之后才可使用氯化钠含量≤200mg/L，但不同作物、不同生育时期要求不同溶解氧无严格要求氯(Cl2) 无土栽培生产中常用自来水和井水作为水源，要求有足够的水量供配制营养液用，尤其在夏天不能缺水。
营养液的化合物种类分为四类1化学试剂（保证试剂，分析纯试剂，化学纯试剂）2医药用试剂3工业用试剂4农业用试剂化学试剂类的纯度高，其中GR级最高，价格也昂贵；农业用的化合物纯度最低，价格也最便宜
营养液的组成直接影响到作物对养分的吸收和生育状况包括各种营养元素的离子浓度、各离子间的比例、总盐量、pH值和渗透压等理化性质 营养液浓度是指在一定重量或一定体积的营养液中，所含有的营养元素或其化合物的量。两种方法表示1直接表示法（化合物重量/升；元素重量/升；摩尔/升）2.间接表示法 （渗透压；电导率(EC) ）营养液的组成六原则：齐全 可利用 合理 有效 适合 稳定
营养液组成的方法1营养液的总盐分浓度的确定（根据不同作物种类、不同品种、不同生育时期在不同气候条件下对营养液含盐量的要求，大体确定营养液的总盐分浓度。控制在4‰-5‰以下）2各种营养元素的用量和比例的确定（生理平衡：能够满足植物按其生长发育要求吸收到一切所需的营养元素，又不会影响到其正常生长发育的营养液，它是生理平衡的营养液。协助作用，拮抗作用）3营养液氮源的选择4营养液的pH.
1霍格兰(Hoagland)和阿农(Arnon)以植株化学分析确定番茄营养液配方的方法。2山崎肯哉依据植物吸收营养液中水分和养分的比值来确定黄瓜营养液配方的方法。 化学平衡：营养液配方中的有些营养元素的化合物当其离子浓度达到一定的水平时就会相互作用而形成难溶性化合物而从营养液中析出，从而使营养液中某些营养元素的有效性降低以致影响到营养液中这些营养元素之间的相互平衡。
在溶液中是否会形成难溶性化合物的依据是什么？根据溶度积法则来确定的。溶度积法则:指存在于溶液中的两种能够相互作用形成难溶性化合物的阴阳离子，当其浓度(以mol为单位)的乘积大于这种难溶性化合物的溶度积常数kSp时，就会产生沉淀kSp = [Am+]x×[Bn-]yKSp:溶度积常数的符号； A:阳离子的摩尔浓度； B:阴离子的摩尔浓度；m、n:阴、阳离子的价数；x、y:组成难溶性化合物分子的阳离子和阴离子的数目AxBy:难溶性化合物分子式。 营养液氮源的选择硝态氮和铵态氮可迅速被同化为氨基酸和蛋白质。硝态氮作为氮源较为安全，易于管理，
营养液pH的变化1营养液中生理酸性盐和生理碱性盐用量及其比例变化。2每株植物占有营养液量的大小，盐类化合物的生理酸碱性是由于植物根系对营养液中不同离子间的选择性吸收所引起的，由此而产生的pH值的变化需要一定的过程3营养液的更换速率，营养液pH值变化的强度随着营养液使用时间的延长而加大，通过营养液的更换可以减轻pH值变化的强度和延缓其变化的速度。影响因素：1营养液配方中生理酸性盐和生理碱性盐的用量和比例2栽种植物种类（植物根系的选择性吸收）3每株植物所占有营养液体积的多少4营养液
的更换频率控制1控制采用酸碱中和的办法来进行调节2治本在营养液配方的组成上进行适当的调整，营养液配制总原则:是确保在配制后存放和使用营养液时都不会产生难溶性化合物的沉淀。营养液的配制方法一般配制浓缩贮备液和工作营养液两种 母液的配制应将配方中的各种化合物进行分类，把相互之间不会产生沉淀的化合物放在一起溶解分别为A母液（以钙盐为中心，凡不与钙作用而产生沉淀的化合物均可放置在一起溶解）B母液（以磷酸盐为中心）C母液（是由铁和微量元素合在一起配制而成的）。 配制浓缩贮备液的步骤（第五章44页的PPT）工作营养液的配制步骤1.储液池中放入1/2-2/3的清水，2.量取所需A母液倒入，搅拌均匀3.量取B母液用量，缓慢倒入贮液池中的入水口处，搅拌均匀4.最后量取C母液，按照B母液的加入方法, 搅拌均匀. 大量营养元素可以采用直接称量配制法，而微量营养元素可采用先配制成C母液再稀释为工作营养液的方法。营养液配制的操作规程1营养液原料的计算过程和结果要多次核对准确无误。2称取各种原料时要准确，保证所称取的原料名称相符。3各种原料在分别称好之后，放到规定的位置上，核查无遗漏后动手配制。4建立严格的记录档案，将配制的各种原料用量、配制日期和配制人员详细记录下来，以备查验。营养液配制的注意事项1为了防止母液产生沉淀，在长时间贮存时，应将配制好的浓缩母液置于阴凉避光处保存，C母液最好用深色容器贮存。2避免产生沉淀在配制工作营养液时，如果发现有少量的沉淀产生，就应延长水泵循环流动的时间以使产生的沉淀溶解。为了满足作物最适生长的要求，要对营养液的浓度、酸碱度(pH)、溶存氧、液温等进行合理调节管理，必要时进行营养液的全面更换 营养液的浓度1水分的补充应以不影响营养液的正常循环流动为准，视作物蒸腾耗水的多少和营养液本身蒸发的多少来确定。2养分的补充与否以及补充数量的多少，要根据在种植系统中补充了水分之后营养液的电导率（EC值）或各种营养元素含量的实测值来确定。要根据种植作物种类、气候条件、营养液配方和栽培方式等的不同来具体确定 营养液的溶存氧（溶存氧浓度是指在一定温度一定大气压条件下单位体积营养液中溶解的氧气(O2)的数量，单位mg/L，用化学滴定的方法来测）1植物根系氧的来源1通过吸收溶解于营养液中的溶解氧来获得2通过植物体内的氧气输导组织由地上部向根系的输送来获得测定：M0 = M?A M0：在一定温度和大气压力下营养液的实际溶解氧含量(mg/L)； M：在一定温度和大气压力下营养液中的饱和溶解氧含量(mg/L) A：在一定温度和大气压力下营养液中的空气饱和百分数(%)。营养液为什么会缺氧？1与温度和大气压力有关，温度越高大气压力越小，营养液的溶存氧含量就越低2与植物根系和微生物的呼吸有关温度越高，呼吸消耗营养液中的溶存氧越多。1不同作物种类对营养液中溶存氧浓度的要求不同2同一植物在一天中不同时段，在不同的天气条件下对营养液中溶存氧的消耗量也不尽相同。3植物根系对营养液中溶存氧的消耗量及消耗速率的大小取决于植物种类、生育时期以及每株植物平均占有的营养液量的多少。
补充营养液溶存氧的途径 1空气向营养液的自然扩散2人工增氧（A.营养液的搅拌B.用压缩空气泵将空气直接以小气泡的形式向营养液中扩散C. 将化学增氧剂加入营养液中增氧D. 进行营养液的循环流动）
营养液的液温植物生长要求营养液的液温范围在13-25℃，最适液温18-20℃措施：利用设施的结构和材料以及增设一些辅助的设备，可在一定程度上控制营养液的温度1利用保温隔热性能较好的材料建造种植槽2. 增大每株植物平均占有的营养量，利用热容量较大的水，阻止液温的急剧变化3. 增设加温或降温装置1管道增温2通风降温.
废液的处理和利用1．杀菌和除菌，方法：紫外线照射 加热 过滤 拮抗微生物 药剂 2．除去有害物质膜分离法是利用一种特殊的膜，加上一定的压力使水从膜内渗出，有害物质、盐类物质等大分子不能通过此膜3．调整离子组成进行营养成分测定，根据要求进行调整，再利用。废液有效利用：：1再循环利用 处理过的废液可以用于同种作物或其它作物
的栽培。例如，营养液先进入果菜类蔬菜的栽培循环，废液经处理后进入叶菜类蔬菜栽培循环，废液再处理最后进入花菜等蔬菜栽培循环2作肥料利用 最常见的是处理后的废液作土壤栽培的肥料，但应注意与有机肥合理搭配使用3收集浓缩液再利用 用膜分离法或多次使用后通过自然蒸发把废液浓缩收集起来，在果菜类结果期使用，可以提高营养液的养分浓度，从而提高果实品质。 5
固体基质的作用:1固定作物 最基本的作用。支持并固定作物2保持水分与空气 基质要有较强的保持水分的能力，满足作物生长发育的需要，作物的根系进行呼吸作用需要氧气，固体基质的孔隙必须吸附足量的空气；必须较好的协调水分与空气的关,3缓冲作用 为植物根系提供一个稳定环境的能力4提供营养。基质要求：固体基质所具备的满足无土栽培要求的性能由其理化性状所决定，评价基质性能优劣的理化性状指标主要包括：容重、孔隙度、大小孔隙比、粒径大小、pH、EC、CEC、C/N比、化学组成及稳定性、缓冲能力。 物理性质1容重：单位体积内干燥基质的重量.容重受基质质地、颗粒大小影响 容重大——紧实、孔隙小、透气差、重。容重小——疏松、通透、轻、漂浮。容重所指的单位体积包括基质中孔隙的体积，而比重所指的单位体积仅指基质的体积，不包括空气和水所占有的体积2、总孔隙度，指基质中持水孔隙和通气孔隙的总和，以相当于基质体积的百分数来表示。总孔隙度=（1-容重/比重）×100%。3、基质气水比（大小孔隙比）大孔隙——通气，小孔隙——持水气水比：一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值。一般以大孔隙/小孔隙表示。4、粒径（mm）：指基质颗粒的直径大小。粒径↘——容重↗，总孔隙度↘，气水比↘粒径↗——容重↘ ，总孔隙度↗，气水比↗
基质的化学性质1、化学组成及其稳定性：化学组成 指基质本身所含有的化学物质种类与数量，既包括作物可以吸收利用的矿质营养和有机营养，也包括对作物生长有害的有毒物质。 化学稳定性：指基质发生化学变化的难易程度，与其化学组成密切相关无机矿物类，易分解物，有毒物质，难分解物质。2、pH值基质最好为6.5～7——易于调节，不影响营养液有效成分。石灰质的砾石——pH↗——Fe沉淀——植物缺Fe。3、盐基交换量（CEC）指基质的阳离子代换量，即在一定酸碱条件下，基质含有可代换性阳离子的数量。以100g基质代换吸收阳离子的毫克当量数（me/100g）来表示。4、电导率（EC）未加入营养液前，基质本身具有的电导率，用以表示各种离子的总量（含盐量），一般用毫西门子/厘米（mS/cm） 5、基质缓冲能力：基质在加入肥料后，基质本身所具有的缓和酸碱性（pH）变化的能力。 有机基质 > 无机基质 > 惰性基质 > 营养液6、碳氮比：基质中碳和氮的相对比值。C:N=30:1较适于作物生长 理想基质的要求：①适用性广，适于种植多种植物及植物的各个生长阶段；②具有一定弹性，既能固定作物又不妨碍根系伸展；③结构稳定，不易变形变质，便于重复使用时消毒处理；④本身不携带病虫草害；⑤本身是一种良好的土壤改良剂，不会污染土壤；⑥绝热性能好；⑦日常管理方便；⑧不受地区性资源限制，便于工厂化批量生产；⑨经济性好，成本低； 基质种类及性能，无土栽培基质的分类1基质来源 ：天然基质（沙、石砾） 人工合成基质 （岩棉、泡沫塑料、陶粒）2基质组成：无机基质（沙、泡沫塑料、岩棉、蛭石、珍珠岩）有机基质（泥炭、树皮、蔗渣、砻糠灰 ）3基质性质：活性基质（泥炭、蛭石、蔗渣 ） 4 隋性基质（沙、石砾、岩棉、泡沫塑料 ）4使用组分：单一基质 复合基质
性能，无机基质：1沙：分布广泛，价格便宜用沙作为基质的主要优点在于其来源容易，价格低廉，作物生长良好，但由于沙的容重大，搬运不便。2石砾3蛭石4珍珠岩缺点：粉尘大，浮于水面5片岩结构性良好，不易破碎6火山熔岩为多孔蜂窝状的块状物结构良好、不易破碎，但持水能力较差7岩棉孔隙度大，可达96%，吸收力很强应用：1育苗；2循环营养液栽培中植株的固定；3岩棉基质袋培。8、膨胀陶粒坚硬，不易破碎。陶粒最早是作为