1、毕业论文文献综述生物技术水培蔬菜技术的研究进展摘要论述了国内外水培蔬菜发展状况，水培技术方式，影响水培蔬菜生长的因素，展望了水培蔬菜前景应用于污水处理，富营养化水体净化，水培蔬菜大规模生产具有很大的经济潜力。关键字水培蔬菜；水培技术；净化富营养水1引言无土栽培又称营养液栽培、水培等，是近几十年来新发展起来的一种栽培技术，是一种不用土壤，用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法。营养液代替了土壤向植物提供水分、养分、氧气、温度，使作物能正常生长且开花结果等。水培技术的要点是营养液必须溶解在水中，然后供给植物根系吸收。营养液中含有一些大量元素、微量元素等，不同植物对营养液的要求是不一样的，主要是对
2、微量元素的需求。目前世界上发表的营养液配方有很多，但大同小异，因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析，营养液配方中，差别最大的是其中氮和钾的比例。2国内外水培蔬菜的发展状况目前，随着无土栽培技术的逐步成熟，世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达到100多个。应用范围和栽培面积在不断扩大，经营与技术管理水平也得到相应的提高。荷兰是世界上温室栽培的发达国家，无土栽培技术发展以后，加速了该技术自动化、现代化程度的发展。如PETSON花木公司，8000M2的盆花栽培，从花木的播种、养苗、定植、装盆、管理等只需3个工人。每年可生产3O万盆花，产值达180万美元1。中国无土栽培技术发展相对比较晚，
3、但改革开放以后，我国无土栽培面积成倍增长，1990年无土栽培面积7HM2，1995年为LOOHM2，2000年达到240HM2以上2。我国先后引进荷兰、日本、美国等国一些无土栽培设施，随后进行了无土栽培设施配套技术国产化的研究与开发，20世纪90年代以来，我国引进和自己研制的无土栽培系统很多，目前生产上应用的主要有营养液膜系统、深液流法、浮板毛管水培法、袋培法、基质水培法。日本的温室及无土栽培较为发达，其无土栽培设施与技术达到了相当高的水平，形成了山崎配方、园式配方等多种广为流传的营养液配方，蔬菜无土栽培的系统，以深水培为主，其次为岩棉培系统和营养膜技术。3水培蔬菜技术方式31营养液膜技术营养
4、液膜技术（NFT）又称浅液流栽培技术，是指营养液以浅层流动的形式在种植槽中从较高的一端流向较低另一端的一种水培方式。营养液仅以数毫米深的薄层流经作物根系，作物根系一部分浸在浅层流动的营养液中，另一部分则暴露于种植槽内的湿气中，可较好地解决根系呼吸对氧的需求。NTP的设施主要由种植槽、贮液池、营养液循环流动装置三部分组成。此外，还可适当配置一些其他辅助设施，如电导率自控装置、酸碱度自控装置、营养液温度控制装置、安全保障、报警装置。陈安平等已对番茄、黄瓜、生菜等品种进行了营养液膜技术试验研究，获得了明显的经济效益和社会效益3。32雾培技术雾培技术是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上，根系悬
5、挂于容器的空间内部，根系生长在相对湿度100的空气中，而不是生长在营养液中，作物茎叶的生长与一般栽培方式相同。日本已用雾培技术规模化生产蔬菜4。雾培技术一般每间隔23分钟喷雾几秒钟，营养液循环利用，同时要保证作物根系有充足的氧气，但此方法设备费用太高。雾培技术诱导水生根效果较好。33深液流水培技术深液流技术DFT指植株大部分根系浸泡在液层较深510的营养液中，通过营养液循环流动提高营养液溶解氧含量,满足根系呼吸需要的一种水培技术。深液流水培技术是最早成功应用于商业化植物生产的无土栽培技术。DFT在日本使用较普遍，在我国台湾、广东、北京、上海、山东、福建、湖北、广西、四川和海南等许多省市也有一定
6、的栽培面积，华南农业大学是最早在国内研究和使用深液流水培技术的高校4。陈胜文等对红叶生菜进行深液流水培后,生菜叶片充分长大,叶肥厚且脆嫩,采收产量及商品价值高5。34浮板毛管水培技术利用分根法和毛细管原理有效地解决了水培中供液与供氧的矛盾。根系环境条件相对较稳定，液温、浓度、PH等变化较小，根际供氧较好，使根系生长发育环境得到改善。营养液由定时器控制水泵，每天定时输液，通过管道空气混合器流入栽培槽更换栽培液，经由排液口流回贮液池。梁素乐利用浮板毛管水培设施成功地种植了樱桃番茄、普通番茄、黄瓜、甜瓜、甘蓝、结球生菜、花叶牛菜、绿菜花、芹菜等多种蔬菜，经过多年的探索与实践，认为浮板毛管水培是较为实
7、用的无土栽培方式6。35立柱式水培技术立柱式无土栽培技术是在不影响地面栽培的情况下，通过四周竖起来的圆柱作为植物生长的载体，向空间发展，充分发挥有限地面的生产潜力，为节约土地资源和可持续发展农业提供适用的栽培模式。立柱是组装结构，高低可变，数量任意选定，因此组合的自由度极大。组装后的立柱经人工推动能自由旋转，使柱上植物均匀采光；供液给水系统也已标准化，该系统由泵、过滤器、管道及喷淋头组成，其中喷淋头是专制部件，可批量生产，具有多功能，可变换供水量。刘慧超等对生菜进行菜立体化水培栽培，是在不影响平面栽培情况下,充分利用温室空间和太阳能，通过竖立起来的柱形栽培向空间发展，可提高土地利用率35倍，提
8、高单位面积产量23倍，同时也提高了设施利用率7。36数码技术监测水培植物的根系动态水培植物的根系生长状况是评价作物生长的一项重要指标，水生根大多为白色，但跟粗细不一，数码相机应用于根系动态监测研究领域是一项新技术，并与电子计算机、彩色图像处理软件以及根系培养装置有机结合，创立了根系图像信息监测系统研究平台，并对根系图像信息的采集、测定误差以及相关的应用条件等进行了探索，能够实现根系研究的信息化、可视化、动态跟踪监测的目的。尹建道等利用数码技术监测水培苏柳根系在盐胁条件下的动态，从而获得根系生长的动态信息8。4影响水培蔬菜生长的因素41不同供气条件对水培蔬菜生长的影响氧是植物生长发育必要条件，植
9、物根系需充足的氧气供应才能维持正常的新陈代谢，而水中的氧气供给只有空气的十万分之一，水培过程中若根系缺氧就会抑制植物的生长发育。因此，改善水培植物根系的氧气供应条件显得相当重要。充气式静止营养液培养方式，相当于一个静态系统，植物从流动的液体中吸收养分的效率比从一个静态系统中吸收的效率要高些，黄金秋等对水培黄瓜进行营养液充气和补充气对照研究，表明黄瓜幼苗根系植株生长量及根系活力均比对照明显降低9。42PH值对水培蔬菜生长的影响水培蔬菜营养液的最适PH值是6069，可用磷酸、硼酸或硫酸调节，一般用磷酸调酸，因为磷酸可以作为肥源利用，经济实惠。营养液在循环使用过程中，每周测定一次，如有变化，及时调整
10、。43微量元素的不同形式对水培蔬菜的影响由于无土栽培营养液中的铁随PH升高变成FEPO4、FEOH3沉淀而失效,甚至在中性情况下也会被氧化成碱式盐沉淀2FESO4OFEOSO42,常造成植物缺铁。杨生华等研究不同铁源对水培生菜产量、品质影响，结果表明铁源效果为EDTAFE最好,腐殖酸铁（FAFE）与之接近，FEC6H5O7次之，FECL3效果一般，FESO4效果最差，FAFE比EDTAFE价格低廉,效果优于FEC6H5O7、FESO4与FECL3,是一种效果较好值得推广的铁源。因此选用FAFE代替EDTAFE作铁源来发展水培并推广其在农业生产上的应用。且以腐殖酸铁FAFE为铁源可以提高叶片叶绿
11、素含量，过氧化氢酶活性以及根系活力，提高生菜中VC，还原糖的含量，降低硝态氮含量，明显提高生菜的产量10。44喷施不同营养液对水培蔬菜生长的影响在营养液配方研究方面，山崎氏提出了植物吸水和吸肥按比例同步进行的概念，并以此为依据设计出一系列的山崎营养液配方。另一位无土栽培专家倔氏由霍格兰和阿农配方修正设计出一系列“园试配方”的均衡营养液配方。这些配方至今仍为世界各国广泛采用。5水培蔬菜技术的应用前景51水培蔬菜的经济效应水培蔬菜具有观赏和食用价值，采用水培方式不仅可以防止一些病虫害，还能提高水培蔬菜的品质，满足高档消费需求，更能向参观者展示高科技在农业中的应用，开阔眼界。刘增鑫培养了新颖神奇的水
12、培蔬菜番茄树具有较好的观赏价值11。但番茄水培时会得枯萎病，WEITANGSONG等人研究番茄枯萎病及它在水培系统中的化学控制策略，结果表明，水培系统中加入适当浓度的低毒性、系统性杀菌剂，番茄枯萎病能很好地控制12。张村侠等人研究浮床栽培绿叶蔬菜对富营养化水体的净化效果，结果表明，生菜和苋菜能显著改善富营养化水体的水质,并且没有产生亚硝酸盐及重金属富集,符合食用标准13。RICARDO等人研究比较马铃薯种子块茎在苗床，盆和水培系统中培养的产量，结果表明水培系统使马铃薯在周期培养下收获是最大的，且水培马铃薯还有其他优势可以控制植物的收成，矿质营养，水的利用率，减少农药的用量14。52水培蔬菜的水
13、体环保应用性521净化富营养水体水体富营养化是指水体中氮、磷等营养物质含量过高，使藻类及其他浮游生物大量繁殖，部分藻类还会释放出毒素，水体透明度和溶解氧含量会降低，进而阻碍和破坏水体生态系统，严重时导致水质恶化，使得鱼类及其他生物大量死亡。一般来说，当水体中总磷浓度大于002MGL，总氮浓度大于02MGL时，就认为水体处于富营养化状态15。不同的水培植物生物生长对N、P元素需求不一，若筛选出在不同的N、P浓度下对应生长的水培植物，其实验结果可应用于实践去净化富营养水质，其方法既环保，又可带来一定的经济价值。水培植物可在富营养的池水中存活和生长，其中，丝瓜、黄瓜、苦瓜、番茄都可以正常生长果实。但
14、不同植物在鱼池的生长情况不同，空心菜、丝瓜、美人蕉与陆生情况比较没有显著差异，空心菜生长很茂盛。生菜、黄瓜、小白菜、上海青、丝瓜、苦瓜、木耳菜、蕃茄和橡皮树在池水培基本可以正常生长但生长情况比陆生情况差16。当人工湿地中种植水烛和灯心草时，氮、磷的含量比无植物的对照基质中的含量低，可见水烛和灯心草吸收利吸收水中部分的氮和磷。另外植物根系还会释放酶等物质也可直接降解污染物，且降解速度非常快。水培花卉对富营养水体的净化效果也不错，水生植物在富营养湖水中生长一段时间后，水质明显比对照组的水质要好，化学耗氧量（COD），总氮（TN）和总磷（TP）明显降低，溶解氧（DO）也能维持在合适范围17。522净
15、化污水中的重金属净化污染水体应用中，人们大多是利用水生植物或水培陆生植物来净化水体，达到去除污染物的目的。水培蔬菜对金属元素有富集作用，污染水体中水培蔬菜的金属元素富集水平是不同的。陈源高等试验5种水培蔬菜（空心菜、丝瓜、茭白、水芹、西洋菜）中4种常量金属元素、L8种稀有金属元素以及L0种重金属元素含量，结果表明污染水体中水培蔬菜的金属元素富集水平是不同的。常量金属元素平均富集系数为2150倍，稀有元素平均富集量总体上高于陆生蔬菜，重金属元素富集系数大多在10倍左右，但水培蔬菜还是安全的与陆生蔬菜重金属元素含量相比，两者均在同一水平，低于国家2001年10月1日执行的蔬菜农产品安全质量标准18
16、。参考文献1林岩,马源,吴娟蔬菜无土栽培技术发展概况J现代农业科技,2008,191431462李海燕,韩萍,穆楠无土栽培技术概述J现代农业科技,2008,1054553陈安平,吴兴国,宓国雄蔬菜营养液膜技术栽培试验研究4周静波无土栽培技术综述J安徽林业科技,2008,1,235415陈胜文,谢伟平,肖英银等红叶生菜深液流水培技术6李卫强,崔万锁,梁树乐日光温室浮板毛管水培技术J设施园艺,200316177刘慧超,卢钦灿生菜立体水培技术J现代农业科学,2009，31001018尹建道,赵俊英,葛艳辉等数码技术在水培植物根系动态监测中的应用J东北林业大学学报,2009，771749黄金秋,王秀峰
17、,宋述尧等不同供气条件对水培黄瓜幼苗生长的影响J山东农业科学,2009，5414410杨生华,洪坚平,孟会生等不同铁源对水培生菜产量、品质影响的研究J山西农业科学2007，10222511刘增鑫新颖神奇的番茄树J农业新技术,200238912WSONGETALTOMATOFUSARIUMWILTANDITSCHEMICALCONTROLSTRATEGIESINAHYDROPONICSYSTEMJCROPPROTECTION23200424324713利锋,何江,张学先水培经济植物净化养殖废水研究现状J安徽农业科学,2009,3722106561065814RMCORREAETALACOMPARISONOFPOTATOSEEDTUBERYIELDSINBEDS,POTSANDHYDROPONICSYSTEMSSCIENTIAHORTICULTURAE1162008172015邵兴华,张建忠,林国卫等校园内池塘水体富营养化状态评价J上饶师范学院学报2008,6495416介子林,屈长义,周晓林水培植物对池塘水质影响试验J河南水产，2008,3323317马占青水培植物对富营养化景观湖泊水质的改善效果J人民黄河2009,5575818陈源高,陈开宁,戴全裕等5种水培蔬菜对金属元素富集水平研究J生态与农村环境学报2006,17074
