无土栽培的应用前景
无土栽培开创了高效农业发展的新模式，为农业生产走出田间、离开土壤提供了可能，同时开创了绿色环保农业新途径。随着科学技术的发展，无土栽培必然会紧密结合作物栽培学、植物营养学、植物保护学、机械工程学、电子信息学、农业经济学等学科，呈现出蓬勃发展的态势。我国无土栽培起步较晚，技术水平还有待提高，但随着国民经济和社会发展，特别是有待通过无土栽培的技术手段来解决传统土壤栽培出现的一系列难以解决的问题，必将在农业生产的各个方面显示出良好的作用。无土栽培的兴起，将使农业、园艺、林业、观赏植物生产乃至非耕地利用、沙漠海岛开发、城市美化等进入一个新的发展阶段。无土栽培技术在绿色农业、节水农业、高效设施农业、高品质农产品生产、都市农业、拓宽农业生产空间、环境保护等方面均具有广阔的应用前景。
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在绿色农业中的应用
推进绿色发展是农业发展观的一场深刻革命。无土栽培具有投入品和生产过程严格管控的优势，通过提升无土栽培水肥管理技术，提高农业用水、用肥的效率，可以实现无土栽培农产品的绿色生产。无土栽培可大大减少农药、化肥用量，消除作物连作障碍。此外，无土栽培可以隔断土壤病原菌和虫卵侵染危害，不必施用农药，防止农药污染。封闭式无土栽培系统还可以创造出洁净、稳定的生长环境，保障作物绿色安全生产。同时，实行营养液循环利用，可避免废液排放带来的环境污染。我国大面积推广应用的有机生态型无土栽培采用的营养液配方简易、成本低、易于配制，与传统全量化学营养液配方相比，大、中量元素用量减少20%~47%，微量元素化肥用量减少90%以上，成本降低40%以上。采用有机生态型无土栽培技术种植高品质番茄，与常规土壤种植相比，钾用量增加6.96%，但氮用量减少51.56%，磷用量减少82.02%。因此，无土栽培将是21世纪绿色农业中最具生命力的栽培技术，在我国农业进入绿色转型的新阶段，具有广阔的应用前景。
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在节水农业中的应用
与一般土壤栽培相比，无土栽培技术可节水50%~70%；与土壤滴灌栽培相比，可节水20%~25%。据研究，无土栽培种植茄子每生产1ｋg产品耗水46ｋg，而土壤栽培生产1ｋg产品需水400ｋg，无土栽培可节水88.5%
因此，无土栽培对淡水贫乏国家或地区更为重要。我国存在大面积的沙漠、干旱及半干旱地区，地域性和季节性干旱问题仍将持续存在，是农业生产的主要制约因素之一。据报道，我国目前有45%的地区年均降雨量小于400ｍｍ，农田灌溉和生活用水在某些地区严重匮乏。因此，解决缺水问题对中国农业可持续发展十分关键。无土栽培是提高作物水分利用率的有效途径，可减少农业灌溉用水，在节水农业中具有广阔的应用前景。
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在高效农业中的应用
无土栽培的作物产量是土壤常规栽培的几倍或几十倍。无土栽培比土壤栽培四季豆增产3.2倍，甘蓝增产0.4倍，黄瓜增产3倍，番茄1.2~2倍，彩椒产量可达82.5~90t·hm-2；朱世东等[114]研究显示，与土壤栽培相比，基质栽培条件下番茄、辣椒、黄瓜产量分别提高了27.34%、32.98%和23.83%；胡玥[115]试验表明，水培芹菜较土壤栽培增产了255.81%，基质栽培叶用莴苣、芹菜、青菜、菠菜分别增产37.39%、82.13%、155.76%、2.90%。20世纪90年代以来，我国高效设施农业发展迅猛，但是日光温室等设施在使用3~4年后都会出现不同程度的盐渍化等土壤障碍，导致作物产量和品质下降。无土栽培技术是克服设施土壤连作障碍最有效、最经济和最彻底的办法，但目前我国无土栽培面积不足设施总面积的1%。无可置疑，无土栽培技术在我国高效设施农业中具有广阔的应用前景。
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在高品质农业中的应用
无土栽培中使用的营养液是根据作物正常生长状态下对养分的需求规律，把土壤中所能提供的各类营养元素以更纯净高效的形态和更合理的配比供应给植株，可认为化学肥料营养液提供的养分是“土壤中有效养分的精华”，与土壤里的“有效养分”形态（离子状态）没有本质的区别；“有机农业”和“自然农耕”生产施用的有机肥等进入土壤后，各种有机状态的营养元素必须经过溶解、分解、转化等过程，形成“有效养分”形态（无机离子状态）植物根系才能吸收利用。而无土栽培作物吸收营养的方式更直接，与“有机农业”和“自然农耕”中营养吸收方式没有差别，因此不存在产品安全隐患问题。
营养液是无土栽培的主要养分来源，作物生长过程中依靠营养液养分的供给比土壤栽培有机肥等肥料直接、充足、及时、高效，因此无土栽培的蔬菜等产品的产量和质量要高于土壤栽培，这也得到国内外高水平管理无土栽培生产基地的充分证实。郑回勇等[116]对国内外54个无土栽培的番茄品种（系）进行营养成分分析发现，主要营养成分平均值分别为：抗坏血酸369.60ｍg·ｋg-1、番茄红素54.92ｍg·ｋg-1、可溶性固形物4.27%、总糖4.66%、总酸0.48%，硝酸盐含量30.15ｍg·ｋg-1、亚硝酸盐含量1.08μg·g-1，营养成分含量明显高于土壤栽培，而硝酸盐、亚硝酸盐含量均明显低于国家无公害蔬菜安全标准值。与土壤栽培相比，基质栽培甜瓜果实的甜度、甜味和鲜味氨基酸含量、维生素C含量均有所增加。
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在都市农业中的应用
(1)在城市美化中的应用
利用无土栽培技术可以绿化城市空间，增加城市绿化面积。建造城市楼顶平台无土花园和菜园，既能改善城市小气候，提高空气质量，减少疾病，增进市民身体健康，又能增强城市环保力度。在城市中，利用无土栽培培育景观植物，可以大大提高其观赏性。以景观蔬菜为例，因其风韵独特、气味芳香、颜色鲜艳、形态奇异等特点，近年来被广泛应用于城市植物观光、庭院景观、园林绿化等领域，克服了土壤栽培造景困难、搬运不便、观赏期短等缺陷，已成为城市美化的重要手段之一。
(2)在屋顶绿化中的应用
屋顶绿化历史悠久。美国加利福尼亚奥克兰市凯泽中心的屋顶花园，北欧斯堪地纳维亚地区在屋顶铺设草皮等，是屋顶绿化非常好的代表。现代屋顶绿化于19世纪末期第一次出现，发展到20世纪中期在欧洲普遍流行起来，20世纪末广泛应用于欧美等发达国家。现阶段，屋顶绿化应用最好的国家是德国，在有关政策扶持下，30%~40%的新建屋顶都有配置绿植，屋顶绿化的技术水平也居世界领先地位；日本的屋顶绿化也较发达，其中东京屋顶绿化占45%左右。我国的屋顶绿化发展比较缓慢，即便是北京、上海等大城市，屋顶绿化率也不到1%，其他城市的屋顶绿化率则更低。无土栽培因其独特的优势，必将成为屋顶绿化的首选技术，具有广阔的应用前景。
(3)在阳台农业中的应用
阳台农业是都市农业发展的一种重要形式，是新奇特植物新品种应用、室内设计、无土栽培、环境美学、科普教育、生态环保等有机融合和高度集成的新型农业生产技术，是都市农业实现可持续发展的方向之一。近年来，随着城镇一体化的推动影响，环保绿化与城市建设二者的矛盾愈发明显，人们为了增加绿色，充分使用阳台有限的空间，从单一的休闲放松转换为种植花果蔬菜，进而美化、绿化、改善居住环境，为城市环保贡献一份力。阳台农业的发展得益于无土栽培技术，目前能够应用于阳台农业的植物已有100多种，技术已经成熟。随着社会和经济的进步，居民的物质水平不断提高，人们对娱乐休闲的要求逐渐增加，未来阳台农业的总需求量将会逐年递增，因此基于无土栽培的阳台农业也必将呈现出高速发展的态势。
(4)在城市草坪生产中的应用
随着社会及城市的快速发展，草坪的应用越来越广泛。草坪种植是城市绿化中一项必不可少的手段，然而传统草皮或草毯生产给生态环境带来严重损害。现阶段，生产草毯多利用土壤培植，一方面大量占用耕地，另一方面在移植草毯时会带走大量的地表土壤，使得土层结构遭到严重破坏。另外，带土草毯质量大，运输成本高，大批量生产难度大，迫切需要新的草坪生产技术取代传统有土草坪，在这种背景下无土草毯应运而生。早在20世纪40年代就有基质草坪生产的相关研究报道，但鉴于技术和社会经济发展水平所限，没有得到广泛应用。无土草毯生产方式既能利用有机废弃物作为基质，变废为宝，又能保护地表土壤，具有生产周期短、质量小、不带土、成坪快、易成活、无病虫害等优点，是一种潜力巨大、技术含量高的草坪生产技术，在保护土壤环境方面发挥重要作用，具有广阔的应用前景。
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在非耕地农业中的应用
土地资源短缺、耕地有限、人口增长是困扰各国农业发展的基本问题，食物安全世界瞩目。一方面人口增长带来的粮食安全问题日益凸显，另一方面随着工业化进程、城市建设、交通运输等的持续发展，导致耕地面积持续减少，果树、蔬菜和花卉等园艺作物与粮食作物争地矛盾加剧。同时，随着全球产业结构的调整和优化，出现了大量的废弃工矿地，这些土地经平整复垦后，土壤有机质含量低，几乎不含有机质，短期内不可直接种植农作物，浪费了土地资源。此外，地球上还分布着较多的戈壁荒滩、沙漠、荒沟、盐碱地、岛屿等非耕地。运用无土栽培技术，能够在非耕地以及中低产田、废弃工矿区等传统农业难以耕作的地区进行园艺作物的生产，从而缓解人地矛盾，避免园艺植物与粮食争地的矛盾。以我国戈壁日光温室甜椒生产为例，一般产量为57.75t·hm-2，产值为75万元·hm-2，纯收入可达52.13万元·hm-2[119]。可见，利用戈壁、荒滩等非耕地开展作物无土栽培，不仅可有效利用非耕地资源，拓宽农业生产空间，而且可取得显著的经济效益。
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在环保农业中的应用
一方面，随着无土栽培和工厂化育苗的快速发展，需要大量质优价廉的基质产品，而传统草炭基质因环保政策限制和成本较高等原因，迫切需要开发草炭替代品；另一方面，地球上每年产生大量的农作物秸秆、工业有机废弃物、园林修剪枝条等，对生态环境造成重大威胁，急需要对这些有机废弃物资源化利用。
因此，基于提供可替代基质和环境目标的考虑，利用工农业有机废弃物生产性能稳定、价格低廉、养分充足且适宜规模化生产的基质产品，是各国特别是发展中国家高效生态农业提质升级、节约农业资源、环境友好及循环利用的迫切需要。以我国为例，每年农作物秸秆产量约8亿t、粪污排放量约39.8亿t、食用菌菌渣约6000万t、花生壳达140万t，并且以年均5%~10%的速度递增，但我国有机废弃物利用率不到30%，资源浪费，且对环境造成巨大压力。基质化利用这些有机废弃物资源，可有效减轻环境压力，实现环境保护
目的。值得关注的是，我国城市污泥排放量巨大，年排放量约6000万t，城市污泥中含有丰富的营养物质，对土壤具有改良作用，经过堆肥和发酵处理后，可用于农业和林业生产以及花卉、草坪草等的种植。充分利用城市污泥开发无土栽培基质，不仅可减少污泥对城市环境的污染，而且可为无土栽培提供优良的基质产品。