【水培】新农夫技能贴——植物工厂的水培系统有哪些？

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植物工厂最大的优势在于情况可控，使农业摆脱了地区和自然情况的限制，实现了农业生产的高产和高品格；而可控的情况除了光照、温度、气体等情况因素，还包括水分和营养。本日我们就来讨论一下植物工厂里水分和营养的调控。
水耕栽培的由来
植物工厂中大多采用水耕栽培(Hydroponics)技能，这是植物工厂的焦点技能之一。水耕栽培也叫营养液栽培，是将植物生长需要的养分制成营养液供植物吸收的栽培技能，不需要土壤，植物的根系生长在营养液中。

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植物根系生长在营养液中，不需要土壤。
汗青上有纪录的最早提出不用土壤种植植物而用水培(water culture)的是英国文艺复兴时期的散文家、哲学家，弗朗西斯·培根，他不仅在哲学发展史上做出了重大贡献，被马克思、恩格斯称为“英国唯物主义的第一创始人” ，培根也是实验科学的先锋，直到他去世之前，还在试验冷冻对肉类防腐的作用。培根去世一年后的1627年，他提出的水扶植物理论才被出版，从此人们开始关注水培技能。

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弗朗西斯·培根。图
此后，履历了科学家们的试验研究，发现蒸馏的纯净水不能满意植物生长需求，含有特定的营养元素成分的溶液才是关键，由此人们把用含有矿质营养的溶液种植植物的技能叫做“溶液栽培”(solutionculture) ，这项技能很快成为研究热点；而本日，我们把这种溶液栽培称为水耕栽培， Hydroponics源自希腊语，意为农业耕作中土壤换成了水。
水耕栽培为何风靡至今
自从水耕栽培技能被提出，相关的学术研究和技能创新不断，至今一直受到广泛的关注，这是因为水耕栽培具有显而易见的优势。
首先让我们看一下营养液是如何被植物使用的。水由根部被吸收，颠末根茎木质部运输到植物体各部位，一部分水分用于植物生长，大部分经过叶片气孔蒸腾出去，蒸腾出去的水分又需要补充，所以蒸腾作用也是根部吸水的主要动力，根系吸水与蒸腾作用形成了植物体的水循环；矿质营养的运输则依靠水的运输而流入植物生长所需的各个部位，所以，根系是植物水分与养分的最主要泉源，也因此，根系外部情况密切影响着植物对水分和营养的吸收。

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水由植物根系吸收，颠末木质部导管运输到叶片，从叶片表面的气孔蒸腾进入大气。图：ss0.bdstat
营养液可以为植物提供稳定的、源源不断的水分和营养元素，这对原本依赖于土壤中水分和矿质营养生存的植物来说简直是从粗茶淡饭到自助大餐的区别。因此，在营养液中生长的植物生长速率远高于土壤中生长的植物，并且人工可控的营养供给使产品格量也得到了提高。
脱离了含有各种有害病菌的土壤，水耕栽培避免了一大部分植物病害，大大低落了喷施农药的需求，植物工厂中的蔬菜是安全无公害的优质产品。

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中环易达黄河三角洲农业高新技能产业示范区项目标植物工厂内水耕栽培的安全无公害生菜。
同时，水耕栽培便于自动化操作，节省人力，甚至还可以达到节省水分肥料的效果。以中环易达果菜工厂为例，采取了水耕栽培技能，将灌溉与施肥融为一体，借助压力系统和EC/pH传感器，将液体肥母液按作物种类和需肥特点举行水、肥配比，并依据智能温室提供的温湿度、光照强度等条件，举行全自动智能调节，实现全生育期水分和养分定量、定时、按比例供应，有效控制灌溉水量和施肥量，达到科学种植与提高水肥使用率的效果。同时，通过对灌溉余水举行接纳，消毒，再配比的循环使用可以或许实现50%的节肥率和高达90%的节水率。