设施无土栽培营养液中植物毒性物质的去除方法

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Bincheng Bureau of Agriculture , Binzhou ,Shandong 256617) Abstract :In order to reduce the pesticides , fertilizers and hormone residues , to improve the ecological environment of winter jujube , to improve yield and quality of winter jujube , in order to people’s economic benefits had been increased , establish good foundation for green production and pollution2free technology for the winter jujube ,the rootstock breed2 ing , grafted seedling , fixed potting , putting into the shed , the main pest and disease control and a series of cultivation measures were summarized , provides a new cultivation mode to increase income for the farmer. Key words :winter jujube ;greenhouse ;high potted 第一作者简介 :刘文科 (19742) ,男 ,博士 ,副研究员 ,硕士生导师 , 现主要从事设施蔬菜栽培与营养生理方面的研究工作。E2mail : liuwke @163. com。 通讯作者 :杨其长 (19632) ,男 ,博士 ,研究员 ,博士生导师 ,现主要 从事设施园艺与温室工程方面的研究工作。E2mail :yangqichang1 @sina. com。 基金项目 :中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助 项目(2009 , 201022011) 。 收稿日期 :2010 - 05 - 11 设施无土栽培营养液中植物毒性物质的去除方法 刘 文 科 , 杨 其 长 (中国农业科学院 设施农业环境工程研究中心 北京 100081) 　　摘　要 :了闭路无土栽培技术在国际上的研究进展和应用现状 ,分析连续栽培过程中营 养液中常有植物毒性物质积累的原因 ,并综述了去除营养液中植物毒性物质方法的研究进展。 关键词 :闭路无土栽培 ;光催化 ;植物毒性物质 中图分类号 :S 603. 6 　文献标识码 :A 　文章编号 :1001 - 0009(2010) 16 - 0069 - 02 　　设施蔬菜无土栽培已经成为国际上反季节设施蔬 菜生产的重要方法 ,可进行周年生产 ,具有根际环境易 于管理的众多优势 ,蔬菜生长快 ,产量高 ,是现代农业设 施蔬菜工厂化栽培的支撑技术。无土栽培不仅可提供 营养、无公害、无污染的农产品 ,还具有水肥资源利用率 高和环境风险小等诸多优势 ,是解决连作障碍的替代技 术。日本等国已将无土栽培技术作为防止环境污染和 生产无公害蔬菜的重要途径。欧盟 ,21 世纪所有欧 盟国家园艺作物要全部实现无土栽培 ,而且必须是闭路 系统。 1 　设施无土栽培的形式与现状 无土栽培技术在西方发达国家逐渐成为主要的栽 培方式 ,发展势头迅猛。基质栽培和水培是无土栽培的 2 种基本形式 ,其中水培以营养液膜技术 (NFT)和深液 流技术(DFT)为主。发达国家无土栽培面积占温室面 积的比例不断提高 ,其中荷兰超过 70 % ,加拿大、比利时 和新西兰达到或超过 50 %。另外 ,仅采用 NFT 栽培无 公害蔬菜的国家就有 70 多个。无土栽培是高效的集约 化栽培方式 ,单产水平高 ,如荷兰温室番茄年产量达到 40～50 kg/ m2 ,黄瓜年产 60 kg/ m2 ,商品率高达 90 %以 上。荷兰在 11 000 hm2 温室中 ,多半面积采用基质培 96 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ·设施园艺· 北方园艺 2010(16) :69～70 (岩棉培) ,而果菜类全部采用基质培。我国设施栽培面 积居世界首位 ,2009 年已达 300 万 hm2 。然而 ,我国无 土栽培技术基础薄弱 ,应用面积不及总栽培面积的 1 % , 绝大部分面积仍然是土壤栽培。在土壤栽培连作障碍 日益严重 ,资源环境问题逐年突出的现实情况下 ,采用 设施无土栽培技术来平衡现有的栽培结构 ,是符合国际 设施园艺发展方向的必然选择。 2 　设施无土栽培营养液中植物毒性物质的来源 营养液管理是设施蔬菜无土栽培的核心 ,为实现营 养液的循环利用 ,避免因废弃营养液排放造成环境污 染 ,国际上正在以闭路无土栽培系统取代开放无土栽培 系统。闭路无土栽培系统中营养液可循环利用 (进行必 要的水和养分的补充调节) ,具有环境友好 ,水分和养分 利用率高的优点 ,在世界范围内正在积极研发和应用。 与露地栽培相似 ,在闭路无土栽培系统连续运行过 程中 ,因蔬菜根系分泌、基质分解途径释放出植物毒性 物质累积后造成自毒危害 ,抑制蔬菜生长。同时 ,营养 液中大量有机物质的存在易孳生病原菌 ,发生病害。黄 瓜、番茄、芦笋和生菜等常见的蔬菜都可在连续栽培过 程中释放自毒物质并大量累积 ,造成蔬菜产量下降[124] 。 另外 ,有机栽培基质(如稻壳)在栽培过程中也会释放出 植物毒性物质 ,影响蔬菜的栽培效益[5 ] 。Lee 等[5]发现 , 生菜栽培二次利用的营养液中累积了大量有机酸 ,对其 生长产生危害。因此 ,在封闭式营养液栽培系统中 ,营 养液自毒物质和微生物的去除是非常必要的 ,有效去除 自毒物质和微生物 ,避免自毒和化感作用和病害的发 生 ,提升封闭式营养液栽培系统的可持续生产能力。 3 　设施无土栽培营养液中植物毒性物质去除方法 3. 1 　活性碳吸附法 目前 ,活性碳吸附法是一种去除营养液中自毒物质 的方法。Yu 等[4 ]和 Lee 等[6 ]发现用活性碳处理可有效 去除营养液中累积的根分泌有机酸 ,但 2 g/ L 的活性碳 起效剂量成本较高 ,很难在生产中应用。其次 ,活性碳 在吸附有机物质的同时也将吸附养分(尤其是磷) ,造成营 养液中养分比例失衡 ,加剧了营养液智能控制的难度。 3. 2 　光催化法 该方法是利用纳米二氧化钛 ( TiO2 )吸收小于其带 隙(Band gap) (380 nm 左右)波长的紫外光所产生的强 氧化效应 ,将吸附到其面的有机物分解成二氧化碳 , 达到去除植物毒性物质的方法。Lee 等[1 ]报导 , TiO2 的 光催化特性已被广泛应用到空气、水等环境介质的污染 治理中 ,而在营养液的有毒物质去除应用只有 Sunada 等[2 ]和 Miyamaet 等[5 ]有少量报道。Miyama 等[5]采用此 方法降解了无土栽培基质 (稻壳)产生的植物毒性物质 , 降低了产量损失。Sunada 等[2 ] 用此方法降低了芦笋设 施无土栽培中所分泌自毒物质的危害。该研究结果表 明 ,光催化方法在去除自毒物质方面是可行的。该方法 具有成本低 ,节能环保 ,效果持久、便于应用和维护 ,可 控性强等优点 ,并且还兼有杀菌功能 ,极具研发应用 前景。 4 　结语 为维持无土栽培营养液的质量 ,延长使用时间或实 现循环利用 ,必须对营养液中累积的有害物质和病菌进 行清除 ,实现水肥闭路高效循环。光催化方法是去除循 环营养液中有害物质和病菌的好方法 ,具有高效、无污 染、可更新循环利用的优点 ,不影响蔬菜生长和品质。 目前 ,国外在 TiO2 的光催化去除蔬菜无土栽培自毒物 质方面的研究刚刚开始 ,相信不久的将来光催化技术会 在设施园艺中得到应用。 参考文献 [1] 　Lee J , Choi W , Yoon J . 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