無土栽培（soilless culture） 不用土壤，用溶液培養(yǎng)植物的方法，包括水培和沙培。19世紀中，W．克諾普等發(fā)展了這種方法。到20世紀30年代開始把這種技術應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。
　　無土育苗概念
　　不用土壤，而用非土壤的固體材料作基質(zhì)，澆營養(yǎng)液，或不用任何基質(zhì)，而利用水培或霧培的方式進行育苗，稱為無土育苗。按是否利用基質(zhì)，又可分為基質(zhì)育苗和營養(yǎng)液育苗，前者是利用蛭石、珍珠巖、巖棉等基質(zhì)并澆灌營養(yǎng)液苗；后者不用任何基質(zhì)，只利用某些支撐物和營養(yǎng)液。
　　無土育苗的優(yōu)點
　　幼苗生長迅速，苗齡短，根系發(fā)育好，幼苗健壯、整齊，定植后緩苗時間短，易成活。不論是基質(zhì)育苗還是營養(yǎng)液育苗，都可保證水分和養(yǎng)分供應充足，基質(zhì)通氣良好。同時，無土育苗便于科學、規(guī)范管理。
　　無土育苗的必要性
　　無土栽培是用非土壤的基質(zhì),供應營養(yǎng)液或完全利用營養(yǎng)液的栽培技術,要求最佳的根際環(huán)境。采用無土育苗方式培育的幼苗,定植后,因根系發(fā)育好,根際環(huán)境和無土栽培相適應,定植后不傷根，易成活，一般沒有緩苗期。同時，無土育苗還可避免土壤育苗帶來的土傳病害和線蟲害。因此，無土栽培一定要采用無土育苗。
　　無土栽培中用人工配制的培養(yǎng)液，供給植物礦物營養(yǎng)的需要（見表）。表中列出了幾種常用的營養(yǎng)液配方。為使植株得以豎立，可用石英砂、蛭石、泥炭、鋸屑、塑料等作為支持介質(zhì)，并可保持根系的通氣。多年的實踐證明，大豆、菜豆、豌豆、小麥、水稻、燕麥、甜菜、馬鈴薯、甘藍、葉萵苣、番茄、黃瓜等作物，無土栽培的產(chǎn)量都比土壤栽培的高。
　　
　　由于植物對養(yǎng)分的要求因種類和生長發(fā)育的階段而異，所以配方也要相應地改變，例如葉菜類需要較多的氮素（N），N可以促進葉片的生長；番茄、黃瓜要開花結(jié)果，比葉菜類需要較多的P，K，Ca，需要的N則比葉菜類少些。生長發(fā)育時期不同，植物對營養(yǎng)元素的需要也不一樣。對苗期的番茄培養(yǎng)液里的N，P，K等元素可以少些；長大以后，就要增加其供應量。夏季日照長，光強、溫度都高，番茄需要的N比秋季、初冬時多。在秋季、初冬生長的番茄要求較多的K，以改善其果實的質(zhì)量。培養(yǎng)同一種植物，在它的一生中也要不斷地修改培養(yǎng)液的配方。
　　無土栽培所用的培養(yǎng)液可以循環(huán)使用。配好的培養(yǎng)液經(jīng)過植物對離子的選擇性吸收，某些離子的濃度降低得比另一些離子快，各元素間比例和pH值都發(fā)生變化，逐漸不適合植物需要。所以每隔一段時間，要用NaOH或HCI調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH，并補充濃度降低較多的元素。由于pH和某些離子的濃度可用選擇性電極連續(xù)測定，所以可以自動控制所加酸、堿或補充元素的量。但這種循環(huán)使用不能無限制地繼續(xù)下去。用固體惰性介質(zhì)加培養(yǎng)液培養(yǎng)時，也要定期排出營養(yǎng)液，或用點灌培養(yǎng)液的方法，供給植物根部足夠的氧。當植物蒸騰旺盛的時候，培養(yǎng)液的濃度增加，這時需補充些水。無土栽培成功的關鍵在于管理好所用的培養(yǎng)液，使之符合最優(yōu)營養(yǎng)狀態(tài)的需要。
　　無土栽培中營養(yǎng)液成分易于控制。而且可以隨時調(diào)節(jié)，在光照、溫度適宜而沒有土壤的地方，如沙漠、海灘、荒島，只要有一定量的淡水供應，便可進行。大都市的近郊和家庭也可用無土栽培法種蔬菜花卉。
　　無土栽培與常規(guī)栽培的區(qū)別，就是不用土壤，直接用營養(yǎng)液來栽培植物。為了固定植物，增加空氣含量，大多數(shù)采用礫、沙、泥炭、蛭石、珍珠巖、巖棉、鋸木屑等作為固定基質(zhì)。其優(yōu)點可以有效地控制花卉在生長發(fā)育過程中對溫度、水分、光照、養(yǎng)分和空氣的最佳要求。由于無土栽培花卉不用土壤，可擴大種植范圍，加速花卉生長，提高花卉質(zhì)量，節(jié)省肥水，節(jié)省人工操作，節(jié)省勞力和費用。缺點是，一次性投資較大，需要增添設備，如果營養(yǎng)源受到污染，容易蔓延，營養(yǎng)液配制需要技術知識。
　　無土栽培的方法無土栽培的方法很多，目前生產(chǎn)上常用有水培、霧（氣）培 、基質(zhì)栽培 。
　?。ㄒ唬┧?
　　水培是指植物根系直接與營養(yǎng)液接觸，不用基質(zhì)的栽培方法。最早的水培是將植物根系浸入營養(yǎng)液中生長，這種方式會出現(xiàn)缺O(jiān)2現(xiàn)象，影響根系呼吸，嚴重時造成料根死亡。為了解決供O2 問題，英國Cooper在1973年提出了營養(yǎng)液膜法的水培方式，簡稱”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一層很薄的營養(yǎng)液（0.5－1厘米）層，不斷循環(huán)流經(jīng)作物根系，既保證不斷供給作物水分和養(yǎng)分，又不斷供給根系新鮮O2。NFT法栽培作物，灌溉技術大大簡化，不必每天計算作物需水量，營養(yǎng)元素均衡供給。根系與土壤隔離，可避免各種土傳病害，也無需進行土壤消毒。
　　此方法栽培植物直接從溶液中吸取營養(yǎng),相應根系須根發(fā)達,主根明顯比露地栽培退化. 例:黃瓜無限型生長,主蔓可達10----15M 主根 根系: 45CM
　?。ǘ╈F（氣）培
　　又稱氣增或霧氣培。它是將營養(yǎng)液壓縮成氣霧狀而直接噴到作物的根系上，根系懸掛于容器的空間內(nèi)部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板，其上按一定距離鉆孔，于孔中栽培作物。兩塊泡沫板斜搭成三角形，形成空間，供液管道在三角形空間內(nèi)通過，向懸垂下來的根系上噴霧。一般每間隔2－3分鐘噴霧幾秒鐘，營養(yǎng)液循環(huán)利用，同時保證作物根系有充足的氧氣。但此方法設備費用太高，需要消耗大量電能，且不能停電，沒有緩沖的余地，目前還只限于科學研究應用，未進行大面積生產(chǎn)。此方法栽培植物機理同水培 因此根系狀況同水培.
　?。ㄈ┗|(zhì)栽培
　　基質(zhì)栽培是無土栽培中推廣面積最大的一種方式。它是將作物的根系固定在有機或無機的基質(zhì)中，通過滴灌或細流灌溉的方法，供給作物營養(yǎng)液。栽培基質(zhì)可以裝入塑料袋內(nèi)，或鋪于栽培溝或槽內(nèi)。基質(zhì)栽培的營養(yǎng)液是不循環(huán)的，稱為開路系統(tǒng)，這可以避免病害通過營養(yǎng)液的循環(huán)而傳播。
　　基質(zhì)栽培緩沖能力強，不存在水分、養(yǎng)分與供O2之間的矛盾，且設備較水增和霧培簡單，甚至可不需要動力，所以投資少、成本低，生產(chǎn)中普遍采用。從我國現(xiàn)狀出發(fā)，基質(zhì)栽培是最有現(xiàn)實意義的一種方式。
　　歐洲許多國家目前應用較多的基質(zhì)是巖棉（rockwool），它是由60％的輝綠巖，20％石灰石和20％的焦碳混合后，在1600℃的高溫下煅燒熔化，再噴成直徑為0.005毫米的纖維，而后冷卻壓成板塊或各種形狀。巖棉的優(yōu)點是可形成系列產(chǎn)品（巖棉栓、塊、板等），使用搬運方便，并可進行消毒后多次使用。但是使用幾年后就不能再利用，廢巖棉的處理比較困難，在使用巖棉栽培面積最大的荷蘭，已形成公害。所以，日本現(xiàn)在有些人主張開發(fā)利用有機基質(zhì)，使用后可翻入土壤中做肥料而不污染環(huán)境。 此種方法因為有基質(zhì)的參與,實際操作中可能會見到主根的長度比一般無土栽培可能長,但是就黃瓜的表現(xiàn) 主根一般不超過60CM
　　無土栽培技術要點

　　不論采用何種類型的無土栽培，幾個最基本的環(huán)節(jié)必須掌握，無土栽培時營養(yǎng)液必須溶解在水中，然后供給植物根系?；|(zhì)栽培時，營養(yǎng)液澆在基質(zhì)中，而后被作物根系吸收。所以對水質(zhì)、營養(yǎng)液和所用的基質(zhì)的理化性狀，必須有所了解。
　?。ㄒ唬┧|(zhì) 水質(zhì)與營養(yǎng)液的配制有密切關系。水質(zhì)標準的主要指標是電導度（EC），pH值和有害物質(zhì)含量是否超標。
　　電導度（EC）是溶液含鹽濃度的指標，通常用毫西門子（mS）表示。各種作物耐鹽性不同，耐鹽性強的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘藍類。耐鹽中等(EC=4mS)，如黃瓜、菜豆、甜椒等。無土栽培對水質(zhì)要求嚴格，尤其是水培，因為它不象土栽培具有緩沖能力，所以許多元素含量都比土壤栽培允許的濃度標準低，否則就會發(fā)生毒害，一些農(nóng)田用水不一定適合無土栽培，收集雨水做無土栽培，是很好的方法。無土栽培的水，pH值不要太高或太低，因為一般作物對營養(yǎng)液pH值的要求從中性為好，如果水質(zhì)本身pH值偏低，就要用酸或堿進行調(diào)整，既浪費藥品又費時費工。
　　（二）營養(yǎng)液 營養(yǎng)液是無土栽培的關鍵，不同作物要求不同的營養(yǎng)液配方。目前世界上發(fā)表的配方很多，但大同小異，因為最初的配方本源于對土壤浸提液的化學成分分析。營養(yǎng)液配方中，差別最大的是其中氮和鉀的比例。
　　配制營養(yǎng)液要考慮到化學試劑的純度和成本，生產(chǎn)上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液（原源），再進行稀釋，可以節(jié)省容器便于保存。需將含鈣的物質(zhì)單獨盛在一容器內(nèi)，使用時將母液稀釋后再與含鈣物質(zhì)的稀釋液相混合，盡量避免形成沉淀。營養(yǎng)液的pH值要經(jīng)過測定，必須調(diào)整到適于作物生育的PH值范圍，水增時尤其要注意pH值的調(diào)整，以免發(fā)生毒害。
　　(三）基質(zhì)的理化性狀 用于無土栽培的基質(zhì)種類很多?？筛鶕?jù)當?shù)鼗|(zhì)來源，因地制宜地加以選擇，盡量選用原料豐富易得、價格低廉、理化性狀好的材料做為無土栽培的基質(zhì)。
　　無土栽培對基質(zhì)的要求是：
　　1．具有一定大小的固形物質(zhì)。這會影響基質(zhì)是否具有良好的物理性狀?；|(zhì)顆粒大小會影響容量?？紫抖?、空氣和水的含量。按著粒徑大小可分為五級、即：1毫米；1－5毫米；5－10毫米；10－20毫米；20－50毫米?？梢愿鶕?jù)栽培作物種類、根系生長特點、當?shù)刭Y狀況加以選擇。
　　2．具有良好的物理性質(zhì)?；|(zhì)必須疏松，保水保肥又透氣。南京農(nóng)業(yè)大學吳志行等研究認為，對蔬菜作物比較理想的基質(zhì)，其粒徑最好以0.5-10毫米，總孔隙度>55％，容重為0.1-0.8克?厘米－3，空氣容積為25－30％，基質(zhì)的水氣比為1：4。
　　3．具有穩(wěn)定的化學性狀，本身不含有害成分，不使營養(yǎng)液發(fā)生變化。基質(zhì)的化學性狀主要指以下幾方面： PH值：反應基質(zhì)的酸堿度，非常重要。它會影響營養(yǎng)液的pH值及成分變化。PH＝6－7被認為是理想的基質(zhì)。
　　電導度(EC)：反映已經(jīng)電離的鹽類溶液濃度，直接影響營養(yǎng)液的成分和作物根系對各種元素的吸收。 緩沖能力：反映基對肥料迅速改變pH值的緩沖能力，要求緩沖能力越強越好。
　　鹽基代換量：是指在pH＝7時測定的可替換的陽離子含量。一般有機機質(zhì)如樹皮、鋸未、草炭等可代換的物質(zhì)多；無機基質(zhì)中蛭石可代換物質(zhì)較多，而其它惰性基質(zhì)則可代換物質(zhì)就很少。
　　4．要求基質(zhì)取材方便，來源廣泛，價格低廉。
　　在無土栽培中，基質(zhì)的作用是固定和支持作物；吸附營養(yǎng)液；增強根系的透氣性?；|(zhì)是十分重要的材料，直接關系栽培的成敗?；|(zhì)栽培時，一定要按上述幾個方面嚴格選擇。北京農(nóng)業(yè)大學園藝系通過1986－1987年的試驗研究，在黃瓜基質(zhì)栽培時，營養(yǎng)液與基質(zhì)之間存在著顯著的交互作用，互為影響又互相補充。所以水培時的營養(yǎng)液配方，在基質(zhì)栽培時，特別是使用有機基質(zhì)時，會受基質(zhì)本身元素成分含量、可代換程度等等因素的影響，而使配方的栽培效果發(fā)生變化，這是應當加以考慮的問題，不能生搬硬套。
　?。ㄋ模┕┮合到y(tǒng) 無土栽培供液方式很多，有營養(yǎng)液膜（NFT）灌溉法、漫灌法、雙壁管式灌溉系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)、虹吸法、噴霧法和人工澆灌等。歸納起來可以分為循環(huán)水（閉路系統(tǒng)）和非循環(huán)水（開路系統(tǒng)）兩大類。目前生產(chǎn)中應用較多的是營養(yǎng)液膜法和滴灌法。
　　1． 營養(yǎng)液膜法（NET）
　?。?）備三個母液貯液灌（槽）。一個盛硝酸鈣母液，一個盛其它營養(yǎng)元素的母液，另一個盛磷酸或硝酸，用以調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的pH。
　?。?）貯液槽。貯存稀釋后的營養(yǎng)液，用泵將其液由栽培床高的一端的送入，由低的一端回流。液槽大小與栽培面積有關，一般1000平方米要求貯液槽容量為4－5噸。貯液槽的另一個作用就是回收由回流管路流回的營養(yǎng)液。
　?。?）過濾裝置。在營養(yǎng)液的進水口和出水口要求安裝過濾器，以保證營養(yǎng)液清潔，不會造成供液系統(tǒng)堵塞。
　　2． 滴灌系統(tǒng)的灌溉方法
　　（1）備兩個濃縮的營養(yǎng)液罐，存放母液。一個液罐中含有鈣元素，另一個是不含鈣的其它元素。
　?。?）濃酸罐。用業(yè)調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的PH。
　?。?）貯液槽。用來盛按要求稀釋好的營養(yǎng)液。一般300－400平方米的面積，貯液槽的容積1－1.5噸即可。貯液槽的高度與供液距離有關，只要高于1米，就可供30－40米的距離。如果用泵抽，則貯液槽高度不受限制。甚至可在地下設置。
　?。?）管路系統(tǒng)。用各種直徑的黑色塑料管，不能用白色，以避免藻類的孳生。
　　（5）滴頭。固定在作物根際附近的供液裝置，常用的有孔口式滴頭和線性發(fā)絲管。孔口式滴頭在低壓供液系統(tǒng)中流量不太均勻，發(fā)絲管比較均勻。但共同的問題是易堵塞，所以在貯液槽的進出口處，也必須安裝過濾器，濾出雜質(zhì)。
　　無土栽培前景展望
　　從歷史上來看，農(nóng)業(yè)文明標志，就是人類對作物生長發(fā)育的干預和控制程度。實踐證明，對作物地上部分的環(huán)境條件的控制，比較容易做到，但對地下部分的控制（根系的控制），在常規(guī)土培條件下很困難的。無土栽培技術的出現(xiàn)，使人類獲得了包括無機營養(yǎng)條件在內(nèi)的，對作物生長全部環(huán)境條件進行精密控制的能力，從而使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有可能徹底擺脫自然條件的制約，完全按照人的愿望，向著自動化、機械化和工廠化的生產(chǎn)方式發(fā)展。這將會使農(nóng)作物的產(chǎn)量得以幾倍、幾十倍甚至成百倍地增長。
　　從資源的角度看，耕地是一種極為寶貴的、不可再生的資源。由于無土栽培可以將許多不可耕地加以開發(fā)利用，所以使得不能再生的耕地資源得到了擴展和補充，這對于緩和及解決地球上日益嚴重的耕地問題，有著深遠的意義。無土栽培不但可使地球上許多荒漠變成綠洲，而且在不久的將來，海洋、太空也將成為新的開發(fā)利用領域。美國已將無土栽培列為國該國本世紀要發(fā)展的十大高技術交流會上，就是關于宇宙空間植物栽培的研究報告，那只能是無土栽培。因而無土栽培技術在日本，已被許多科學家做為研究”宇宙農(nóng)場”的有力手段，人們稱為太空時代的農(nóng)業(yè)，已經(jīng)不再是不可思議的問題。
　　水資源的問題，也是世界上日益嚴重地威脅人類的生存發(fā)展的大問題。不僅在干旱地區(qū)，就是在發(fā)達的人口稠密的大城市，水資源緊缺也越來越突出。隨著人口的不斷增長，各種水資源被超量開采，某些地區(qū)已近枯竭。所以控制農(nóng)業(yè)用水是節(jié)水的措施之一，而無土栽培，避免了水分大量的滲漏和流失，使得難以再生的水資源得到補償。它必將成為節(jié)水型農(nóng)業(yè)、旱區(qū)農(nóng)業(yè)的必由之路。
　　誠然，無土栽培技術在走向?qū)嵱没倪M程中也存在不少問題。突出的問題是成本高、一次性投資大；同時還要求較高的管理水平，管理人員必須具備一定的科學知識，這也不是任何地方都能做到的。
　　從理論上講，進一步研究礦質(zhì)營養(yǎng)狀況的生理指標，減少管理上的盲目性，也是有待解決的問題。此外，無土栽培中的病蟲防治，基質(zhì)和營養(yǎng)液的消毒，廢棄基質(zhì)的處理等等，也需進一步研究解決。 但是隨著科學技術的發(fā)展、提高，更重要的是這項新技術本身固有的種種優(yōu)越性，已向人們顯示了無限廣闊的發(fā)展前景