（二）无土栽培前景展望
无土栽培技术的出现，使人类获得了对植物生长全部环境条件（地上和地下）进行精密控制的能力，从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约，按照人类的愿望，向着机械化、自动化和工厂化的方向发展，这将会使植物的产量得以大幅度提高。
从资源的角度看，耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可利用的土地加以开发利用，所以使得耕地资源得到了扩展和补充，这对于缓和地球上日益严重的土地问题，有着深远的意义。在不久的将来，海洋、太空也将成为新的开发利用领域，无土栽培技术已被许多科学家作为研究“宇宙农场”的有力手段，人们称为太空时代的农业，已经不再是不可思议的事。
水资源的问题，也是日益严重地威胁人类生存和发展的问题，随着人口的不断增长，水资源紧缺越来越突出。无土栽培避免了水分的渗漏和流失，将成为节水型农业的途径之一。上述几方面，反映了无土栽培发展前景看好。
无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题，突出的问题是成本高、一次性投资大；同时还要求较高的管理水平，这也不是任何地方都能做到的。从理论上讲，进一步研究矿质营养的生理指标，如何解决某些植物早衰，减少管理上的盲目性，都是有待解决的问题。此外，无土栽培中的病虫防治、基质和营养液的消毒、废弃基质的处理等等，也需要进一步研究解决。
对无土栽培技术要有客观评价，土壤是人类赖以生存的物质基础，人类不能没有它。人类可以用无土栽培去代替部分土培，但不能完全去取代土壤。
第二节无土栽培的方式与设备
无土栽培的方式很多，但大体上可分为两类：一类是用固体基质来固定根部的；另一类是不用固体基质固定根部的。此外，也有利用供液方式的不同来进行分类的，但是，相同的基质却有不同的供液方式，容易造成混乱，因此还是按基质的有无和种类来分类较为实用。
一、水培及设备
（一）水培的特点
水培是指植物根系直接与营养液接触、不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这种方法会出现缺O?现象，影响根系呼吸，严重时造成烂根死亡。为了解决供O?问题，英国的Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式，简称“NFT”（Nutrient Film Technique）。它的原理是使一层很薄的营养液（0.5～1cm）层，不断循环流经植物根系，既保证不断供给植物水分和养分，又不断供给根系新鲜O?。NFT法栽培植物，灌溉技术大大简化，不必每天计算植物需水量，营养元素可均衡供给。根系与土壤隔离，可避免各种土传病害。它不用固体基质，只要维持浅层的营养液在根系周围循环流动，就可较好地解决根系呼吸对氧的需求。NFT使设备的结构轻便简单，大大降低了生产成本。
（二）水培的设备
1.薄层营养液膜法（NFT）NFT的设施主要由种植槽、贮液池、营养液循环流动装置三个主要部分组成。此外，还可以根据生产实际和资金的可能性，选择配置一些其他辅助设施，如浓缩营养液罐及自动投放装置、营养液加温、冷却消毒装置等。
（1）种植槽：大株型植物如黄瓜、番茄的种植槽要有一定的坡降，约l∶75左右，营养液从高端流向低端比较顺畅，槽底要平滑，不能有坑洼，以免积液，株型小的植物种植密度应增加，才能保证单位面积产量，坡降1：75或1：100。比例高低不同，营养液流速不同，根据植物不同用以调节供液量。
（2）贮液池：一般设在地平面以下，容量足够供应全部种植面积。大株型植物以每株3～5L计，小株型以每株1～1.5L计。
（3）供液系统：主要由水泵、管道、滴头及流量调节阀门等组成。
2.深液流法（DFT）深液流法，即深液流循环栽培技术。这种栽培方式与营养液膜技术（NFT）差不多，不同之处是流动的营养液层较深（5～10cm），植株部分根系浸泡在营养液中，其根系的通气靠向营养液中加氧来解决。这种系统的优点是解决了在停电期间NFT系统不能正常运转的困难。该系统的基本设施包括：营养液栽培槽、贮液池、水泵、营养液自动循环系统及控制系统、植株固定装置等部分。营养液池长5.2m，宽1.1m，高1.2m。栽培槽长5～6m，宽0.6m，高0.1m。槽内铺设塑料膜以防止营养液渗漏，槽上盖2cm厚的泡沫板，在泡沫板上面再覆盖一层黑白膜。营养液由地下营养液池经水泵注入栽培槽，栽培槽内的营养液通过液面调节栓经排液管道进入过滤池后，又回流到地下营养液池，使营养液循环使用。
3.动态浮根法（DRF）动态浮根系统是指栽培床内进行营养液灌溉时，植物根系随着营养液的液位变化而上下浮动。营养液达到设定深度后，栽培床内的自动排液器将超过深度的营养液排出去，使水位降至设定深度。此时上部根系暴露在空气中可以吸氧，下部根系浸在营养液中不断吸收水分和养料，不会因夏季高温使营养液温度上升，氧的溶解度低，可以满足植物的需要。动态浮根系统由栽培床、营养液池、空气混入器、排液器与定时器等设备组成。
4.浮板毛管法（FCH）浮板毛管法系浙江省农业科学院和南京农业大学研究开发的，有效地克服了NFT的缺点，根际环境条件稳定，液温变化小，根际供氧充分，不怕因临时停电影响营养液的供给。该系统已在番茄、辣椒、芹菜、生菜等植物上应用，效果良好，并在浙江一带推广，广东省也有少量应用。
浮板毛管水培法由栽培床、贮液池、循环系统和控制系统4部分组成，栽培槽由聚苯板连接成长槽，一般长15～20m，宽40～50cm，高10cm，安装在地面同一水平线上，内铺0.8mm厚的聚乙烯薄膜。营养液深度为3～6cm，液面飘浮1.25cm厚的聚苯板，宽度为12cm，板上覆盖亲水性无纺布（密度50g/m?），两侧延伸入营养液内。通过毛细管作用，使浮板始终保持湿润，植物的气生根生长在无纺布的上下两面，在湿气中吸收氧。秧苗栽在有孔的定植钵中，然后悬挂在栽培床上定植板的孔内，正好把行间的浮板夹在中间，根系从育苗孔中伸出时，一部分根就伸到浮板上，产生气生根毛吸收氧。栽培床一端安装进水管，另一端安装排液管，进水管处顶端安装空气混合器，增加营养液的溶氧量，这对刚定植的秧苗很重要。贮液池与排水管相通，营养液的深度通过排液口的垫板来调节。一般在幼苗刚定植时，栽培床营养液深度为6cm，育苗钵下半部浸在营养液内，以后随着植株生长，逐渐下降到3cm左右。这种设施使吸氧和供液矛盾得到协调，设施造价便宜，相当于营养液膜系统的1/3。
5.鲁SC系统鲁SC系统是山东农业大学研究开发的无土栽培系统，现在山东、新疆等部分地区应用。由于在栽培槽中填入10cm厚的基质，然后用营养液循环灌溉植物，因此也称为“基质水培法”。该系统分为栽培槽、贮液池、供排管道系统和供液时间控制器、水泵等。栽培槽有土壤制槽体和水泥制槽体两种，由原来的铁皮连体栽培槽头改为配置槽头，槽体长2～3m，呈倒三角形，高与上宽各20cm，土制槽内铺0.1mm聚乙烯膜，槽中部放一垫篦，铺寒冷纱等作衬垫，然后在其上填10cm基质，基质以下空间供根生长及营养液流动，槽两端设供液槽头及排液槽头。栽培槽距为1.0～1.2m，果菜株距为20cm，每天定时供液三四次。贮液池用砖与高标号水泥砌成，每1m?容积可供80～100m?栽培面积使用。该系统10cm基质既可固定根系，还具有缓冲作用，栽培效果良好。
二、喷雾栽培（雾培、气培）及设备
喷雾栽培也叫做雾培或气培，它是利用喷雾装置将营养液雾化，使植物的根系在封闭黑暗的根箱内，悬空于雾化后的营养液环境中，黑暗的条件是根系生长必需的，以免植物根系受到光照滋生绿藻，封闭可保持根系环境的温度。例如用（1.2m×2.4m）的聚苯乙烯泡沫塑料板来栽培莴苣，先在板上按一定距离直径打孔作为定植孔，然后将泡沫板竖立成“A”形状，使整个封闭系统呈三角形。
喷雾管设在封闭系统内靠地面的一边，在喷雾管上按一定的距离安装喷头。喷头的工作由定时器控制，如每隔3min喷30s，将营养液由空气压缩机雾化，成细雾状喷到植物根系，根系各部位都能接触到水分和养分，生长良好，地上部也健壮高产。由于采用立体式栽培，空间利用率比一般栽培方式提高两三倍，栽培管理自动化，植物可以同时吸收氧、水分和营养。雾培系统成本很高，国外多作为旅游设施，供游客观赏。研究单位也只用雾培系统做研究根系的设备，目前在生产上还未见报道。
三、基质栽培及设备
（一）基质栽培的特点
在基质无土栽培系统中，固体基质的主要作用是支持植物根系及提供植物一定的水分及营养元素。基质栽培的方式有槽培、袋培、岩棉培等，通过滴灌系统供液。供液系统有开路系统和闭路系统，开路系统的营养液不循环利用，而闭路系统中营养液则循环利用。由于闭路系统的设施投资较高，而且营养液管理复杂，因而在我国目前的条件下，基质栽培主要采用开路系统。与水培相比较，基质培缓冲性强，栽培技术比较易掌握，栽培设备易建造，成本也低，因此在世界各国的面积均大于水培，我国更是如此。
（二）对基质的要求
用于无土栽培的基质种类很多，主要分为有机物和无机物两大类，可根据当地的基质来源，因地制宜加以选择。尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料作为无土栽培的基质。无土栽培对基质物理化学性状的要求是：
1.具有一定大小的粒径，它会影响容重、孔隙度、空气和水的含量按着粒径大小可分为：0.5～1mm、1～5mm、10～20mm、20～50mm。可以根据栽培植物种类、根系生长特点、当地资源状况加以选择。
2.具有良好的物理性状基质必须疏松，保水、保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为，对蔬菜植物比较理想的基质，其粒径最好在0.5～10mm，总孔隙度>；55%，容重为0.1～0.8g/cm：，空气容积为25%～30%，基质的水气比为1∶2～4。
3.具有稳定的化学性状，本身不合有害成分，不使营养液发生变化基质的化学性状主要指以下几方面：
pH值：反映基质的酸碱度，非常重要，它会影响营养液的pH值及成分变化，pH=6～7最好。
电导度（EC）：反映已经电离的盐类溶液浓度，直接影响营养液的成分和植物根系对各种元素的吸收。
缓冲能力：反映基质对肥料迅速改变pH值的缓冲能力，要求缓冲能力越强越好。
盐基代换量：是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机基质如树皮、锯末、草炭等可代换的物质多；无机基质中蛭石可代换物质较多，而其他惰性基质可代换物质就很少。
在无土栽培中，可使用单一基质，也可将几种基质混合使用，因为单一基质的理化性状并不能完全符合上述要求，混合基质如搭配得好，理化性状可以互补，更适合植物生育要求，在生产中被广泛采用。
（三）基质培的几种类型与设备
1.槽培槽培，是将基质装入一定容积的栽培槽中以种植植物。可用混凝土和砖建造永久性的栽培槽，也可用木板做成半永久性槽。但目前应用较为广泛的是在温室地面上直接用砖垒成栽培槽，为了降低生产成本，也可就地挖成槽再铺薄膜做成。槽培总的要求是防止渗漏并使基质与土壤隔离，通常可在槽底铺2层塑料薄膜。
栽培槽的大小和形状，取决于不同植物，例如番茄、黄瓜等蔓生植物，通常每槽种植两行，以便于整枝、绑蔓和收获等田间操作，槽宽一般为0.48m（内径）。对某些矮生植物可设置较宽的栽培槽，进行多行种植，只要方便田间管理就可。栽培槽的深度以15～20cm为好，为了降低成本也可采用较浅的栽培槽，但栽培槽太浅灌溉时必须特别细心。槽的长度可由灌溉能力（保证对每株植物提供等量的营养液）温室结构以及田间操作所需走道等因素来决定。槽的坡度至少应为0.4%，这是为了获得良好的排水性能，如有条件，还可在槽的底部铺设一根多孔的排水管。
常用的槽培基质有沙、蛭石、锯末、珍珠岩、草炭与蛭石混合物等。少量的基质可用人工混合，如果基质很多，最好采用机械混合。一般在基质混合之前，应加一定量的肥料作为基肥。例如：草炭0.4m3，炉渣0.6m3，硝酸钾1.0kg，蛭石复合肥1kg，消毒鸡粪10.0kg。
混合后的基质不宜久放，应立即使用，因为久放后一些有效养分会流失，基质的pH值和EC值也会有变化。
基质装槽后，布设滴灌管，营养液可由水泵泵入滴灌系统后供给植株，也可利用重力法供液，不需动力。
2.袋培袋培除了基质装在塑料袋中以外，其他与槽培相似。袋子通常由抗紫外线的聚乙烯薄膜制成，至少可使用2年。在光照较强的地区，塑料袋表面应以白色为好，以利反射阳光并防止基质升温。相反，在光照较少的地区，袋表面应以黑色为好，利于冬季吸收热量，保持袋中的基质温度。
袋培的方式有两种：一种为开口筒式袋培，每袋装基质10～15L，种植l株植物；另一种叫做枕头式袋培，每袋装基质20～30L，种植两株植物。无论是筒式袋培还是枕式袋培，袋的底部或两侧都应该开两三个直径为0.5～1cm的小孔，以便多余的营养液从孔中流出，防止沤根。由于袋培的方式相当于容器栽培，互相隔开，所以供液滴头一旦堵塞又没能及时发现，这一袋（或筒）植物不能得到水肥供应就会萎蔫或死亡，因此生产上已少应用。它的优点是因彼此隔开，根际病害不易传播蔓延。