水耕栽培是什麼?如何打造一個水培系統?

北京時間2月20日消息,你知道嗎?沒有土壤其實也可以種植植物。在混合了某些礦物質和營養物質的水中種植植物的方法被稱為水培法,許多人認為,這種新的栽培技術可以替代傳統的土壤耕作和園藝。

水耕栽培是什麼?

水耕栽培是什麼?如何打造一個水培系統?

水耕栽培(Hydroponics)簡稱水培,是一種在沒有土壤的情況下種植植物的技術。「Hydroponics」這個詞源於兩個希臘詞根:「hydros」和「ponos」,前者意思是水,後者則表示工作。因此,我們可以將「Hydroponics」理解為「與水合作」。

和人類一樣,植物也需要營養物質才能生長。這些養分可以來自土壤,被植物根系吸收後運輸到不同的部位。幾個世紀以來,科學家們一直認為土壤是植物生長的基本要素,但實際上,土壤也可以很容易地被水培營養液取代。這種營養液又稱水耕溶液,含有植物生長所必需的一切營養物質。

如何在家中實現水耕栽培?

(1)製作水耕溶液

首先,我們需要創造一種可以替代土壤的營養液。簡單而言,水耕溶液就是水和對植物生長很重要的營養物質和礦物質,最基本的營養培養基必須含有氮、磷、鉀、鈣、鎂和硫等元素。

大多數比例合適的水耕溶液都可以在市場上很容易買到。有許多書籍也詳細地解釋了製作水耕溶液所需的化學物質及其數量。然而,如果你喜歡更為「自然」的方式,以下就是一些可以使用的自然成分。

石膏、石灰、骨粉和蛋殼等物質富含鈣,香蕉皮富含鉀,麵包酵母富含磷,而大豆和扁豆可以提供氮。不過用這些來製作水耕溶液也要小心,因為都沒有經過精細的測量和驗證,可能需要多次嘗試才能獲得你想要的結果。

(2)物理基材的設置

水耕栽培是什麼?如何打造一個水培系統?

浴缸水培系統的基本設置

水耕栽培的一般思路是將植物固定在某種支撐物上,使其根系懸浮在下面的水耕溶液中,從而為植物提供源源不斷的營養物質。因此,如果你想成為一個「浴缸農夫」的話,你需要的不僅僅只是一個浴缸。你可以在浴缸邊緣上固定一張網,把植物放在上面,然後往浴缸里倒入水耕溶液。

你也可以拿一根管子,在上面切出圓孔,然後把植物的根放入孔中,這樣就能使它們的根垂到下面的浴缸里。如果植物太小,你可以用尼龍繩輕輕綁住根部,讓營養豐富的水分慢慢地向上流動。

簡而言之,你所需要做的就是確保水耕溶液的營養均衡,然後把植物根部浸入其中,並確保植株能夠獲得足夠的光線照射。

水耕栽培對比傳統農業有什麼優勢?

水耕栽培是什麼?如何打造一個水培系統?

水耕栽培農場

首先,水耕栽培沒有那麼麻煩。如果你很喜歡種植植物,但又討厭在泥土里挖來挖去,或是害怕各種小蟲子爬到身上,那麼水耕栽培便是你的最佳選擇。

由於植物在水培系統中可以獲得充足的水分和營養,不用花費過多的能量來發展復雜的根系,因此能提供更新鮮、更健康的植物產品,而且時間更短、產量更高。科學家們對比了水耕栽培和傳統耕作方法,發現前者種植的植物產量增加了17%。在另一項研究中,一株水耕栽培的馬鈴薯能收獲75個塊莖,而用土壤栽培的產量僅為3到5個;用水培法種植的馬鈴薯也比用盆種植的馬鈴薯大51% 。

在沒有條件進行傳統耕作的地方也可以使用水耕栽培。此外,水耕栽培也增加了生活空間里的綠色區域。這種方法所需要的水和肥料只相當於土壤農業所需用量的10%和25%,這意味着運行成本更低。我們可以用更少的投入,也不需要太多的經驗,就可以種植出新鮮的蔬菜瓜果。

發表在《國際農業推廣雜志》(International Journal of Agricultural Extension)上的一篇論文比較了水耕栽培和土壤種植所獲得的草莓產量。「用水培系統種植草莓是可行的,與傳統的土壤種植系統相比,其成本合理且更可持續,」文中聲稱,「未來的研究應該關注各種水耕栽培方法以及商業化種植的可行性。」

商業性的水耕栽培

水耕栽培是什麼?如何打造一個水培系統?

自20世紀30年代早期以來,科學家就一直在以某種形式使用水耕溶液。不過,這些溶液都在實驗室的特定條件下受到精細控制,而且只用於研究植物結構和營養情況。在商業生產中,這項技術的應用遠不常見。

目前,我們也沒有可以從網上訂購的標准化水耕溶液。但別擔心,水耕栽培領域正以驚人的速度成長。據「美國商業資訊」(Businesswire)的一篇文章稱,全球水耕栽培市場預計將從2016年的2.2645億美元增長到2023年的7.2487億美元。

水耕栽培的缺點:為什麼沒有超越傳統農業?

一個主要原因是用於商業性水耕栽培裝置的初始成本可能很高。除了經濟方面的限制,阻礙水耕栽培大規模生產的還有另外三個問題。

首先,目前所有的水耕栽培技術都使用復雜的設備和昂貴的精煉材料。科學家們還沒有開發出足夠簡單的操作方法,供普通勞動者在很有限的幫助下使用。

其次,目前所有的技術最初都是用於植物的生理學和營養學研究,並不能解決大規模農業生產中面臨的問題。此外,科學家們也不完全了解水培系統的水動力學,比如,我們還無法准確解釋水培生長的植物為什麼會有不同的根結構。

結語

理論上,所有植物都可以水耕栽培,但我們不知道不同植物在不同氣候條件下對水培系統的反應;我們也不知道根系類型差異究竟有多顯著。最重要的是,我們還沒有弄清楚生長方式的重大變化將如何影響物種的未來演化。

甚至美國國家航空航天局(NASA)也在試驗水耕栽培,因為在太空中種植的植物可以為宇航員提供新鮮的食物和氧氣。他們正在試驗所謂的「生物再生生命支持系統」,目的是為月球和火星殖民任務提供食物來源。(任天)

來源:cnBeta