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諺語說：“萬物土中生”，植物的生長都離不開土壤，可是當無土栽培出現的時候，“萬物土中生”這句古老的諺語已經被改寫。有了這種栽培，你可以在寸草不生的茫茫沙漠等等一切您認為不容易栽種的地方進行植物的種植，使不能再生的耕地資源得到了擴展和補充，從而使農業生產有可能徹底擺脫自然條件的制約，完全按照人的願望，向著自動化、機械化和工廠化的生產方式發展。
對於無土栽培來說，它的方式方法多種多樣，目前最有代表性的是基質栽培、水培、氣霧培三種，這也是無土栽培的三部曲，它們構成了先進栽培方式的主旋律。
基質栽培，就是採用土壤的替代物來進行種植，最大的優點就是避免土壤的病蟲害，那麼那些材料能作為基質使用呢？蛭石、珍珠岩、草炭、菇渣、這些都是我們常用到的基質；看，這些摘下來的老秧和葉子也不會像我們平常一樣把它們作為垃圾丟掉，它們將被粉碎進行汁液的分離，分離出來的渣子與菇渣等進行幹烘發酵完全以後呢，就可以成為上等的栽培基質。
雖然找到了土壤替代物，但是這種替代物能滿足植物的生長嗎？首先我們先來看看植物生長需要什麼？它們需要微量元素、水分、氧氣。在基質栽培方式中，植物生長所需要營養主要是由精心配製的營養液提供，不同的植物有著不同的配方，它們按照一定比例配在水中，然後通過滴灌系統或細流灌溉的方法澆在基質中，這樣而被作物的根系吸收，維持植物的整個生長期。
一、基質栽培中基質的品種不斷隨著農作物種植的需要在豐富，而栽培中所用的裝置也沒有停止過前進的腳步。最初級的栽培方式，就是用一塊塑料薄膜，把基質跟土壤隔開。相對來說袋栽和槽栽的栽培方式有了很大改進，袋栽就是把植物種在一個個打了孔的塑料袋裡，它由於是封閉型的，相對來說保水性好一些，水分不容易流失，但是也很容易導致植物根部無法呼吸而死亡。而這種槽栽的基質栽培方式，它是一個開放系統，這樣通透性比較好，根系發育比較好，但是同時由於是開放系統，如果營養液多呢，就會像這樣一樣白白的流失了。而現在我們看到的這種特殊的盆栽模式已經可以解決這些問題，從外表看這種基質栽培方式很平常，沒有任何的神奇之處。再來看看用它們種植的植物的根部，你就會覺得出乎你的意料之外。
這個是，你看這個是根系，這是那個在營養液裡面的，那麼還有一部分是在空氣裡的，那麼這部分就是在基質裡面的，那麼這個就是陸生根了。這個是水生根，你看，還有一部分是氣生根，像這個，從這個孔裡面，可以看，長出來這些根，上面都有絨毛，它是作為氣生根，那麼它的作用主要是那個和吸氧氣的，那麼這個是在水裡面的，它可以吸取到充分的水，和營養。
氣生根充分的吸收氧氣，水生根水分和營養能充分地吸收，一株植物上三種根系實現互補，既有充足的水分，也有充足的氧氣。
一般而言，陸生植物是陸生根，在水中生長的植物是水生根，而在氣霧培中才會有氣生根，這是什麼原因這一株株植物三根並存呢？奧妙其實就在這種栽培的裝置上，它的構成部分有外桶、網芯、無紡布、通氣管、滴液管，把包有無紡布的網芯放在外桶裡，再插上通氣管和滴液管，就可以用來種植植物了。你看，這種基質栽培裝置裡等於分為營養液、空氣、基質相互獨立的三層，空氣通過這個通氣管進入空氣層，因此出現三種根系並存的情況就可以理解了。
不管基質栽培是哪一種形式，總的說來，基質栽培相對簡單，能在生產中普遍採用，所以它也是目前無土栽培中推廣面積最大的一種方式，因此基質栽培稱得上是一首無土栽培史上最廣為傳唱的曲目。
二、水培，是以配有營養液的水為介質而進行一種植物栽培方法，它既先進又古老，是無土栽培中最早採用的方式，象我國古代傳統的水發豆芽和種植水仙就是水培，但所用的是清水，豆芽和水仙生長所需要的養分，則是依靠它自身貯藏的營養物質供應。
水培最重要的就是解決植物呼吸氧氣問題。這是水培中常見的一種解決植物呼吸氧氣的方法，根系呈懸浮狀態，當營養液流過時，植物就吸收水分和營養，而營養液退下時，暴露在空氣中的根系就吸收氧氣，這樣就既保證不斷供給作物水分和養分，又不斷供給根系新鮮氧氣，植物就能健康成長，這種叫循環式水培，象我們看到的這些都屬於循環式水培。
那麼，對於在靜止的水中栽種植物，水中氧氣只有土壤中的萬個之幾，而植物的根系又是如何解決呼吸的問題的呢？傳統的水生植物它們的通氣組織很發達，像水葫蘆、蓮藕，這是它們的根莖部位縱切面，我們會到很多空心的東西這些就是植物的通氣組織，這些通氣組織能把植物地上部分，象葉片、枝葉或植株吸收的氧氣，疏導到下面根系了，也就是能夠縱向供氧，這樣植物就能夠生存。
對於陸生植物，由於它們一般都是生長於土壤環境下，他們的根系是陸生根，從外表看顏色有點暗而且粗硬，裡面是又厚又緻密的厚壁組織，這種根系不具有通氣組織，不能縱向供氧，是無法適應水生環境的。如果直接將土栽的植物置於水中，植物不用多久時間就會因為根系的供氧不足，導致呼吸作用不能正常，最後爛根死去。但是我們看到的這些陸生植物，像沙漠中生長的仙人球和最怕水澇的桃樹等等，為什麼現在都能在水裡生長得很好呢？這還得從植物的起源談起。
從達爾文的進化論來說，任何植物都是由低等的植物進化為高等的植物，都是由水生植物進化為陸生植物，那麼植物在這個進化的過程中，事實上它的水生基因還是存在的，不過因為環境變成了陸生環境，水生基因無法再生存，只好暫時隱藏在植物內休身養息，只要用一定的方法，這種隱性的水生基因就可以誘導出來。通俗地說，也就是說陸生植物通過誘導可以長出象水生植物那樣具有通氣組織的水生根系，這樣植物就能在水中生長得很好了。再來仔細看看這些種在水裡的陸生植物的根系，象頭髮一樣的長，白白的，嫩嫩的，有許多根鬚，這是水生根表現出來的性狀，在放大鏡下觀看你會發現它們已經神奇般的擁有了縱向供氧的通氣組織。這些陸生植物是如何長出具有通氣組織的水生根系呢？
科研人員首先把植物放到快繁苗床上進行催根，為什麼要催根呢？因為它土壤裡面栽培得到的根是陸生根，它的根分枝非常明顯，裡面是厚壁組織，細胞壁就像籃球，很難融解形成通氣組織；而通過催根植物可以形成新根，就是這些象鬍鬚狀的不定根系，裡面是薄壁組織，細胞壁就像氣球，很容易溶解形成通氣組織。
催根的材料有所不同，長勢快可以用種子、帶葉的枝條或葉芽，長勢慢的可以把原來的陸生根系全都去掉，催根的環境必須是智能化控制的高溼度環境，為什麼要這樣呢？
同期聲：催根過程最重要的是保持一個高的溼度，因為它葉片不斷蒸發，而且沒有根的情況下，如果不保持高的溼度，很快葉片的蒸騰，植株就會幹掉，那麼保持90％以上的高的溼度，即使沒有根，葉片也不會幹掉，也能正常光合作用，那麼它光合作用產生的營養就能夠供應它生根的需要。
在催根過程中苗床上的溫度、溼度、光照、營養這些都由計算機這個忠誠的專家管理，這個智能化葉片就是傳感器，它都能感應得到，然後把信號傳輸給計算機，計算機再進行最佳的調控。這樣大約20天左右就能長出有薄壁組織的不定根系，這就等於有了形成通氣組織的基礎，這時候再把植物放到誘導池裡。誘導池它的上面是帶有定植孔的泡沫板，下面是水和營養液。這看上去很簡單的誘變池是如何誘導出來具有通氣組織的水生根系呢
同期生：我們在池子裡面營養配方上面，採用缺少某一些元素，來促進植物的水生根系的發育，比如說我在水當中，營養液當中，減少磷元素的含量，它就有明顯的促進通氣組織的形成，那麼這種我們叫做化學的方法。
另外在誘變池裡水環境的氧氣的控制是至關重要的，植物在催根苗床是高氧環境，而將來種在水裡幾乎是無氧狀態，因此讓植株適應水生環境是一個緩慢的過程，氧氣含量是從高氧到低氧，慢慢地過渡，一直到最低，植物的根系就會逐漸適應水裡無氧的狀態，這樣植物等於自始至終處於一種脅迫的狀態，也就是最不適宜的環境，但是又不會死掉。
同時，在這種氧氣脅迫的環境裡，植物很容易產生一種叫乙烯的物質，它會刺激形成一種纖維素酶，纖維素酶能把由纖維素構成細胞壁分解掉，這樣一個一個細胞之間，就像珍珠項鍊一樣串在一起，通氣組織就形成了，植物氧氣供應就有了一條自上而下的通道了。
什麼能讓根系裡的通氣組織的細胞之間距離更大呢？就是我們看到的這些電線和磁鐵，它能產生強大的電磁場，把植物的根系裡的細胞之間的距離拉開，那麼這樣就會讓前面已經形成的通氣組織更發達，儲藏更多氧氣，運輸氧氣的能力就會更強了。而要讓水生根系長得發達，這個誘變池裡還有它的絕招。因為植物有一種對外界的適應，生態適應這種隱蔽的功能，我外界營養很充分了，它根系，就不需要太多的根去吸收營養，它根系就不會長得很長，也不會長得很快。
因此植物進入水培誘導苗床時，一開始水裡面營養不要太充分，濃度可以低一些，讓植物處於一種飢餓狀態，那麼根系在這種狀態下，它根系會不斷的伸張，不斷擴大，然後再逐步升高濃度，在這個過程中，植物的水生根系就會不斷的被誘導出來，越長越長，水生根系就會很發達。
液氧脅迫，營養脅迫、和物理化學等方法的結合下，植物的通氣組織就這樣形成了，水生根系也很發達，植物可以盡情的吸收氧氣了，這樣在靜止的水中栽種就毫無問題了。
帶著靈氣的水就像是五線譜兒，而這一株株絕美的水培作品就像是一個個跳動的音符，一起在演繹的是一首首潺潺的水樂，賞心悅目而且動聽，無土栽培史上純淨而絕美的水的篇章就這樣呈現在你我的生活中。以空氣為介質的一種栽培方法，是目前國際上最為先進的一種栽培模式。以空氣為介質聽上去就很玄了。到底是怎麼做到的呢？根系被懸掛於密閉的栽培裝置空間內部，水分和營養還是由營養液提供，不過這些營養液已經被噴霧裝置霧化，直接噴施於植物根系。這是在相同營養液配方及PH植物情況下，進行了氣培與水培的生長速度及根系發育情況對照試驗。
如此大的差異，說明氣霧栽培更能為植物創造最佳的營養氧氣水環境。那麼它快的原因，主要是跟植物的生長髮育特性有關係，比如植物在土壤、水裡，它根系的生長會受到機械的阻力，所以根系以主根或比較粗的根多一些。在氣霧培中這種問題不存在了，首先，氣霧培中，植物根系裸露在空氣中，氧氣是最充分的，而且營養液通過霧化方式，直接和根系接觸，這樣水分和營養也是最充足。再來看看氣霧栽培的過程中形成的根系，是一種氣生根，比起陸生根和水生根，它以細根和鬚根為主，這種根的話，它吸收水分跟營養的速度更快更多；另外氣霧培，除了產生氣生根，還有明顯的皮孔膨大突出情況出現，甚至生出皮孔根。皮孔作為植物與外界氣體交流的通道，在陸生植物根莖部幾乎沒有，而氣生根就很明顯，這樣與外界進行氣體交流通道更加寬敞，植物的呼吸會更加充分，氣霧培植物生長速度更快也就可以理解了。
因此，在氣霧栽培最重要的一個環節就是要給植物的根部均勻地噴灑營養液，如果停止供液，會造成什麼樣的後果呢？您看，這株植物，已經停止供液半個小時了，現在我們可以看出來，它的葉片已經都蔫了，不過您不要著急，如果重新均勻地給它噴灑營養液，它很快就會恢復過來了。從栽培介質的緩衝性來說，土培及水培具有更強的緩衝性，即使暫時或較長時間停止供水也不會造成生長萎蔫，而氣培如果較長時間停止供給氣霧，植物就會立即表現缺水現象。
如何實現水分和營養的均勻噴灑，簡單的靠人力是不行的，這就需要智能計算機了實現循環供給了，通過智能化葉片作為感應器，感應到植物的根系的需要，計算機就自動的啟動迷霧系統補充水分和營養物質。
在氣霧栽培中還存在這樣一個問題，就是營養液循環系統，營養液供應的方式是通過氣霧的方式，不斷地供應給根系，又通過迴流、循環、重複運用的方式，所以在栽培過程中，如果有一株植物受真菌、細菌感染，那麼在營養液循環過程中，會交叉感染，這樣勢必容易讓種在一起的其他植物也染病。但是在土壤栽培中有病菌就不會傳染得這麼快，因為它們是一株一株栽培，相互之間，營養是相對獨立的。氣霧培又是如何解決這個難題的呢？
同期聲：所以我們在這個栽培過程中，就是營養液迴流之後，我們還要專門搞一套殺菌程序，殺菌消毒。物理方法有紫外線，紫外線它可以殺死細菌、真菌，還有電場，我們通過一個裝置，產生強大的高壓靜電直流電場，那麼這個高壓直流靜電的電場，能夠把細菌、真菌、細胞膜破壞，起到殺菌的作用。
氣霧栽培由於對設備工藝要求較高，需要消耗大量電能，而且不能停電，沒有緩衝的餘地，目前還只限於科學研究應用，未進行大面積生產，可以稱得上是目前無土栽培史上最為華麗高雅的篇章，這一首首陽春白雪，雖是曲高人寡，但是並不影響它在無土栽培史上舉足輕重的地位。
無土栽培改變著人們理念。無土栽培改變著人們的生產和生活。不管是基質栽培不是水培，氣霧培，它們都是各有優點，在推動農業向前的發展中扮演著重要角色。特別是現在無土栽培是當今世界流行的新趨勢，世界許多國家都在研究和發展無土栽培技術，將來它還會發展為什麼形式，對與我們來說是未知的。不過不管如何發展，對於我們人類來說，無土栽培法都在啟示人們千方百計利用陽光和環境發展種植業。
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