水培技術(shù)的發(fā)展史

一個(gè)困惑問題的提出--- 
植物必須在土里生長(zhǎng)嗎？ 
       從開天辟地以來，也是說從亙古以來，人們總認(rèn)為植物離不開土壤，土壤是植物生長(zhǎng)的搖籃與母親，從穿透土壤的根系，從旺盛生長(zhǎng)的樹勢(shì)，使人們想到土壤中必有 供給生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)，但在當(dāng)時(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的概念只是含糊的，沒有像現(xiàn)在這樣，能對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求有了深層次的認(rèn)識(shí)。只是從現(xiàn)象中進(jìn)行模糊分析，下了肥的植物長(zhǎng)得 快，澆了水的植物不受旱，但究其機(jī)理誰人也說不清，這是十七世紀(jì)前，人們對(duì)植物肥水的感觀認(rèn)識(shí)。十七世紀(jì)初，科學(xué)家們對(duì)植物的生長(zhǎng)進(jìn)行了細(xì)致的觀察，發(fā)現(xiàn) 種在土缽里的植物，在不施肥只淋雨的情況下栽培數(shù)年后，發(fā)現(xiàn)也能生長(zhǎng)，測(cè)量時(shí)明顯的變重，但是土壤的重量卻沒有減輕，這使人們開始關(guān)注雨水的作用，啟發(fā)性 的想到，雨水中是不是含有植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分。不過此時(shí)的試驗(yàn)無非是一種粗糙的設(shè)計(jì)，但它開啟了科學(xué)家們的思路，人們開始研究，自然灑落于栽培土壤里的雨 水是不是含有植物所需的養(yǎng)分，這是問題的最初提出。后來一位農(nóng)業(yè)化學(xué)家李比希闡明了其中機(jī)理，并提出了礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說，證明了植物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的利用是離子化 礦質(zhì)化的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素，從而使人們從有機(jī)養(yǎng)分局限認(rèn)識(shí)中得到了徹底的解放與提升，這為現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)業(yè)及營(yíng)養(yǎng)液栽培的發(fā)展開啟了一道劃時(shí)代的大門，預(yù)示著化肥 農(nóng)業(yè)的開始。從些化肥在農(nóng)業(yè)上的運(yùn)用得以廣泛的普及，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平得以大幅度的提高與發(fā)展。 
探明了植物營(yíng)養(yǎng)需求的機(jī)理 
       通過人們對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)的研究，證明了植物正常生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)因子及環(huán)境因子必需協(xié)調(diào)的滿足與供給，否則都會(huì)造成生長(zhǎng)發(fā)育的不正常，也就是生理障礙的發(fā)生。其 中對(duì)根系功能的研究發(fā)現(xiàn)，根系除了對(duì)氮磷鉀鈣鎂硫等十三種礦質(zhì)元素需求外，還需供給充足的水份與氧氣，特別是氧氣的正常供給是根系能否吸收營(yíng)養(yǎng)元素的關(guān) 鍵。植物只有在充足的肥水氣環(huán)境中，再加上外界的光照、溫度、濕度、二氧化碳等氣候因子，才能正常的生長(zhǎng)，這些因子缺一不可，所以提出的限制因子學(xué)說，其 中根對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收的需求提出了最為貼切的理論，就是水桶理論，也就是把每種元素比喻成裝水水桶的每塊組成板塊，這個(gè)由板塊組成的水桶的裝水水平是由最低 的板塊所決定的，也就是植物對(duì)生長(zhǎng)的影響是由最低的也就是最缺乏的元素所決定，把局限生長(zhǎng)的最低元素就叫限制因子元素，所以要讓植物正常生長(zhǎng)，各種礦質(zhì)元 素需做到均衡的供給，只有均衡供給才能讓植物正常的生長(zhǎng)。而供給與吸收又是兩回事，有充足的元素供給，但如果沒有充分的吸收，還是不行，而對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸 收又是由水與氣兩個(gè)因子所決定，沒有水的干旱環(huán)境，吸收過程缺乏運(yùn)輸?shù)妮d體，也不能正常吸收，有了充足的水，沒有充足的氧氣，出難以讓根系發(fā)揮出正常的生 理吸收功能。于是，使人們充分認(rèn)識(shí)到，在水氣肥的三要素中，是缺一不可的，這就為當(dāng)前水培技術(shù)的形成提供了理論上與認(rèn)識(shí)上的基礎(chǔ)，啟發(fā)性地讓人們想到，只 要肥水氣的充分供給就可以讓植物正常地生長(zhǎng)與發(fā)育。其實(shí)現(xiàn)代水培技術(shù)不管是從栽培系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還是循環(huán)方式的選擇上都是圍繞這三者展開的。 
格里克邁出了重要的一步
       通過人們對(duì)植物生長(zhǎng)機(jī)理的研究，發(fā)現(xiàn)土壤的作用無非也就是為植物供應(yīng)充足的水氣肥而已，如果能滿足植物根系對(duì)水氣肥的需求，就是沒有土壤也能讓植物正常生 長(zhǎng)，于是，格里克這位植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家開始了番茄的水培研究，終于種植出了世界上第一株水培植物，水培番茄。從此，開始了更多科學(xué)家對(duì)植物水培的研究，一直到 現(xiàn)在，已成為一項(xiàng)專門的學(xué)科與專用的技術(shù)。就是這里所指的水培技術(shù)。 
在軍事基地上的運(yùn)用 
      1930年，美國(guó)最先想到把這種栽培模式用于軍事基地上，為基地的官兵們供應(yīng)蔬菜，最早是采用沙培的方法，因?yàn)?，大多的軍事基地是建在沒有土壤的荒漠上， 它們利用沙子作為基質(zhì)來代替土壤，運(yùn)用配制的營(yíng)養(yǎng)液用為肥料進(jìn)行最早的營(yíng)養(yǎng)液栽培，這是現(xiàn)在的人工基質(zhì)無土栽培。這種沙培方法，在美軍的二次世界大戰(zhàn)中， 發(fā)揮了卓卓的戰(zhàn)功與作用，特別是在大平洋戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍的后勤部隊(duì)曾在只有珊瑚礁的島嶼上建立了三個(gè)規(guī)模較大的基地，為士兵們提供新鮮的蔬菜，是當(dāng)時(shí)官兵們 維生素及礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的主要來源，這三個(gè)基地一直運(yùn)行到朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束。當(dāng)時(shí)主要是生產(chǎn)葉菜類與番茄，特別是番茄汁是最重要的礦物質(zhì)來源，所以戰(zhàn)后美國(guó)的番茄 產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為迅速與活躍。
現(xiàn)代水培技術(shù)的形成 
      在國(guó)際上，除了美國(guó)率先用于軍事上以外，日本是較早用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)國(guó)家，此時(shí)的人們已充分認(rèn)識(shí)到水培的發(fā)展前景與優(yōu)勢(shì)。1960年，日本國(guó)在靜岡縣清水 市的園藝試驗(yàn)場(chǎng)興津支場(chǎng)率先開始了水培技術(shù)的系統(tǒng)化栽培研究，當(dāng)時(shí)，很重要的一個(gè)方面還是為了解決農(nóng)作物的連作障礙，而水培是解決連作的一個(gè)最好對(duì)策，采 用了沙培、礫培等模式的研究，隨著研究的深入，才發(fā)展為現(xiàn)代的純水培技術(shù)，目前的日本已把水培技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)栽培蔬菜的一種最重要手段與技術(shù)。