和无土栽培相关的小学科学课程目标

题目

和无土栽培相关的小学科学课程目标
学校要建一个无土栽培的大棚,想把这个当做科学课程开发的一部分.那位能够提供些有价值信息!急需关于这方面的与科学课程挂钩的东西!最好有课程设计、教学安排和课程目标.跪谢!

答案

无土栽培中用人工配制的培养液,供给植物矿物营养的需要.表中列出了几种常用的营 无土栽培
养液配方.为使植株得以竖立,可用石英砂、蛭石、泥炭、锯屑、塑料等作为支持介质,并可保持根系的通气.多年的实践证明,大豆、菜豆、豌豆、小麦、水稻、燕麦、甜菜、马铃薯、甘蓝、叶莴苣、番茄、黄瓜等作物,无土栽培的产量都比土壤栽培的高.由于植物对养分的要求因种类和生长发育的阶段而异,所以配方也要相应地改变,例如叶菜类需要较多的氮素（N）,N可以促进叶片的生长；番茄、黄瓜要开花结果,比叶菜类需要较多的P,K,Ca,需要的N则比叶菜类少些.生长发育时期不同,植物对营养元素的需要也不一样.对苗期的番茄培养液里的N,P,K等元素可以少些；长大以后,就要增加其供应量.夏季日照长,光强、温度都 无土栽培
高,番茄需要的N比秋季、初冬时多.在秋季、初冬生长的番茄要求较多的K,以改善其果实的质量.培养同一种植物,在它的一生中也要不断地修改培养液的配方. 　　无土栽培所用的培养液可以循环使用.配好的培养液经过植物对离子的选择性吸收,某些离子的浓度降低得比另一些离子快,各元素间比例和pH值都发生变化,逐渐不适合植物需要.所以每隔一段时间,要用NaOH或HCI调节培养液的pH,并补充浓度降低较多的元素.由于pH和某些离子的浓度可用选择性电极连续测定,所以可以自动控制所加酸、碱或补充元素的量.但这种循环使用不能无限制地继续下去.用固体惰性介质加培养液培养时,也要定期排出营养液,或用点灌培养液的方法,供给植物根部足够的氧.当植物蒸腾旺盛的时候,培养液的浓度增加,这时需补充些水.无土栽培成功的关键在于管理好所用的培养液,使之符合最优营养状态的需要. 　　无土栽培中营养液成分易于控制.而且可以随时调节,在光照、温度适宜而没有土壤的地方,如沙漠、海滩、荒岛,只要有一定量的淡水供应,便可进行.大都市的近郊和家庭也可用无土栽培法种蔬菜花卉.
编辑本段方法
　　无土栽培的方法很多,目前生产上常用有水培、雾（气）培 、基质栽培 .
水培
　　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 水培花卉
长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡.为了解决供O2 问题,英国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（0.5－1厘米）层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2.NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给.根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒. 　　此方法栽培植物直接从溶液中吸取营养,相应根系须根发达,主根明显比露地栽培退化. 例:黄瓜无限型生长,主蔓可达10----15M 主根 根系: 45CM
雾（气）培
　　又称气增或雾气培.它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内 无土栽培分类
部.通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物.两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾.一般每间隔2－3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气.但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产,因此最好不要用此方法.此方法栽培植物机理同水培 因此根系状况同水培.
基质栽培
　　基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式.它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过 无土栽培
滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液.栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内.基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播. 　　基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水培和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用.从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式. 　　欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉（rockwool）,它是由60％的辉绿岩,20％石灰石和20％的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为0.005毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状.岩棉的优点是可形成系列产品（岩棉栓、块、板等）,使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用.但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害.所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境. 此种方法因为有基质的参与,实际操作中可能会见到主根的长度比一般无土栽培可能长,但是就黄瓜的表现 主根一般不超过60CM
编辑本段技术要点
　　不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系.基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收.所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解.
水质
　　水质与营养液的配制有密切关系.水质标准的主要指标是电导度（EC）,pH值和有害物质含量是否超 家庭种植果菜
标. 　　电导度（EC）是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子（mS）表示.各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类.耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等.无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法.无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工.
营养液
　　营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方.目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析.营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例. 　　配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产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）,再进行稀释,可以节省容器便于保存.需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀.营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害.
基质的理化性状
　　用于无土栽培的基质种类很多.可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质.
对基质的要求
　　1．具有一定大小的固形物质.这会影响基质是否具有良好的物理性状.基质颗粒大小会影响容量.孔隙 无土栽培
度、空气和水的含量.按着粒径大小可分为五级、即：1毫米；1－5毫米；5－10毫米；10－20毫米；20－50毫米.可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择. 　　2．具有良好的物理性质.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,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以0.5-10毫米,总孔隙度>55％,容重为0.1-0.8克?厘米－3,空气容积为25－30％,基质的水气比为1：4. 　　3．具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,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：反应基质的酸碱度,非常重要.它会影响营养液的pH值及成分变化.PH＝6－7被认为是理想的基质. 　　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作物根系对各种元素的吸收. 缓冲能力：反映基对肥料迅速改变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.一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多；无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少. 　　4．要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉. 　　在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物；吸附营养液；增强根系的透气性.基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败.基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择.北京农业大学园艺系通过1986－1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充.所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套. 　　（四）供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜（NFT）灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等.归纳起来可以分为循环水（闭路系统）和非循环水（开路系统）两大类.目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法. 　　1． 营养液膜法（NET） 　　（1）备三个母液贮液灌（槽）.一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH. 　　（2）贮液槽.贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流.液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4－5吨.贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液. 　　（3）过滤装置.在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞. 　　2． 滴灌系统的灌溉方法 　　（1）备两个浓缩的营养液罐,存放母液.一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素. 　　（2）浓酸罐.用业调节营养液的PH. 　　（3）贮液槽.用来盛按要求稀释好的营养液.一般300－400平方米的面积,贮液槽的容积1－1.5吨即可.贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30－40米的距离.如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制.甚至可在地下设置. 　　（4）管路系统.用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生. 　　（5）滴头.固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管.孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀.但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质.
编辑本段前景展望
　　从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度.实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制（根系的控制）,在常规土培条件下很困难的.无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件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,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展.这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长. 　　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耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义.无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域.美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培.因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”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问题. 　　水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题.不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出.随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭.所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿.它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路. 　　诚然,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,管理人员必须具备一定的科学知识,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状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题.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,也需进一步研究解决. 但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景.
编辑本段与常规栽培的区别
　　无土栽培与常规栽培的区别,就是不用土壤,直接用营养液来栽培植物.为了固定植物,增加空气含量,大多数采用砾、沙、泥炭、蛭石、珍珠岩、岩棉、锯木屑等作为固定基质.其优点可以有效地控制花卉在生长发育过程中对温度、水分、光照、养分和空气的最佳要求.由于无土栽培花卉不用土壤,可扩大种植范围,加速花卉生长,提高花卉质量,节省肥水,节省人工操作,节省劳力和费用.缺点是,一次性投资较大,需要增添设备,如果营养源受到污染,容易蔓延,营养液配制需要技术知识.
编辑本段无土育苗
概念
　　不用土壤,而用非土壤的固体材料作基质,浇营养液,或不用任何基质,而利用水培或雾培的方式进行育苗,称为无土育苗.按是否利用基质,又可分为基质育苗和营养液育苗,前者是利用蛭石、珍珠岩、岩棉等基质并浇灌营养液苗；后者不用任何基质,只利用某些支撑物和营养液.
优点
　　幼苗生长迅速,苗龄短,根系发育好,幼苗健壮、整齐,定植后缓苗时间短,易成活.不论是基质育苗还是营养液育苗,都可保证水分和养分供应充足,基质通气良好.同时,无土育苗便于科学、规范管理.
必要性
　　无土栽培是用非土壤的基质,供应营养液或完全利用营养液的栽培技术,要求最佳的根际环境.采用无土育苗方式培育的幼苗,定植后,因根系发育好,根际环境和无土栽培相适应,定植后不伤根,易成活,一般没有缓苗期.同时,无土育苗还可避免土壤育苗带来的土传病害和线虫害.因此,无土栽培一定要采用无土育苗. 　　 无土栽培
深液流法水培蔬菜技术实际上就是工厂化生产蔬菜,所产蔬菜不仅不含任何有害化学物质,同时还具有一定的保健作用；运用这项技术不仅可以生产成品,同时也可以培育种苗.据估算,一亩水培蔬菜的效益相当于10亩大田的效益. 　　蔬菜无土栽培是当今世界上最先进的栽培技术,由于无土栽培比有土栽培具有许多优点,因此近几年来无土栽培面积发展呈直线上升趋势.一般无土栽培的类型主要有水培、岩棉培和基质培三大类.为了让广大读者进一步了解各类无土栽培的生产特点,现首先将叶菜类蔬菜水培技术进行系统介绍.
编辑本段相关讲义
叶菜类水培的意义
　　第一讲 叶菜类水培的意义及其设施结构 　　绝大多数叶菜类蔬菜采用水培方式进行,其原因是： 　　1．产品质量好 叶菜类多食用植物的茎叶,如生菜、菊苣这样的叶菜还以生食为主,这就要求产品鲜嫩、洁净、无污染.士培蔬菜容易受污染,沾有泥土,清洗起来不方便,而水培叶菜类比土培叶菜质量好,洁净、鲜嫩、口感好、品质上乘. 　　2．适应市场需求 可在同一场地进行周年栽培.叶菜类蔬菜不易贮藏,但为了满足市场需求,需要周年生产.土培叶菜倒茬作业繁琐,需要整地作畦,定植施肥,浇水等作业,而无土栽培换茬很简单,只需将幼苗植入定植孔中即可,例如生菜,一年365天天天可以播种、定植、采收.不间断地连续生产.所以水培方式便于茬口安排,适合于计划性、合同性生产. 　　3．解决蔬菜淡季供应的良好生产方式 　　　叶菜类一般植株矮小,无需要增加支架设施,故设施投资小于果菜类无土栽培.水培蔬菜生长周期短,周转快.水培方式又属设施生产,一般不易被台风所损坏.沿海地区台风季节能供应新鲜蔬菜的农户往往可以获得较高利润. 　　4．不需中途更换营养液,节省肥料 由于叶菜类生长周期短,如果中途无大的生理病害发生,一般从定植到采收只需定植时配一次营养液,无需中途更换营养液.果菜类由于生长期长,即使无大的生理病害,为保证营养液养分的均衡,则需要半量或全量更新营养液. 　　5．经济效益高 水培叶菜可以避免连作障害,复种指数高.设施运转率一年高达20茬以上,生产经济效益高.为此一般叶菜类蔬菜常采用水培方式进行.
水培设施结构
　　北京蔬菜研究中心通过引进,参考国外水培设施,结合我国现实经济水平已研究开发出DFT式水培设施.此设施由营养液槽、栽培床、加液系统、排液系统和循环系统五部分组成,现分别介绍如下. 　　1．营养液槽 　　营养液槽是贮存营养液的设备,一般用砖和水泥砌成水槽置于地下.因这种营养液槽容量大,无论是冬季还是夏季营养液的温度变化不大.但使用营养液槽必须靠泵的动力加液,因此必须在有电源的地方才能使用.营养液槽的容积,一般667m2的水培面积,需要5—7t水的标准设计,具体宽窄可根据温室地形灵活设计.营养液槽的施工是一项技术性较强的工作.一般用砖和水泥砌成,也可用钢筋水泥筑成.为了使液槽不漏水,不渗水和不返水,施工时必须加入防渗材料,并于液槽内壁涂上除水材料.除此之外为了便于液槽的清洗和使水泵维持一定的水量,在设计施工中应在液槽的一 　　角放水泵之处做一20cm见方的小水槽,以便于营养液槽的清洗. 　　2．栽培床 　　栽培床是作物生长的场地,是水培设施的主体部分.作物的根部在床上被固定并得到支撑,从栽培床中得到水分、养分和氧气.栽培床由床体和定植板(也称栽培板)两部分组成. 　　(l)床体 床体是用来盛营养液和栽植作物的装置.栽培床床体由聚苯材料制成.床体规格有两种,一种是长75cm,宽96cm,高17cm.另一种是长100cm,宽66cm,高17cm.两种规格根据温室跨度搭配使用.这种聚苯材料的床体具有重量轻,便于组装等特点,使用寿命长达10年以上.为了不让营养液渗漏和保护床体,里面铺一层厚0．15mm,宽1．45m的黑膜. 　　(2)栽培板 栽培板用以固定根部,防止灰尘侵入,挡住光线射入,防止藻类产生并保持床内营养液温度的稳定.栽培板也是由聚苯板制成,长89cm,宽59cm,厚3cm,上面排列直径3cm的定植孔,孔的距离为8cm×12cm.可以根据不同作物需要自行调整株行距.栽培板的使用寿命也在10年以上. 　　3．给排液装置及营养液循环 　　水培设施的给液,一般是由水泵把营养液抽进栽培床.床中保持5—8cm深的水位,向栽培床加液的设施由铁制或塑料制的加液主管和塑料制的加液支管组成,塑料支管上每隔1．5m有 l直径3mm小孔.营养液从小孔中流入栽培床.营养液循环途径是营养液由水泵从营养液槽抽出,经加液主管、加液支管进入栽培床,被作物根部吸.高出排液口的营养液,顺排液口通过排液沟流回营养液槽,完成一次循环.
适宜水培的叶菜品种
　　适宜水培的叶菜品种很多,北京蔬菜研究中心经试验成功适宜水培的叶菜品种有生菜、菊苣、芥蓝、菜心、油菜、小白菜、薹菜、大叶芥菜、羽衣甘蓝、紫背天葵、豆瓣菜、水芹、芹菜、三叶芹、苋菜、细香葱,马铃薯等.
编辑本段无土栽培应用领域
　　1、用于反季节和高档园艺产品的生产 　　当前多数国家用无土栽培生产洁净、优质、高档、新鲜、高产的蔬菜产品,多用于反季节和长季节栽培.例如,近几年在厚皮甜瓜的东进、南移过程中,无土栽培技术发挥了巨大的作用,利用专用装置,采用有机基质培技术,为南方地区栽培甜瓜提供了有效的途径,在早春和秋冬栽培上市,经济效益十分可观； 　　另外,无土栽培也可用于花卉上,多用于栽培切花、盆花用的草本和木本花卉,其花朵较大、花色鲜艳、花期长、香味浓,尤其是家庭、宾馆等场所无土栽培盆花深受欢迎.另外草本药用植培和食用菌无土栽培,同样效果良好. 　　2、在沙漠、荒滩、礁石岛、盐碱地等进行作物生产 　　在沙滩薄地、盐碱地、沙漠、礁石岛、南北极等不适宜进行土壤栽培的不毛之地可利用无土栽培大面积生产蔬菜和花卉,具有良好的效果.在我国直接关系到国土安全和经济安全,意义重大.例如,新疆吐鲁番西北园艺作物无土栽培中心在戈壁滩上兴建了112栋日光温室,占地面积34.2hm2,采用沙基质槽式栽培,种植蔬菜作物,产品在国内外市场销售,取得了良好的经济和社会效益. 　　3、在设施园艺中应用 　　无土栽培技术作为解决温室等园艺保护设施土壤连作障碍的有效途径被世界各国广泛应用,在我国设施园艺迅猛发展的今天,更具有其重要的意义,我国现有温室、大棚90万hm2之多,成为世界设施园艺面积最大的国家,但长期土壤栽培的结果,连作障碍日益严重,直接影响设施园艺的生产效益和可持续发展,适合国情的各种无土栽培形式在解决设施园艺连作障碍的难题中发挥了重要的作用,为设施园艺的可持续发展提供了技术保障. 　　4、在家庭中应用 　　采用无土栽培在自家的庭院、阳台和屋顶来种花、种菜,既有娱乐性,又有一定的观赏和食用价值,便于操作、洁净卫生,可美化环境. 　　5、太空农业上的应用 　　随着航天事业的发展和人类进住太空的需要,在太空中采用无土栽培种植绿色植物生产食物可以说是最有效的方法.无土栽培技术在航天农业上的研究与应用正发挥着重要的作用,如美国肯尼迪宇航中心对用无土栽培生产宇航员在太空中所需食物做了大量研究与应用工作,有些粮食作物、蔬菜作物的栽培已获成功,并取得了很好的效果.