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水耕栽培

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NASA的研究人員檢查水耕栽培的左边的洋蔥和右边的萝卜。

水耕栽培(英文:Hydroponics,简称为水培),是一種不使用土壤種植植物的技術,只透過水攜帶供植物生長所需的營養成分,或是兼使用支撐植物部的材質,例如:珍珠岩砾石、木質纖維、砂粒、泡棉、礦棉等。

歷史[编辑]

溶液培養二次世界大戰美軍在為了要解決蔬菜生產不易的問題,大規模發展並逐漸進入商業化。由於不需用土壤,故又稱無土栽培( Soilless culture )。

目前,西紅柿茄子,諸如茄科蔬菜,菠菜萵苣,如軟蔬菜甜瓜草莓果實特定的水果和蔬菜,如這樣的玫瑰,如花卉是已經在許多情況下被使用的方法。

優缺點[编辑]

優點[编辑]

  • 無土壤的需求,因此可以擺脫傳統農業所必需的農田地面。
  • 水停留在系統中重複使用,因此降低水的成本。
  • 可控制整體生產的營養等級,因此相對於傳統的種植方式,其單位營養成本較低。
  • 在可控制的水耕系統中,不會使灌溉排放肥料去汙染環境。
  • 穩定的收產與高經濟價值。

缺點[编辑]

  • 沒有土壤做為緩衝,水耕系統的任何失效將迅速導致植物死亡。
  • 病菌的攻擊,可能隨著培養液的流動而擴散。
  • 植物根部過于潮濕,可能導致黃萎病英语Verticillium wilt
  • 高成本

在太空中水耕空間[编辑]

太空植物[编辑]

1960年,植物首次在兩個不同的任務Sputnik 4Discoverer 17進入地球軌道。[1]在前項任務中,將小麥豌豆玉米洋蔥種子運送到太空中,後者的任務是將蛋白核小球藻細胞帶入軌道。[2]後來在各種孟加拉中國蘇聯聯合任務下進行植物實驗,包括生物衛星II(生物衛星方案)、天空實驗室3號天空實驗室4號阿波罗-联盟测试计划史普尼克1號東方計劃探測器號

一些最早的研究結果顯示了低重力對根和枝條取向的影響。隨後的研究繼續研究了低重力對植物的生物,細胞和亞細胞水平的影響。在有機體水平上,例如松果燕麥綠豆萵苣豆科水芹擬南芥等多種物種在低重力作用下表現出幼苗,根和苗的生長減少,而萵苣在宇宙上種植顯示出空間增長的相反效應。礦物攝入似乎也受到在太空生長的植物的影響。例如:在太空中生長的豌豆表現出的水平增加,並且二價陽離子鈣,鎂,錳,鋅和鐵的含量降低。[3]

在太空中生物防治[编辑]

1996年,美國太空總署(NASA)贊助斯通納公司研究的天然液體生物防治技術,被稱為ODC(有機疾病控制),可以啟動植物生長而不需要農藥作為控制閉環培養系統中病原體的手段。[4]

到1997年,斯通納的生物控制實驗由美國航空航天局進行。BioServe Space Technologies的GAP技術(微型生長室)將ODC解決方案交付給豆類種子。 [5]

美國太空總署的實驗登上和平號太空站和太空梭證實,當在一個封閉的環境,適用於豆類ODC增加引起的發芽率,發芽較好,增加生長和天然植物疾病機制。ODC現在是農藥標準 - 自由氣培生長和有機農業。ODC符合有機農場的USDA NOP標準。[6]

太空梭[编辑]

NASA萵苣種子發芽,第30天。

摘要:研究目的是確定和展示各種重力環境中高效植物生長的技術。

例如,一個低重力環境,帶來了有效把水和其他營養物質帶入植物的問題,影響廢水回收。空間低重力環境中的食品生產提供了進一步的挑戰,例如盡可能減少用水量,處理水量和系統重量。月球或火星等行星體上的食物生產也需要處理低重力 由於這些各種重力環境對流體動力學的影響,養分輸送系統一直是植物生長系統優化的重點。

技術[编辑]

培養液[编辑]

培養液的使用,分成靜置型與流動型。靜置型是使用容器裝載培養液,平均每周或培養液的濃度下降到一定程度後更換一次。流動型則是建構一套完整的抽水、噴灑、回收的灌溉系統,每個植栽以每分鐘不超過一公升的流速。 培養液的成分以傳統農業肥料裡的葉肥、根肥、實肥等為基礎,將其溶解於水中以離子方式。依作物的種類與生長情況去調整培養液的配方,與控制濃度與酸鹼度。有些開源的程式工具,例如HydroBuddy[7]或HydroCal[8]可以協助計算這些配方。

檢測器與控制系統[编辑]

控制變數包括溫度、濕度、照明、pH值和營養分析。例如使用照明系統去調整作物的生長周期,以帶藍光的鹵素燈泡,或高壓鈉燈

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ T.W. Halstead and T.K. Scott (1990). Experiments of plants in space. In Fundamentals of space biology, M. Asashima and G.M. Malacinski (eds.), pp. 9-19. Springer-Verlag.
  2. ^ Dreschel, T.W., C.W. Carlson, H.W. Wells, K.F. Anderson, W.M. Knott and W. Munsey (1993). Physical Testing for the Microgravity Plant Nutrient Experiment. 1993 International Summer Meeting, Spokane, WA, American Society of Agricultural Engineers.
  3. ^ Tibbitts, T.W., W. Cao and R.M. Wheeler (1994). Growth of Potatoes for CELSS. NASA Contractor Report 177646.
  4. ^ Linden, J.C. and Stoner, R.J. (2005). Proprietary Elicitor Affects Seed Germination and Delays Fruit Senescence. Journal of Food, Agriculture & Environment (Oct'05).
  5. ^ Linden, J., Stoner, R., Knutson, K. Gardner-Hughes, C. (2000). Organic Disease Control Elicitors. Agro Food Industry Hi-Te (p12-1).
  6. ^ Linden, J.C. and Stoner R.J. (2005). Proprietary Elicitor Amends Potato Emergence and Yields. Potato Grower. April. pp. 34-35.
  7. ^ HydroBuddy : An Open Source Multi-Platform Hydroponic Nutrient Calculator
  8. ^ HydroCal : A java Hydroponic Nutrient Calculator

外部連結[编辑]