水耕栽培是什么？如何打造一个水培系统？

水耕栽培是什么？

水耕栽培（Hydroponics）简称水培，是一种在没有土壤的情况下种植植物的技术。“Hydroponics”这个词源于两个希腊词根：“hydros”和“ponos”，前者意思是水，后者则表示工作。因此，我们可以将“Hydroponics”理解为“与水合作”。

和人类一样，植物也需要营养物质才能生长。这些养分可以来自土壤，被植物根系吸收后运输到不同的部位。几个世纪以来，科学家们一直认为土壤是植物生长的基本要素，但实际上，土壤也可以很容易地被水培营养液取代。这种营养液又称水耕溶液，含有植物生长所必需的一切营养物质。

如何在家中实现水耕栽培？

（1）制作水耕溶液

首先，我们需要创造一种可以替代土壤的营养液。简单而言，水耕溶液就是水和对植物生长很重要的营养物质和矿物质，最基本的营养培养基必须含有氮、磷、钾、钙、镁和硫等元素。

大多数比例合适的水耕溶液都可以在市场上很容易买到。有许多书籍也详细地解释了制作水耕溶液所需的化学物质及其数量。然而，如果你喜欢更为“自然”的方式，以下就是一些可以使用的自然成分。

石膏、石灰、骨粉和蛋壳等物质富含钙，香蕉皮富含钾，面包酵母富含磷，而大豆和扁豆可以提供氮。不过用这些来制作水耕溶液也要小心，因为都没有经过精细的测量和验证，可能需要多次尝试才能获得你想要的结果。

（2）物理基材的设置

浴缸水培系统的基本设置

水耕栽培的一般思路是将植物固定在某种支撑物上，使其根系悬浮在下面的水耕溶液中，从而为植物提供源源不断的营养物质。因此，如果你想成为一个“浴缸农夫”的话，你需要的不仅仅只是一个浴缸。你可以在浴缸边缘上固定一张网，把植物放在上面，然后往浴缸里倒入水耕溶液。

你也可以拿一根管子，在上面切出圆孔，然后把植物的根放入孔中，这样就能使它们的根垂到下面的浴缸里。如果植物太小，你可以用尼龙绳轻轻绑住根部，让营养丰富的水分慢慢地向上流动。

简而言之，你所需要做的就是确保水耕溶液的营养均衡，然后把植物根部浸入其中，并确保植株能够获得足够的光线照射。

水耕栽培对比传统农业有什么优势？

水耕栽培农场

首先，水耕栽培没有那么麻烦。如果你很喜欢种植植物，但又讨厌在泥土里挖来挖去，或是害怕各种小虫子爬到身上，那么水耕栽培便是你的最佳选择。

由于植物在水培系统中可以获得充足的水分和营养，不用花费过多的能量来发展复杂的根系，因此能提供更新鲜、更健康的植物产品，而且时间更短、产量更高。科学家们对比了水耕栽培和传统耕作方法，发现前者种植的植物产量增加了17%。在另一项研究中，一株水耕栽培的马铃薯能收获75个块茎，而用土壤栽培的产量仅为3到5个；用水培法种植的马铃薯也比用盆种植的马铃薯大51% 。

在没有条件进行传统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间里的绿色区域。这种方法所需要的水和肥料只相当于土壤农业所需用量的10%和25%，这意味着运行成本更低。我们可以用更少的投入，也不需要太多的经验，就可以种植出新鲜的蔬菜瓜果。

发表在《国际农业推广杂志》（International Journal of Agricultural Extension）上的一篇论文比较了水耕栽培和土壤种植所获得的草莓产量。“用水培系统种植草莓是可行的，与传统的土壤种植系统相比，其成本合理且更可持续，”文中声称，“未来的研究应该关注各种水耕栽培方法以及商业化种植的可行性。”

商业性的水耕栽培

自20世纪30年代早期以来，科学家就一直在以某种形式使用水耕溶液。不过，这些溶液都在实验室的特定条件下受到精细控制，而且只用于研究植物结构和营养情况。在商业生产中，这项技术的应用远不常见。

目前，我们也没有可以从网上订购的标准化水耕溶液。但别担心，水耕栽培领域正以惊人的速度成长。据“美国商业资讯”（Businesswire）的一篇文章称，全球水耕栽培市场预计将从2016年的2.2645亿美元增长到2023年的7.2487亿美元。

水耕栽培的缺点：为什么没有超越传统农业？

一个主要原因是用于商业性水耕栽培装置的初始成本可能很高。除了经济方面的限制，阻碍水耕栽培大规模生产的还有另外三个问题。

首先，目前所有的水耕栽培技术都使用复杂的设备和昂贵的精炼材料。科学家们还没有开发出足够简单的操作方法，供普通劳动者在很有限的帮助下使用。

其次，目前所有的技术最初都是用于植物的生理学和营养学研究，并不能解决大规模农业生产中面临的问题。此外，科学家们也不完全了解水培系统的水动力学，比如，我们还无法准确解释水培生长的植物为什么会有不同的根结构。

结语

理论上，所有植物都可以水耕栽培，但我们不知道不同植物在不同气候条件下对水培系统的反应；我们也不知道根系类型差异究竟有多显著。最重要的是，我们还没有弄清楚生长方式的重大变化将如何影响物种的未来演化。

甚至美国国家航空航天局（NASA）也在试验水耕栽培，因为在太空中种植的植物可以为宇航员提供新鲜的食物和氧气。他们正在试验所谓的“生物再生生命支持系统”，目的是为月球和火星殖民任务提供食物来源。（任天）