您可能不熟悉水培一词，但它对我们追求可持续发展非常重要。在这篇文章中，我们将探讨什么是水培农业、水培农业的优点和缺点，以及它们如何影响环境。
什么是水培农业？
植物在营养丰富的水中进行水培，无论有或没有珍珠岩、沙子或砾石等惰性介质的机械辅助。为了对植物营养进行科学研究，长期以来，植物的根部浸入水和肥料溶液中生长。
这种培养技术用于早期商业水培法（希腊语“Hydro-”，意思是“水”，波诺斯（ponos），意思是“劳动”）。然而，由于维持植物正常直立生长位置和给溶液通气的挑战，砾石培养（其中砾石将植物支撑在防水床或长凳上）取代了这种技术。
许多基材类型已得到有效利用，例如熔融页岩、沙子、浮石、珍珠岩、稻壳、花岗岩碎片、纺成纤维的熔岩、粘土颗粒和椰壳纤维。
定期泵入肥料溶液（通常由合成肥料或鱼或鸭粪便制成）；该溶液的频率和浓度根据植物类型和温度和光照等环境因素而变化。泵送通常是自动的，溶液倒入罐中。
肥料溶液由不同的化合物组成，经过分级用于农业或园艺，并含有不同数量的植物生长所需的主要元素，如钾、磷和氮，以及各种微量或微量元素，如硫、镁和钙。
定期进行的测试表明是否需要更多的化学品或水，尽管该溶液可以无限期地使用。通常，化学成分可以干燥混合并保存。随着植物变大，溶液的浓度和泵送频率也会增加。
水耕农业的类型
- 主动系统
- 被动系统
主动系统
在主动系统中，泵送的水溶液使植物根部能够立即获取营养。由于该系统比较复杂，一些种植者可能会发现它具有挑战性。营养液通过主动系统的泵从储液器转移到根部。多余的溶液被根部吸收后返回到蓄水池。
被动系统
被动系统中不需要泵来移动溶液。相反，植物被浸没在溶液中，溶液通过毛细管网络、洪水和重力等多种机制到达根部。使用这种水耕农业很简单，因为它不需要任何泵。
另一方面，农民必须定期更换水。此外，缺乏水泵会促进藻类的生长，可能会降低水质。
水培农业的优点
水培法是一种高效的植物种植系统，它很可能在不久的将来成为最实用、最可持续的粮食生产方式之一。其主要优点包括：
- 不需要土壤
- 为更多人口生产优质食品
- 减少用水量
- 减少害虫和真菌的发生率
- 提高产量
- 区域/区域多样性的最佳利用
- 促进微气候
- 季节性和可预测性
- 农作物长得更快
- T省时系统
- 需要更少的劳动力
- 缩短供应链
1.不需要土壤
水培园艺最直接、最明显的优势在于它不需要土壤。这有何意义呢？当今农业乃至全球面临的最大问题之一就是土地退化。在退化的土壤上耕作变得越来越困难。
土地退化可通过化学和物理过程发生。物理退化与农机具的物理扰动和自然侵蚀有关。污染和其他形式的污染会导致化学退化。无论是哪种类型的退化，都会使土壤缺乏养分，不适宜种植营养丰富的作物。
由于水培蔬菜不会加剧土壤侵蚀，因此可以减轻土地退化的影响。而且，由于这些作物所需的养分来自优质表层土壤，它们也不会受到危机后果的影响。
2. 为更多人口生产优质食品
由于水培系统位于内部，生产者不太可能遭受害虫侵扰，因此他们不使用农药。此外，植物直接在溶液中获得必要的营养，使它们能够更快地生长且无病害。
除了质量上乘外，水培系统还可以支持城市环境中更多的人口，增加这些地方当地种植的食物的供应。
3. 减少用水量
与普通农业相比，水培农业的用水量要少得多。水培系统通过管道对水溶液的再利用和再循环占了很大一部分。之后，多余的水返回到营养液储存器中。
因此，在干旱导致缺水的地区，水培法是一种有用的耕作方法。另一方面，传统农业使用大量水，其中大部分由于灌溉和蒸发不足而被浪费。最终，到达植物的水很少。
4. 减少害虫和真菌的发生率
由于水培植物生长不需要土壤，因此土传疾病的病例较少。此外，由于这种耕作方法是在室内受控环境中进行的，因此存在昆虫侵扰的可能性。
5. 提高产量
水培植物有一个受监管和观察的环境。此外，当直接向根部提供必需的养分时，根部生长得更快。
由于耕种者不受季节影响，室内环境也提高了生产力。这意味着农作物可以全年生产，而不必担心因气候波动、虫害或地面动物和鸟类的问题而损失收成。
6. 区域/区域多样性的最佳利用
节省空间是水培园艺的主要好处之一。由于传统农业中的植物必须在土壤中寻找养分，因此它们会长出更深的根。
然而，在水培法中，根部会立即获得营养，因此无需寻找营养。由于水培植物的根部较深，所需空间较小，因此对于居住在封闭空间、干旱地区和严寒气候的城市居民来说，它们是一个不错的选择。
由于整个环境受到控制，并且植物仅吸收必要量的常量和微量营养素，因此水培农业可以有效利用养分。
与通过传统农业种植的植物相比，通过传统农业种植的植物依赖于土壤中存在的养分，而土壤中的养分又取决于各种环境参数，而通过水培法种植的植物已知可以通过提供所需的最佳养分来实现更好的产量和高生长率为了成长。
例如，温度、湿度和水质的变化会使植物承受压力并改变其生化组成，从而影响农产品的生长和质量。
7. 促进微气候
在水培温室中，借助微气候技术，园丁可以为每种作物定制理想的环境。种植者可以通过在封闭系统中适当调整气候来为他们种植的每种作物创造最佳的小气候。
水培温室可能有一个区域将菠菜保存在 55°F 的凉爽温度下。接近 70°F 时，生菜可能会在其他地方种植。当种植者管理每种作物周围的小气候时，他们可以在一个系统中生产更多类型。
8. 季节性和可预测性
大多数农作物只能在特定的季节和气候条件下生长。为了满足消费者在严冬时节对夏季蔬菜的需求，食品杂货商不得不从世界各地进口这些蔬菜。这加剧了运输过程中温室气体排放的问题。
可预测性是另一个值得探讨的话题。影响农作物产量的因素有很多。早霜、干旱、洪水或暴风雨都可能摧毁整片农田，而农民往往对此无能为力。
通过室内水培农场，生产者可以全年持续收获农作物。无论季节如何，这些作物全年生长。此外，产量更容易预测，因为它们不会受到可能导致作物歉收的问题的影响。
9.农作物长得更快
水培技术比传统技术更快地收获农作物的能力是一个令人鼓舞的进步。当每株植物都在理想的条件下生长时，就可以生产更大更快的作物。
然而，许多使用水培法的种植者声称，他们的作物成熟时间比土壤中种植的作物成熟时间缩短一半甚至更少。绿叶蔬菜最能表现出这种速度；然而，几乎任何类型的水培植物都可以获得收益。
10. 省时系统
传统农业生产的农作物在质量和数量上可能并不总是充足或合适的，农民需要花费大量的时间和精力来管理耕作、除草、浇水和熏蒸。
另一方面，水培法所要做的就是将其放在您选择的位置并观察植物的生长。虽然最初可能需要投入资金和精力，但适当的管理可以确保长期的可观回报。
11. 需要更少的劳动力
土壤耕作需要大量工作，而且可能还很费力。尽管这种种植方法的许多方面都可以自动化，但在某些过程中仍然需要人工干预，例如收割脆弱的农作物。
尽管水培温室仍然需要人力，但建筑物规模较小，可以更快地完成工作，让您可以用更少的工人完成更多的工作。此外，这些设施的工人不使用有害的化学农药。
水培职业在类似于实验室的环境中运作，避免了与传统农业劳动相关的风险，有利于可观的工资和福利。
12. 缩短供应链
生鲜商品从农村地区收集到杂货店货架的运输距离是我们供应链中最大的挑战之一。
如果您经常光顾附近的农贸市场，您可能会意识到新鲜农产品的味道有多好。新鲜的食物可以通过水培法种植，并在顾客食用前几分钟或几小时收获。
得益于水培农场，杂货店可以提供更新鲜的食物——通常在几小时或几天内收获。为了提供袋装沙拉和新鲜香草等白标食品选择，他们还可以与水培温室合作。
由于供应链较短，他们可以直接从农场向消费者提供食品，消除了中间商的需要。
水培农业的缺点
与传统农业相比，水培农业更简单、更高效。就像任何美好的事物一样，水培农业也并非没有问题。
- 设置成本高
- 对固定电源或系统的依赖
- 高级维护和监控
- 对水传播疾病的易感性
- 需要特殊专业知识
1. 设置成本高
水培系统的设置成本很高。这对于具有精心设计的架构的大型系统尤其有效。
水处理厂、营养罐、照明、气泵、水库、温度控制器、EC、酸度控制和管道系统的初始安装可能需要大量的初始预算，具体取决于水培系统设置所使用的自动化和技术。
2. 对固定电源或系统的依赖
被动和主动水培系统都需要电力来运行各个部件，包括生长灯、水泵、曝气机、风扇等。因此，断电将对整个系统产生影响。如果种植者没有注意到活动系统中的断电，则可能对植物有害。
3. 高级维护和监控
与传统植物栽培相比，水培植物种植时需要更多的监督和微观管理。所有系统组件（灯光、温度和一些营养液参数，包括 pH 值和电导率）都需要持续监控，以创造一个精心调节的生长环境。
为了避免堆积和堵塞，营养液也必须定期排放和补充，并且必须经常清洁系统组件。
4. 对水传播疾病的易感性
水培系统中持续不断的水流会增加植物感染某些水传播疾病的风险，尽管以这种方式种植植物有助于降低土壤传播疾病的风险。
这些疾病有时会通过水溶液从一种植物传播到其他植物。这可能会导致系统内所有植物的灭绝。
5.需要特殊的专业知识
水培系统涉及很多技术细节。该系统的工具和程序需要经过适当培训和经验的人员来操作。如果没有必要的知识，植物就不可能茂盛，这可能会对产量产生不利影响并导致重大损失。
水培植物是否可以仅仅因为它们在不使用农药的情况下种植而获得有机认证？鉴于有机农业需要提高土壤的肥力和质量，一些有机农民反对这一概念。
给水培系统颁发有机认证是不正确的，因为它不需要土壤。然而，第九巡回上诉法院裁定美国农业部胜诉，允许水培植物获得有机认证，只要它们不含污水、转基因生物和化学肥料。
水培法对环境的影响
- 水源保护
- 节能
- 减少农药的使用
- 减少土地使用
- 减少碳足迹：更新鲜的农产品和更方便的获取
- 可持续作物
1. 节约用水
该系统似乎使用了更多的水，因为它是“水培法”，但事实并非如此。与传统的基于土壤的农业技术相比，水培系统使用的水大大减少，并且回收和再利用废水。
此外，这些温室中的浇水系统直接向植物的根部提供水，导致蒸发和径流很少，并提供植物所需的确切水量。综合起来，这些举措的用水量比传统农业技术少十倍。
2. 节能
使用水培法的系统自然是节能的。为了最大限度地促进植物生长，精心调节的温度、湿度和光照可以降低维持理想生长条件所需的额外能量。 LED 生长灯更加节能，并且可以定制以提供植物所需的精确光谱。
上述水系统在循环营养物和水的同时使用明显更少的能量来泵送和分配水。最后，许多水培温室比传统温室消耗的能源更少，因为它们具有节能的加热和冷却系统。
3. 减少农药的使用
由于水培系统能够抵抗害虫和疾病，因此需要的农药更少，这意味着释放到环境中的化学物质更少，农民可以在更安全的气氛中进行操作。
根据研究，农药除了进入地下水系统和通过风传播外，还可以杀死昆虫、鸟类和水生物种。不需要除草剂，因为也没有杂草出现。不需要除草剂，因为也没有杂草出现。
由于水培农场需要的土地较少，并且对于那些可能不容易获得新鲜农产品的社区来说更容易进入，因此许多农场都位于城市中心附近甚至内部。
4. 减少土地使用
由于水培系统是垂直建造的，因此占用的空间较小，所需的面积也较少。占地 2.7 英亩的水培温室每年可生产 1.5 万份绿叶蔬菜。
以 Gotham Greens 为例。该企业成立于 2009 年，管理着横跨美国七个州、面积超过 1.2 万平方英尺的水培温室。他们的布鲁克林温室位于全食超市的屋顶上，现已发展成为北美最大的温室生菜生产商之一。
5. 减少碳足迹：更新鲜的农产品和更方便的获取
由于水培农场需要的土地较少，并且对于那些可能不容易获得新鲜农产品的社区来说更容易进入，因此许多农场都位于城市中心附近甚至内部。
农产品从田间运输到杂货店货架可能需要一周或更长时间，其中 50% 的水果和 20% 的蔬菜来自国外。
在城市地区，水培农业可以在 48 小时内生产出从温室到货架的食物。与其他可能性相比，排放量显着降低，因为产品不必运输那么远。
虽然水培中的肥料溶液可以无限期地重复使用，但养分本身在耗尽时需要更换。当溶液从通道滴入营养液储存器时，它们会收集它。农民也可以从多种来源获取营养。鱼排泄物在一种称为鱼菜共生的方法中被用作营养来源。
6. 可持续作物
通过水培系统，通过创造理想的生长环境，农作物可以在任何地方全年生长。与传统农业技术相比，这可以带来更高的作物产量，特别是与改善养分供应控制相结合时。
一些企业声称，利用水培技术，种植的农作物数量比传统农场多出 240 倍。通过使用技术监测作物健康和进展，温室可以更快地生产更健康的农产品。
水培行业的风险
与其他行业类似，这个发展中的行业可能会面临某些危险，例如：
- 财产损失： 由于这些系统和种植房屋的启动成本很高，任何损坏都可能导致巨大的财务损失。
- 水害： 泄漏或其他系统故障可能会导致农作物和财产损失。
- 电源中断 可能会损害水培温室植物，因为它们主要依靠技术来维持理想的生长条件。
- 化学品处理： 水培法使用多种化学品，如营养物质、pH 调节剂等。因此，工作人员必须了解安全化学品处理技术，以防止发生事故。
总结
水培耕作是一种高效的室内植物栽培技术，具有多种优点。在不使用杀虫剂的情况下，它使园丁能够更快地种植营养丰富的植物。
水培法虽然存在一些缺点，但其优点远大于缺点。水培法是一种全年适用的技术，只要具备必要的知识并使用可持续能源，社区、企业和个人都可以利用这种技术种植无病害的植物。