透气型砂栽培研究进展与前景分析

穆大伟 郑婕 王琴 艾腾腾

摘  要  透气型砂栽培（Sandponics）是生态环保、低成本、低技术的无土栽培技术，符合当前中国国情和世界无土栽培发展趋势。阐明透气型砂栽培系统的组成结构，提出透气型砂栽培基质的粒径、含盐量、含泥量和酸碱度等理化指标，探讨砂栽培营养液元素种类和要求，分析透气型砂栽培生产可持续性理论基础，建立透气型砂栽培技术标准，为透气型砂栽培的进一步研究和生产实践提供参考。分析透气型砂栽培蔬菜产品的含糖量、亚硝酸盐含量、重金属含量等营养品质。总结透气型砂栽培的特点和所具备的生态意义、社会意义，分析透气型砂栽培在都市农业和南海岛屿蔬菜生产实践中的应用前景。

关键词  透气型砂栽培;基质;营养液;营养品质

中图分类号  Q949.748.5      文献标识码  A

Research Progress and Prospect Analysis of Sandponics

MU Dawei1，2， ZHENG Jie1， WANG Qin3， AI Tengteng4

1.School of Architecture， Tianjin University， Tianjin 300072， China; 2. College of Civil Engineering and Architecture， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 3. Liaoning Academy of Forestry， Shenyang， Liaoning 110032， China; 4. The Hainan Qian Fu Liang Ye Agricultural Development Co.， Ltd， Haikou， Hainan 570228， China

Abstract  Sandponics， an eco-friendly， low-cost， low-tech soilless cultivation technique， accords with national condition of China and soilless culture development of world. The paper illuminates the Sandponics system composition and states sand substrates indexes including particle size， salt content， mud content and acidity-alkalinity. Element requirements of nutrient solution is explored and sustainable theory of the Sandponics is analyzed. The paper builds up the Sandponics technique standard to provide reference for production practices and future studies. The paper analyzes nutritional quality of vegetables cultured with the Sandponics， including sugar content， nitrite content and heavy metal content. The characteristics of the Sandponics and its ecological significance and social significance were claimed. The paper analyzes the prospect of the Sandponics in the Urban Agriculture and the South Sea Islands.

Keywords  Sandponics; substrates; nutrient solution; nutritional quality

DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.12.028

岩棉、泥炭是当前主要无土栽培基质，荷兰基质栽培占无土栽培的90%[1]，其中80%蔬菜采用岩棉作为基质[2]。而我国基质栽培占无土栽培95%以上，其中75%为有机基质栽培[1， 3]。岩棉、泥炭等基质在使用1～2 a后，因其自身理化性质改变，需要进行更换[2， 4]。岩棉在自然环境中难于降解，大量的岩棉废弃物造成严重的环境破坏。泥炭是不可再生资源，过度开采造成资源枯竭，破坏生态环境。因此，寻找可持续利用的栽培基质，发展生态环保、低成本、低技术的基质栽培技术是无土栽培发展必然趋势。透气型砂栽培（Sandponics）可以持续生产25 a不更换基质，对生态环境的影响小，操作简单，非专业人员也可以进行生产，成本低[5]，是符合當前我国国情和世界无土栽培发展趋势的基质栽培模式。

“砂栽培”由九州大学福岛荣二博士于20世纪60年代提出[6-7]。1984年日本学者铃木明夫在第六次国际无土栽培学术会议上详细解释了砂栽培，用Sandponics指代砂栽培，用sand culture指代沙土栽培，辨析了两者的异同，明确砂栽培是一种无土栽培[8]。根据栽培床结构特征，砂栽培可以分为封闭型砂栽培和透气型砂栽培两种[7]。作者2014年对日本透气型砂栽培进行了调查研究，2015年在海南大学进行了生菜砂栽培试验[9-10]，在对比分析封闭型砂栽培和透气型砂栽培的基础上，对透气型砂栽培基质理化指标、营养液、连作特性和蔬菜营养品质进行综述。

1  透气型砂栽培结构

根据栽培床结构特征，砂栽培可以分为封闭型砂栽培和透气型砂栽培两种类型。

封闭型砂栽培在地面上砌筑栽培槽或者在土壤中挖栽培槽，栽培槽以1%～2%的坡度朝营养液回收池方向降低，槽内壁铺设塑料膜做防水层，栽培槽高20～30 cm，下层铺5～10 cm厚砾石，上层铺15～20 cm厚砂。栽培槽底截面呈V字形，V字中间安装排液管，管身间隔10～30 cm留孔，管身上铺纱网，防止沙粒堵塞排液管孔。封闭型砂栽培常采用开放式营养液浇灌方式，营养液不循环利用[11]。任志雨等[12]对封闭型砂栽培进行了改良：在V字形的床底上安装水平支架，支架上铺纱网用以托住砾石和砂，V字形内部留空，具有通风透气和回收富余营养液的作用，实现了营养液循环利用。孙锦等[13]在砂层和砾石层之间铺设了编织袋，有效防止沙粒向砾石层渗漏。

透气型砂栽培是以低含盐量、低含泥量的细砂为栽培基质，采用低剂量营养液少量多次灌溉，利用通透的栽培床进行植物生产的无土栽培模式。透气型砂栽培采用镀锌钢材、混凝土等材料制作床架。床架上放置宽60 cm、高10 cm栽培槽，栽培槽由镀锌床网或包塑床网两侧弯折而成，槽内铺纱网[8， 14]，网内装7 cm厚砂（图1A）。据笔者调研，山内和美子对比7、10、15 cm等不同厚度的砂对蔬菜生长的影响，发现更厚的砂层并没有取得更好的栽培效果，7 cm是较为适宜的选择。栽培基质完全处于通风透气状态是透气型砂栽培的主要特征。

根据床架高度，透气型砂栽培分为低床砂栽培（图1B）和高床砂栽培（图1C）。低床床架高15～30 cm，可采用砖、混凝土块替代金属床架，适宜栽培植株高大的茄果类、瓜类蔬菜;高床床架高60～70 cm，适宜栽培植株较矮的叶菜类、白菜甘蓝类蔬菜。李卫民等提出的水气式砂栽培是在地面砌筑栽培槽，栽培槽高为6层砖，槽内铺塑料薄膜，槽内两侧垫2层砖，砖上放置铁板网或镀锌床网作为托架，上面铺设尼龙网，网上铺7 cm厚砾石和15 cm厚砂，砂层底部通风透气，结构与低床砂栽培较为接近[15]。

2014年，Baba等[16]研究了砂栽培基质最佳含水量并以此为基础对砂栽培系统进行了优化（图2），新系统节水达86%，用砂量大为减少。2016年，Kanazawa等[17]研究了新透气型砂栽培对番茄营养品质的影响。

在实践中，美国和以色列、伊朗等中东地区国家主要采用封闭型砂栽培[18]。日本主要采用透气型砂栽培，已有上百家透气型砂栽培农场[18]，2013年日本砂栽培协会成立，为透气型砂栽培科研与实践提供交流平台[19]。2015年Bramwel等[20]在乌干达采用透气型砂栽培技术种植蔬菜，获得了良好的效果。

中国砂栽培研究起步较早。第六次国际无土栽培学术会议上的透气型砂栽培介绍引起了中国学者的关注，1988年，王儒钧等[21]最早介绍了透气型砂栽培并进行了探索性试验。1989年，李卫民等[22]请美国亚利桑那州立大学迈克尔·詹森教授指导封闭型砂栽培研究，但相关研究与实践并未延续下来。直到近年，因其生态环保的特性，砂栽培重新受到关注，赵云霞等[23]介绍了砂栽培的研究现状，姜新法[24]、李晶[25]等进行了砂栽培技术总结，但未能辨析透气型砂栽培和封闭型砂栽培的差异和原理。

2  砂基质理化指标

诸多学者进行了砂栽培混合基质配比研究，研究周期大多为1～2茬蔬菜，未能在砂栽培的持续性生产方面进行研究[26-28]。透气型砂栽培应选用纯砂作为基质，以保障实现永续性生产。河砂、湖砂和海砂等天然砂是透气型砂栽培常用基质。但天然砂粒径大小不一，含盐量、含泥量较高，只有人工处理后达到理化标准，才能作为栽培基质。

2.1  粒径

粒径大小会影响砂的透气性、保水性和植物营养吸收，粒径较大的砂透气性好，但植物根不能在粗的砂粒中吸收必要的微量元素，粒径小的砂保水性能好，但过细则会影响透气性，出现滞水现象。国际土壤学会规定砂为土壤中0.02～ 2.0 mm的颗粒[29];中国土壤颗粒分级标准规定粗砂的粒径为1.00～0.25 mm，细砂的粒径为0.25～ 0.05 mm[29];《建设用砂》（GB/T 14684-2011）规定砂为粒径4.75 mm以下的建筑骨料，粗砂3.7～ 3.1 mm，中砂3.0～2.3 mm，细砂2.2～1.6 mm。郭世荣[2]提出较为理想的粒径大小的组成为：大于4.7 mm的占1%、2.4～4.7 mm的占10%、1.2～2.4 mm的占26%、0.6～1.2 mm的占20%、0.3～0.6mm的占25%、0.1～0.3 mm的占15%、小于0.1 mm的占3%，但因要求过细而失去实践指导意义。Douglas[30]认为作为栽培基质粒径小于0.6 mm的砂应占50%，粒径>0.6 mm的砂应占50%。铃木明夫[8]采用粒径<0.6 mm的顆粒占70%～100%的几种不同基质进行栽培试验，试验结果差异并不显著。王儒钧等[21]采用粒径<0.5 mm占72.3%的砂进行栽培西红柿试验，西红柿长势较好。宋荣霄等[31]进行了3种不同粒径砂基质西红柿栽培对比试验，粒径<0.5 mm占58.76%的砂西红柿产量高于粒径<0.5 mm占69.55%的砂和粒径<0.5 mm占33.15%的砂。孙锦等[13]采用粒径0.6～2.0 mm的砂占60%，粒径<0.60 mm的砂占20%，粒径>2.0 mm的砂占20%的基质种植黄瓜，取得了良好的效果。粗砂对西红柿、茄子、黄瓜、甜瓜等果菜类的影响较小，对菠菜、小白菜、生菜等叶菜和小水萝卜、小芜菁等根菜会产生长势、形状不一的影响。

综合以上研究结果，透气型砂栽培基质粒径应<2.2 mm，种植生菜、白菜、苋菜等叶菜类和根菜类蔬菜，粒径<0.5 mm的砂应占60%上，种植西红柿、黄瓜、甜瓜等果菜类蔬菜，粒径>0.5 mm的砂所占比例可以略高。

2.2  含盐量

氯离子含量是海砂主要理化指标之一。各国标准对砂氯离子含量的规定不同，日本标准规定：砂氯离子含量<0.02%可直接使用，砂含盐量<0.04%可直接使用[32]，砂栽培生产者购买这些商品砂作为基质使用。中国相关砂的标准规定：混凝土用海砂氯离子含量≤0.03%，钢筋混凝土砂氯离子含量应≤0.06%，预应力混凝土砂氯离子含量应≤0.02%，目前尚无农业用砂盐分含量相关标准[33-36]。赵毛媛[37]测量海砂氯盐含量为0.12%～0.16%，穆大伟等[9]测量海砂氯离子含量为0.08%，日本砂栽培基质氯离子含量为0.04%，并采用氯离子含量为0.05%的淡化海砂进行种植试验，生菜长势良好。综合上述研究，透气型砂栽培基质氯离子限量值可采用≤0.06%，既可保障砂栽培蔬菜生长良好，又可降低大规模生产过程中砂处理工作负担。EC值是含盐量的综合指标，研究相对成熟，透气型砂栽培基質EC值<0.5 mS/cm。

2.3  含泥量

泥土虽然含有营养元素，但在砂栽培中泥土含量是影响砂的孔隙度和连作障碍的重要因素。Suzuki[14]指出，砂中若含有较多粘土、粉砂，就不能永久保持砂的孔隙度，致使砂的通气性和透水性变差，导致作物根部氧气不足，使作物生长的再现性变差。山内和美子砂栽培农场以纯砂为基质连续生产25年没有连作障碍。Mine等采用添加了土壤的砂种植西红柿取得了较好的品质和同等的产量，但砂与土混合具有连作障碍潜在风险[38]。《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）对砂含泥量的限定值（按质量计）：Ⅰ类砂≤1%，Ⅱ类砂≤3%，Ⅲ类砂≤5%。总之，砂栽培基质含泥量应≤1%，避免连作障碍。

2.4  酸碱度

酸碱度是砂基质的主要理化指标，对蔬菜根系生理具有直接影响。新砂的pH较高，李娟等[39]测量新砂的pH为7.93，卜燕燕等[40]测量新砂的pH为7.85。虽然新砂pH较高，但是仍然可以进行正常蔬菜生产，随着生产年限的增加pH逐年降低[14]。据调研，在砂pH<6.50的时候需要采用镁石灰或者熟石灰进行调整。调整方法为：在60 cm宽、1 m长的栽培床表面均匀撒100 g镁石灰或者熟石灰，然后用清水进行冲洗。

3  营养液

荣湘民等[41]比较了8种砂栽培生菜营养液配方，筛选出的最优配方为N 100.00 mg/L，PO4 183.70 mg/L，K 300.00 mg/L，Ca 104.00 mg/L，Mg 50 mg/L，SO4 297.60 mg/L，进一步进行了该营养液浓度的对比试验，结果表明使用2倍剂量营养液栽培效果最佳。卜燕燕等[40]、高艳明等[42]通过黄瓜和番茄砂栽培N、P、K三因素五水平通用旋转组合试验找出三元素最佳组合，并进行栽培验证，2个栽培效果较好的黄瓜营养液配方NO3-N、P、K含量分别为15.00、1.50、9.00 mmol/L和15.00、1.00、6.00 mmol/L，2个栽培效果较好的番茄营养液配方NO3-N、P、K含量分别为8.00、0.90、5.00 mmol/L和12.00、1.35、7.5 mmol/L。郑芝波等[43]利用水库砂进行了厚皮甜瓜不同生育期营养液配方组合研究，在营养生长期使用氮素含量高的营养液配方，在生殖生长期使用磷肥较多的营养液配方有助于提高厚皮甜瓜品质。李娟等[39]研究了砂栽培番茄生育期钾元素和氮元素比例，认为钾元素和氮元素适宜比例为2.1∶1。

上述营养液研究均围绕大量元素展开，未考虑微量元素，也未将砂中所含元素考虑在内。天然砂含有多种元素，龙黎等[44]测量了风成沙和海滩沙元素含量，风成沙各种元素含量分别为Fe 0.89%、Ca 0.40%、Mg 0.03%、K 2.12%、P 106.99 mg/kg、Cr 25.41 mg/kg、Mn 162.83 mg/ kg、Zn 5.86 mg/kg、Pb 7.40 mg/kg、As 4.82 mg/kg;海滩沙各元素含量分别为Fe 0.92%、Ca 0.47%、Mg 0.08%、K 2.03%、P 115.60 mg/kg、Cr 22.10 mg/kg、Mn 160.00 mg/ kg、Zn 5.40 mg/kg、Pb 8.50 mg/kg、As 5.20 mg/kg。赵毛媛[37]测量海砂氯盐含量为0.12%～0.16%，穆大伟等[9]测量海砂氯元素含量为0.08%（被测海砂已经被雨水淋洗多日）。柳本立等[45]，刘海霞等[46]测量沙漠沙均含有多种元素。由此可知，风成沙、海滩沙和沙漠沙等天然砂包含多种植物生长所必需的大量元素和微量营养元素，对营养液的配比具有一定影响。

杨飞等[47]测量了沙漠沙大量元素含量，全氮0.13 g/kg、全磷0.13 g/kg、全钾18 g/kg、速效氮14 mg/kg、速效磷28 mg/kg、速效钾48 mg/kg。李娟等[39]测量银川腹地沙的元素含量，速效氮2.09 mg/kg、速效磷0.05 mg/kg、速效钾1.42 mg/kg。王儒军等[21]使用不同酸碱度浸提液浸泡天然砂，过夜后测量浸出液中Ca元素和Mg元素含量，结果显示pH 7.5的浸提液提取Ca浓度为1.65 mmol/L，Mg浓度为1.00 mmol/L;pH 6.3的浸提液提取Ca浓度为1.8 mmol/L，Mg浓度为1.05 mmol/L;pH 2.8的浸提液提取Ca浓度为2.25 mmol/L，Mg浓度为1.25 mmol/L。浸出液Ca、Mg元素含量与营养液相应元素含量处于同一数量级，能够明显提高根系所接触到的相关元素浓度。另一方面表明，元素被植物的可吸收性（溶解性）受到酸碱度影响。

Suzuki[8]研究报告指出砂基质中的微量元素能够满足蔬菜生长所需，砂栽培不需要微量元素营养液。据作者调研，山内和美子使用仅包含N、P、K的营养液种植生菜、西红柿、黄瓜、小白菜等蔬菜长达25年，蔬菜长势正常，并未出现缺素症状，山内章司砂栽培农场、Green farm砂栽培农场均采用大量元素营养液种植蔬菜。王儒军等[21]进行了N、P、K营养液与全元素营养液砂栽培西红柿对比试验，两者单株产量分别为1863.40 g和1847.50 g，株高与茎粗相近，两者并无显著差异。宋荣霄等[31]采用Steiner通用配方中N、P、K数值配置营养液，不含钙和镁，进行西红柿栽培试验，西红柿产量正常。表明砂中所含微量元素能够满足蔬菜正常生长需求，砂栽培可使用仅含大量元素的营养液进行生产。蔬菜吸收利用砂中元素的有效性受到营养液酸碱度的影响，随着种植年限的延长，砂基质的酸化增强了微量元素的可用性，保证了蔬菜生长所需。

4  连作特性

连作障碍是影响设施农业健康发展的重要因素[48]，各国学者对连作障碍展开了持续多年的研究，基本形成了连作障碍成因共识：随着种植年限的增加，土壤理化性质变差、生物学环境恶化和自毒物质积累是连作障碍形成的3个主要因素[49-50]。无土栽培采用基质代替土壤，规避了连作障碍产生的因素，但岩棉、泥炭等栽培基质需要频繁更换，增加了生产成本。透气型砂栽培可以实现不更换基质永续生产。

赵风艳等[51]、杜连凤等[52]研究表明，设施内连作土壤盐分含量高于露地栽培土壤，20 cm以内的土壤EC值较露地高244%。李俊良等[53]、李见云等[54]研究表明设施内土壤氮、磷富集，氮、磷、钾比例与蔬菜需肥比例严重不符。土壤酸化与板结影响蔬菜根系生长，沈阳城郊设施内土壤酸化，77.90%的土壤pH值小于6.5，部分土壤pH甚至小于4.1[55]。几十年的时间尚不能改变砂的物理结构和化学成分，砂仍能保持较好的透气性能，不会产生板结问题。砂基本没有盐基交换量，通过冲洗砂床可避免次生盐渍化和养分失衡问题。多年生产的砂基质会酸化，但可通过镁石灰或者熟石灰调整。

鐮刀菌属（Fusarium）、腐霉属（Pythium）等真菌病害和线虫是导致连作障碍的主要土传病害[56]。随着连作年限的增加，土传病害微生物增多，有益微生物数量减少，根际微生态受到破坏[57]。砂自身所含的碳、氮量很少，碳氮比低，不利于微生物在基质内繁殖生长，土传病原菌较少。杨飞等[47]测量砂中有机质含量仅为0.57 g/kg。Suzuki[8]指出：砂栽培中甜瓜蔓枯病菌数减少，砂中的微生物比土壤中的更少更均衡，微生物环境更加容易保持健康。连作作物通过淋溶、根系分泌、残根腐解等途径将自毒物质留存于土壤中，已知自毒物质主要有阿魏酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸和香草醛等酚酸类物质[48， 58-59]，通过淡水冲洗可以较容易从砂中清除这些自毒物质。

5  蔬菜产品品质

受到砂理化性质和营养液管理方式的影响，透气型砂栽培蔬菜的品质与其他基质栽培和水培的营养品质具有一定差异，较为明显的指标变化是砂栽培蔬菜的含糖量较高，亚硝酸含量较低。利用砂基质水分调控的便利性，能够生产不同含糖量的蔬菜。

5.1  含糖量

砂基质物理性质影响蔬菜营养品质。Baba[16]砂栽培西红柿试验取得了较高的含糖量。Kanazawa等[17]于千叶大学进行砂栽培对比试验，结果表明，砂栽培西红柿糖度值为6～7，同等环境条件下岩棉栽培西红柿糖度值为4～5。穆大伟等[9]砂栽培生菜可溶性糖含量是椰糠蛭石混合基质生菜的6.68倍，达2.47%。Maeda等[60]对比了温室砂栽培夏茬甜瓜和秋茬甜瓜生长长势、形态、甜瓜果实含糖量等指标，发现两茬甜瓜含糖量相近。说明透气型砂栽培蔬菜含糖量较高，且受到季节影响较小。

砂基质持水孔隙度小，仅为1%，远低于土壤、岩棉和泥炭等栽培介质的持水孔隙（分别为45.00%、94.00%、77.30%）[2]。水分在砂中滞留量少，时间短，形成相对水分胁迫，蔬菜合成同等数量碳水化合物的用水量更少，含糖量更高[61]。另外，砂基质比热容小，为0.92×103 J/（kg·℃），白天升温速度和夜间降温速度较快，有利于可溶性糖及其他可溶性固形物的白天光合合成与夜间运输积累[62]。受到砂基质物理特性所形成的相对水分胁迫和较大昼夜温差的影响，砂栽培蔬菜含糖量更高[9]。

水肥耦合灌溉系统可以控制营养液剂量和灌溉频率，结合具有水分胁迫特征的透气型砂栽培，能够形成不同程度的水分胁迫，如形成无水分胁迫、轻度、中等、重度水分胁迫，从而生产出低含糖量、平均水平含糖量、高含糖量的标准化蔬菜产品，满足市场对精细化、高品质蔬菜产品的需求，这一特性是土壤栽培和其他无土栽培方式难以实现的。

5.2  亚硝酸含量

砂栽培的化学性质影响蔬菜营养品质。Suzuki[8]研究表明，砂中脲酶含量较高，活性较强，王儒军等[21]采用不同营养液进行砂栽培试验，栽培床排出液硝酸盐含量相近，与Suzuki研究结论相印证。穆大伟等[9]生菜研究试验表明，砂栽培生菜亚硝酸盐含量1.77 mg/g，对照椰糠蛭石混合基质生菜硝态氮含量12.67 mg/g，两者呈现显著差异。营养液氮肥形态和施肥量影响蔬菜硝酸盐含量的主要因素[63-64]，砂栽培所用营养液硝酸盐含量为常规含量，不同点在于，砂基质脲酶含量较高，增强了硝化作用，提高了营养液铵态氮的利用率，从而降低了生菜硝酸盐含量。

孙世海等[65]试验证明，钼、硼等微量元素能够降低蔬菜硝酸盐含量。郭大勇等[66]、聂兆君等[67]和陈龙正等[68]分别研究了锌、钼、锰等微量元素对生菜、小白菜硝酸盐含量的影响，研究结果表明锌、钼、锰等微量元素具有降低蔬菜硝酸盐含量的作用。砂中含有的钼、硼、铁、锌、钙、镁等微量元素对降低硝酸盐含量起到得了有益作用。

5.3  重金属含量

铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铬（Cr）等是当前最为关注的5种对人体有严重危害的重金属[69]。通过龙黎等[44]、赵毛媛[37]对沙漠沙、风成沙和海滩沙的测量可知，砂中含有Pb、As和Cr等重金属元素。荣湘民等[41]测量了砂栽培生菜Pb和Cd的含量，8种营养配方生产生菜的Cd含量均小于国家标准0.20 μg/g，有1种营养液配方生产生菜的Pb含量超过国家标准（0.30 μg/g），为0.40 μg/g，但并非研究结论中的最优营养液配方，其余7种营养液配方生产生菜的Pb含量均小于0.30 μg/g。穆大伟等[9]测量了砂栽培生菜的重金属含量：As 0.30 μg/kg，Cd 0.04 μg/g，小于国家标准As和Cd限量值0.50 μg/g、0.20 μg/g[70]。说明砂栽培未造成蔬菜重金属污染，但不同来源砂的重金属含量并不相同，如砂源地存在较为严重的重金属污染，应检测合格后再作为栽培基质使用。

综合上述分析，透气型砂栽培具有如下特点：（1）永续性生产。无论泥炭还是岩棉，在使用1～2年后都需要更换基质;水培则出现容器长藻等问题，透气型砂栽培持续生产25 a不需要更换基质而无连作障碍，是永续性生产方式;（2）省力性生产。透气型砂栽培不更换基质，不需要翻耕，砂内杂草种子少，不需要除草，白菜、生菜、苋菜等的根系不需要从基质中清理出来，留在砂内自然分解，劳动内容比岩棉培、泥炭培和水培少，劳动强度低;（3）低技术。生产者不需要很强的专业知识，非农业人士经过短期培训就可以掌握砂栽培生产技术，透气型砂栽培是一种类似于傻瓜照相机的无土栽培模式;（4）高品质。砂栽培蔬菜含糖量更高，亚硝酸盐含量更少，品质更好。砂基质持水孔隙小、比热容小，脲酶含量高，活性强，所生产蔬菜含糖量高，硝酸盐含量少;（5）成本低。透气型砂栽培不需要更换基质，节省了基质成本和更换基质的劳动成本。劳动量小，操作简单，非专业人员也可以从事生产，人员成本和管理成本较低;（6）生态环保。废弃的岩棉、蛭石等基质对环境有负面影响，泥炭是一种不可再生资源，砂栽培不需要更换基质，栽培过程中没有多余营养液向外排除，是生态环保的无土栽培方式。

6  前景分析

透气型砂栽培具有显著的特点，在应用过程中也面临着一些问题。缺乏商品化基质是发展透气型砂栽培所面临的主要问题之一。砂基质理化性质因产地来源不同差别较大，需要生产者自行处理，不同来源的砂处理方式有一定差异，砂基质质量受人为影响较大。处理后的砂基质较重，不适宜像岩棉一样在全国甚至全世界范围远距离运输，商品化供应，是透气型砂栽培发展的主要限制因素。

透气型砂栽培生态环保、低技术、低成本、高品质的特性符合当前基质栽培发展趋势，必然越来越受到科研工作者和生产实践的重视。特别是在南海岛屿、城市和建筑内以及沙漠中，透气型砂栽培具有较强优势。砂是南海岛屿最容易获得的基质，环境友好的特点满足南海岛屿的生态要求。在城市和建筑中以及沙漠中，利用砂栽培技术生产蔬菜，没有废弃基质和外排的营养液污染环境，非专业人员、高龄人士可以从事生产，具有一定社会意义。透气型砂栽培技术是解决南海岛屿新鲜蔬菜供应问题的有效措施。

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