水耕栽培

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（），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根部的材質，例如：珍珠岩、砾石、木質纖維、砂粒、泡棉。由於不需用土壤，故又稱無土栽培。

目前，蕃茄和茄子，諸如茄科蔬菜，菠菜和萵苣，如軟蔬菜，甜瓜和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。

優點
*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。

基材
基材也稱為基質，是指在無土栽培中所用取代土壤，固定根系的物質。在無土栽培中，因固定根系的需要，常用沙、礫等固體物質作為基質。基質需要具備良好的透氣性和透水性能，以保證根系的正常生長。

水耕農民必須做出的最明顯的決定之一是他們應該使用哪種基材。不同的基材適合不同的種植技術。

膨脹粘土骨料（煉石）
烘焙粘土顆粒適用於水耕系統，其中所有營養素都在水溶液中小心控制。粘土顆粒是惰性的，pH中性，不含任何營養價值。

將粘土製成圓形顆粒，並在中在迴轉窯中燒製。這使得粘土像「爆米花」一樣膨脹，變得多孔。它重量輕，並且不會隨著時間的推移而緊湊。根據品牌和製造工藝，單個顆粒的形狀可以是不規則的或均勻的。製造商認為膨脹粘土是一種生態可持續和可重複使用的生長介質，因為它具有清潔和消毒的能力，通常使用白醋、氯漂白劑或過氧化氫溶液中洗滌，並完全沖洗。

另一種觀點認為，在作物顯示出這種增長後，煉石最好不要重複使用，即使它們被清潔，因為根部生長可能會穿進基材。

生長石
生長石（）由玻璃廢料製成，比珍珠岩和泥炭具有更多的空氣和水保留空間。這種骨料比煮熟的稻殼保存更多的水。生長石按體積計由0.5至5％碳酸鈣組成。以一包5.1公斤包裝為例，生長石內含約25.8至258克的碳酸鈣，剩餘的均為。

岩棉
岩棉是水耕中使用最廣泛的介質。岩棉是一種惰性基質，適用於運行廢物和再循環系統。岩棉由熔融岩石，玄武岩或“爐渣”製成，紡成單束纖維束，並粘合到能夠產生毛細管作用的介質中，實際上可以防止大多數常見的微生物降解。岩棉通常僅用於幼苗階段，或者用於新移植的植物，可以在植物基礎上保留其壽命。

岩棉具有許多優點和一些缺點。優點包括其作為商業水耕基質的已證實的效率和有效性。缺點處理時可能造成皮膚上的刺激。

岩棉產品可以設計成容納大量的水和空氣，有助於根[和[水栽]]的根系生長和養分吸收，它們的纖維性質也提供了良好的機械結構，使植物保持穩定。

岩棉的天然高pH使它們最初不適合植物生長，需要搭配具有適當穩定pH的羊毛。

營養液
無機水耕溶液
水溶液的配方是植物营养学的應用，其營養缺乏症狀與傳統中發現的相反。然而，水耕溶液的潛在化學性質可以通過許多重要方式與土壤養分不同。重要的區別包括：

與土壤不同，水培營養液不具有粘土顆粒或有機物的陽離子交換能力（CEC）。沒有CEC意味著pH和營養物濃度在水培裝置中的變化可能比在土壤中更快。
植物對營養素的選擇性吸收常常使溶液中抗衡离子的量不平衡。這種陽離子不平衡可導致其他陽離子基營養素的缺乏症狀（例如鎂2+），即使這些營養素的理想量溶解在溶液中也是如此。
取決於pH或水污染物的存在，諸如鐵的營養物可能從溶液中沉澱而變得不能用於植物。於此通常需要對pH，緩衝溶液和螯合劑的使用進行常規調整。

與傳統農業一樣，應調整營養素以滿足每種特定植物品種的萊比錫最少量律。

工具
常用設備
將營養濃度和pH值管理在可接受的範圍內對於成功的水耕園藝至關重要。

用於管理水耕解決方案的常用工具包括：

電導率儀：一種通過測量溶液傳輸電流的程度來估算營養素ppm的工具。
pH計：一種利用電流確定溶液中氫離子濃度的工具。
石蕊試紙：一次性pH指示劑剝離，通過顏色變化確定氫離子濃度化學反應。
量筒或量匙用於測量預混合的商業水培溶液。

先進的設備
先進的設備也可用於執行營養液的準確化學分析。例子包括：:

軟體
雖然預先混合的濃縮營養液通常由水培愛好者和小型商業種植者從商業營養品製造商處購買，但是存在若干工具來幫助任何人在沒有廣泛的化學知識的情況下製備他們自己的解決方案。

水耕營養配方計算器可以通過簡單的JavaScript界面使用。

混合解決方案
通常使用個人混合溶液培養液對於業餘愛好者或小規模商業種植者來說是不切實際的，因為商業產品可以合理的價格獲得。

這些產品通常作為三部分配方購買，強調某些營養作用。

例如，營養生長（即高氮），開花（即高鉀和磷）和微量營養素溶液（即微量礦物質）的溶液很受歡迎。這些多部分肥料的時間和應用應與植物的生長階段相吻合。例如，在一年生植物生物生命週期結束時，應限制植物高氮肥。在大多數植物中，氮限制抑制營養生長並有助於誘導開花。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。後來在各種孟加拉、中國和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、東方計劃和探測器號。

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磷和鉀的水平增加，並且二價陽離子鈣，鎂，錳，鋅和鐵的含量降低。

在太空中生物防治
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。

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。

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。

太空梭
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。

參見

氣耕
魚菜共生

植物工廠
植物营养学
植物病理學
根腐病
垂直農法
省水花園

參考資料
外部連結
*[https://web.archive.org/web/20120123111952/http://ag.arizona.edu/ceac/ Controlled Environment Agriculture Center, University of Arizona]
*[https://web.archive.org/web/20070929103435/http://www.soils.wisc.edu/courses/soils326/hydropon.htm Barak, P. 2002. Essential Elements for Plant Growth: Hydroponics.]
[https://web.archive.org/web/20070922040001/http://ag.arizona.edu/PLS/faculty/MERLE.html Jensen, M.H. 1997. Hydroponics. HortScience* 32]
[https://web.archive.org/web/20180820165521/http://aces.uiuc.edu/vista/html_pubs/hydro/hydrotoc.html Hydroponics as a Hobby: Growing Plants Without Soil.* University of Illinois, Circular 844]
*[http://www.usu.edu/cpl/research_hydroponics.htm Utah State University Hydroponics]
*[https://web.archive.org/web/20070928002716/http://www.cornellcea.com/handbook_home.htm Cornell University Commercial Hydroponic Lettuce, Spinach and Pak Choi Grower's Handbooks]
*[http://www.epa.gov/Ozone/mbr/casestudies/volume3/hydropn3.html Hydroponics and Soilless Cultures on Artificial Substrates as an Alternative to Methyl Bromide Soil Fumigation]

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