我國(guó)面臨著嚴(yán)重的資源和能源短缺問(wèn)題，人均耕地面積和水資源占有量只有世界人均水平的1/3和1/4，并呈進(jìn)一步減少的趨勢(shì)。而我國(guó)的鹽堿地面積有3300多萬(wàn)公頃，并以每年6000多公頃的速度在增加。面對(duì)這一現(xiàn)實(shí)，我國(guó)農(nóng)業(yè)必須選擇一條資源高效利用的集約化可持續(xù)發(fā)展的道路。而利用無(wú)土栽培可以在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)無(wú)法利用的鹽堿地、戈壁、沙漠等非可耕地上進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，同時(shí)無(wú)土栽培也是解決設(shè)施蔬菜連作障礙的有效方法。因此，開(kāi)發(fā)無(wú)土栽培技術(shù)是實(shí)現(xiàn)蔬菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的重要途徑，也是蔬菜生產(chǎn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化、規(guī)模化、集約化轉(zhuǎn)化的新型栽培方式。
我國(guó)設(shè)施栽培發(fā)展迅速，已成為許多地區(qū)農(nóng)民致富、農(nóng)業(yè)增效的支柱產(chǎn)業(yè)。我國(guó)人均蔬菜占有量接近400公斤，遠(yuǎn)超世界人均126.8公斤，從根本上解決了市民的吃菜問(wèn)題。以前我國(guó)重點(diǎn)是首先解決蔬菜欠缺和周年供應(yīng)問(wèn)題，一切以高產(chǎn)、超高產(chǎn)為目標(biāo)，研究成果多是“大肥、大水”管理。“大水、大肥”雖然提高了產(chǎn)量，但明顯帶來(lái)土壤鹽漬化、連作障礙、地下水污染、品質(zhì)較差等問(wèn)題，面源環(huán)境污染和土壤連作障礙問(wèn)題已是我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。
而“無(wú)土栽培”是設(shè)施農(nóng)業(yè)克服連作障礙和面源環(huán)境污染的一個(gè)重要途徑，許多發(fā)達(dá)國(guó)家在無(wú)土栽培技術(shù)方面取得了顯著突破，相繼開(kāi)發(fā)了符合本國(guó)國(guó)情和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的無(wú)土栽培方式和技術(shù)。我國(guó)從1986年才正式開(kāi)展蔬菜無(wú)土栽培技術(shù)的研究。從1986年到1990年，我國(guó)無(wú)土栽培主要處于引進(jìn)和消化吸收階段，自1990年以后，我國(guó)無(wú)土栽培進(jìn)入自主研發(fā)階段，到2000年的10年內(nèi)，中國(guó)自己研究創(chuàng)造了一些投資少、更適合中國(guó)國(guó)情的無(wú)土栽培系統(tǒng)，如有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培系統(tǒng)、浮板毛管系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都采用國(guó)內(nèi)設(shè)備和肥料，生產(chǎn)出各種無(wú)土栽培配套系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)者的需要，大大降低了無(wú)土栽培的成本，促進(jìn)了無(wú)土栽培技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用。1985年，我國(guó)無(wú)土栽培面積僅有0.1公頃，1995年增加到50公頃，2005年發(fā)展到1500公頃，2009年全國(guó)無(wú)土栽培面積超過(guò)3000公頃，起到了較好的示范作用。但目前無(wú)土栽培面積不足溫室和大棚面積的0.1％，主要存在以下技術(shù)問(wèn)題需要解決：
一是荷蘭等國(guó)家無(wú)土栽培主要采用雨水進(jìn)行灌溉，而我國(guó)北方使用的地下水EC值高、水質(zhì)偏硬，滴微灌系統(tǒng)難以適應(yīng)，經(jīng)常發(fā)生堵塞和澆水不均問(wèn)題；二是無(wú)土栽培多采用大量使用綜合性狀優(yōu)良草炭、蛭石等基質(zhì)，但草炭為不可再生資源，栽培基質(zhì)成本越來(lái)越高；三是目前我國(guó)滴微灌系統(tǒng)對(duì)水溶性肥料要求高、與栽培系統(tǒng)不配套；四是我國(guó)無(wú)土栽培技術(shù)的研究薄弱，對(duì)使用者知識(shí)水平要求高，操作復(fù)雜，初期投入成本高，影響無(wú)土栽培技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用。
針對(duì)這些技術(shù)問(wèn)題，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心和農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)（北方）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2009年開(kāi)始確立了“安心安全蔬菜生態(tài)生產(chǎn)系統(tǒng)”的創(chuàng)新研發(fā)，以不再使用草炭土等不可再生資源和建立生態(tài)可持續(xù)新技術(shù)前瞻性研究為目標(biāo)，從基礎(chǔ)研究和栽培系統(tǒng)建立入手，研究并開(kāi)發(fā)了“無(wú)基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)液育苗”、“封閉式循環(huán)槽培生態(tài)栽培”、“液流弓背式果菜管道栽培”和“安心韭菜、葉菜栽培”4個(gè)新的無(wú)土栽培系統(tǒng)。
研究表明，“安心安全蔬菜生態(tài)生產(chǎn)系統(tǒng)”的創(chuàng)新研發(fā)初步建立了適合我國(guó)國(guó)情、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)易的無(wú)土栽培技術(shù)體系，從而構(gòu)建適合中國(guó)國(guó)情的節(jié)水節(jié)肥、高產(chǎn)高效、封閉零排放設(shè)施蔬菜生態(tài)栽培系統(tǒng)，不僅可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)、資源循環(huán)利用、減輕生態(tài)環(huán)境負(fù)荷目標(biāo)，還可簡(jiǎn)化無(wú)土栽培的操作和投入。而且這4個(gè)栽培系統(tǒng)的成本只有荷蘭栽培系統(tǒng)的32%~50%，使得這一技術(shù)容易被郊區(qū)菜農(nóng)接受，可大面積推廣。
“安心安全蔬菜生態(tài)生產(chǎn)系統(tǒng)”的創(chuàng)新研究，通過(guò)栽培系統(tǒng)創(chuàng)新給植物根系創(chuàng)造了健康的生長(zhǎng)環(huán)境，特別是首次探索了不再使用草炭等不可再生有機(jī)資源的營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)無(wú)機(jī)基質(zhì)獨(dú)特栽培技術(shù)。因此，該發(fā)明不僅在栽培理論上有所創(chuàng)新，而且在蔬菜生產(chǎn)中可創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
