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|摘要|气雾栽培是一种新型的无土栽培模式，是未来设施栽培的主要方向。文章对气雾栽培的栽培系统、栽培模式、存在问题及改进措施、应用前景等进行了综合表述，探讨气雾栽培目前的研究现状和应用前景。
20世纪50年代，美国开始在温室内采用无土栽培的生产方式生产蔬菜，成为最早实现无土栽培商业化的国家[1]。90年代前，中国无土栽培技术的研究以引进、吸收和消化为主，90年代以后，國内开始自主研发适合中国环境资源情况的无土栽培技术[2]。目前中国无土栽培技术已广泛应用于蔬菜、花卉、果树、中药材等。无土栽培具有利于实现工厂化生产、不受土壤栽培条件限制、肥水利用率高、产量高、产品品质高等诸多优势，已成为设施作物生产的重要栽培方式，但是在基质栽培和水培中仍有诸多的问题待解决，比如科学灌溉问题、水中溶氧含量低的问题，而以上问题在气雾栽培中较少出现。
气雾栽培的概念在1968年被提出，该技术通过喷雾装置将雾状的营养液喷洒到作物的根系上，解决了基质对矿质营养元素的吸附、营养液中亚硝酸盐积累、根系缺氧等问题，被认为是在无土栽培技术中水肥气协调得最好的栽培方式[3]。气雾栽培的栽培方式已被用于自动化生产和立体栽培中，以有效提高空间生产效率。在科研中，由于作物根系裸露在外，有利于及时、方便地对生长情况进行监查，制定管理措施，为科研人员研究无土栽培技术提供充足的案例和试验数据。专家研究表明，气雾栽培能提高网纹甜瓜、麝香、非洲白蔘等植株的产量和品质[4-5];还可以缩短马铃薯的生长周期、加快原种的繁殖速度，并且可清晰直观地观察马铃薯根系、结薯情况[6]。
气雾栽培系统
气雾栽培系统主要包括栽培系统和营养液供给系统，随着物联网和信息技术的发展，计算机自动控制系统已在气雾栽培的营养液供给系统中得到应用。
栽培系统
气雾栽培作物的根系悬空生长，植株依靠定植空中的填塞或定植篮固定，物理支撑以栽培床的形式实现，栽培床的大小和形态可根据需求自由设计。依据栽培床的不同类型，气雾栽培的栽培系统主要分为苗床式、立桶式、立体式 。
苗床式栽培系统是农业生产中较普及、易建造的一种栽培系统，一般在平地上建立苗床，在床底设置捎带坡度且不渗漏的底面，并铺设带有雾化喷头的弥雾管道，选择合适材质的栽培床用来定植植株[7]。苗床式栽培系统主要用于较矮或可以引缚固蔓的植株。立桶式栽培系统是一种以简易围桶作为根域空间、以大空间雾化作为供液方式的栽培系统，可以创造较大的根域空间，以最大限度地发挥植株的生长潜能，主要用于番茄树、南瓜王、蔬菜树等大株型植株的栽培[7]。立体式栽培系统，包括“A”字式、梯架式、立柱式等多种栽培模式，可以提高空间利用率，大大提高单位面积的产值，以实现从平面发展到立体空间的飞跃，这种栽培模式一般用来种植叶菜类等小株型植物[8]，是目前发展最快的一种气雾栽培模式。
营养液供给系统
营养液供给系统主要包括水泵、管道、储液池、喷雾装置和控制器等。储液池中的营养液通过水泵经雾化喷头形成气雾供给植物根系吸收，剩余的营养液经回流管道过滤后重新进入储液池，进而实现营养液的循环可持续利用[9]。营养液供给系统的核心为喷雾装置，营养液的雾滴大小、气雾的均匀程度等，会直接影响到植物根系的生长。目前雾化的方式有加压雾化、机械高速旋转离心雾化和超声雾化等，以超声雾化和高压雾化为主。喷雾装置中雾化喷头的选择最为关键，以高压雾化喷头的选择为例，高压雾化喷头主要包括组合式陶瓷喷头、压不透钢片式喷头、全不锈钢微雾喷头、撞击式喷头等，其中压不透钢片式喷头是目前应用较广泛的喷头之一，具有不会滴水、表面平整度较好、价格较低、易于清洗、耐压值较理想等优点。
徐伟忠[10]等已设计出由计算机智能控制、水泵或超声波雾化器供液的气雾栽培装置;而高建民[11]等专家以PIC16F877A芯片为核心构建喷雾控制系统，使气雾栽培设施进一步实现智能化控制;刘义飞[12]开展基于LabVIEW的温室番茄雾培控制系统研究，解决温室番茄对智能控制的技术需求，系统测试结果表明，系统人机交互界面良好、操作简便、能够全方位地实现温室气雾栽培番茄生产的自动化管理和远程监控。
气雾栽培的模式
徐伟忠[12]等将气雾栽培的模式分为科研及观光模式、低成本模式、高效化产业模式、山地模式、都市模式等5大模式。
气雾栽培的科研及观光模式，以满足科研和观光需求为主，主要包括玻璃箱槽式、分根式、钢构树式、转盘移动式、厢房式等气雾栽培方式;气雾栽培的低成本模式，工艺简单、成本较低，很适合普通设施内开展气雾栽培使用，主要包括桶式、拱形式、沟槽式、箱床式等气雾栽培方式;气雾栽培的高效产业化模式，投资较高、生产效率高，适合在现代化设施内使用，主要包括塔式、梯架式、立柱式、垂面式、“V”槽篱壁式、“X”架式等气雾栽培方式;气雾栽培的山地模式，独立性强，适合在山地中使用，主要包括避雨防虫立柱式、洞桶式、伸缩管式、树杈悬吊式等气雾栽培方式;气雾栽培的都市模式，造型简单美观、易于管理，适合在都市环境中使用，主要包括屋顶果园的PVC管式、层架式LED补光的植物工厂式、室内绿植的墙面式等气雾栽培方式。
通过多种雾培模式的综合利用，可以有效解决城市发展与耕地减少之间的矛盾，特别是在生态环境恶劣、无法耕作的地域，可利用气雾栽培技术解决极地、海岛、沙漠、盐碱地等环境下的耕作问题。气雾栽培是解决当前农业生产环境污染、生态危机的重要技术。
存在问题及改进措施
根系生长过于发达
在气雾栽培条件下，植物的根系可以保持较为发达的薄壁组织，具有很强的再生和修复能力，并且根系表面能均匀地吸附营养液、水分、氧气，促进其快速生长[13]，这样易导致植物的根系生长发育过于发达，经济系数较低，如何更好的控制根系在合适的范围内生长是需解决的一项技术难题，需进一步开展此方向的研究。
20世纪50年代，美国开始在温室内采用无土栽培的生产方式生产蔬菜，成为最早实现无土栽培商业化的国家[1]。90年代前，中国无土栽培技术的研究以引进、吸收和消化为主，90年代以后，國内开始自主研发适合中国环境资源情况的无土栽培技术[2]。目前中国无土栽培技术已广泛应用于蔬菜、花卉、果树、中药材等。无土栽培具有利于实现工厂化生产、不受土壤栽培条件限制、肥水利用率高、产量高、产品品质高等诸多优势，已成为设施作物生产的重要栽培方式，但是在基质栽培和水培中仍有诸多的问题待解决，比如科学灌溉问题、水中溶氧含量低的问题，而以上问题在气雾栽培中较少出现。
气雾栽培的概念在1968年被提出，该技术通过喷雾装置将雾状的营养液喷洒到作物的根系上，解决了基质对矿质营养元素的吸附、营养液中亚硝酸盐积累、根系缺氧等问题，被认为是在无土栽培技术中水肥气协调得最好的栽培方式[3]。气雾栽培的栽培方式已被用于自动化生产和立体栽培中，以有效提高空间生产效率。在科研中，由于作物根系裸露在外，有利于及时、方便地对生长情况进行监查，制定管理措施，为科研人员研究无土栽培技术提供充足的案例和试验数据。专家研究表明，气雾栽培能提高网纹甜瓜、麝香、非洲白蔘等植株的产量和品质[4-5];还可以缩短马铃薯的生长周期、加快原种的繁殖速度，并且可清晰直观地观察马铃薯根系、结薯情况[6]。
气雾栽培系统
气雾栽培系统主要包括栽培系统和营养液供给系统，随着物联网和信息技术的发展，计算机自动控制系统已在气雾栽培的营养液供给系统中得到应用。
栽培系统
气雾栽培作物的根系悬空生长，植株依靠定植空中的填塞或定植篮固定，物理支撑以栽培床的形式实现，栽培床的大小和形态可根据需求自由设计。依据栽培床的不同类型，气雾栽培的栽培系统主要分为苗床式、立桶式、立体式 。
苗床式栽培系统是农业生产中较普及、易建造的一种栽培系统，一般在平地上建立苗床，在床底设置捎带坡度且不渗漏的底面，并铺设带有雾化喷头的弥雾管道，选择合适材质的栽培床用来定植植株[7]。苗床式栽培系统主要用于较矮或可以引缚固蔓的植株。立桶式栽培系统是一种以简易围桶作为根域空间、以大空间雾化作为供液方式的栽培系统，可以创造较大的根域空间，以最大限度地发挥植株的生长潜能，主要用于番茄树、南瓜王、蔬菜树等大株型植株的栽培[7]。立体式栽培系统，包括“A”字式、梯架式、立柱式等多种栽培模式，可以提高空间利用率，大大提高单位面积的产值，以实现从平面发展到立体空间的飞跃，这种栽培模式一般用来种植叶菜类等小株型植物[8]，是目前发展最快的一种气雾栽培模式。
营养液供给系统
营养液供给系统主要包括水泵、管道、储液池、喷雾装置和控制器等。储液池中的营养液通过水泵经雾化喷头形成气雾供给植物根系吸收，剩余的营养液经回流管道过滤后重新进入储液池，进而实现营养液的循环可持续利用[9]。营养液供给系统的核心为喷雾装置，营养液的雾滴大小、气雾的均匀程度等，会直接影响到植物根系的生长。目前雾化的方式有加压雾化、机械高速旋转离心雾化和超声雾化等，以超声雾化和高压雾化为主。喷雾装置中雾化喷头的选择最为关键，以高压雾化喷头的选择为例，高压雾化喷头主要包括组合式陶瓷喷头、压不透钢片式喷头、全不锈钢微雾喷头、撞击式喷头等，其中压不透钢片式喷头是目前应用较广泛的喷头之一，具有不会滴水、表面平整度较好、价格较低、易于清洗、耐压值较理想等优点。
徐伟忠[10]等已设计出由计算机智能控制、水泵或超声波雾化器供液的气雾栽培装置;而高建民[11]等专家以PIC16F877A芯片为核心构建喷雾控制系统，使气雾栽培设施进一步实现智能化控制;刘义飞[12]开展基于LabVIEW的温室番茄雾培控制系统研究，解决温室番茄对智能控制的技术需求，系统测试结果表明，系统人机交互界面良好、操作简便、能够全方位地实现温室气雾栽培番茄生产的自动化管理和远程监控。
气雾栽培的模式
徐伟忠[12]等将气雾栽培的模式分为科研及观光模式、低成本模式、高效化产业模式、山地模式、都市模式等5大模式。
气雾栽培的科研及观光模式，以满足科研和观光需求为主，主要包括玻璃箱槽式、分根式、钢构树式、转盘移动式、厢房式等气雾栽培方式;气雾栽培的低成本模式，工艺简单、成本较低，很适合普通设施内开展气雾栽培使用，主要包括桶式、拱形式、沟槽式、箱床式等气雾栽培方式;气雾栽培的高效产业化模式，投资较高、生产效率高，适合在现代化设施内使用，主要包括塔式、梯架式、立柱式、垂面式、“V”槽篱壁式、“X”架式等气雾栽培方式;气雾栽培的山地模式，独立性强，适合在山地中使用，主要包括避雨防虫立柱式、洞桶式、伸缩管式、树杈悬吊式等气雾栽培方式;气雾栽培的都市模式，造型简单美观、易于管理，适合在都市环境中使用，主要包括屋顶果园的PVC管式、层架式LED补光的植物工厂式、室内绿植的墙面式等气雾栽培方式。
通过多种雾培模式的综合利用，可以有效解决城市发展与耕地减少之间的矛盾，特别是在生态环境恶劣、无法耕作的地域，可利用气雾栽培技术解决极地、海岛、沙漠、盐碱地等环境下的耕作问题。气雾栽培是解决当前农业生产环境污染、生态危机的重要技术。
存在问题及改进措施
根系生长过于发达
在气雾栽培条件下，植物的根系可以保持较为发达的薄壁组织，具有很强的再生和修复能力，并且根系表面能均匀地吸附营养液、水分、氧气，促进其快速生长[13]，这样易导致植物的根系生长发育过于发达，经济系数较低，如何更好的控制根系在合适的范围内生长是需解决的一项技术难题，需进一步开展此方向的研究。