1969年，在丹麥人開始采用巖棉栽培的同時，美國人則開發(fā)了一種完全使用砂子作為基質(zhì)的適于沙漠地區(qū)的開放式無土栽培系統(tǒng)。作為節(jié)水性農(nóng)業(yè)項目，很快受到美國亞利桑那州、伊朗、阿拉伯聯(lián)合酋長國的重視。

　　沙漠、半沙漠占地球陸地面積的1/4～1/3，分布于中東、北非、中國、南北美洲、大洋洲等地。在理論上這種系統(tǒng)具有很大的潛在優(yōu)勢，這些地區(qū)的砂子資源極其豐富，不需從外部運入，價格低廉，砂子不需每隔1～2年進行定期更換，屬永久性的基質(zhì)。

　　砂培可以看作是礫培的一種，但其基質(zhì)粒徑比礫培小，且其保水性比礫培高。砂培系統(tǒng)的特征是砂粒基質(zhì)能保持足夠濕度，滿足作物生長需要，又能充分排水，保證根際通氣。但有時會因砂粒粒徑過小，保濕量過大，而又不循環(huán)流動，導致溶氧供應(yīng)量減少，通氣不良的情況。因此，如何把握砂培不過干、不過濕是管理技術(shù)的關(guān)鍵。

　　一、基質(zhì)

　　砂是無土栽培中應(yīng)用最早的一種基質(zhì)材料。其最大優(yōu)點是取材廣泛，價格便宜。砂的不同粒徑組成，物理性質(zhì)有著很大的差異。決定著栽培效果，粗砂透氣好而持水力弱，細砂及粉砂相反。Shive研究結(jié)果表明，1.5～1.0mm粒徑的砂粒，保水力為26.8%，1.0～0.5mm的為30.2%，0.5～0.32mm為32.4%，0.23～0.25mm為37.6%。

　　從砂的化學性質(zhì)來看，由于砂的種類及來源不同，其pH值和微量元素含量都有較大的差別。鑒于以上所述，砂作為無土栽培的基質(zhì)，使用中應(yīng)注意以下幾個方面。

　　1.砂粒不宜過細，可選用0.6～2.0mm粒徑組成的為好。砂粒應(yīng)均勻，不宜在大砂粒中加入土壤或細砂。J.SDauglas認為粒徑小于0.6mm的砂粒應(yīng)占50%左右，大于0.6mm的應(yīng)占50%左右。王儒鈞等試驗砂培的粒徑組成為：砂子粒徑大于2mm的占1.1%，2～1mm占6.9%，1～0.5mm占19.7%，小于0.5mm占72.3%。

　　2.砂子在使用前應(yīng)進行過篩，剔除大的礫石，用水沖洗以除去泥土及粉砂。

　　3.用前進行化學分析，以確定有關(guān)成分含量，以保持營養(yǎng)成分的合理用量和有效性。

　　4.確定合理的供液量和供液時間，防止因供液不足而造成缺水。

　　二、砂培的設(shè)施結(jié)構(gòu)

　　（一）栽培槽

　　1.固定式栽培槽一般為多用磚或水泥板筑成的水泥槽，內(nèi)側(cè)涂以惰性涂料，以防止弱酸性營養(yǎng)液的腐蝕，也可用涂瀝青的木板建造。槽的寬度為80～100cm,兩側(cè)深15cm，中央深20cm，橫底呈“V”形，橫底鋪雙層0.2mm厚黑色聚乙烯塑料薄膜。

　　由于砂培采用滴灌法供液，一般供液量都超過8～10%，且不回收，因此槽底部應(yīng)有1：400的坡降，以利于排液。另外還應(yīng)設(shè)置排液管，使多余的營養(yǎng)液排放到棚室外面。排液管依槽底形狀不同而設(shè)置不同。“V”字形的槽底，排液管可設(shè)置在槽底中央；如中間高兩邊低的槽（圖9-3），則設(shè)在槽外，于道路邊設(shè)一暗溝排液。設(shè)置槽中間的排液管可用多孔塑料管，管徑4～7.5cm，孔隙朝下，即排水孔朝槽底。也可以從排水管腹部每隔40～50cm切割一道深入管徑1/3的縫隙作為排水通路，縫隙朝底下，以防作物根系阻塞孔隙。

　　2.全地面砂培床這是另一種砂培形式，由美國Arizona州開發(fā)的，非常適于在沙漠地區(qū)應(yīng)用。在整個溫室地面上全部鋪上砂，做成一個大栽培床，為了利于排水，床底的坡降應(yīng)稍大，通常為1：200，在床上鋪兩層0.15～0.2mm厚的黑色聚乙烯薄膜，薄膜上按1.5～2.0m的間隔，平行排列直徑為4.0～6.0cm的多孔塑料排液管，排液管孔應(yīng)向下（圖9-4）。排出的營養(yǎng)液流到室外的貯液池中，可用于大田施肥。排液管放好后，鋪上30cm厚的砂層，整平，砂的厚度要均勻，如深淺不一，將導致基質(zhì)中濕度分布不勻，淺的地方作物根系可能會長入排水管中將其堵塞。

　　（一）供液系統(tǒng)

　　砂培通常采用滴灌方式供液。由供液主管道（φ32～50mm）、支管道（φ20～25mm）、毛管（φ13mm）、滴管和滴頭組成。滴管和滴頭接在毛管上，每一植株有一個滴頭，務(wù)求每株滴液量相同。毛管在水平床面長度不能超過15m，過長會造成末端植株的供液量小于進液口一端的供液量，導致作物生長不一致。

　　較為經(jīng)濟、方便的方式是選用多孔微灌軟管代替上述滴灌系統(tǒng)，使毛管、滴管和滴頭溶為一體，出水口位于軟管軸線的上方，管壁厚一般為0.1～0.2mm，出水孔的孔徑為0.7～1.0mm，孔距為250～400mm，對水源的要求也降低了許多，直接鋪在行間，從微孔中流出營養(yǎng)液，濕潤基質(zhì)。微灌帶的出水孔采用特殊的機械加工方法形成，流量均勻。軟灌帶的成本低，使用方便，但使用壽命較短。

　　灌溉系統(tǒng)用的營養(yǎng)液，要經(jīng)過一個裝有100目砂網(wǎng)的過濾器，以防雜質(zhì)堵塞滴頭。

　　三、砂培技術(shù)要點

　　（一）營養(yǎng)液管理

　　1.配方及濃度

　　從砂的化學性質(zhì)看，pH值一般為中性或偏酸，除Ca的含量較高，其他大量元素含量都偏低。各種微量元素在砂中都有一定的含量，很多砂中Fe的含量較高且可被植物利用，Mn和B含量僅次于Fe，有時可以滿足作物需要。

　　另外，砂培基質(zhì)的緩沖能力較低，且是采用開放式供液，在基質(zhì)中貯液不多，以致使基質(zhì)中營養(yǎng)液的成分、濃度和pH反應(yīng)會變化較大。

　　因此，在選定營養(yǎng)液配方時，應(yīng)根據(jù)所用砂的各種元素的含量對配方進行調(diào)整以確保各種養(yǎng)分的平衡，另外營養(yǎng)液的生理反應(yīng)應(yīng)比較穩(wěn)定。使用時，應(yīng)用低的劑量，如果配方的生理反應(yīng)穩(wěn)定，但劑量較高，則可用其1/2的劑量。

　　2.供液量和供液方法

　　在正常情況下，可根據(jù)作物對水分的需要來確定供液次數(shù)。每天可滴灌2～5次，每次要灌足水分，允許有8～10%的水排出，并以此來判斷是否灌足。

　　每星期應(yīng)對排水中的可溶鹽總量測定兩次（用電導率測定儀）。如可溶鹽總量超過2000mg/l時，則應(yīng)改用清水滴灌數(shù)天，讓其溶鹽，以降低濃度。當出現(xiàn)低于滴灌用的營養(yǎng)液濃度后，應(yīng)重新改回用營養(yǎng)液滴灌。

　　如遇連續(xù)低溫陰雨天氣，從對水分的需要來看，可能不需要天天多次滴灌。但從養(yǎng)分需要來看，有可能是需要滴灌的。此時可繼續(xù)滴進營養(yǎng)液，讓新營養(yǎng)液替換掉已在砂中被作物消耗去養(yǎng)分的舊營養(yǎng)液，以保證作物對養(yǎng)分的需要。如遇到滴量不多就有不少水排出時，可將營養(yǎng)液的濃度提高（總營養(yǎng)鹽濃度不要超過2.5g/l）再行滴灌。

　　（二）基質(zhì)消毒

　　一般每年進行1次，也可以1茬1次。以消除包括線蟲在內(nèi)的土傳病蟲害為主。常用消毒劑為1%福爾馬林溶液、0.3%～1%次氯酸鈣或次氯酸鈉溶液。藥劑在床上滯留24h后，用水清洗3～4次，直至完全將藥劑洗去為止。此外，也可用溴甲烷等藥劑消毒和其他方法消毒，方法可參照本書基質(zhì)消毒部分。