水培也叫“水耕”，是無土栽培的主要類型之一。水培是通過特定設(shè)施營造相對封閉，能儲存營養(yǎng)液的環(huán)境，并使根部生長所需的水、肥、氣、熱等條件保持相對穩(wěn)定，全部或部分根系“浸泡”在營養(yǎng)液中的栽培方法。

從嚴格意義上講，水培是純粹的無土栽培。因為根系與營養(yǎng)液之間沒有任何中間吸附與緩沖的介質(zhì)，是直接“浸泡”式接觸。

要使植物健康生長，首先要確保根系生長良好，而根系生長良好與否取決于根際環(huán)境。根際環(huán)境的溫度、氧氣、酸堿度、離子濃度及不同離子之間的比例要合適。并且營養(yǎng)液中礦物質(zhì)養(yǎng)分是否齊全，陰陽離子是否平衡，是否含有有毒、有害物質(zhì)，是否含有病源微生物、害蟲等，都會在根系的外觀上表現(xiàn)出來。根系如果潔白、堅挺、有彈性、不扭曲、不變色、不斷裂，證明根系生長健康。根系生長健康，植物就能進行正常的水肥吸收，植物地上部生長也就正常了。反之，根系如果表現(xiàn)出根尖發(fā)黑、根系變黃甚至腐爛的現(xiàn)象， 植物地上部的莖葉和花果上也會表現(xiàn)出“不正?！钡陌Y狀。因此，水培技術(shù)是檢驗植物營養(yǎng)元素是否齊全，根際環(huán)境是否適宜的科學(xué)研究手段之一。

生長在自然界中的植物，是一種“生長適應(yīng)”的過程。植物在生長過程中，除了要經(jīng)歷四季氣候變化，還要面對干旱、水澇、高溫、大風(fēng)等自然災(zāi)害。此外，植物還可能面對營養(yǎng)虧缺，養(yǎng)分不平衡，物種之間的競爭，病蟲害侵染、噬咬等危害。和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，設(shè)施農(nóng)業(yè)為植物創(chuàng)造了相對優(yōu)越的生長條件，規(guī)避了一些氣象災(zāi)害和自然界物種之間的競爭、生物對抗因子等威脅。因此，農(nóng)作物、瓜果蔬菜的生長情況更為良好。然而某些病害、昆蟲的危害依然存在。土壤是一個類生物體，是有生命的，它承載著眾多生物種群繁衍，復(fù)雜生化演替，礦物質(zhì)化學(xué)演變等過程。雖然土

壤通過人們的改良已經(jīng)成為作物生長的理想介質(zhì)，但復(fù)雜的“生物群體”，如各種真菌、細菌、放線菌，各種土居昆蟲、軟體動物和病原微生物等，依然對作物生長產(chǎn)生有利或有害的影響。

目前的科學(xué)試驗除了研究影響植物生長發(fā)育的利弊關(guān)系外，更重要的是探究如何創(chuàng)造更有利于植物生長發(fā)育的條件，規(guī)避和減少有害因子的干擾，使目標作物生長更好、產(chǎn)量更高、品質(zhì)更優(yōu)。

比土壤栽培更進一步的栽培模式是基質(zhì)栽培。基質(zhì)栽培相對隔離了土壤有害生物的干擾， 其適宜的物理、化學(xué)環(huán)境更加適合植物的生長發(fā)育?；|(zhì)所起的作用是固定根系、保持水肥、承載根系的水肥吸收。無土栽培基質(zhì)中的養(yǎng)分，部分被根系直接吸收， 另一部分被間接吸收?；|(zhì)的配制目標應(yīng)當是“ 優(yōu)化的土壤”， 如果配制的基質(zhì)的理化性狀還不如當?shù)氐耐寥溃?就說明這種基質(zhì)無土栽培是缺乏進步意義的。雖然和土壤相比， 基質(zhì)具有一些優(yōu)點， 例如基質(zhì)栽培可以排除某些土壤有害物質(zhì)的干擾。但是基質(zhì)的本身物理、化學(xué)性狀會“ 緩沖” 營養(yǎng)液的化學(xué)性狀和功效。

所以，相比土壤和基質(zhì)栽培，水培的水肥吸收較為直接和高效。但由于營養(yǎng)液理化性狀的微小波動都會影響乃至傷害水培作物的正常生長，水培的管理要求也較為嚴格。為進一步搞清水培

蔬菜安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的科學(xué)原理，本文從以下幾個方面進行論述：

水培營養(yǎng)液中的礦物質(zhì)營養(yǎng)

水培營養(yǎng)液是根據(jù)蔬菜正常生長狀態(tài)下對養(yǎng)分的需求規(guī)律，把土壤中所能提供給蔬菜的各類營養(yǎng)元素以更純凈高效的形態(tài)和更合理的配比供應(yīng)給蔬菜。因此，水培提供的養(yǎng)分是“土壤中有效養(yǎng)分的精華”，與土壤里的“有效養(yǎng)分”形態(tài)（離子狀態(tài)）沒有本質(zhì)的區(qū)別。只是土壤中大多數(shù)有機或難溶性無機養(yǎng)分必須通過土壤微生物分解，根系自身分泌有機酸去溶解、螯合，或用其他化學(xué)方式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化，才能形成離子態(tài)的養(yǎng)分而被蔬菜吸收。所以，蔬菜吸收土壤中養(yǎng)分的過程是要“消耗體能”的。

而水培則是采用人工配制的營養(yǎng)液，其本身就是完全溶解的離子態(tài)營養(yǎng)，可以直接被蔬菜吸收。此外，水培營養(yǎng)液可以排除土壤栽培中其他非蔬菜生長必需的（包括人體不需要）礦物質(zhì)及各種有毒、有害物質(zhì)，更符合蔬菜生長的養(yǎng)分需求。水培營養(yǎng)液能更精確、更合理、更有效地為蔬菜生長發(fā)育提供養(yǎng)分。所以，水培蔬菜很少出現(xiàn)礦物質(zhì)營養(yǎng)不足或存在有害礦物質(zhì)等問題。

隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展，城市周邊的耕地出現(xiàn)了不同程度的重金屬和其他污染問題。如果在這些受污染的耕地上種植蔬菜，無疑會造成蔬菜產(chǎn)品中重金屬和其他污染物含量超標。這些耕地要種植出無公害、無污染的蔬菜幾乎是不可能的。而水培生產(chǎn)技術(shù)可以從根源上隔絕土壤和灌溉水的污染，采用處理過的水來灌溉，生產(chǎn)出高質(zhì)量的無公害蔬菜。

有些種植方式施用尚未完全處理好的有機肥，有機肥中可能帶有致病微生物。如果采用豬糞、雞糞等家畜糞便，就存在感染人畜（禽）共患病的危險。而水培蔬菜則避免了這種隱患。而且有機肥本身的養(yǎng)分含量就存在不平衡的問題，例如多數(shù)有機肥的氮素含量較高，磷、鉀和其他微量元素的含量不足，這對于正常的蔬菜來說，本身就是一種脅迫。因此，用有機肥種植的蔬菜的產(chǎn)量、品質(zhì)，甚至是口感并不是最好的。從這點來說，水培蔬菜比有機肥種植的蔬菜更加安全，蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量也更高。

水培蔬菜的營養(yǎng)價值、口感、品質(zhì)

植物礦質(zhì)營養(yǎng)研究表明，植物生長必需的礦質(zhì)營養(yǎng)元素是17 種[ 硅（Si） 為某些植物的必需元素]， 除了碳(C)、氫(H)、氧(O) 是從水和空氣中獲得， 其余14 種礦物質(zhì)： 氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、硼(B)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)、氯(Cl)、鎳(Ni) 都是從土壤中獲得或需要人工施肥來補充的。水培營養(yǎng)液中的礦物質(zhì)營養(yǎng)元素是根據(jù)作物不同種類和不同生長發(fā)育期來調(diào)控養(yǎng)分供給的。由于生長過程中的養(yǎng)分供給比土壤栽培的充足而及時， 因此水培蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量要高于土壤栽培。

水培蔬菜生長速度快是由于養(yǎng)分供給充足而及時， 而且生長在溫室或大棚等環(huán)境可控的條件下， 蔬菜生長的各種外界環(huán)境條件都達到或者接近其最適生長的要求。因此， 水培蔬菜的生長速度要快于土壤栽培。但水培蔬菜并不會因為生長速度快而造成品質(zhì)下降。恰恰相反，由于其養(yǎng)分供應(yīng)充足且及時，環(huán)境調(diào)控好，植物光合作用效率高， 營養(yǎng)物質(zhì)合成量比土壤栽培多且快。因此， 水培蔬菜的產(chǎn)量高， 內(nèi)在品質(zhì)及口感更好。

土壤栽培存在的干旱、水澇、養(yǎng)分不平衡、昆蟲噬咬、致病微生物侵染等脅迫或者傷害，勢必會誘導(dǎo)植物分泌出多酚、醌、倍半萜等許多次生代謝物來抵御這些脅迫。長此以往， 蔬菜內(nèi)就會累積較多的次生代謝物， 而這些次生代謝物大都是有顏色或者有苦澀味的， 會影響蔬菜的外觀和口感。相反， 水培蔬菜生長的各種條件都較適宜或者更接近理想狀態(tài)， 植物不會過多地累積次生代謝物。因此， 水培蔬菜的口感會更好。

水培生產(chǎn)的綠葉蔬菜，如芥菜、蕹菜、小白菜等，由于水分和養(yǎng)分供應(yīng)充足，其生長速度較快， 而粗纖維和木質(zhì)素的累積速度要比其他氨基酸、蛋白質(zhì)等風(fēng)味物質(zhì)的累積速度相對滯后，因此粗纖維和木質(zhì)素的含量較少，而VC 和其他營養(yǎng)成分的含量則顯著提高。水培的番茄、黃瓜、厚皮甜瓜等瓜果類作物的外觀整齊、著色均勻，口感適宜，營養(yǎng)價值更高。有試驗表明，水培番茄的VC 含量為154.9 mg/kg，而土壤栽培的為124.2 mg/kg，水培番茄的VC 含量比土壤栽培番茄的VC 含量高19.8%。水培芥菜粗纖維含量為2.8%，而土壤栽培的為4.6%，水培芥菜粗纖維含量只是土壤栽培芥菜組纖維含量的61%。因此，水培蔬菜的口感優(yōu)于傳統(tǒng)土壤栽培蔬菜，吃起來更加鮮嫩可口，“菜味”更加濃郁而不帶苦澀。因此，水培蔬菜可突顯出蔬菜品種本身的內(nèi)在品質(zhì)。
 

水培蔬菜的亞硝酸鹽含量

目前，人們對水培蔬菜食用安全性的擔憂主要來源于水培蔬菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量是否超標。實際上，蔬菜中的硝酸鹽和亞硝酸鹽是兩類完全不同的物質(zhì)。大量研究表明，對人體有害的是亞硝酸鹽而不是硝酸鹽。為此， 中國在2005 年修訂無公害蔬菜農(nóng)業(yè)行業(yè)標準時，取消了某些地方標準里將硝酸鹽含量作為衡量無公害蔬菜的指標之一，而采用亞硝酸鹽含量這一對人體健康有直接影響的指標作為衡量無公害蔬菜的指標之一。

蔬菜中的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量受很多因素影響。自然界中， 硝酸鹽必須在還原條件下才能通過硝化細菌的硝酸還原酶作用形成亞硝酸鹽。而水培營養(yǎng)液是循環(huán)流動的， 營養(yǎng)液中的溶解氧含量始終處于較高的水平， 即營養(yǎng)液中的氧化還原電位較高， 不存在把硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的條件。因此， 水培蔬菜中的亞硝酸鹽含量很低。而土壤栽培時，由于局部土壤（如下雨或灌溉造成根區(qū)淹水時） 極易產(chǎn)生還原條件。土壤栽培中， 由硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的可能性比水培栽培的高， 因此土壤栽培的蔬菜也可能含有很高的硝酸鹽和亞硝酸鹽。而且水培比土壤栽培具有更好的可調(diào)控性， 可以通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)液中硝酸鹽的供應(yīng)量和供應(yīng)時間來控制蔬菜內(nèi)硝酸鹽的含量， 這是土壤栽培無法做到的。各地農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗監(jiān)督中心的分析結(jié)果也表明， 水培蔬菜的亞硝酸鹽含量大多只是國家限量標準的幾十分之一。所以說， 水培蔬菜不存在亞硝酸鹽含量過高的問題。
 

水培對水分肥料的利用率

傳統(tǒng)土壤栽培中施用肥料的平均利用率約為30%~50%。氮肥施入土壤中容易被硝化并隨著灌溉水流失， 也會因氨的揮發(fā)和反硝化作用產(chǎn)生N2O 和N2 而損失。最終只有大約50%的氮素可以被植物吸收利用。磷肥施入土壤后，很大一部分會形成硫酸鐵、鋁、鈣等磷酸鹽沉淀而不能被作物吸收利用， 磷肥的利用率大約只有20%~30%。鉀肥施入土壤后有部分受到灌溉水和表面徑流的影響而流失， 利用率也不高。而水培是根據(jù)作物不同品種和不同的生育期來供應(yīng)不同營養(yǎng)， 并且所有的營養(yǎng)物質(zhì)均為水溶性， 大約有90%~95% 以上是作物可以吸收利用的， 所以其營養(yǎng)利用效率很高， 而且廢棄的營養(yǎng)液經(jīng)過處理可以循環(huán)利用， 不會對環(huán)境造成污染。

由于水培不存在土壤栽培中水分滲漏和徑流損失等問題，因此其水分利用效率較高。水培作物的耗水量大約只有土壤栽培的1/5~1/10， 所以水培適合在干旱缺水的地方推廣。

綜上所述，由于水培蔬菜的水肥供應(yīng)充足、均衡， 再加上大棚、溫室等設(shè)施中的環(huán)境更適合蔬菜生長所需。因此，與傳統(tǒng)土壤栽培相比，水培蔬菜的產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好，口感更佳，而且安全性更高。