前言：无土栽培是一个宽泛的概念，包括的具体种植方法有：深液流栽培、浅液流栽培、雾培、静水栽培、基质栽培。

      一切不使用土壤作为栽培基质的栽培方法都是无土栽培。这其实不是什么高科技，多新鲜的东西。实际上早了好多个世纪就走进了千家万户。有很多兰花品种可以完全不用土壤，铁丝吊在空气里就能活，这就是无土栽培。同样的，水里的浮萍、水葫芦，也是脱离土壤可以存活的，这也是无土栽培。

      现代无土栽培的主要目的是在于提高栽培环境的可控性。传统土壤栽培，即使你使用保护地如温室、大棚等等，实际上有个很大的不可控因素就是土壤。

      无土栽培的目的在于攻克这个最大的不可控因素。随着对植物本身生长繁殖特性的了解，我们认识到植物并不是必须需要土壤才能存活的，也不是完全依赖土壤里的所谓“营养物质”——腐殖质。腐殖质要提供植物所需的营养，还得经过微生物的一道必不可少的工序，降解。实际上，现代农业的基础就是化肥的使用：氮磷钾和微量元素。这些东西是可以人工固定、合成的，成本现在已经远远低于自然形成、积累。

      一旦认识到这点，无土栽培就成为现实：我们可以脱离开微生物环境，直接给植物提供营养。有些做得非常好的配方，提供给植物的营养已经可以做到比微生物更好。

      因此，土壤就不再是必须的。这带来了几个非常大的好处：一是环境完全可控，只要舍得投入成本，你完全可以控制一株植物生命周期所有的环境因素；二是栽培密度加大，一个400平米的温室，土壤栽培3000棵草莓已经是高密了，而采用无土栽培，立体化种植，阳光充足的情况下，你可以栽10000棵以上不成问题；三是产量提高，环境可控，可以保持植株永远处在最佳生长状态下，因为这些好处，空间站里开展植物种植，毫无疑问肯定是无土栽培。

      当代无土栽培主要有两大潮流：

      一是无机无土栽培

      这种无土栽培方法的基质是无机物，本身不能给植物提供营养（除了水）。深液流、浅液流、岩棉、静水、卵石、珍珠岩等等，都可以作为无机无土栽培的基质。这里面有个很关键的地方：这些无机质，都要能够容纳植物根系的生长。具体要求，可以参考相关专业书籍对于“根系”的研究，因为太庞杂，这里不再赘述。

      无机无土栽培的好处是便于控制微生物环境，完全隔绝土壤病害和污染，缺点是化肥消耗量大，根系环境不好控制，成本高。

      具体到前人前辈们的种植经验，这种栽培方式在中国的市场条件下，只有静水栽培有点前途。所谓鱼菜共生，搞得好的话，有点微薄利润。别的方式，恐怕只能呆在实验室里，或者很高经济价值的种植模式里。

      二是有机基质栽培

      有机基质，是指基质本身可以被微生物降解的栽培基质。土壤的主要成分是二氧化硅和硅酸盐，这个是没法降解的，但是其次要成分腐殖质，是完全可以降解的，因此土壤就是一种有机基质。

       有机基质，可以不用土壤，也可以掺杂土壤，原则也是利于根系的生长。常用的有机基质主料，有农业废弃物如秸秆渣、椰糠、米糠、草炭、锯末等等，掺杂一些起到疏松、固定作用的物质，如珍珠岩、碳渣、沙子、卵石等等，就可以种东西了。

       有机基质的优点是便宜，你要是有心，完全可以做到让别人倒贴钱给你基质材料，比如说联系大米加工厂、养鸡场、养牛场等等。缺点是不容易做到隔绝土壤病害，微生物环境不好控制。

       具体到前人前辈们的种植经验，这个方式有很大前途，用于种植可以做到低成本、高品质、高产量。在中国的市场条件下，有机基质栽培前途非常好，即使面对传统土壤栽培，也具有很好的相对经济效益。

       2、土壤中蓄存的水分和营养，可以供给植物吸收利用。但由于土壤中这些物质的固定性较强，需要植物不断生长出大量的根系去吸收离得远、埋得深的水分和营养，当这些物质不够充裕时，植物的生长便会受到限制和威胁。根据环境条件和植物的不同，人们可以对根系环境进行人工构建和调控，利用营养液为根系提供所需的水分和营养物质，模拟代替土壤的这一功能。

       此外，土壤里的营养物质也可以进行人工构建。要解决这个问题，我们就要研究清楚，土壤里到底含有哪些植物所需要的养分？

       在19世纪中期，人们通过大量实验证实了水中溶解的矿质元素正是植物从土壤中获取的必需生长物质。李比希（Justus von Liebig, 1803-1873 )在总结前人工作的基础上，发展并提出了植物矿质营养学说。他指出地球上是先有了植物，在植物腐烂后才出现了腐殖质，以此否定了当时所流行的腐殖质营养学说，证实植物的原始养分只能是矿物质。他还进一步提出了养分归还学说，指出植物的生长需要不断地从土壤中吸收矿质养分，土壤里的养分会逐渐减少。

       如果在一片土地上常年连续种植，势必会引起土壤养分的损耗，使土地变得十分贫瘠，为了维持土壤的肥力，就必须以施肥的方式把植物带走的养分归还给土地。矿质营养学说为植物营养学的发展开启了一个新纪元，使得植物营养学以崭新的科学面貌出现在现代农业科学的领域中。以此为基础发展出的无土（营养液）栽培技术，也逐渐在现代农业中占据重要的地位，并得到越来越广泛的应用。

       无土（营养液）栽培又称水培（Hydroponics , hydro是“水”的意思，ponics表示"放置"的意思）。其中所用的营养液必需含有所有植物生长所需的营养元素，隨着植物矿质营养学的发展，目前得到公认的植物必需元素有17种，即碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、锌、硼、钼、铜、氯及镍。其中除氢、碳、氧是植物可以从空气和水中吸收的外，其它都需要从土壤中以溶解于水的离子状态吸收。氮、磷、钾、钙、镁、硫等六种元素，植物所需的量比较大，称为常量或大量元素。这些必需元素参与了生命物质的构成，调节植物体酶的活性和细胞的渗透势和水势。植物对铁、锰、锌、硼、钼、铜、氯、镍等需要的量很小，这些元素被称为微量元素。植物对微量元素的需要量虽然很小，但微量元素也有着重要的生理功能。任何必需元素的缺乏都影响植物的生理活动，并明显地影响生长。当必需营养元素缺乏时，植物通常会表现出一定的症状，患缺素症的植物虚弱、矮小，叶片小而变形，而且往往缺绿。根据缺素症的症状和在植株上发生的部位，可以鉴定所缺营养元素的种类。营养液不仅要含有这些必需营养元素，这些元素还需要在水中保持能被植物有效吸收利用的游离或螯合状态，并且相互间形成合适的配比，元素的缺失和过量都会影响植物的正常生长发育。例如氮素过多，植物的生长过盛，叶片大而薄，呼吸作用旺盛，由于叶片的相互遮挡又降低了光能利用率，最终导致产量下降。并且由于不同元素之间存在着相互促进和拮抗的作用，氮素过多还会影响磷、钾和微量元素的吸收。因此各营养元素的数量比例要符合植物生长发育的要求、生理均衡，可保证各种营养元素有效性的充分发挥和植物吸收的平衡。