莴苣的气雾栽培与薄膜营养液（NFT）系统优化：流量与养分来源对水分利用效率、生长与盈利性的影响

用更少的水生产更多食物

随着城市扩张与气候变得更热更干，农民面临着在用水大幅减少的情况下生产更多食物的压力。本研究考察了在温室内使用精确控制的水系统进行无土栽培莴苣的方法。通过比较两种常见的无土系统和两种不同的养分来源，研究者展示了如何节水、提高产量，甚至提高每株植物的收益——这些发现对关心未来粮食安全的人很有意义。

无土耕作

研究团队没有使用传统土壤，而是采用了两种水耕系统：薄膜营养液技术（NFT）和气雾栽培。在NFT中，莴苣被安置在长管道中，富含养分的薄层水流轻轻经过根部。在气雾栽培中，植物置于封闭水箱上方，根系悬于空气中并定期被细雾喷洒养分。两种系统都对水进行循环利用，与传统灌溉相比显著减少浪费。实验在埃及一座无加热塑料温室中进行，使用冰山莴苣，从播种到收获约55天。

把井水和鱼塘变成植物养料

研究还比较了两种植物养分来源。一种是溶于井水的经典化学配方，基于许多水培农场常用的配方。另一种是来自封闭池塘（养殖尼罗河罗非鱼）的排水，鱼类排泄物自然提供氮和其他关键养分。这种“鱼水”经过过滤并被泵送到植物，形成了一个简单的鱼菜共生循环，鱼和莴苣共享同一水体受益。研究人员将两种养分来源分别在NFT和气雾系统中以四个不同的流量运行，然后跟踪养分吸收、植物生长和总体用水情况。

寻找水流的最佳区间

结果表明，更多的水并不总是更好。在NFT系统中，莴苣在中等流量1.6升/小时时吸收最多养分并达到最高鲜重；将流量提升到2升/小时反而降低了养分吸收和生长，可能是因为养分过快冲过根系。在对比中，气雾栽培在最低测试流量0.8升/小时表现最佳，此时根系在雾中有足够时间吸收水分与溶解矿物质，同时获得充足的氧气。在几乎所有测量的养分——氮、磷、钾、钙和镁——低流量气雾栽培都优于NFT在其最佳流量下的表现。

每滴水产出更多莴苣与更高回报

这些模式直接反映在作物表现和水分利用效率上，后者衡量每立方米水产出的莴苣千克数。0.8升/小时的气雾栽培产出植株最重且水分利用效率最高，与两种养分来源下的NFT相比，这一指标约提高了三分之二。NFT在1.6升/小时在用水方面相较于高流量的气雾栽培有一定优势，但从未达到最佳气雾栽培的水平。在经济上，气雾栽培也占优：尽管其设备与运营成本略高，但更高的产量使其净利润比采用标准化学养分的NFT高出34%，在使用鱼水时约高出5%。引入养鱼增加了成本但带来了有价值的第二类产品——可销售的鱼，因此总收入和利润比仅使用化学养分更高。

对未来食品生产的意义

对于希望超越传统耕地的种植者与规划者来说，这项工作传达了一个明确的信息：经过精细调控的气雾栽培系统能够用更少的水和更高的利润种出更多莴苣，相较于一种广泛使用的水培替代方案更具优势。以温和流量运行气雾栽培并以富含养分的鱼水为养分来源，不仅能促进植物生长与养分吸收，还能将水产养殖的排泄物转化为有用的肥料。在面临水资源短缺和耕地有限的地区，这类封闭循环的无土系统可在并行生产新鲜蔬菜与鱼类方面发挥重要作用，帮助每一滴水发挥更大效用，同时保持生产的经济可行性。

引用: El-Demerdash, D.I., Morad, M.M., Wasfy, K.I. et al. Aeroponic and NFT system optimization for lettuce: effects of flow rate and nutrient source on water use efficiency, growth, and profitability. Sci Rep 16, 14292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41347-z

关键词: 水培莴苣, 气雾栽培, 鱼菜共生, 水分利用效率, 无土农业