植物成长需要光，营养元素，氧气和水。植物用叶子吸收光线，用根吸收营养，氧气和水。传统的土耕法，土壤里包含了植物成长所需的各种物质。但是植物的根部并不能直接吸收利用土壤中的有机营养成分，而是需要依靠土壤中的微生物来将有机物质先转化为无机型态，从而能够被植物吸收。当植物发芽、成长并茁壮，它们的根系必须相应地成长并四处在土壤中扩展去找到营养及水分。发展这些根系所花费的时间和能量能够用以让植物发展叶片、枝干和果实。植物的生长取决于根系的大小以及根系从土壤中获取养分的能力。植物根部吸收营养的能力同时也取决于土壤中微生物的量，微生物能够帮助植物将土壤中的矿物质转化成为能被植物利用的的营养。

　　水耕是一种无土栽培技术，在世界各地的商业温室栽植还有一般园艺上已经发展应用多年。植物被定植在少量的惰性稳定的生长介质里，在这个系统中，以水来做为主要媒介来为植物提供营养。水中溶有丰富的营养液与必须的无机矿物质直接供应给植物的根系。植物合成这些营养以用来成长直至收成。无机型态的矿物质与营养素都是从天然的来源取得并制成，并且不需要再藉由任何微生物作用来转化，可以直接被植物吸收。

　　根据不同的水耕系统配置，营养液可能由系统内的马达主动地通过管路或管道来传送给植物吸收；或者营养液只是静态地存放在植物根区，被动地提供给植物，让根系自行发展从中获取所需养分。随著时间的推演，为了提高营养液的输送效率，使其能更好地被植物合成为生长所需的部分，各种不同的技术和系统陆续被开发并改良。所使用的技术、营养液的混合配方和或其他投入，基本上取决于作物的种类、生长阶段、地点、种植者的偏好和其他因素。有些栽培技术会用栽培介质以供植物根系锚定生长，有些则不会，而比较常使用的栽培介质包含了椰壳纤维、岩棉、发泡炼石(陶粒)、珍珠岩、蛭石、碎砖瓦、碎石、聚苯乙烯填充物(保丽龙)、泡棉块、木质纤维等。

水耕栽培的优点：

虽然水耕有许多不同的方法，基本上所有的方法都有以下特点:

• 可全方面控制植物之生长环境，包括宏观要素如光线，温度，空气流动等，和微观要素如营养成分，酸硷值，氧化还原电位ORP，益生菌等。

• 供给给植物的养分是稳定、可预测和可靠的，让植物发挥充分的生长潜能。

• 可以应用在本来不可能栽培作物的土地或传统园圃等地方。（沙漠地区、 城市地区或寒冷的气候区域）

• 水与营养液的再循环使用，减少成本的支出。

• 改善植物根部的氧气交换，让植物生长更健康快速。

• 减少或消除了许多土壤传播的虫害、 真菌和细菌等。

• 达到更高的作物产量。

• 免去除草以及耕作的辛苦。

• 水耕法能让大多数农作物，如莴苣和草莓等的栽培从地面提高到对种植、 管理和收成都更为舒适的高度；提供更好的作业条件和较低的劳动投入。

• 免除了作物轮作和休耕的必要。

• 降低作物移植时要重新适应环境的冲击。

水耕栽培系统分类

水耕系统基本上可以被归纳为三种类型：

1. 循环式系统：营养液在供给植物之后会回流至中央贮液槽，然后再不断地循环给植物，直到营养液需要被汰换和重新调配。

2. 单排式Run-to-Waste RTW或Drain-to-Waste DTW系统：每次只添加给植物固定的营养液剂量，在时间内没有让植物吸收利用完的营养液会从生长介质下排掉且不再回收。生长介质需具有如土壤一样相当良好的保水性，才能尽可能地替植物保留营养和水分。相较于循环式系统单排式的营养液的添加量与频率都较少。

3. 深水栽培式Deep Water Culture(DWC)系统及毛细给液法：在此一系统当中，植株本身则坐落于被保丽龙板或其他乘载物上，而多数根系则会被浸泡于一个富含氧气与营养液的大型贮水池，因为根部需要充足的氧气来进行养分以及水分的吸收。如果将根系完全置入营养液中而不提供任何氧气，根系将会缺氧然后腐烂导致坏死。在另一种的系统当中，根系不完全浸泡于养液中，而是透过有毛细作用的生长介质，自下而上地传导水分与养分，根系可以自行从介质当中获取氧气。

栽培介质的种类

椰壳纤维　—　是由椰子的外壳所加工而成的有机纤维。椰子的外壳原本的功能便是为种子以及果肉隔绝烈日的伤害与盐分的侵蚀，同时作为不带霉菌优良的栽培介质，还能为植物生长提供丰富的天然荷尔蒙。椰壳让发芽和幼苗在起步时就更加强壮。椰壳纤维具有非常优异的空气/水分比，更重要的是椰壳纤维是可再生的资源。

　　优点：

• 极高的保水和通气能力

• 拥有很强的阳离子交换力。椰壳纤维制成的介质能够储存各种营养元素，再根据植物的需要来释放，能更有效地被根系吸收。

• 有天然营养素和生长贺尔蒙。

• 来源绝大多数是有机、能够自然分解、永续材质。

　　特别注意事项：

• 由于椰壳纤维本身拥有高含量的钠以及杂质，使用前最好先经过清水冲洗、浸泡以及用缓冲液再度浸泡的过程来移除钠以及杂质。

• 天然的椰壳纤维中还含有大量的钾，而钾元素在植物的吸收上会与钙和镁竞争。有鉴于此，使用适当的缓冲液与养分补偿有助于避免此种状况。

人造合成纤维 — 高效且耐用的水耕用介质。

　　优点：

• 结构维持时间较长

• 可以回收再利用

　　缺点：

• 保水效果较差

• 无法自然分解

岩棉  —   将玄武岩粉碎后高温融化，吹风抽丝再交叠压制成为棉块状。

　　优点：

• 相当轻巧、干净又无菌。岩棉拥有相当优良的空气/水分比，构成根系生长的理想条件。

• 栽种者能够自行决定和控制供给植物的养分，因为岩棉介质本身并不含任何营养。

　　特别注意事项：

• 大多数岩棉的pH值都相当高，使用前须冲洗以及浸泡缓冲液。

发泡炼石(陶粒LECA) — 由黏土高温烧结膨胀制成，通常为表面粗糙的球状造型，内部有许多细小中空气孔，提供稳定的空气/水分比，为根系提供适当的湿度。此外，此种栽培介质几乎也不会释放养分到水中，而且pH能维持在中性。

　　优点：

• 可重复使用

• pH值维持在中性

• 结构不会太过紧密

　　 缺点：

• 相对于其他介质较重

• 由于排水性较好，干燥的速度特别快，如果没有稳定的浇灌系统根部将有可能过于干燥。

• 原料来源存在一定的风险，有可能含有重金属或其他杂质。