封闭式无土栽培系统具有环境友好，可充分利用水分和养分的优点，已成为国际设施园艺无土栽培发展的必然趋势。营养液管理是设施园艺无土栽培的关键，然而，在封闭式无土栽培系统连续栽培过程中，因营养液循环利用，植物根系分泌物尤其是自毒物质累积于营养液中，常发生连作障碍，造成植物生长抑制和产量下降。因此，封闭式无土栽培系统营养液中自毒物质的去除是非常必要的。在本研究中，采用纳米TiO₂光催化法对营养液中的自毒物质进行去除，以实现营养液的可持续循环利用和栽培植物的健康生长。本研究首先探讨了营养液重复利用下水培生菜营养液中根系分泌物的累积规律及危害，以及氮素形态和水平对生菜生长及营养液中根分泌物累积的影响；然后，探索了纳米TiO₂光催化对选取的6种植物自毒物质的降解效果；研究了紫外波长，纳米TiO₂粒径，通气、固载量对纳米TiO₂光催化效果的影响，确定最佳的光催化参数，并构建纳米TiO₂光催化系统，最后验证了光催化系统在实际水培生菜系统中的应用效果，主要试验结果及结论如下：1.营养液重复利用条件下，TOC（Total organic carbon，总有机碳）浓度升高，根系分泌物累积，抑制了生菜的生长，降低了生菜的品质。营养液重复利用条件下，营养液中的TOC浓度及单株生菜根分泌量显著增加，意大利生菜与紫叶生菜营养液中TOC的增加幅度分别为25.78%和16.14%，意大利生菜与紫叶生菜单株根系分泌物含量分别增加了2.14和1.40mg；生菜的地上部及根系鲜重显著下降，意大利生菜分别降低了38.26%和38.35%，紫叶生菜分别降低了35.96%和15.36%；意大利生菜总酚及可溶性糖含量无显著变化，而叶绿素、类黄酮及Vc含量均显著降低；紫叶生菜叶绿素及总酚含量无显著变化，类黄酮含量显著降低，可溶性糖含量显著增加。2.采用温室盆栽试验的方法，研究了2种氮形态和2种氮水平(N10：10mmol·L^-1NO₃^--N，N5+A5：5mmol·L^-1NO₃^--N+5mmol·L^-1NH₄⁺-N，N5：5mmol·L^-1NO₃^--N和N2.5+A2.5：2.5mmol·L^-1NO--13-N+2.5mmol·LNH₄⁺-N)对生菜生长、叶片中光合色素含量及营养液中根分泌物累积的影响。结果表明，N10、N5处理生菜地上部鲜重和根系鲜重显著高于N5+A5、N2.5+A2.5处理。相同氮形态下，不同氮水平处理间在生菜地上部鲜重和根系鲜重差异不显著。N10、N5处理下生菜叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量、营养液中TOC浓度及TOC累积量均显著低于N5+A5、N2.5+A2.5处理。相同氮形态下，不同氮水平处理间叶绿素a、类胡萝卜素含量及TOC累积量差异不显著。N10与N5处理间，叶绿素b、TOC浓度差异不显著，但N5+A5与N2.5+A2.5处理间，叶绿素b含量前者显著高于后者，TOC浓度前者显著低于后者。可见，铵态氮虽不利于生菜的生长，而且还会增加营养液中根分泌物的累积，但却可以提高叶片中光合色素的含量。而相同氮形态下，不同氮水平处理对生菜生长，叶片光合色素及营养液中根分泌物的累积影响不大。3.选取的6种典型的植物自毒物质在纳米TiO₂光催化下均可被有效降解。与对照相比，光催化6小时后，纳米TiO₂光催化处理下苯甲酸、水杨酸、阿魏酸、没食子酸、乙酸和单宁酸的降解量分别达到31.2%，51.8%，18.0%，43.0%，71.4%和52.5%。不同自毒物质在纳米TiO₂光催化下的降解率不同，这可能与其自身的结构及其水溶液的pH有关。4.为了满足封闭式无土栽培中营养液处理的需要，研究设计了箱式及管状光催化系统。同时，为了优化光催化的参数，研究了催化光波长（365nm，254nm）、TiO₂粒径（10nm，50nm）、固载量(6g·m^-2，11g·m^-2，16g·m^-2，21g·m^-2)、通气对纳米TiO₂光催化效果的影响。结果表明，以254nm紫外灯为激发光源时，纳米TiO₂光催化效果优于365nm的；10nm粒径的TiO₂光催化效果好于50nm的；随着固载量的增加，光催化的效果越好，但是，当固载量大于16g·m^-2时，光催化效果提高的非常有限，综合考虑，最优的固载量应为16g·m^-2；通气可以显著提高光催化的效率。结合箱式光催化系统及以上试验结果，构建了一套小型光催化系统，并以该系统催化处理水培营养液进行的验证试验表明，纳米TiO₂光催化系统可以有效的去除其中的根分泌物。营养液处于流动状态下时，纳米TiO₂的降解效率显著高于静止状态。5.以纳米TiO₂光催化系统处理水培过多茬生菜的营养液，研究了营养液中根分泌物、有效态Fe、Mn、Zn元素含量的变化，并以处理后的营养液水培生菜，研究了纳米TiO₂光催化处理对水培生菜产量及品质的影响。结果表明，纳米TiO₂光催化处理可有效去除营养液中累积的根系分泌物，光催化12小时后，营养液中TOC降解率达到74.39%。纳米TiO₂光催化处理同时降低了有效态Fe、Mn、Zn元素含量，降低的幅度分别为100%、13.01%和45.44%；与对照相比，以经过纳米TiO₂光催化处理后的营养液培养生菜，生菜的单株鲜重增加了1.44g，总产量提高了13.28%。生菜叶片中叶绿素、Vc及可溶性糖含量显著增加。