第四章 無土栽培固體基質(zhì)

第四章無土栽培固體基質(zhì)Chapter4GrowthMediainSoillessCulture有固體基質(zhì)的無土栽培類型具有以下特點(diǎn)：Thecharacteristicsofaggregatesoillesscultures:1、植物根系生長的環(huán)境較為接近天然土壤1、Therootenvironmentissimilartonaturalsoil2、生產(chǎn)管理方便2、Easytohandle3、設(shè)備簡單、一次性投資較少3、Thefacilityissimpleandlessinvestment4、性能相對較穩(wěn)定4、Theperformanceisrelativestable5、經(jīng)濟(jì)效益較好5、goodeconomicbenefit本章主要講述：固體基質(zhì)的作用及其有關(guān)的性質(zhì)在生產(chǎn)過程中應(yīng)該注意的選用原則常用固體基質(zhì)的主要理化性能基質(zhì)的消毒方法等。第一節(jié)固體基質(zhì)的性能與特點(diǎn)

SectionIThecharacterofgrowthmedia1.按來源分類

天然基質(zhì):如沙、石礫等人工合成基質(zhì):巖棉、泡沫塑料、多孔陶粒等一、無土栽培基質(zhì)的分類2.按組成來分類無機(jī)基質(zhì):沙、巖棉、蛭石、珍珠巖等有機(jī)基質(zhì):泥炭、樹皮、秸稈、泡沫塑料等。3.按性質(zhì)來分類：活性基質(zhì)：具有陽離子代換量、可吸附陽離子的或基質(zhì)本身能夠供應(yīng)養(yǎng)分的基質(zhì)。如泥炭、蛭石、蔗渣等；

惰性基質(zhì)：不供應(yīng)養(yǎng)分或不具有陽離子代換量、難以吸附陽離子的基質(zhì)。如沙、石礫、巖棉、泡沫塑料等。4.按組分的不同來分類單一基質(zhì)：如沙培、礫培、巖棉培使用的沙、石礫和巖棉等；

復(fù)合基質(zhì)：如蔗渣-沙混合基質(zhì)。

為了克服單一基質(zhì)可能造成的容重過小、過大、通氣不良或通氣過盛等的弊端，常將幾種單一基質(zhì)混合制成復(fù)合基質(zhì)來使用。

1、固定支撐植物的作用

固體基質(zhì)最主要的一個作用。

二、固體基質(zhì)的作用

Therolesofgrowthmedia2、持水作用不同基質(zhì)的持水能力有差異。

☆石礫只能吸持相當(dāng)于其體積10%-15%的水分；☆泥炭可吸持相當(dāng)于其本身重量10倍以上的水分☆珍珠巖也可以吸持相當(dāng)于本身重量3-4倍的水分。3.保持和提供營養(yǎng)作用

表幾種基質(zhì)的營養(yǎng)元素含量*為百分?jǐn)?shù)（%）基質(zhì)種類全氮%全磷%速效磷mg/L速效鉀mg/L代換鈣mg/L代換鎂mg/L速效銅mg/L速效鋅mg/L速效鐵mg/L速效硼mg/L菜田土0.1060.07750.0120.5324.7330.05.7811.2328.220.425爐渣0.1830.03323.0203.99247200.04.0066.4214.4420.3蛭石0.0110.0633.0501.62560474.01.954.009.651.063珍珠巖0.0050.0822.5162.2694.565.03.5018.195.68巖棉0.0840.2281.34*棉籽殼2.202.260.17*基質(zhì)種類全氮%全磷%速效磷mg/L速效鉀mg/L代換鈣mg/L代換鎂mg/L速效銅mg/L速效鋅mg/L速效鐵mg/L速效硼mg/L炭化稻殼0.540.04966.06625884.5175.01.3631.304.581.29玉米芯菇渣1.890.1370.77*5.37*0.53*河砂0.0199.2307*727*318*玉米秸318*6771.43*0.49*0.29*麥秸0.446861.28*0.31*922*楊樹木屑0.212260.27*0.69*666*

表幾種基質(zhì)的營養(yǎng)元素含量*為百分?jǐn)?shù)（%）4、透氣作用/Aeration植物根系充足的氧氣供應(yīng)具有非常重要的影響?；|(zhì)中水分與空氣含量成反比。

良好的固體基質(zhì)必須較好地協(xié)調(diào)空氣和水分兩者之間的關(guān)系。Agoodgrowthmediumshouldbeharmonybetweenthecontentofairandwater.5、緩沖作用/BufferingEffect

緩沖作用指固體基質(zhì)能夠給植物根系生長提供較為穩(wěn)定環(huán)境的能力。即固體基質(zhì)可通過其本身的一些理化性質(zhì)將有害物質(zhì)減輕、甚至化解的能力。有相當(dāng)一部分固體基質(zhì)是不具備緩沖作用無土栽培并不要求固體基質(zhì)具有緩沖作用。三、固體基質(zhì)的理化性質(zhì)

Thephysicalandchemicalcharacteristicsofgrowthmedia

(一)基質(zhì)的物理性質(zhì)

包括容重、比重、總孔隙度、持水量、大小孔隙比以及顆粒粒徑大小等。1.容重：指單位體積固體基質(zhì)的重量（g/L、kg/m3）。不同的基質(zhì)容重差異很大；同一種基質(zhì)由于顆粒粒徑大小、緊實程度等的影響，其容重也有一定的差別。幾種常用固體基質(zhì)的容重和比重

基質(zhì)種類容重(g/cm3)比重(g/cm3)土壤/soil1.10~1.702.54沙/sand1.30~1.502.62蛭石/vermiculite0.08~0.132.61珍珠巖/perlite0.03~0.162.37巖棉/rockwool0.04~0.11----泥炭/peat0.05~0.201.55蔗渣/sugarcanebagasse0.12~0.28----容重可反映基質(zhì)的疏松程度容重大，通氣透水性較差，易產(chǎn)生漬水；容重小，通氣透水性較好，利于作物根系伸展，但不易固定植物，在管理上增加困難

一般地，基質(zhì)的容重在0.1~0.8g/cm3，作物的生長效果較好。2、比重：

單位體積固體基質(zhì)的質(zhì)量（g/L、g/cm3、kg/m3）比重與容重區(qū)別容重指的單位體積基質(zhì)中包括孔隙所占有的體積比重單位體積就是基質(zhì)本身的體積，不包括空氣或水分所占有的體積。３.基質(zhì)的通氣性狀主要用基質(zhì)的總孔隙度、通氣孔隙和大小孔隙比來表示，一般來說，基質(zhì)總孔隙度54～96％范圍內(nèi)適宜基質(zhì)孔隙狀況：20％空氣+20～30％水，大小孔隙比在1：2～4范圍內(nèi)為宜。

（１）總孔隙度指基質(zhì)中包括通氣孔隙和持水孔隙在內(nèi)的所有孔隙的總和。以占有基質(zhì)體積的百分?jǐn)?shù)(%)來表示總孔隙度大的基質(zhì)，其水和空氣的容納空間就大，基質(zhì)輕、疏松；反之則?。ǎ玻┐笮】紫侗韧饪紫逗统炙紫端蓟|(zhì)體積比例(%)的比值稱為大小孔隙比。

通氣孔隙所占比例(%)大小孔隙比=持水孔隙所占比例(%)

一般來說，固體基質(zhì)的大小孔隙比在1:1.5～4作物均能較好的生長。４、顆粒大小即粗細(xì)程度，以顆粒直徑(mm)表示?；|(zhì)的顆粒越細(xì)，則容重越小，總孔隙度越大，小孔隙容量越大，大小孔隙比越??；反之，如顆粒越粗，則容重越大，總孔隙度越小，大孔隙容量越大，小孔隙容量越小，大小孔隙比越大。

幾種常用固體基質(zhì)的物理性狀

Thephysiccharactersofsomegrowthmediaincommonuse

基質(zhì)種類容重(g/cm3)總孔隙度(%)大孔隙(透氣孔隙)(%)小孔隙(持水孔隙)(%)大小孔隙比菜園土1.1066.021.045.00.47河沙1.4930.529.51.029.50煤渣0.7054.721.733.00.64蛭石0.1395.030.065.00.46珍珠巖0.1693.253.040.01.33巖棉0.1196.02.094.00.02泥炭0.2184.47.177.30.09鋸木屑0.1978.334.543.80.79炭化稻殼0.1582.557.525.02.30蔗渣(堆漚6個月)0.1290.844.546.30.96(二)固體基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

Thechemicalcharacteristics

主要包括：化學(xué)穩(wěn)定性酸堿度物理化學(xué)吸附能力(陽離子交換量)緩沖能力電導(dǎo)率等1、基質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性/chemicalstability

指基質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的難易程度無土栽培中要求基質(zhì)有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性不含有毒物質(zhì)減少營養(yǎng)液受干擾機(jī)會，保持營養(yǎng)液化學(xué)平衡2、基質(zhì)的酸堿性(pH值)

一般植物生長適宜的pH=5.6～7.5,基質(zhì)pH=6～7較好酸堿度影響：根系生長，營養(yǎng)元素平衡性、穩(wěn)定性和有效性。測定方法：取1份基質(zhì)加5份蒸餾水（體積比）混合、充分?jǐn)嚢瑁?小時后采用酸度計測定。3、陽離子代換量/CEC

以每100g基質(zhì)能夠代換吸收陽離子的毫摩爾數(shù)(mmol/100g)來表示?；|(zhì)的陽離子代換量大，其緩沖能力就較強(qiáng)，反之，則緩沖能力就較弱?；|(zhì)緩沖能力大小順序：有機(jī)基質(zhì)>無機(jī)基質(zhì)>惰性基質(zhì)>營養(yǎng)液盆栽時基質(zhì)的CEC在10～100me/100cm3比較適宜常用固體基質(zhì)的陽離子代換量

Thecationexchangecapacityofsomegrowthmediaincommonuse

基質(zhì)種類陽離子代換量(mmol/100g)高位泥炭140~160中位泥炭70~80蛭石100~150樹皮70~80河沙、石礫、巖棉等惰性基質(zhì)0.1~15、基質(zhì)的電導(dǎo)率/EC

指未加入營養(yǎng)液前基質(zhì)原有的電導(dǎo)率（ms/cm）一般要求基質(zhì)EC<2.6ms/cm。蔬菜作物栽培基質(zhì)EC>1ms/cm。一般花卉栽培基質(zhì)EC<0.37～0.5ms/cm（相當(dāng)于自來水）需施肥，EC=1.3～2.75mS/cm可不施肥。5.基質(zhì)的碳氮比

一般基質(zhì)栽培要求碳氮比在30:1左右較好C/N值<200:1屬低等，在200:1～500:1屬中等，>500:1屬高等。在復(fù)合有機(jī)基質(zhì)栽培中應(yīng)注意使用氮肥調(diào)低基質(zhì)的碳氮比到適宜比值。四、無土栽培對固體基質(zhì)的要求理想基質(zhì)應(yīng)具備的條件1.適于多種植物、及其各個生長階段2.容重輕，便于搬運(yùn)3.總孔隙度大，大小孔隙比高4.吸水率大，持水力強(qiáng)，不易發(fā)生濕害。5.具有一定的彈性和伸長性，對根系的固定性好又不妨礙根系生長。6.澆水少時不易斷裂而傷根，澆水多時不粘妨礙根系呼吸。7.基質(zhì)絕熱性好，溫度穩(wěn)定性好8.基質(zhì)不帶病、蟲、草害9.不會因高溫、冷凍、化學(xué)藥劑處理而發(fā)生變形變質(zhì)10.基質(zhì)具有一定的肥力和緩沖能力11.pH值易調(diào)節(jié)12.不污染環(huán)境

第二節(jié)常用基質(zhì)的性能

Thecharactersofgrowthmediaincommonuse

1.沙/sand來源廣泛，價格便宜。

粒徑大小應(yīng)相互配合適當(dāng)，如太粗易產(chǎn)生基質(zhì)中通氣過盛、保水能力較低，植株易缺水，營養(yǎng)液的管理麻煩；而如果沙太細(xì)，則易在沙中潴水，造成植株根際的澇害。一、無機(jī)基質(zhì)含有一定的微量元素Fe、Mn、B等，但是有時會引起微量元素中毒，特別是在酸性條件下。大量元素含量少，不會影響營養(yǎng)液濃度平衡，帶菌少，消毒容易。作無土栽培的沙應(yīng)確保不含有有毒物質(zhì)。海濱沙子含較多氯化鈉，應(yīng)用大量清水沖洗干凈后才可使用。沙的碳酸鈣含量不應(yīng)超過20%。如果碳酸鈣含量高達(dá)50%以上，則需重過磷酸鈣進(jìn)行處理。

用沙作為基質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于其來源容易，價格低廉，作物生長良好，但由于沙的容重大，給搬運(yùn)、消毒和更換等管理措施上帶來了很大的不便。

2.石礫/gravel

石礫的粒徑應(yīng)選在1.6~20mm的范圍內(nèi)，其中總體積的一半的石礫直徑為13mm左右。

石礫的容重大(1.5~1.8g/cm3)，搬運(yùn)、清理和消毒等很麻煩，且需建一個堅固的水槽來進(jìn)行營養(yǎng)液的循環(huán)。因此，石礫栽培在現(xiàn)代無土栽培中用得越來越少。礫石容重大，不便搬運(yùn)和管理，堅硬不宜碎，要求栽培槽堅固屬惰性基質(zhì)，不具有鹽基代換量，保水保肥能力差，排水性好，通氣性好3.蛭石/vermiculite

為云母類硅質(zhì)礦物，顆粒的片層中含有少量的水分，當(dāng)在1000℃的爐中加熱時，片層中的水分變成水蒸汽，把片層爆裂開來，形成小的、多孔的海綿狀的核。經(jīng)高溫膨脹后的蛭石其體積為原礦物的16倍左右，容重很小(0.09～0.16g/cm3)，孔隙度大(達(dá)95%)。

陽離子代換量(CEC)很高，達(dá)100mmol/100g，并且含有較多的鉀、鈣、鎂等營養(yǎng)元素，這些養(yǎng)分是作物可以吸收利用的，屬于速效養(yǎng)分。吸水能力很強(qiáng)，每m3可吸收100～650kg水。使用1～2次后結(jié)構(gòu)會破碎，孔隙變小，影響通氣和排水。不宜長期使用。pH6.5～9.0，與酸性基質(zhì)混合使用較好。容重小，體輕，搬運(yùn)方便，保水保肥能力強(qiáng)，通氣性好。4.珍珠巖/perlite

由一種灰色火山巖(鋁硅酸鹽)加熱至1000℃左右時顆粒膨脹而形成的。它是一種封閉的輕質(zhì)團(tuán)聚體，容重小(0.03~0.16g/cm3)，孔隙度約為93%，其中空氣容積約為53%，持水容積約為40%。吸收性能差，陽離子代換量<1.5mmol/100g，pH值為7.0~7.5。珍珠巖中的養(yǎng)分一般不能被植物吸收利用。園藝上常用顆粒大小為3～4mm，氧化鈉含量不宜超過5%，適合與其他基質(zhì)混合使用。容重小，體輕，易搬運(yùn)，易漂浮，固定性差。持水性好，通氣性好，易排水。理化性狀穩(wěn)定，鹽基代換量低，幾乎沒有緩沖能力和離子交換性能。不易分解，不會對營養(yǎng)液產(chǎn)生干擾，但受壓后易碎。帶菌少。特點(diǎn)珍珠巖極易破碎，在使用時主要有兩個問題值得注意：

一是粉塵污染較大，使用前最好先用水噴濕，以免粉塵紛飛；

二是在種植槽或與其它基質(zhì)組成混合基質(zhì)時，在淋水較多時會浮在水面上，這個問題沒有辦法解決。

5.巖棉

用于無土栽培始于1969年的丹麥的HornumResearchStation。

由60%輝綠石、20%石灰石和20%焦炭混合，然后在1500-2000℃的高溫爐中熔化，噴成直徑為0.005mm的細(xì)絲，再將其壓成容重為80-100kg/m3的片，然后再冷卻至200℃左右時，加入酚醛樹脂以減少絲狀體的表面張力，使之能較好地吸水。體輕，易般運(yùn)；理化性狀穩(wěn)定；吸水力強(qiáng)，水分供給充足；水分張力小，容易漚根;不宜分解，育苗后定植到土壤中造成污染；高溫作制合成，不帶病菌。可獨(dú)立作為基質(zhì)使用。

自下而上的高度(cm)孔隙容積(%)持水容積(%)空氣容積(%)1.0969245.09685117.596781810.096742215.0967442巖棉塊中水分和空氣的垂直分布狀況

巖棉在無土栽培中的用途：一是用于育苗二是用在循環(huán)營養(yǎng)液栽培[如營養(yǎng)液膜技術(shù)(NFT)]中植株的固定三是用在巖棉基質(zhì)袋培滴灌技術(shù)中6.爐渣容重適中為0.78g/cm3，通氣性和排水性好，持水性差。爐渣的電導(dǎo)率為1.83mS/cm，含有一定量的大量元素和微量元素，對營養(yǎng)液成分影響大。PH值較高，使用前應(yīng)清洗或用酸堿液中和。爐渣資源豐富，廉價，帶菌少。最好不單獨(dú)使用，混合使用中的用量不宜超過60%，使用粒徑為1～5mm。7.膨脹陶粒

又稱多孔陶粒、輕質(zhì)陶粒或海氏礫石(Hydite)，它是陶土在1100℃的陶窯中加熱制成的，容重為1.0g/cm3。膨脹陶粒堅硬，不易破碎。排水通氣性能良好，常與其它基質(zhì)混用，單獨(dú)使用時多用在循環(huán)營養(yǎng)液的種植系統(tǒng)中，也有用來種植需要通氣較好的花卉，如蘭花等。膨脹陶粒在較為長期的連續(xù)使用之后，顆粒內(nèi)部及表面吸收的鹽分會造成通氣和養(yǎng)分供應(yīng)上的困難，且難以用水洗滌干凈。膨脹陶粒的多孔性，長期使用之后有可能造成病菌在顆粒內(nèi)部積累，而且在清洗和消毒上難以處理干凈。

8.泡沫塑料特別是脲醛泡沫體輕，固定性極差。通氣性好，排水性好，持水性強(qiáng)，有彈性，在受到不破壞結(jié)構(gòu)的外力壓縮后仍能恢復(fù)原狀。pH為6.5～7.0，可隨意調(diào)節(jié)；富含氮、磷、鉀、硫、鋅等元素，單獨(dú)種植觀賞花卉，不需要生長量時，可只澆清水。制造生產(chǎn)中使用酸堿和高溫處理，不帶病蟲、草籽。二、有機(jī)基質(zhì)

泥炭被公認(rèn)為最好的一種無土栽培基質(zhì)。

根據(jù)泥炭的形成的地理條件、植物種類和分解程度的不同，可將泥炭分為低位泥炭、高位泥炭和中位泥炭三大類。1.泥炭低位草炭可直接作肥料使用高位草炭可與其他基質(zhì)混合使用中位草炭可用于無土栽培基質(zhì)使用容重小，體輕，易搬運(yùn)；通氣性強(qiáng)，持水量大。草炭的PH值3.0～6.5,個別達(dá)到7.0～7.5。鹽基代換量中等或高。有機(jī)質(zhì)和全氮含量高，如有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到40%以上，最好與其他基質(zhì)混合使用，以增加容重，改善結(jié)構(gòu)，混合比例為25～75%（體積比）。特點(diǎn)與應(yīng)用廣泛應(yīng)用于育苗和有機(jī)基質(zhì)栽培中2.樹皮

有些樹皮含有有毒物質(zhì)，大多數(shù)樹皮中含有較多的酚類物質(zhì)，而且樹皮的C/N比值都較高。樹皮使用前要堆漚處理至少1個月以上，最好有2-3個月。3.鋸木屑(木糠)

鋸木屑的許多性質(zhì)與樹皮相似，但通常鋸木屑的樹脂、單寧和松節(jié)油等有害物質(zhì)含量較高，而且C/N比值很高，因此鋸木屑在使用前一定要經(jīng)過堆漚處理，堆漚時可加入較多的速效氮混合到鋸木屑中共同堆漚，堆漚的時間需要較長(至少需要2-3個月以上)。

4.炭化稻殼

是將稻殼進(jìn)行炭化之后形成的。炭化稻殼因經(jīng)過高溫炭化，不帶病菌。營養(yǎng)含量豐富（特別是鉀），價格低廉，通透性良好，但持水孔隙度小，持水能力差，使用時需經(jīng)常淋水。制作過程中炭化不能過度，否則受壓時極易破碎。5.菇渣

菇渣是種植草菇、香菇、蘑菇等食用菌后廢棄的培養(yǎng)基質(zhì)。剛種植過食用菌的菇渣一般不能夠直接使用，要將菇渣加水至其最大持水量的70%-80%左右并堆漚