第四章 无土栽培固体基质

第四章无土栽培固体基质Chapter4GrowthMediainSoillessCulture有固体基质的无土栽培类型具有以下特点：Thecharacteristicsofaggregatesoillesscultures:1、植物根系生长的环境较为接近天然土壤1、Therootenvironmentissimilartonaturalsoil2、生产管理方便2、Easytohandle3、设备简单、一次性投资较少3、Thefacilityissimpleandlessinvestment4、性能相对较稳定4、Theperformanceisrelativestable5、经济效益较好5、goodeconomicbenefit本章主要讲述：固体基质的作用及其有关的性质在生产过程中应该注意的选用原则常用固体基质的主要理化性能基质的消毒方法等。第一节固体基质的性能与特点

SectionIThecharacterofgrowthmedia1.按来源分类

天然基质:如沙、石砾等人工合成基质:岩棉、泡沫塑料、多孔陶粒等一、无土栽培基质的分类2.按组成来分类无机基质:沙、岩棉、蛭石、珍珠岩等有机基质:泥炭、树皮、秸秆、泡沫塑料等。3.按性质来分类：活性基质：具有阳离子代换量、可吸附阳离子的或基质本身能够供应养分的基质。如泥炭、蛭石、蔗渣等；

惰性基质：不供应养分或不具有阳离子代换量、难以吸附阳离子的基质。如沙、石砾、岩棉、泡沫塑料等。4.按组分的不同来分类单一基质：如沙培、砾培、岩棉培使用的沙、石砾和岩棉等；

复合基质：如蔗渣-沙混合基质。

为了克服单一基质可能造成的容重过小、过大、通气不良或通气过盛等的弊端，常将几种单一基质混合制成复合基质来使用。

1、固定支撑植物的作用

固体基质最主要的一个作用。

二、固体基质的作用

Therolesofgrowthmedia2、持水作用不同基质的持水能力有差异。

☆石砾只能吸持相当于其体积10%-15%的水分；☆泥炭可吸持相当于其本身重量10倍以上的水分☆珍珠岩也可以吸持相当于本身重量3-4倍的水分。3.保持和提供营养作用

表几种基质的营养元素含量*为百分数（%）基质种类全氮%全磷%速效磷mg/L速效钾mg/L代换钙mg/L代换鎂mg/L速效铜mg/L速效锌mg/L速效铁mg/L速效硼mg/L菜田土0.1060.07750.0120.5324.7330.05.7811.2328.220.425炉渣0.1830.03323.0203.99247200.04.0066.4214.4420.3蛭石0.0110.0633.0501.62560474.01.954.009.651.063珍珠岩0.0050.0822.5162.2694.565.03.5018.195.68岩棉0.0840.2281.34*棉籽壳2.202.260.17*基质种类全氮%全磷%速效磷mg/L速效钾mg/L代换钙mg/L代换鎂mg/L速效铜mg/L速效锌mg/L速效铁mg/L速效硼mg/L炭化稻壳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*麦秸0.446861.28*0.31*922*杨树木屑0.212260.27*0.69*666*

表几种基质的营养元素含量*为百分数（%）4、透气作用/Aeration植物根系充足的氧气供应具有非常重要的影响。基质中水分与空气含量成反比。

良好的固体基质必须较好地协调空气和水分两者之间的关系。Agoodgrowthmediumshouldbeharmonybetweenthecontentofairandwater.5、缓冲作用/BufferingEffect

缓冲作用指固体基质能够给植物根系生长提供较为稳定环境的能力。即固体基质可通过其本身的一些理化性质将有害物质减轻、甚至化解的能力。有相当一部分固体基质是不具备缓冲作用无土栽培并不要求固体基质具有缓冲作用。三、固体基质的理化性质

Thephysicalandchemicalcharacteristicsofgrowthmedia

(一)基质的物理性质

包括容重、比重、总孔隙度、持水量、大小孔隙比以及颗粒粒径大小等。1.容重：指单位体积固体基质的重量（g/L、kg/m3）。不同的基质容重差异很大；同一种基质由于颗粒粒径大小、紧实程度等的影响，其容重也有一定的差别。几种常用固体基质的容重和比重

基质种类容重(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珍珠岩/perlite0.03~0.162.37岩棉/rockwool0.04~0.11----泥炭/peat0.05~0.201.55蔗渣/sugarcanebagasse0.12~0.28----容重可反映基质的疏松程度容重大，通气透水性较差，易产生渍水；容重小，通气透水性较好，利于作物根系伸展，但不易固定植物，在管理上增加困难

一般地，基质的容重在0.1~0.8g/cm3，作物的生长效果较好。2、比重：

单位体积固体基质的质量（g/L、g/cm3、kg/m3）比重与容重区别容重指的单位体积基质中包括孔隙所占有的体积比重单位体积就是基质本身的体积，不包括空气或水分所占有的体积。３.基质的通气性状主要用基质的总孔隙度、通气孔隙和大小孔隙比来表示，一般来说，基质总孔隙度54～96％范围内适宜基质孔隙状况：20％空气+20～30％水，大小孔隙比在1：2～4范围内为宜。

（１）总孔隙度指基质中包括通气孔隙和持水孔隙在内的所有孔隙的总和。以占有基质体积的百分数(%)来表示总孔隙度大的基质，其水和空气的容纳空间就大，基质轻、疏松；反之则小（２）大小孔隙比通气孔隙和持水孔隙所占基质体积比例(%)的比值称为大小孔隙比。

通气孔隙所占比例(%)大小孔隙比=持水孔隙所占比例(%)

一般来说，固体基质的大小孔隙比在1:1.5～4作物均能较好的生长。４、颗粒大小即粗细程度，以颗粒直径(mm)表示。基质的颗粒越细，则容重越小，总孔隙度越大，小孔隙容量越大，大小孔隙比越小；反之，如颗粒越粗，则容重越大，总孔隙度越小，大孔隙容量越大，小孔隙容量越小，大小孔隙比越大。

几种常用固体基质的物理性状

Thephysiccharactersofsomegrowthmediaincommonuse

基质种类容重(g/cm3)总孔隙度(%)大孔隙(透气孔隙)(%)小孔隙(持水孔隙)(%)大小孔隙比菜园土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珍珠岩0.1693.253.040.01.33岩棉0.1196.02.094.00.02泥炭0.2184.47.177.30.09锯木屑0.1978.334.543.80.79炭化稻壳0.1582.557.525.02.30蔗渣(堆沤6个月)0.1290.844.546.30.96(二)固体基质的化学性质

Thechemicalcharacteristics

主要包括：化学稳定性酸碱度物理化学吸附能力(阳离子交换量)缓冲能力电导率等1、基质的化学稳定性/chemicalstability

指基质发生化学变化的难易程度无土栽培中要求基质有很强的化学稳定性不含有毒物质减少营养液受干扰机会，保持营养液化学平衡2、基质的酸碱性(pH值)

一般植物生长适宜的pH=5.6～7.5,基质pH=6～7较好酸碱度影响：根系生长，营养元素平衡性、稳定性和有效性。测定方法：取1份基质加5份蒸馏水（体积比）混合、充分搅拌，1小时后采用酸度计测定。3、阳离子代换量/CEC

以每100g基质能够代换吸收阳离子的毫摩尔数(mmol/100g)来表示。基质的阳离子代换量大，其缓冲能力就较强，反之，则缓冲能力就较弱。基质缓冲能力大小顺序：有机基质>无机基质>惰性基质>营养液盆栽时基质的CEC在10～100me/100cm3比较适宜常用固体基质的阳离子代换量

Thecationexchangecapacityofsomegrowthmediaincommonuse

基质种类阳离子代换量(mmol/100g)高位泥炭140~160中位泥炭70~80蛭石100~150树皮70~80河沙、石砾、岩棉等惰性基质0.1~15、基质的电导率/EC

指未加入营养液前基质原有的电导率（ms/cm）一般要求基质EC<2.6ms/cm。蔬菜作物栽培基质EC>1ms/cm。一般花卉栽培基质EC<0.37～0.5ms/cm（相当于自来水）需施肥，EC=1.3～2.75mS/cm可不施肥。5.基质的碳氮比

一般基质栽培要求碳氮比在30:1左右较好C/N值<200:1属低等，在200:1～500:1属中等，>500:1属高等。在复合有机基质栽培中应注意使用氮肥调低基质的碳氮比到适宜比值。四、无土栽培对固体基质的要求理想基质应具备的条件1.适于多种植物、及其各个生长阶段2.容重轻，便于搬运3.总孔隙度大，大小孔隙比高4.吸水率大，持水力强，不易发生湿害。5.具有一定的弹性和伸长性，对根系的固定性好又不妨碍根系生长。6.浇水少时不易断裂而伤根，浇水多时不粘妨碍根系呼吸。7.基质绝热性好，温度稳定性好8.基质不带病、虫、草害9.不会因高温、冷冻、化学药剂处理而发生变形变质10.基质具有一定的肥力和缓冲能力11.pH值易调节12.不污染环境

第二节常用基质的性能

Thecharactersofgrowthmediaincommonuse

1.沙/sand来源广泛，价格便宜。

粒径大小应相互配合适当，如太粗易产生基质中通气过盛、保水能力较低，植株易缺水，营养液的管理麻烦；而如果沙太细，则易在沙中潴水，造成植株根际的涝害。一、无机基质含有一定的微量元素Fe、Mn、B等，但是有时会引起微量元素中毒，特别是在酸性条件下。大量元素含量少，不会影响营养液浓度平衡，带菌少，消毒容易。作无土栽培的沙应确保不含有有毒物质。海滨沙子含较多氯化钠，应用大量清水冲洗干净后才可使用。沙的碳酸钙含量不应超过20%。如果碳酸钙含量高达50%以上，则需重过磷酸钙进行处理。

用沙作为基质的主要优点在于其来源容易，价格低廉，作物生长良好，但由于沙的容重大，给搬运、消毒和更换等管理措施上带来了很大的不便。

2.石砾/gravel

石砾的粒径应选在1.6~20mm的范围内，其中总体积的一半的石砾直径为13mm左右。

石砾的容重大(1.5~1.8g/cm3)，搬运、清理和消毒等很麻烦，且需建一个坚固的水槽来进行营养液的循环。因此，石砾栽培在现代无土栽培中用得越来越少。砾石容重大，不便搬运和管理，坚硬不宜碎，要求栽培槽坚固属惰性基质，不具有盐基代换量，保水保肥能力差，排水性好，通气性好3.蛭石/vermiculite

为云母类硅质矿物，颗粒的片层中含有少量的水分，当在1000℃的炉中加热时，片层中的水分变成水蒸汽，把片层爆裂开来，形成小的、多孔的海绵状的核。经高温膨胀后的蛭石其体积为原矿物的16倍左右，容重很小(0.09～0.16g/cm3)，孔隙度大(达95%)。

阳离子代换量(CEC)很高，达100mmol/100g，并且含有较多的钾、钙、镁等营养元素，这些养分是作物可以吸收利用的，属于速效养分。吸水能力很强，每m3可吸收100～650kg水。使用1～2次后结构会破碎，孔隙变小，影响通气和排水。不宜长期使用。pH6.5～9.0，与酸性基质混合使用较好。容重小，体轻，搬运方便，保水保肥能力强，通气性好。4.珍珠岩/perlite

由一种灰色火山岩(铝硅酸盐)加热至1000℃左右时颗粒膨胀而形成的。它是一种封闭的轻质团聚体，容重小(0.03~0.16g/cm3)，孔隙度约为93%，其中空气容积约为53%，持水容积约为40%。吸收性能差，阳离子代换量<1.5mmol/100g，pH值为7.0~7.5。珍珠岩中的养分一般不能被植物吸收利用。园艺上常用颗粒大小为3～4mm，氧化钠含量不宜超过5%，适合与其他基质混合使用。容重小，体轻，易搬运，易漂浮，固定性差。持水性好，通气性好，易排水。理化性状稳定，盐基代换量低，几乎没有缓冲能力和离子交换性能。不易分解，不会对营养液产生干扰，但受压后易碎。带菌少。特点珍珠岩极易破碎，在使用时主要有两个问题值得注意：

一是粉尘污染较大，使用前最好先用水喷湿，以免粉尘纷飞；

二是在种植槽或与其它基质组成混合基质时，在淋水较多时会浮在水面上，这个问题没有办法解决。

5.岩棉

用于无土栽培始于1969年的丹麦的HornumResearchStation。

由60%辉绿石、20%石灰石和20%焦炭混合，然后在1500-2000℃的高温炉中熔化，喷成直径为0.005mm的细丝，再将其压成容重为80-100kg/m3的片，然后再冷却至200℃左右时，加入酚醛树脂以减少丝状体的表面张力，使之能较好地吸水。体轻，易般运；理化性状稳定；吸水力强，水分供给充足；水分张力小，容易沤根;不宜分解，育苗后定植到土壤中造成污染；高温作制合成，不带病菌。可独立作为基质使用。

自下而上的高度(cm)孔隙容积(%)持水容积(%)空气容积(%)1.0969245.09685117.596781810.096742215.0967442岩棉块中水分和空气的垂直分布状况

岩棉在无土栽培中的用途：一是用于育苗二是用在循环营养液栽培[如营养液膜技术(NFT)]中植株的固定三是用在岩棉基质袋培滴灌技术中6.炉渣容重适中为0.78g/cm3，通气性和排水性好，持水性差。炉渣的电导率为1.83mS/cm，含有一定量的大量元素和微量元素，对营养液成分影响大。PH值较高，使用前应清洗或用酸碱液中和。炉渣资源丰富，廉价，带菌少。最好不单独使用，混合使用中的用量不宜超过60%，使用粒径为1～5mm。7.膨胀陶粒

又称多孔陶粒、轻质陶粒或海氏砾石(Hydite)，它是陶土在1100℃的陶窑中加热制成的，容重为1.0g/cm3。膨胀陶粒坚硬，不易破碎。排水通气性能良好，常与其它基质混用，单独使用时多用在循环营养液的种植系统中，也有用来种植需要通气较好的花卉，如兰花等。膨胀陶粒在较为长期的连续使用之后，颗粒内部及表面吸收的盐分会造成通气和养分供应上的困难，且难以用水洗涤干净。膨胀陶粒的多孔性，长期使用之后有可能造成病菌在颗粒内部积累，而且在清洗和消毒上难以处理干净。

8.泡沫塑料特别是脲醛泡沫体轻，固定性极差。通气性好，排水性好，持水性强，有弹性，在受到不破坏结构的外力压缩后仍能恢复原状。pH为6.5～7.0，可随意调节；富含氮、磷、钾、硫、锌等元素，单独种植观赏花卉，不需要生长量时，可只浇清水。制造生产中使用酸碱和高温处理，不带病虫、草籽。二、有机基质

泥炭被公认为最好的一种无土栽培基质。

根据泥炭的形成的地理条件、植物种类和分解程度的不同，可将泥炭分为低位泥炭、高位泥炭和中位泥炭三大类。1.泥炭低位草炭可直接作肥料使用高位草炭可与其他基质混合使用中位草炭可用于无土栽培基质使用容重小，体轻，易搬运；通气性强，持水量大。草炭的PH值3.0～6.5,个别达到7.0～7.5。盐基代换量中等或高。有机质和全氮含量高，如有机质含量达到40%以上，最好与其他基质混合使用，以增加容重，改善结构，混合比例为25～75%（体积比）。特点与应用广泛应用于育苗和有机基质栽培中2.树皮

有些树皮含有有毒物质，大多数树皮中含有较多的酚类物质，而且树皮的C/N比值都较高。树皮使用前要堆沤处理至少1个月以上，最好有2-3个月。3.锯木屑(木糠)

锯木屑的许多性质与树皮相似，但通常锯木屑的树脂、单宁和松节油等有害物质含量较高，而且C/N比值很高，因此锯木屑在使用前一定要经过堆沤处理，堆沤时可加入较多的速效氮混合到锯木屑中共同堆沤，堆沤的时间需要较长(至少需要2-3个月以上)。

4.炭化稻壳

是将稻壳进行炭化之后形成的。炭化稻壳因经过高温炭化，不带病菌。营养含量丰富（特别是钾），价格低廉，通透性良好，但持水孔隙度小，持水能力差，使用时需经常淋水。制作过程中炭化不能过度，否则受压时极易破碎。5.菇渣

菇渣是种植草菇、香菇、蘑菇等食用菌后废弃的培养基质。刚种植过食用菌的菇渣一般不能够直接使用，要将菇渣加水至其最大持水量的70%-80%左右并堆沤