北京中农四季农业科学研究院基质介绍

北京中农四季农业科学研究院基质介绍无土栽培用的固体基质有许多种，包括岩棉、蛭石、珍珠岩、沙、砾石、草炭、稻壳、椰糠、锯末、菌渣等，这些基质加入营养液后，能象土壤一样给植物提供O2、H2O、养分和对植物的支持，同时能够弥补纯水培的一些不足之处，如通气不良，不能调节供给根系的水分条件等。因此，固体基质是无土栽培中极重要的一个部分。北京中农四季农业科学研究院专家介绍，固体基质的分类方法很多，按基质的来源分类，可以分为天然基质和人工合成基质两类。如沙、石砾等为天然基质，而岩棉、泡沫塑料、多孔陶粒等则为人工合成基质。按基质的组成来分类，可以分为无机基质、有机基质和化学合成基质三类。沙、石砾、岩棉、蛭石和珍珠岩等都是无机物组成的，为无机基质；树皮、泥炭、蔗渣、稻壳、椰糠等由植物有机残体组成的，为有机基质；泡沫塑料为化学合成基质。按基质的性质来分类，可以分为活性基质和惰性基质两类。所谓活性基质是指具有盐基交换量或本身能供给植物养分的基质。惰性基质是指基质本身不起供应养分作用或不具有盐基交换量的基质。泥炭、蛭石等含有植物可吸收利用的养分，并且具有较高的盐基交换量，属于活性基质；沙、石砾、岩棉、泡沫塑料等本身既不含养分也不具有盐基交换量，属于惰性基质。按基质使用时组分的不同，可以分为单一基质和复合基质两类。所谓单一基质是指使用的基质是以一种基质作为植物生长介质的，如沙培、沙砾培使用的沙、石砾，岩棉培的岩棉，都属于单一基质。复合基质是指由两种或两种以上的基质按一定的比例混合制成的基质。现在，生产上为了克服单一基质可能造成的容重过轻、过重、通气不良或通气过盛等的弊病，常将几种基质混合形成复合基质来使用。一般在配制复合基质时，以两种或三种基质混合而成为宜。一、无机基质和有机基质.无机基质主要是指一些天然矿物或其经高温等处理后的产物作为无土栽培的基质，如沙、砾石、陶粒、蛭石、岩棉、珍珠岩等。它们的化学性质较为稳定，通常具有较低的盐基交换量，其蓄肥能力较差。有机基质则主要是一些含C、H的有机生物残体及其衍生物构成的栽培基质，如草炭、椰糠、树皮、木屑、菌渣等。有机基质的化学性质常常不太稳定，它们通常有较高的盐基交换量，蓄肥能力相对较强。一般说来，由无机矿物构成的基质，如沙、砾石等的化学稳定性较强，不会产生影响平衡的物质；有机基质如泥炭、锯末、稻壳等的化学组成复杂，对营养液的影响较大。锯末和新鲜稻壳含有易为微生物分解的物质，如碳水化合物等，使用初期会由于微生物的活动，发生生物化学反应，影响营养液的平衡，引起氮素严重缺乏，有时还会产生有机酸、酚类等有毒物质，因此用有机物作基质时，必须先堆制发酵，使其形成稳定的腐殖质，并降解有害物质，才能用于栽培。此外，有机基质具有高的盐基交换量，故缓冲能力比无机基质强，可抵抗养分淋洗和pH过度升降。二、化学合成基质化学合成基质又称人工土，是近十年研制出的一种新产品，它是以有机化学物质（如脲醛、聚氨酯、酚醛等）作原材料，人工合成的新型固体基质。其主体组分可以是多孔塑料中的脲醛泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚有机硅氧烷泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料、聚酰亚胺泡沫塑料之任一种或数种混合物，也可以是淀粉聚丙稀树脂一类强力吸水剂，使用时允许适量渗入非气孔塑料甚至珍珠岩。目前在生产上得到较多应用的人工土是脲醛泡沫塑料，它是将工业脲醛泡沫经特殊化改性处理后得到的一种新型无土栽培基质，它是一种具多孔结构，直径≤2cm，表面粗糙的泡沫小块，具有与土壤相近的理化性质，pH为6～7，并容易调整。容重为0.01～0.02g/cm3，总孔隙度为827.8%，大孔隙为101.8%，小孔隙为726.0%，气水比1：7.13，饱和吸水量可达自身重量的10～60倍或更多，有20%～30%的闭孔结构，故即使吸饱水时仍有大量空气孔隙，适合植物根系生长，解决了营养液水培中的缺氧问题。基质颜色洁白，容易按需要染成各种颜色，观赏效果好，可100%地单独替代土壤用于长期栽种植物，也可与其它泡沫塑料或珍珠岩、蛭石、颗粒状岩棉等混合使用。生产过程中，经酸、碱和高温处理已杀灭病菌、害虫和草籽，不存在土传病害，适应出口及内销的不同场合不同层次的消费需要，其产品的质量检验容易通过。但由于人工土相对来说是一种高成本产品，所以，在十分讲究经济效益的场合，如在饲料生产、切花生产、大众化蔬菜生产方面，目前不及泥炭、蛭石、木屑、煤渣、珍珠岩等实用，但在城市绿化、家庭绿化、作物育苗、水稻无土育秧、培育草坪草、组织培养和配合课堂教学方面，则人工土具有独到的长处。人工土又完全不同于无土栽培界有些人所称的人造土（人工土壤）、人造植料、营养土、复合土等。究其实质，后者不外乎是混合基质，将自然界原本存在的几种固体基质和有机基质按各种比例，甚至再加进田园土混合而成而已，没有人工合成出新的物质。因此，人工土是具有不同于人造土、人造植料的全新概念。三、混合基质混合基质又称复合基质，是指由两种以上的基质按一定的比例混合制成的栽培用基质。这类基质是为了克服生产上单一基质可能造成的容重过轻、过重，通气不良或通气过盛等弊病，而将几种基质混合使用而产生的。在世界上最早采用的混合基质是德国汉堡的Frushtifer，他在1949年将泥炭和黏土等量混合，并加入肥料，用石灰调整pH值后栽培植物，并将这种基质称为“标准化土壤”。美国加州大学、康奈尔大学从20世纪50年代开始，用草炭、蛭石、沙、珍珠岩等为原料，制成混合基质，这些基质以商品形式出售，至今仍在欧美各国广泛使用。混合基质将特点各不相同的基质组合起来，使各自组分互相补充，从而使基质的各个性能指标达到要求标准，因而在生产上得到越来越广泛的应用。从理论上讲，混合的基质种类越多效果越好，但由于混合基质时所需劳动力费用较高，因此从实际考虑应尽量减少混合基质的种类，生产上一般以2～3种基质混合为宜。四、基质的选用原则基质是无土栽培中重要的栽培组成材料，因此，基质的选择便是一个非常关键的因素，要求基质不但具有像土壤那样能为植物根系提供良好的营养条件和环境条件的功能，并且还可以为改善和提高管理措施提供更方便的条件。因此，对基质应根据具体情况予以精心选择，基质的选用原则可以从三个方面考虑，一是植物根系的适应性；二是基质的适用性，三是基质的经济性。（一）根系的适应性无土基质的优点之一是可以创造植物根系生长所需要的最佳环境条件，即最佳的水气比例。气生根、肉质根需要很好的通气性，同时需要保持根系周围的湿度达80%以上，甚至100%的水气。粗壮根系要求湿度达80%以上，通气较好。纤细根系如杜鹃花根系要求根系环境湿度达80%以上，甚至100%，同时要求通气良好。在空气湿度大的地区，一些透气性良好的基质如松针、锯末非常合适，而在大气干燥的北方地区，这种基质的透气性过大，根系容易风干。北方水质碱性，要求基质具有一定的氢离子浓度调节能力，选用泥炭混合基质的效果就比较好。（二）基质的适用性是指选用的基质是否适合所要种植的作物。一般来说，基质的容重在0.5左右，总孔隙度在60%左右，大小孔隙比在0.5左右，化学稳定性强（不易分解出影响物质），酸碱度接近中性，没有有毒物质存在时，都是适用的。当有些基质的某些性状有碍作物栽培时，如果采取经济有效的措施能够消除或者改良该性状，则这些基质也是适用的。例如，新鲜甘蔗渣的C/N比很高，在种植作物过程中会发生微生物对氮的强烈固定而妨碍作物的生长。但经过采用比较简易而有效的堆沤方法，就可使其C/N比降低而成为很好的基质。有时基质的某种性状在一种情况下是适用的，而在另一种情况下就变成不适用了。例如，颗粒较细的泥炭，对育苗是适用的，对袋培滴灌时则因其太细而视为不适用。栽培设施条件不同，可选用不同的基质。槽栽或钵盆栽可用蛭石、沙子作基质；袋栽或柱状栽培可用锯末或泥炭加沙子的混合基质；滴灌栽培时岩棉是较理想的基质。世界各国在无土栽培生产中对基质的选择均立足本国实际，例如，日本以水培为主，南非以蛭石栽培居多，加拿大采用锯末栽培，西欧各国岩棉栽培发展迅速。我国可供选用的基质种类较多，各地应根据自己的实际情况选择适当的基质材料。决定基质是否适用，还应该有针对性地进行栽培试验，这样可提高判断的准确性。（三）基质的经济性除了考虑基质的适用性以外，选用基质时还要考虑其经济性。有些基质虽对植物生长有良好的作用，但来源不易或价格太高，因而不宜使用。现已证明，岩棉、泥炭、椰糠是较好的基质，但我国的农用岩棉仍需靠进口，这无疑会增加生产成本。泥炭在我国南方的贮量远较北方少，而且价格也比较高，但南方作物的茎杆、稻壳、椰糠等植物性材料很丰富。