1常用无土栽培基质理化性能的对比分析

1常用无土栽培基质理化特性对比分析摘要:基质的理化特性是影响作物生长状况的主要因素，通过对常用基质理化性质的对比分析，结合基质中水、气、肥的运输转移以及有效利用的相关机理，认为纤维素纤维制品具有较好的开发潜能。关键字:基质、物理特性、化学特性、保持、轉移、纤维素纤维1、格式？2、内容和1结合一起？无土栽培---基质---国内外对基质的研究情况—提出问题。3、指标的表达？重点指标要有原理？4、内容：{无土栽培作为新型农业的一个重要代表，他帮助人类成功的克服了土壤沙漠化、盐碱化、板结等作物连作障碍，同时还具有作物高产、优质、可控以及无污染等诸多优点，目前在国际上，尤其在荷兰、英国、德国、美国以及日本等国内，无土栽培技术已经发展得相当成熟，近年来，我国无土栽培也得到了较快发展，先后引进开发了玻璃温室、日光温室、塑料大棚、华南深水培、鲁SC系列无土栽培以及有机生态型无土栽培等多种无土栽培技术[1]。1、基质研究的意义简单地说，基质的作用有四个方面：固定作物根系，使植株不易倒伏；水分的暂时储存，是水分从外界到根系的中转站；是大气中的气体与根系所释放的气体的交换场所；营养物质的吸收以及与根系分2泌物实现交换的场所。基质是无土栽培系统中的重要组成部分，对基质的研究在一定程度上反应了无土栽培技术的发展水平，我国也出现了较多对基质研究的报道，但对部分性能还未进行深入分析，存在一定的经验性与主观性，有待进一步开发与研究。}2、常用基质的理化指标对栽培作物生长有较大影响的基质特性包括物理特性与化学特性，物理特性有：粒径、比重、密度、容重、总孔隙度、大小孔隙比以及墒情（持水量）等。化学特性包括化学组成，酸碱度（PH值）、电导率（EC）和阳离子交换量（CEC）等。2.1基质的物理特性2.1.1粒径是指基质颗粒的尺寸，通常用mm表示。基质颗粒的大小直接影响到基质的容重、总孔隙度和大小孔隙比。粒径小，基质的容重大，保水性好，但孔隙率低，气体交换能力降低，作物根系易缺氧，粒径大，保水性差，需要频繁浇水，而且粒径过大不利于根系较细的作物生长，因此，生产要求基质的颗粒不能太细，也不能太粗，通常要求至少80%的基质粒径要保持在0.5~5mm之间。2.1.2容重容重指单位体积（包括孔隙）内干燥基质的重量，用g/cm3表示。他反映基质的疏松、紧密程度。容重过大，基质紧密，透水性差，作物根系易缺氧烂根，容重过小，基质疏松，透气性好，但对根系的固定能力减弱，作物易倒伏，容重的大小主要受基质的化学组成、内部3结构和颗粒的大小影响。一般认为，基质的容重在0.1~0.8g/cm3效果较好。2.1.3密度密度是指单位体积（不含孔隙）基质的重量，通常用g/L、g/cm3或kg/m3表示，他不同于容重，基质密度的大小由其本身属性所决定，不受外界因素影响，但密度较大的基质在实际应用中需要支付高额的运输费用，如石砾、膨化陶粒等，直接加大了使用成本，限制了其大规模应用。2.1.4总孔隙度总孔隙度是指基质中总孔隙体积占基质总体积的百分比，用%表示，总孔隙度包括持水孔隙度和通气孔隙度，只能反映在一种基质中空气和水分能够容纳的空间总和，不能反映基质中空气和水分各自容纳的空间量。2.1.5大小孔隙比大孔隙是指基质中空气也能占据的空间，即通气孔隙；小孔隙是指基质中水分所能占据的空间，即持水孔隙又称为毛细孔隙度，这些孔隙会利用毛细管作用将水分吸持在基质中。通气孔隙与持水孔隙的比值称为大小孔隙比，它能够反映出基质中水、气之间的状况，可用下式表示：大小孔隙比＝通气孔隙(％)／持水孔隙(％)通常，通气孔隙直径一般在0．1毫米以上，持水孔隙直径一般在0．00l～0．1毫米范围内，大小孔隙比在1：1.5～4范围内作物4都能良好生长。2.1.6墒情墒情指基质湿度的情况。土壤湿度是基质的干湿程度，即基质的实际含水量，可用基质含水量占烘干土重的百分数表示：基质含水量=水分重/烘干土基质×100％。也可以基质含水量相当于田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示，在实际生产中，墒情处于不断变化的状态，可用土壤墒情测定仪直接实时测定。根据基质的相对湿度可以知道基质含水的程度，还能保持多少水量，在灌溉上有参考价值。基质湿度大小影响基质通气性和养分分解，是基质微生物活动和作物生长发育的重要条件之一。2.2基质的化学特性2.2.1基质的化学成分基质的化学组成成分是指基质本身含有的化学物质种类及其含量，既包括作物可以吸收利用的矿质营养和有机营养，也包括对作物生长有害的有毒物质。基质的化学组成成分中的分子结合方式、官能团以及其他活性基团等直接关系到基质的化学稳定性、吸水透气性、酸碱性、阳离子代换能力、缓冲能力和电导度等。2.2.2酸碱度基质的酸碱度是指基质中H+与HO-的分布状态，不同的基质其酸碱度差异较大，相同的基质在不同的时期其酸碱度也有较大变化，它对土壤理化性质、土壤肥力以及植物生长都起着重要作用，故又称为实际酸度或有效酸度，土壤pH值与墒情一样，属于基质的一个不断5变化的指标，需要实时检测与调控，对原始基质酸碱度的分析，可作为在使用过程中基质酸碱度调节的参考。2.2.3基质的电导率基质的电导率（EC值）是指基质在未加入营养液之前，基质本身具有的电导率，用ms/cm表示，它表明基质内部已电离盐类的溶液浓度，反映基质中原来带有的可溶性盐分的多少。当电导率过低（小于0.37ms/cm）时需施肥，过高（超过2.5ms/cm）时则需淋洗盐分,蔬菜栽培通常要求EC值大于1.0ms/cm。基质中水溶性盐的分析，对了解盐分动态，对作物生长的影响以及拟订改良措施具有十分重要的意义。基质水溶性盐的分析一般包括全盐量测定，阴离子(Cl-、SO2-3、CO2-3、HCO-3、NO-3)和阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)的测定。2.2.4阳离子代换量（CEC）阳离子代换量是指在一定的酸碱度下，每100g基质能够代换吸收阳离子的毫摩尔数，用mmol/100g表示，其反映基质对养分的吸附能力。通过阳离子代换，可以将过量的金属营养离子暂时固定下来，而后再缓慢释放，使植物根系得以吸收利用，起到短时期储存营养液的效果，大多数有机栽培基质具有较大的CEC值，天然无机基质的CEC值相对较小，沸石、椰子纤维等基质较为特殊。一方面，适当的阳离子代换能力能起到保存养分，减少损失和对营养液的酸碱度及反应有缓冲的作用，另一方面，基质的阳离子代换量过大，对营养离子的吸附能力过强，会加大作物对营养液的吸收难度，同时也不利于营6养液各组分消耗情况的准确检测与控制。（指标与植物的关系？检测方法？）2.3目前公认的合理栽培基质指标为了使基质能获得较为合理的水气环境，有关人员通过反复实验分析，得出理想基质的指标如下：粒径：0.5—10mm容重：0.1-0.8g/cm3总孔隙度：75%；持水空气度：60%；通气孔隙度:15%；大小孔径比：1：1.5~1：4；PH值：6.0-7.5；C/N值：30；电导率（EC值）：1.0-2.5ms/cm；陽離子代換量（ECE值）：30-100mmol/100g。3常用基质（结构与材质？）基质按来源不同，可分为天然基质和合成基质，按组成成分不同，可分为无机基质、有机基质和混合基质，其中无机基质包括岩棉、沙、蛭石、膨胀陶粒、炉渣、沸石、石砾、珍珠岩、火山岩以及废土矿等，有机基质包括泥炭、椰子纤维或椰糠、树皮、碳化稻壳、锯木屑、农作物秸秆、沼渣、菇渣、甘蔗渣、棉籽壳、羊毛以及部分纤维素非织布等。为了克服单一基质的部分性能缺陷，混合基质通常包含两种或7两种以上的基质，例如无机—无机型的珍珠岩—蛭石混合基质，无机—有机型的泥炭—炉渣混合基质，有机—有机型的椰糠—碳化稻壳—芦苇末混合基质等。3.1常用无机基质3.1.1岩棉岩棉是公认的较理想的无土栽培基质，是由60％的辉绿岩、20％的石灰石和20％的焦炭混合，先在1500～2000℃的高温炉中溶化，在离心和吹管作用下，将熔融物喷成直径为3~10um,长5~10cm[2]长的细丝，再将其压成容重为80~100kg／m3的岩棉片，然后在冷却后处理加工而成。岩棉容重在0.08g/cm3左右，不利于植物支撑，孔隙度大，总孔隙率在90%以上，吸水能力强，充分浇水后，岩棉基质中水和空气的比率非常有利于植物根部的生长。与其它基质相比，植物更易从岩棉中吸取较大比例的营养液，岩棉可以安全地进行过浇灌，大量的液体可冲洗出不需要的营养成分。早期生产的岩棉pH较高，加入少量的酸，l～2天后pH就会降下来。岩棉还是一种完全无菌的惰性基质，不含病菌和其他有机物，阳离子代换能力弱（CEC小于1.0mmol/100g），除对pH值小有影响外，不会改变供给的任何营养液，也不会阻碍植物对营养液的利用。但也存在一些缺点[3]：其成本高，这是岩棉发展的制约因素，岩棉也可能对人的皮肤有刺激，回收也是一个未解决的难题[4]。在岩棉的最大使用国荷兰已成为公害，岩棉培的发展受到当地政府以及欧盟各国8的严格限制，3.1.2沙沙来源广泛，在河流、大海、湖泊的岸边以及沙漠等地均有大量的分布，加上价格便宜，是无土栽培应用最早的一种基质材料，但存在运输困难、管理麻烦等缺点，故目前用量较少。沙一般含二氧化硅50％以上，容重较大，为1．5～1．8克／立方厘米，不同地区不同来源的砂的组成成分差异很大，使用时选用粒径为0．5～3毫米的沙为宜，沙的粒径大小应相互配合适当，如太粗易产生基质中通气过剩，保水能力较差，植株易缺水，营养液的管理麻烦；而如果太细，则容易在沙中储水，造成植物根系的涝害，沙的碳氮比低，洁净沙的EC值和ECE值均很小,没有盐基交换量。作无土栽培的沙应确保不含有有毒物质，如海沙含有较多的氯化钠，使用前应用清水冲洗，含钙高则必须增加螯合离子的供给。近年针对沙子持水性差的缺点，有人将细纱与水混合模塑后再经过煅烧得到了多孔材料，可作为植物生长的人工土壤[5、6]。3.1.3蛭石蛭石为云母类次生硅质矿物，是一种水合镁铝硅酸盐，由一层层的薄片叠合构成，其化学成分主要包括二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝、氧化钾、二氧化钛和三氧化二铁等,经高温膨胀后的蛭石其体积是原来的16倍，是很好的隔热隔音材料。蛭石的容重很小（0.07~0.25g/cm3），孔隙度较大，每立方米可吸水100~650升，为自身重量的2~8倍，能通过认为调节，使基质保9持较为理想的水汽比，无土栽培用的蛭石的粒径在1~7毫米之间，通常在3毫米以上，用作育苗的蛭石可稍细些。由于蛭石颜色比其他基质好看，在实际应用中，花卉种植偏爱蛭石[7]。蛭石的PH值一般为中性至微酸性，化学稳定性差，重复使用时，易分解变形。其组成成分中含有可供花卉吸收利用的矿质元素，能提供一定量的钾，少量的钙、镁等营养物质。蛭石的电导率为（EC）0.36ms/cm，阳离子代换量（CEC）为90~100mmol/100g,对营养液变化和重金属污染具有较高的缓冲能力。3.1.4膨胀陶粒通常园艺上所用的膨胀陶粒又称多孔陶粒或海式砾石，是用大小比较均匀的团粒状陶土，在800~1100C的高温陶窑中煅烧制成，具有一定孔隙度，呈粉红色或赤色。膨胀陶粒的粒径变化较大，可根据具体的栽培对象在2~25mm范围内进行选择，容重0.5~0.78g/cm3，总孔隙率大，其排水通气性能良好质地坚硬，可重复利用。但由于陶粒的粒径较大且中空多孔，在浇水的时候容易漂浮，不适合栽培根系较细的作物。膨胀陶粒的化学成分和性质受陶土原料成分的影响，例如丹麦产膨胀陶粒的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等，而日本产品中的铁含量则相对较低碳氮比（C/N）低。膨胀陶粒具有较好的化学稳定性，安全卫生，病菌含量少，ECE值6~21mmol/100g,有一定的盐基代换量，在生产加工过程中添加植物所需要的各种微量营养元素，在润湿状态下，植物根系可直接吸收利用，陶粒本身价格虽高10于珍珠岩、蛭石等基质，但因其耐用，可重复利用性好，故实际使用价格并不高。3.1.5炉渣炉渣是煤燃烧后的残渣，广泛分布与蒸汽锅炉的使用区，如火力发电厂、工厂蒸汽锅炉、大型