第五章 工厂化育苗基质与营养

第一节育苗基质育苗基质的作用与要求基质的理化性状指标主要基质种类及其特性基质的消毒方法主要内容育苗基质是能为幼苗生长提供稳定协调的水、气、肥及其根际环境的介质。选用性状优良的基质是无土育苗的关键环节和培育壮苗的基础。工厂化育苗要求基质不仅能为植物根系提供良好的营养和环境条件，而且可以改善和提高管理措施，方便操作。主要要求：一、育苗基质的作用及要求•资源丰富成本较低，适应现代化生产的要求，易于操作及标准化•利于根系伸展和附着，便于成坨，能充分发挥其固定和保持作用•具有优良的理化性状，性质稳定，能为植物根系提供良好的水、肥、气、热、pH值等条件•不带病原菌、虫卵和杂草种子，不含对植物生长有害、有毒物质二、基质的理化性状指标物理性状1.容重2.总孔隙度3.气水比4.粒径化学（生物）性状1.组成及其稳定性2.酸碱性3.电导率4.盐基代换量5.缓冲能力通常主要从物理特性、化学特性、生物学特性评判育苗基质的质量。1.容重：单位体积干燥基质的重量，以g/cm3表示，反映基质的紧实程度，受质地和颗粒大小的影响。与比重（密度）不同！容重大，基质过于紧实，总孔隙度小，通气透水性差，操作运输不方便；容重小，吸水差，浇水时易漂浮，不利于根系伸展和固定。无土育苗基质的容重一般要求0.2-0.8g/cm3。2.粒径：颗粒直径大小，以mm表示，影响容重、总孔隙度和大小孔隙比。•同一种基质颗粒越细，容重越大，总孔隙度越小，通透性降低；颗粒越粗，容重越小，总孔隙度越大，保肥保水能力差，播种后易出苗不齐。•不同种类的基质，分别有其适宜的粒径。无土育苗基质的粒径多数要求在0.5-5mm3.总孔隙度：单位体积基质内孔隙（通气、持水）所占的比例。总孔隙度=（1-容重/比重）*100%•总孔隙度大，基质疏松，空气、水分容量大，有利于根系发育，但对根系支持、固定作用差；总孔隙度小，基质较重，水气容量较少，不利于根系伸展发育。•无土育苗基质的孔隙度要求在54%以上。•通气孔隙：Ø0.1mm；•毛管孔隙：Ø=0.001-0.1mm4.气水比（大小孔隙比）：在一定时间内基质中容纳气、水的相对比值，用“通气孔隙/毛管孔隙”表示。大小孔隙比大，说明贮水力弱而通透性强；反之，则贮水力弱而通透性强。气水比是衡量基质性状优劣的重要指标，与总孔隙度一起全面衡量基质中空气和水分的状态。育苗基质的气水比一般以1:2-4为宜。液态含量60%-70%，气态含量10%-20%，持水量大于150%中国农科院，尚庆茂（2011）5.组成及其稳定性•组成是指基质本身所含有的物质种类及其含量（有利、有害）；稳定性是指基质发生化学和生物学反应的难易程度，与组成密切相关。无机矿物基质植物残体基质石英、云母、长石（沙子、砾石）--最稳定角闪石、辉绿石--稳定性次之石灰石、白云石（碳酸盐矿物）--稳定性最差易被微生物分解（糖类）：新鲜蔗渣、稻草难被微生物分解（木质素、腐殖质）：草炭、腐熟后的树皮、木屑、甘蔗渣等--最稳定有毒物质（酚类、丹宁、有机酸）：松木屑育苗基质要求：化学性质稳定，不干扰营养液平衡，管理方便；播种前可溶性盐分含量不宜高于0.75ms/cm（1:2浸提法），铵态氮小于10mg/kg，钠不超过30mg/kg，氯不超过40mg/kg。有机基质：不易分解发酵，不产生氮的生物固定（碳氮比适宜）；不含酚类等有毒、有害物质以及病原菌、虫卵和杂草种籽等。6.酸碱度用pH表示（体积比1:5测定），影响营养液平衡和作物生长。•要求：pH相对稳定，最好呈中性或微酸性•基质pH的调节可采用碱性物质（如石灰）或酸性物质（如硫磺粉），用量取决于基质的阳离子交换量和起始pH值。石灰质砂、砾：含有CaCO3，易导致营养液pH升高糠醛：强酸性，需用碱性物质调节至微酸性7.电导率（EC）表示基质内部已电离盐类的溶液浓度（1:5测定，ms/cm），反映了基质中带有的可溶盐多少，直接影响营养液的平衡。有些植物性残体基质含有较高的盐分，例如砻糠灰、某些树种的树皮等，海沙含有较多氯化钠，EC值也较高。•要求：基质可溶性盐含量不宜高于1000mg/kg，最好小于500mg/kg。8.盐基代换量一般指阳离子代换量，即在一定酸碱条件下基质含有的可代换阳离子的数量，反映了基质对养分的吸附保存能力，以及缓慢释放供应植物吸收利用的能力（基质颗粒一般带负电）。•以1000g基质能够代换吸收阳离子的厘摩尔数（cmol/1000g）表示。一般在10-100cmol/1000g为宜（1-10cmol/100cm3)。•不利：吸附养分，影响营养液的平衡。•有利：保存养分，提高利用效率；具有缓冲作用。高CEC基质9.缓冲能力指基质本身所具有的缓和酸碱性变化的能力，主要由盐基代换量和存在于基质中的弱酸及其盐类的多少决定。•一般盐基代换量或腐殖质含量高，缓冲能力强，有机基质＞无机基质；•植物性残体基质都有一定的缓冲能力，但因材料而异，泥炭缓冲能力要比堆沤蔗渣大。•大多数矿物基质的缓冲能力较弱，但蛭石缓冲能力较强。以下哪种基质的缓冲能力更强？AB中国农科院，尚庆茂（2011）固体基质的分类来源性质组成组分天然基质：沙子、石砾等人工合成基质：岩棉、泡沫塑料等化学合成基质：泡沫塑料等有机基质：有机残体树皮、草炭等无机基质：无机矿物沙子、蛭石等活性基质：具有盐基交换量或能供给植物养分草炭、蛭石等惰性基质：不能供应养分或不具有盐基代换量岩棉、泡沫塑料等单一基质：草炭、蛭石、岩棉、泡沫塑料等复合基质：2-3种为宜（草炭+蛭石）1:1三、主要基质种类及其特性1.砂子最早在无土栽培中应用。优点：来源广泛，价格便宜。缺点：容重大，运输不便，持水力差，升、降温快，无阳离子代换量。注意：成分、质量因来源不同而存在较大差异。海沙、河沙污染；石灰岩地区砂子碳酸钙含量不要超过20%管理措施：严格营养液管理，少浇勤浇选用粒径：0.5-3mm，育苗宜细些2.蛭石云母类次生矿物，在800-11000C高温膨胀而成（膨胀15倍以上），带菌少。容重小，总孔隙度大，大小孔隙比约1:4，通气持水力强。具有较高的缓冲性和离子交换能力，含有K、Ca、Mg等可适量释放，pH因产地和组分而异，一般中性至微碱性（6.5-9.0）。吸水能力强，绝缘性好。粒径3-4mm，甚至更细3.岩棉由60%辉绿石、20%石灰石和20%焦炭混合，在1500-2000℃高温炉中熔化，将熔融物喷成直径0.005-0.008mm的细丝，再将其压成容重为80-100kg/m3的片，然后在冷却至200℃左右时，加入一种酚醛树脂以减少表面张力并固定成型。高温处理，无毒无菌物理性状优良，容重小，质地轻，孔隙度大（96%），透气性好，吸水力强，排渗性好化学性质稳定，盐离子代换量低4.珍珠岩由灰色火山岩（铝硅酸盐）加热至1000℃，颗粒膨胀而形成，直径1.5-4mm，灰白色。容重小，总孔隙度约93%，通气排水性好。几乎无缓冲性能，阳离子代换量＜1.5me/100g，pH值6.0-8.5。成分为SiO274%、Al2O311.3%、Fe2O32%、CaO3%等，养分多不能被吸收利用。1.稳定性好，不易分解2.易漂浮，难以固定根系3.表面易生绿藻5.炉渣容重较大，总孔隙度较小，透气性好，持水量偏低。不含有机质，EC高，阳离子代换量小，pH值碱性。含有较多钾和微量元素，不带病菌，不易产生病害。注意防止重金属超标，用前仔细清洗。容重适中，适宜直径0.5-5mm。通常不单独使用，混合基质中体积比不超过60%。6.泥炭泥炭是由苔藓、苔草、芦苇等水生植物以及松、桦、赤扬、羊胡子草等陆生植物在水淹、缺氧、低温、泥沙掺入等条件下未能充分分解而堆积形成，由未完全分解的植物残体、矿物质和腐殖质组成。容重0.2-0.6g/cm3，总孔隙度77%-84%，保水、保肥力较强；pH偏酸或酸性，EC、盐基代换量较高，缓冲性能强；含氮高，有机质丰富，但多为有机态氮，转化慢，磷钾不足。干燥时不易吸水，湿润后吸水力强。育苗基质中加入泥炭，根系易成坨，但一般不单独使用。根据形成的地理条件、植物种类和分解程度分为低位泥炭、高位泥炭和中位（过渡）泥炭三大类。低位（黑）泥炭：分布于低洼积水的沼泽地带，以苔草、芦苇等植物为主。分解程度高，氮和灰分元素含量较多，酸性不强，持水量中或小，肥分有效性较高，风干粉碎后可直接用作肥料。容重较大，吸水、通气性较差。不宜作为基质。高位（藓类）泥炭：分布于低位泥炭形成地形的高处，以水藓植物为主。分解程度低，氮和灰分元素含量较少，酸性较强（pH4-5）。容重较小，持水力、盐基代换量、吸水、通气性较好，一般可吸持水分为其干重的10倍以上。此类泥炭不宜作肥料直接施肥，在无土栽培中可作合成基质的原料。中位（白）泥炭：介于高位与低位之间的过渡性泥炭。其性状介于二者之间，也可用于无土栽培。7.炭化稻壳（炭化砻糠）容重、总孔隙度、气水比适中，质轻，透气、保肥保水性能一般，不宜出现过干过湿现象。含氮0.54%，速效磷66mg/kg，速效钾0.66%，代换性钙884.5mg/kg，营养较丰富；高温炭化，不带病菌。pH值为6.9-7.7，如果使用前没经过水洗，炭化形成的K2CO3使pH值升至9.0以上，因此使用前宜水洗。适用于扦插和播种育苗，一般不单独使用。8.菇渣容重较小（0.41），持水量较大60.8%，通透性较好。富含有机质和速效氮磷钾；缓冲性能较强，因含较多石灰，pH较高，使用前必须调节。不宜单独使用，可与泥炭、蔗渣、沙等混合，体积比不超过40%。使用前堆沤，70%含水量封膜1个月以上，风干打碎过5mm筛。9.椰糠颗粒较粗，吸水、透气、排水性较好，保水保肥能力较强。pH5.8-6.7，吸水量为自身重量的5-6倍；碳氮比较高，单独使用时容易缺素，须经充分腐熟。可与珍珠岩、炉渣等混合使用。10.蔗渣新鲜蔗渣碳氮比高（169）,需堆沤：70-80%含水量，加尿素（干重0.5-1%）堆沤3-6个月。时间过长，分解过度，通气不良。育苗基质最大粒径不超过5mm，使用中注意氮素的供给。混合基质，蔗渣50-70%:沙子或炉渣30-50%。11.锯木屑资源丰富，价格低，但受产地限制，易携带病虫害。容重小，总孔隙度较大，大小孔隙比适宜，吸水力强，持水量大，通透性好。pH4.2-6.2，盐基交换量较高。不同树种成分差异大。阔叶树、杉树为宜，针叶树有毒，人造板的锯末含有化学黏合剂。鲜木屑用前要堆沤，加入氮素（干重1/100），需要时间较长。不应太细，常作为混合基质的成分。12.树皮化学组成（松树为例）：有机质98%，其中蜡树脂3.9%、丹宁木质素3.3%、淀粉果胶4%、纤维素2.3%、半纤维素19.1%、木质素46.3%；灰分2%，C/N比135，pH4.2-4.5。树皮容重与草炭相近，但阳离子代换量和持水力低，C/N高，使用中因分解而使容重增加，体积变小，结构破坏，通气不良。有些树皮含有毒物质，不能直接使用。多数树皮含较多酚类物质，且C/N比较高。新鲜树皮必须堆沤至少1个月以上。若树皮氯化物含量超过2.5%，锰含量超过20mg/kg，不宜使用。大小1-6mm为宜；混合使用体积比25-75%13.复合基质也叫混合基质，是由几种单一基质按照一定的比例混合而成，基质种类和配比因植物种类而异，一般以2-3种混合为宜，以有机-无机基质混合的效果更佳。根据是否含有草炭分为草炭系列与非草炭系列。国内外目前普遍采用的基质配比大致是草炭50%-60%，蛭石30%-40%，珍珠岩10%。混合基质的目标和要求：容重适宜，增加孔隙度，提高水分和空气含量，改善理化性状，提高育苗效果。复合基质容重比重总孔隙度通气孔隙毛管孔隙pHEC阳离子代换量（g/cm3）（g/cm3）（%）（%）（%）（ms/cm）（ms/100g）草炭:蛭石:炉渣：0.672.2970.717.153.66.712.6213.77珍珠岩2:2:5:1草炭:蛭石1:10.342.3285.338.147.