固体基质上课

第三章无土栽培基质一、固体基质的作用1、固定支持作物第一节固体基质的选择2、持水作用不同基质的持水能力有差异。例如：☆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;☆珍珠岩可吸持相当于本身重量3~4倍的水分。3、透气作用植物根系的生长过程需要有充足的氧气供应。基质过于紧实、颗粒过细，会造成基质透气不良。基质中水分含量高时，空气含量就低，反之，空气含量高时，水分含量就低。4、缓冲作用根系生长过程中产生的一些有害物质或外加物质可能会危害到植物正常生长时，固体基质会通过其本身的一些理化性质将这些危害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。•一般把具有物理化学吸收能力、有缓冲作用的固体基质称为活性基质。•没有物理化学吸收能力的固体基质就不具有缓冲能力的基质称为惰性基质。产生根系生长环境恶劣的2种可能：1)根系断分泌有机酸，根表细胞的脱落和死亡以及根系呼吸释放出的CO2在基质中大量累积2)植物根系的选择吸收而产生生理酸性或生理碱性5、提供营养的作用•主要是一些有机基质。如：泥炭、苇末等。二、对固体基质的要求适用性：物理性状良好，化学性质稳定经济性：资源丰富，价格便宜设置形式：设备与技术条件：环保因素：基质的理化特性指标物理性状1.容重2.比重3.总孔隙度4.大小空隙比5.粒径化学性状1.化学组成及其稳定性2.酸碱性3.电导率4.缓冲能力5.阳离子代换量（一）对基质的物理性质的要求(1)容重：指单位体积内干燥基质的重量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。(2)比重:单位体积固体基质的质量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。比重与容重的区别:容重所指的单位体积基质中包括孔隙所占有的体积，而比重的单位体积就是基质本身的体积。容重可反映基质的疏松程度容重过大，通气透水性能较差，易产生渍水；容重过小，通气透水性能较好，但不易固定植物。低容重基质:小于0.25g/cm2.中容重基质:0.25-0.75g/cm2.高容重基质:大于0.75g/cm2.适宜作物栽培的基质容重:0.1-0.8g/cm2.几种常用固体基质的容重和比重Thebulkdensitiesandspecificweightsofsomegrowthmediaincommonuse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----（3）总孔隙度总孔隙度是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，反之则小计算公式：总孔隙度(%)=(1－容重／比重)×100总孔隙度大的基质较轻、疏松，较为有利于作物根系生长，但固定和支撑作物的效果较差。如岩棉、蛭石、蔗渣等的总孔隙度在90%～95%以上；总孔隙度小的基质较重，水、气的总容量较少。如沙的总孔隙度约为30%左右。实际应用时常将2-3种不同颗粒大小的基质混合制成复合基质来使用。(4)大小孔隙比(气水比)大孔隙是指基质中空气所能够占据的空间，也称通气孔隙；而小孔隙是指基质中水分所能够占据的空间，也称持水孔隙。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(%)通气孔隙是指孔隙直径在0.1mm以上，灌溉后的水分不能被基质的毛细管吸持在这些孔隙中而在重力的作用下流出基质的那部分空间；持水孔隙是指孔隙直径在0.001~0.1mm范围内的孔隙，水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而被吸持在基质中，因此，也称毛管孔隙；存在于这些孔隙中的水分称为毛管水。大小孔隙比能反映基质的水、气状况：如果大小孔隙比大，则说明基质中空气容积大而持水容积较小。如果大小孔隙比小，则空气容积小而持水容积大。一般来说，固体基质的大小孔隙比在1:2～4的范围内作物均能较好的生长。(5)颗粒大小(粒径)颗粒的大小(即粗细程度)是以颗粒直径(mm)表示。它直接影响到其容重、总孔隙度、大小孔隙度及大小孔隙比等其它物理性状。同一种固体基质其颗粒越细，则容重越大，总孔隙度越小，大孔隙容量越小，小孔隙容量越大，大小孔隙比越小；颗粒越粗，则容重越小，总孔隙度越大，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1.化学组成及其稳定性：化学组成是指基质本身所含有的化学物质种类及其含量。C/N=30：1适于作物。（二）对基质化学性质的要求基质组成无机矿物基质植物残体基质石英、云母、长石（沙子、砾石）--稳定角闪石、辉绿石--次之石灰石、白云石（碳酸盐）--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、腐熟树皮、木屑等--最稳定有毒物质（酚类、丹宁、有机酸）：松木屑2.基质的酸碱性(pH值)基质适宜的pH值为5.5～7.5。基质过酸或过碱一方面直接影响到作物根系的生长，另一方面会影响到营养元素的平衡、稳定和对作物的有效性。3基质的电导率是指在未加入营养液前基质原有的电导率。它反映了基质中所含有的可溶性养分浓度的大小。一般要求基质的电导率低于2.6mS/cm。盐离子浓度不宜超过1000mg/kg，最好500mg/kg，过高水洗。4.盐基交换量(阳离子代换量)基质的阳离子代换量(CationExchangeCapacity,CEC)指在一定的酸碱条件下,基质含有可代换性阳离子的数量。以每100g基质能够代换吸收阳离子的毫摩尔数(mmol/100g)来表示。可表示基质对肥料养分的吸附保存能力,并能反映保持肥料离子免遭水分淋洗并能缓缓释放出来供植物吸收利用的能力.对营养液酸碱反应有缓冲作用。一般在10-100之间为宜。阳离子代换量大的基质：有利：可在基质中保存较多的养分，缓冲基质的酸碱反应。不利：对阳离子产生较强烈的吸附，影响营养液的平衡，难以了解基质中易被植物吸收的那部分养分的实际数量。5.缓冲能力•指基质本身所具有的缓冲酸碱性变化的能力。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。基质的阳离子代换量大、含有较多的腐植质，其缓冲能力就较强，反之，则缓冲能力就较弱。基质含有较多的有机酸，对碱的缓冲能力较强，对酸性没有缓冲能力；如果基质含有较多的钙盐和镁盐，则对酸的缓冲能力较大，但对碱没有缓冲能力。植物性残体基质的都有一定的缓冲能力，如泥炭的缓冲能力要比堆沤的蔗渣大；矿物性基质有些有很强的缓冲能力如蛭石，但大多数矿物性基质没有缓冲能力或缓冲能力很小。缓冲能力大小顺序:有机基质无机基质惰性基质营养液6.碳氮比指基质中碳和氮的相对比值。低：200:1中等:200:1~500:1高:500:1宜中宜低不宜高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：不稳定，蓄肥力强树皮、草炭、稻壳等无机基质：化学稳定，蓄肥力差沙子、岩棉、蛭石等活性基质：能供应养分、具有阳离子代换量草炭、蛭石等惰性基质：不供应养分、不具有阳离子代换量岩棉、泡沫塑料等单一基质：草炭、蛭石、岩棉、泡沫塑料等复合基质：优势互补，2-3种为宜草炭：蛭石1：1第二节固体基质分类基质的选用原则根系的适应性基质的适用性：一般要求，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，酸碱度接近中性，没有有毒物质存在。基质的经济性第三节无机栽培基质较为理想的沙粒粒径大小的组成应为：沙子粒径比例﹥4.7mm的占1%，2.4-4.7mm的占10%，1.2-2.4mm的占26%，0.6-1.2mm的占20%，0.3-0.6mm的占25%，0.1-0.3mm的占15%，﹤0.1mm的占3%。1.砂最早应用。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，成分、质量因来源不同而差异很大。管理：严格执行配方，少浇勤浇选用粒径0.5-3mm为宜注意•用作无土栽培的沙应确保不含有有毒物质。•海滨沙含较多氯化钠，应用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，则需进行处理。处理方法：将含有45%~50%P2O5的重过磷酸钙[CaH4(PO4)2·H2O]2kg溶解于1000L水中，浸泡处理沙子，如果溶液中的磷酸含量降低很快，可再加入重过磷酸钙，一直加至溶液中的磷含量稳定在不低于10mg/L时为止。此时将浸泡沙子的重过磷酸钙溶液排掉并用清水冲洗干净即可使用了。如果没有重过磷酸钙，也可以用4kg的过磷酸钙溶解在1000L水中，将沉淀部分去除，取上清液来浸泡处理。还可用0.1%-0.2%的磷酸二氢钾(或其它的磷酸盐)水溶液来处理，但成本较高。2.砾石优点：坚硬不易碎，通气排水好。缺点：容重大，运输、清洗、消毒繁琐，无盐离子代换量，保持肥水能力差。适用标准：非石灰性、花岗岩等发育形成；粒径1.6-20mm，一半以上在13mm左右，坚硬不易碎，棱角不明显。管理：供液要求严格3.蛭石云母类次生矿物在800-11000C高温膨胀而成（15倍以上），带菌少。容重小（0.07-0.25），总孔隙度95%，大小孔隙比约1：4，通气持水强。有较高的缓冲性和离子交换能力，含有的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，但使用后易破碎。适宜规格：栽培﹥3mm，育苗0.75-1mm。蛭石4.岩棉制造：由60%辉绿石、20%的石灰石和20%的焦炭混合，然后在1500-2000℃的高温炉中熔化，将熔融物喷成直径为0.005mm的细丝，再将其压成容重为80-100kg/m3的片，然后在冷却至200℃左右时，加入一种酚醛树脂以减少表面张力，使生产出的岩棉能够吸持水分。高温处理，无毒无菌容重小(0.08-0.1)，质地轻，孔隙度大（96%），透气性好，吸水力强，排渗性好自下而上的高度(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的化学组成成分含量(%)成分含量(%)二氧化硅(SiO2)47氧化钠(Na2O)2氧化钙(CaO)16氧化钾(K2O)1氧化铝(Al2O3)14氧化锰(MnO)1氧化镁(MgO)10氧化钛(TiO)1氧化铁(Fe2O3)8化学性质稳定，主要成分为硅和其它金属的氧化物，不被植物利用，盐离子代换量低，属于惰性基质。使用初期pH大于7，可用适量酸调整，磷酸为宜。不易分解腐烂，造成环境污染，要求配备滴灌设施和良好的技术。盐分积累，当EC﹥3.5ms/cm时，清水洗盐，最好用稀营养液（1/4～1/2浓度）洗。育苗；水培植株固定；栽培基质在无土栽培中的主要应用5.珍珠岩由灰色火山岩（铝硅酸盐）加热至1000℃时，颗粒膨胀而形成，直径1.5-4mm，灰白色。轻质团聚体，容重(0.03-0.16g/cm3)小,总孔隙度约为93%，空气容积约为53%，持水容积约为40%，通气排水性好。几乎没有缓冲性能，阳离子代换量﹤1.5me/100g，pH值为7.0-7.5，成分为：SiO274%、Al2O311.3%、Fe2O32%、等，养分不能被利用。稳定性好，不易分解，但受压易破碎。使用时注意：1.粉尘污染较大--使用前最好先用水喷湿，以免粉尘纷飞；2.淋水较多时会浮在水面上，难以固定根系--混合使用；3.表面易生绿藻--覆盖或翻动。园艺规格：1