1、无土栽培原理第一节 固体基质一、固体基质的种类按基质的组分来分类可分为：无机基质 砂子、砾石、珍珠岩、蛭石、岩棉、矿棉、陶粒、聚乙烯、聚丙烯、酚类树脂、尿醛泡沫塑料、炉渣有机基质 草炭、泥炭、木屑、秸秆、稻壳、树皮、棉籽壳、蔗渣、椰糠二、固体基质的作用1.支持固定植物2.保持水分3.保持和提供营养4.提供氧气5.缓冲作用三、对固体基质的要求植物的根系直接与基质接触，因此基质的理化性质对根系的吸水、吸肥，呼吸等生理活动影响很大。（一）理想基质应具备的条件1.适于种植多种植物，适于植物各个生长阶段的生育。2.容重轻，便于搬运。3.总孔隙度大，达到饱和吸水量后，尚能保持大量通气孔隙，有利于植物根系的
2、贯通和扩展。4.吸水率大，持水力强，减少浇水次数；同时，多余的水分容易排除，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.绝热性好，基质温度稳定不伤根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，便于重复使用时基质消毒。10.基质具有一定的肥力，对养分的供给和 pH 值有一定缓冲能力，又不会对营养液和 pH有干扰。11.pH 值易调节。12.不污染环境。（二）基质的物理特性1.容重 是以基质干重/基质体积来表示（g/cm 3）容重主要受基质密度（质地）和颗粒大小的影响，反映了基质
3、的疏松程度。容重过大，总孔隙度小，基质紧实。这种基质透水、透气性差，影响根系生长，栽培效果差，操作管理难。容重过小，总孔隙度大，基质疏松，通气性好，但是基质易干，需经常浇水，管理麻烦，基质易漂浮，根系固定不好。一般基质容重以 0.10.8g/cm 3为好。实际上对于容重小而吸水多的基质，湿容重更能说明问题。2.总孔隙度 指基质中持水空隙和通气空隙的总和占基质体积的百分数总孔隙度=(1-容重/比重)100孔隙度大基质疏松，容纳的空气与水的量大，有利于根系生长，但对根系的固定和支撑差。反之孔隙度小，基质紧实，气水容纳量较少，不利于根系伸展，需频繁供液。大空隙占5%以下属低孔隙度，占 530%属中等
4、孔隙度，大于 30%属高孔隙度。高孔隙度的基质持水量低，容易干燥。一般总孔隙度在 5496%较适宜。3.气水比（大小空孔隙比） 是指在一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值，通常以基质的大孔隙和小孔隙之比来表示，并以大孔隙值作为 1。大空隙是指基质中空气占据的空间，即通气孔隙，孔隙直径 0.1mm 以上；小孔隙是指基质中水分占据的空间，即持水孔隙，孔隙直径在 0.0010.1mm 范围内（毛管水） 。用下式表示：大小孔隙比=通气孔隙（%）/持水空隙（%）总孔隙度只能反映在基质中空气和水分能容纳的空间总和，不能反映基质中空气和水分各自能容纳的空间。而大小孔隙比能够反映出基质中气与水之间的状况，是
5、衡量基质优劣的重要指标，与总孔隙度一起可全面的表明基质中气和水的状态。如果大小孔隙比大，说明空气容量大而持水容量小，即贮水力弱而空气容量大；反之，如果大小孔隙比小，则空气容量小而持水量大。一般基质的气水比在 124 范围内为宜，此时基质持水量大，通气性好。如果用孔隙度衡量就是总孔隙度中同时能够提供 20%的大孔隙和 2030%的小空隙。4.颗粒大小（粒径） 是指基质颗粒的直径大小，用毫米表示。基质颗粒大小直接影响基质的容重、总孔隙度和大小孔隙比。基质颗粒越小容重越大、总孔隙度越小，大小孔隙比越小；反之亦然。一般基质颗粒可分五级：无机基质惰性基质营养液。高位草炭的盐基代换量为 140160me/
6、100g、中位草炭的盐基代换量为7080me/100g、蛭石的盐基代换量为 100150me/100g、树皮的盐基代换量为7080me/100g，砂、砾、岩棉等惰性基质的盐基代换量为 0.11.0me/100g。盆栽时基质的盐基交换量在 10100me/100cm 3比较适宜。3.基质的电导率（EC） 表示基质中已经电离盐类的溶液浓度。一般用毫西门子/厘米（mS/cm）表示。反映基质中原来带有的可溶性盐分的多少，直接影响营养液的平衡，一般不宜超过 1000mg/kg，最好500mg/kg。基质中含有一定的盐分可为植物提供一定的营养，但是电导率过高会影响营养液的平衡，且造成盐害。一般花卉栽培基质
7、的电导率小于 0.370.5 mS/cm 时（相当于自来水）必须施肥，电导率达到 1.32.75 mS/cm 时一般不用施肥，栽培蔬菜作物时基质的电导率应大于 1 mS/cm。4.基质的化学成分及稳定性 基质的化学物质的种类、含量，及发生化学变化的难易程度，直接影响营养液的平衡，同时也为植物提供养分。在无土栽培中要求基质有很强的化学稳定性，不含有毒物质，以减少营养液受干扰的机会，保持营养液的化学平衡。表 3 几种基质的营养元素含量基质种类全氮（%）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0.106 0.07
8、7 50.0 120.5 324.7 330.0 5.78 11.23 28.22 0.425炉渣 0.183 0.033 23.0 203.9 9247.5200.0 4.00 66.42 14.44 20.3蛭石 0.011 0.063 3.0 501.6 2560.5474.0 1.95 4.00 9.65 1.063珍珠岩0.005 0.082 2.5 162.2 694.5 65.0 3.50 18.19 5.68岩棉 0.084 0.228 1.338*棉籽壳2.20 2.26 0.17*炭化稻壳0.54 0.049 66.0 6625 884.5 175.0 1.36 31.30
9、 4.58 1.29玉米芯菇渣1.89 0.137 0.77* 5.37* 0.528*河砂 0.01 99.2 307* 727* 318*玉米秸0.84 677 1.43* 0.494*0.289*麦秸 0.44 686 1.28* 0.309*922*杨树 0.21 226 0.27* 0.689 666*木屑 *注：*为百分数（%）5.基质的碳氮比 碳氮比高的基质由于微生物的活动对氮的争夺，会导致植物缺氮。C/N 值在 200:1500:1 属中等，小于 200:1 属低等，大于 500:1 属高等。一般基质栽培要求碳氮比宜低，不宜高，通常碳氮比在 30:1 左右较为适宜。表 4 基质
10、的化学特性基质种类 PH CEC（me/100g） EC（mS/cm） C/N砂子 6.57.8炉渣 6.8 水洗蛭石 6.59珍珠岩 6.06.3岩棉 6.38.3 低草炭 36.5棉籽饼菇渣 6.4木屑 6.2炭化稻壳 6.5泡沫塑料砾石膨胀陶粒 4.99蔗渣树皮 4.24.5松树针叶四、几种固体基质的特性（一）无机基质1.岩棉 白色或浅绿色。容重为 0.060.11g/cm 3，总孔隙度 96100%，大孔隙为64.3%，小空隙为 35.7%，气水比 1:0.55，吸水力强，pH 值为 6.08.3,碳氮比和盐基代换量低，属惰性基质。因此，岩棉体轻，易搬运；理化性状稳定；高温合成不带病菌
11、；吸水力强，水分供给充足；水分张力小，容易沤根。应控制供液量，同时通过控制岩棉高度来控制岩棉的含水量，一般高度为 1015 cm 为宜，使水分沉入下层。新的岩棉 pH 值较高，一般在 78，可用磷酸或硫酸冲洗使其 pH 值下降；不宜腐烂，育苗后定植到土壤中造成污染。2.砂 容重 1.51.8%g/cm 3，总孔隙度 30.5%，大孔隙 29.5%，小空隙 1.0%，气水比1:0.03,pH6.57.8，碳氮比和持水量均低，没有盐基代换量，电导率 0.46mS/cm，适宜粒径为 0.53mm。因此，砂子容重大，搬运及更换基质时不方便；持水性差，便于排水通气，但不利于保水保肥，气水比矛盾大，缓冲能
12、力差，对营养液配方、灌液量和灌液次数要求严格，管理麻烦，灌液应少量多次。砂子的大量元素含量少，但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，应进行化学分析后使用。砂子还含有氧化钙应清洗后使用，石灰性砂子含有大量的氧化钙，一般含量超过 20%的不能作基质使用。砂子属惰性基质，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。3.砾石 砾石容重大，一般为 1.51.8g/cm 3，不便搬运和管理，要求栽培槽坚固。砾石属惰性基质，不具有盐基代换量，保水保肥能力差，排水性好，通气性好，坚硬不宜碎，使用粒径为 1.620mm，其中 1/2 的砾石粒径
13、13mm 左右。砾石的化学组成差异很大，一般以非石灰性砾石为好，不宜采用石灰质的。新砾石对营养液的 pH 和营养液的组成浓度有一定的影响，使用前应使用磷酸钙处理或频繁换液，降低 pH。综上所述，目前使用砾石作基质的越来越少了。4.蛭石 容重小，为 0.070.25g/cm 3，总孔隙度 95%，大小孔隙比约 1:4,气水比为1:4.34，持水量大，为 55%（每立方米蛭石可吸水 100650kg） ，电导率为 0.36 mS/cm，碳氮比低。因此蛭石轻，搬运方便，保水保肥能力强，通气性好。有较强缓冲能力和离子交换能力，矿质营养能适量释放，供植物吸收利用，但氮磷较少，配制营养液时应给予考虑。使用
14、12 次后结构会破碎，孔隙变小，影响通气和排水。不宜长期使用。pH6.59.0 与酸性基质混合使用较好，单独使用时应加入少量酸中和。国外园艺用蛭石按直径大小分为 4 级：38mm 为 1 级；23mm 为 2 级；12mm 为 3 级；0.751mm 为 4 级。1 级常作为育苗基质，2 级最常用。5.珍珠岩 直径为 1.54mm 的灰白色多孔性闭孔疏松核状颗粒，又称为膨胀珍珠岩或“海绵岩石” 。是一种轻质团聚体，容重小，为 0.030.16g/kg 3，总孔隙度为 60.3%，其中大孔隙为 29.5%，小空隙为 30.8%，气水比 1:1.04,持水量玮 0%，电导率为 0.31 mS/cm
15、，碳氮比低。因此珍珠岩体轻，易搬运；持水性好（吸水量可达自重的 23 倍） ，通气性好，易排水；理化性状稳定，所含养分几乎不能吸收利用，盐基代换量低于 1.5me/100g，几乎没有缓冲能力和离子交换性能；抗各种理化因子作用，不易分解，不会对营养液产生干扰；带菌少；但受压后易碎；易漂浮，固定性差，适合与其他基质混合使用；其氧化钠含量不宜超过5%。园艺上常用颗粒大小为 34mm。6.膨胀陶粒 又称多孔陶粒或海氏砾石（Hydite） ，外壳硬而较致密，色赫红。从切面看，内部为蜂窝状的孔隙构造；质地较疏松，略呈海绵状，微带灰褐色。比重 0.30.6，容重为 0.51.0g/cm 3，大孔隙多，吸水率
16、为 48ml/(Lh)，通气性和排水性好，持水性差。 。其 pH 值 4.99.0，有一定的盐基代换量，CEC 为621me/100g，碳氮比低。多数颗粒横径为 0.51cm，坚硬不宜碎，可反复使用，但是连续使用后表面吸收的盐分易造成小孔堵塞。适合栽培要求通气性好的花卉，不易栽培需水量大的植物和小苗，单独使用多用于循环营养液的种植系统，或与其他基质混合使用，或作为人工土的表面覆盖材料。陶粒单价高于珍珠岩、蛭石等基质，但是可反复使用实际成本并不高。7.炉渣 容重适中为 0.78g/cm3，总孔隙度为 55.0%，其中大孔隙 22.0%，小空隙 33.0%；持水量为 17%。通气性和排水性好，持水性差，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 15mm。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。
