第一節(jié)  固體基質

一、固體基質的種類

按基質的組分來分類可分為：

無機基質    砂子、礫石、珍珠巖、蛭石、巖棉、礦棉、陶粒、聚乙烯、聚丙烯、酚類樹脂、尿醛泡沫塑料、爐渣

有機基質    草炭、泥炭、木屑、秸稈、稻殼、樹皮、棉籽殼、蔗渣、椰糠

二、固體基質的作用

1.支持固定植物

2.保持水分

3.保持和提供營養(yǎng)

4.提供氧氣

5.緩沖作用

三、對固體基質的要求

植物的根系直接與基質接觸，因此基質的理化性質對根系的吸水、吸肥，呼吸等生理活動影響很大。

（一）理想基質應具備的條件

1.適于種植多種植物，適于植物各個生長階段的生育。

2.容重輕，便于搬運。

3.總孔隙度大，達到飽和吸水量后，尚能保持大量通氣孔隙，有利于植物根系的貫通和擴展。

4.吸水率大，持水力強，減少澆水次數；同時，多余的水分容易排除，不易發(fā)生濕害。

5.具有一定的彈性和伸長性，對根系的固定性好又不妨礙根系生長。

6.澆水少時不易斷裂而傷根，澆水多時不粘妨礙根系呼吸。

7.絕熱性好，基質溫度穩(wěn)定不傷根

8.基質不帶病、蟲、草害

9.不會因高溫、冷凍、化學藥劑處理而發(fā)生變形變質，便于重復使用時基質消毒。

10.基質具有一定的肥力，對養(yǎng)分的供給和pH值有一定緩沖能力，又不會對營養(yǎng)液和pH有干擾。

11.pH值易調節(jié)。

12.不污染環(huán)境。

（二）基質的物理特性

1.容重   是以基質干重/基質體積來表示（g/cm³）

容重主要受基質密度（質地）和顆粒大小的影響，反映了基質的疏松程度。容重過大，總孔隙度小，基質緊實。這種基質透水、透氣性差，影響根系生長，栽培效果差，操作管理難。容重過小，總孔隙度大，基質疏松，通氣性好，但是基質易干，需經常澆水，管理麻煩，基質易漂浮，根系固定不好。一般基質容重以0.1～0.8g/cm³為好。實際上對于容重小而吸水多的基質，濕容重更能說明問題。

2.總孔隙度 指基質中持水空隙和通氣空隙的總和占基質體積的百分數

         總孔隙度=(1-容重/比重)×100

孔隙度大基質疏松，容納的空氣與水的量大，有利于根系生長，但對根系的固定和支撐差。反之孔隙度小，基質緊實，氣水容納量較少，不利于根系伸展，需頻繁供液。大空隙占5%以下屬低孔隙度，占5～30%屬中等孔隙度，大于30%屬高孔隙度。高孔隙度的基質持水量低，容易干燥。一般總孔隙度在54～96%較適宜。

3.氣水比（大小空孔隙比）  是指在一定時間內，基質中容納氣、水的相對比值，通常以基質的大孔隙和小孔隙之比來表示，并以大孔隙值作為1。大空隙是指基質中空氣占據的空間，即通氣孔隙，孔隙直徑0.1mm以上；小孔隙是指基質中水分占據的空間，即持水孔隙，孔隙直徑在0.001～0.1mm范圍內（毛管水）。用下式表示：

大小孔隙比=通氣孔隙（%）/持水空隙（%）

總孔隙度只能反映在基質中空氣和水分能容納的空間總和，不能反映基質中空氣和水分各自能容納的空間。而大小孔隙比能夠反映出基質中氣與水之間的狀況，是衡量基質優(yōu)劣的重要指標，與總孔隙度一起可全面的表明基質中氣和水的狀態(tài)。如果大小孔隙比大，說明空氣容量大而持水容量小，即貯水力弱而空氣容量大；反之，如果大小孔隙比小，則空氣容量小而持水量大。一般基質的氣水比在1∶2～4范圍內為宜，此時基質持水量大，通氣性好。如果用孔隙度衡量就是總孔隙度中同時能夠提供20%的大孔隙和20～30%的小空隙。

4.顆粒大?。剑?span lang="EN-US">  是指基質顆粒的直徑大小，用毫米表示?；|顆粒大小直接影響基質的容重、總孔隙度和大小孔隙比?；|顆粒越小容重越大、總孔隙度越小，大小孔隙比越?。环粗嗳?。一般基質顆?？煞治寮墸?span lang="EN-US"><1mm、1～5mm、5～10mm、10～20mm、20～50mm。以0.5～5mm為好，小于0.5mm的顆粒最好不超過基質總量的5%。當然不同基質適宜的粒徑大小不同，砂粒粒徑以0.5～2.0mm為宜，陶粒以10mm內為宜。栽培基質應有較好的形狀，不規(guī)則的顆粒表面，但不具棱角，有較大的表面積，能夠保持較多水分，多孔結構顆粒內部保持水分。此外基質應具有抗分解能力，以免栽培日久顆粒由大變小，基質孔隙度辦校，容重改變。由于多數基質的理化特性不夠理想，因此生產中多采用混合基質，基質混合后的體積要小于原來材料的體積的總和。

表2    基質的物理性狀

（三）基質的化學特性

1.基質的酸堿度（pH值）   主要影響根系環(huán)境的酸堿度，而且酸堿度過高及過低都會使某些元素沉淀，造成缺素癥。一般植物生長適宜的pH=5.6～7,因此基質的pH=6～7較好。石灰質的礫石和砂子富含碳酸鈣（CaCO₃），供液后溶入營養(yǎng)液中，使pH升高，發(fā)生鐵沉淀，造成植物缺鐵，故不適合作基質使用。酸性或堿性基質在使用前應用水洗、用酸堿調節(jié)。

基質酸堿度的測定方法：取1份基質加5份蒸餾水（體積比）混合、充分攪拌，1小時后采用酸度計測定。

2.基質的鹽基交換量（CEC）  是指基質的陽離子代換量，即在一定酸堿條件下，基質含有的可代換性陽離子的數量。以100g基質代換吸收陽離子的毫克當量數（me/100g基質）來表示。鹽基代換量表示基質對養(yǎng)分的吸附能力，對養(yǎng)分和pH值的緩沖能力。但是也會影響營養(yǎng)液的平衡，使人們難以控制營養(yǎng)液的組分。基質的鹽基代換量越大則緩沖能力越強?；|緩沖能力大小順序：有有機基質>無機基質>惰性基質>營養(yǎng)液。高位草炭的鹽基代換量為140～160me/100g、中位草炭的鹽基代換量為70～80me/100g、蛭石的鹽基代換量為100～150me/100g、樹皮的鹽基代換量為70～80me/100g，砂、礫、巖棉等惰性基質的鹽基代換量為0.1～1.0me/100g。盆栽時基質的鹽基交換量在10～100me/100cm³比較適宜。

3.基質的電導率（EC）  表示基質中已經電離鹽類的溶液濃度。一般用毫西門子/厘米（mS/cm）表示。反映基質中原來帶有的可溶性鹽分的多少，直接影響營養(yǎng)液的平衡，一般不宜超過1000mg/kg，最好≤500mg/kg?；|中含有一定的鹽分可為植物提供一定的營養(yǎng)，但是電導率過高會影響營養(yǎng)液的平衡，且造成鹽害。一般花卉栽培基質的電導率小于0.37～0.5 mS/cm時（相當于自來水）必須施肥，電導率達到1.3～2.75 mS/cm時一般不用施肥，栽培蔬菜作物時基質的電導率應大于1 mS/cm。

4.基質的化學成分及穩(wěn)定性  基質的化學物質的種類、含量，及發(fā)生化學變化的難易程度，直接影響營養(yǎng)液的平衡，同時也為植物提供養(yǎng)分。在無土栽培中要求基質有很強的化學穩(wěn)定性，不含有毒物質，以減少營養(yǎng)液受干擾的機會，保持營養(yǎng)液的化學平衡。

表3   幾種基質的營養(yǎng)元素含量

注：*為百分數（%）

5.基質的碳氮比  碳氮比高的基質由于微生物的活動對氮的爭奪，會導致植物缺氮。C/N值在200:1～500:1屬中等，小于200:1屬低等，大于500:1屬高等，一般基質栽培要求碳氮比宜低，不宜高，通常碳氮比在30:1左右較為適宜。

表4   基質的化學特性

四、幾種固體基質的特性

（一）無機基質

1.巖棉   白色或淺綠色。容重為0.06～0.11g/cm³，總孔隙度96～100%，大孔隙為64.3%，小空隙為35.7%，氣水比1:0.55，吸水力強，pH值為6.0～8.3,碳氮比和鹽基代換量低，屬惰性基質。因此，巖棉體輕，易般運；理化性狀穩(wěn)定；高溫合成不帶病菌；吸水力強，水分供給充足；水分張力小，容易漚根。應控制供液量，同時通過控制巖棉高度了來控制巖棉的含水量，一般高度為10～15 為宜，使水分沉入下層。新的巖棉pH值較高，一般在7～8，可用磷酸或硫酸沖洗使其pH值下降；不宜腐爛，育苗后定植到土壤中造成污染。

2.砂  容重1.5～1.8%g/cm³，總孔隙度30.5%，大孔隙29.5%，小空隙1.0%，氣水比1:0.03,pH6.5～7.8，碳氮比和持水量均低，沒有鹽基代換量，電導率0.46mS/cm，適宜粒徑為0.5～3mm。因此，砂子容重大，搬運及更換基質時不方便；持水性差，便于排水通氣，但不利于保水保肥，氣水比矛盾大，緩沖能力差，對營養(yǎng)液配方、灌液量和灌液次數要求嚴格，管理麻煩，灌液應少量多次。砂子的大量元素含量少，但含有一定的微量元素Fe、Mn、B等，但是有時會引起微量元素中毒，特別是在酸性條件下，應進行化學分析后使用。砂子還含有氧化鈣應清洗后使用，石灰性砂子含有大量的氧化鈣，一般含量超過20%的不能作基質使用。砂子屬惰性基質，大量元素含量少，不會影響營養(yǎng)液濃度平衡，帶菌少，消毒容易。

3.礫石  礫石容重大，一般為1.5～1.8g/cm³，不便搬運和管理，要求栽培槽堅固。礫石屬惰性基質，不具有鹽基代換量，保水保肥能力差，排水性好，通氣性好，堅硬不宜碎，使用粒徑為1.6～20mm，其中1/2的礫石粒徑13mm左右。礫石的化學組成差異很大，一般以非石灰性礫石為好，不宜采用石灰質的。新礫石對營養(yǎng)液的pH和營養(yǎng)液的組成濃度有一定的影響，使用前應使用磷酸鈣處理或頻繁換液，降低pH。綜上所述，目前使用礫石作基質的越來越少了。

4.蛭石  容重小，為0.07～0.25g/cm³，總孔隙度95%，大小孔隙比約1:4,氣水比為1:4.34，持水量大，為55%（每立方米蛭石可吸水100～650kg），電導率為0.36 mS/cm，碳氮比低。因此蛭石輕，搬運方便，保水保肥能力強，通氣性好。有較強緩沖能力和離子交換能力，礦質營養(yǎng)能適量釋放，供植物吸收利用，但氮磷較少，配制營養(yǎng)液時應給予考慮。使用1～2次后結構會破碎，孔隙變小，影響通氣和排水。不宜長期使用。pH6.5～9.0與酸性基質混合使用較好，單獨使用時應加入少量酸中和。國外園藝用蛭石按直徑大小分為4級：3～8mm為1級；2～3mm為2級；1～2mm為3級；0.75～1mm為4級。1級常作為育苗基質，2級最常用。

5.珍珠巖  直徑為1.5～4mm的灰白色多孔性閉孔疏松核狀顆粒，又稱為膨脹珍珠巖或“海綿巖石”。是一種輕質團聚體，容重小，為0.03～0.16g/kg³，總孔隙度為60.3%，其中大孔隙為29.5%，小空隙為30.8%，氣水比1:1.04,持水量瑋0%，電導率為0.31 mS/cm，碳氮比低。因此珍珠巖體輕，易搬運；持水性好（吸水量可達自重的2～3倍），通氣性好，易排水；理化性狀穩(wěn)定，所含養(yǎng)分幾乎不能吸收利用，鹽基代換量低于1.5me/100g，幾乎沒有緩沖能力和離子交換性能；抗各種理化因子作用，不易分解，不會對營養(yǎng)液產生干擾；帶菌少；但受壓后易碎；易漂浮，固定性差，適合與其他基質混合使用；其氧化鈉含量不宜超過5%。園藝上常用顆粒大小為3～4mm。

6.膨脹陶粒  又稱多孔陶粒或海氏礫石（Hydite），外殼硬而較致密，色赫紅。從切面看，內部為蜂窩狀的孔隙構造；質地較疏松，略呈海綿狀，微帶灰褐色。比重0.3～0.6，容重為0.5～1.0g/cm³，大孔隙多，吸水率為48ml/(L·h)，通氣性和排水性好，持水性差。。其pH值4.9～9.0，有一定的鹽基代換量，CEC為6～21me/100g，碳氮比低。多數顆粒橫徑為0.5～1cm，堅硬不宜碎，可反復使用，但是連續(xù)使用后表面吸收的鹽分易造成小孔堵塞。適合栽培要求通氣性好的花卉，不易栽培需水量大的植物和小苗，單獨使用多用于循環(huán)營養(yǎng)液的種植系統，或與其他基質混合使用，或作為人工土的表面覆蓋材料。陶粒單價高于珍珠巖、蛭石等基質，但是可反復使用實際成本并不高。

7.爐渣   容重適中為0.78g/cm3，總孔隙度為55.0%，其中大孔隙22.0%，小空隙33.0%；持水量為17%。通氣性和排水性好，持水性差，最好不單獨使用混合使用中的用量不宜超過60%，使用粒徑為1～5mm。爐渣的電導率為1.83mS/cm，含有一定量的大量元素和微量元素，對營養(yǎng)液成分影響大。PH值較高使用前應清洗或用酸堿液中和。爐渣資源豐富，廉價，帶菌少。

8.泡沫塑料  主要有脲醛泡沫、軟質聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和聚有機硅烷泡沫等，特別是脲醛泡沫。脲醛泡沫塑料干容重0.01～0.02g/cm3，總孔隙度為827.8%，大孔隙為101.3%，小空隙為726.0%，氣水比為1:7.13，最高飽和吸水量可達自重的10～60倍或更多。因此脲醛泡沫體輕，固定性極差，栽培時必須用容重大的基質增重。通氣性好，排水性好，持水性強，有彈性，在受到不破壞結構的外力壓縮后仍能恢復原狀。脲醛泡沫pH為6.5～7.0，可隨意調節(jié)；富含氮（36~38%）、磷、鉀、硫、鋅等元素；色潔白，容易按需要染成各種顏色；無特殊氣味；生產中使用酸堿和高溫處理不帶病蟲、草籽。是一種理想的基質，可代替土壤單獨使用，也可和其他基質混合使用。單獨種植觀賞花卉，不需要生長量時，可只澆清水。與建筑保溫用巖棉價格相近，比農用巖棉低。

（二）有機基質

1.草炭   又叫泥炭。由未完全分解的植物殘體、礦物質和腐殖質三者組成。是世界上公認的最好的無土栽培基質之一。草炭容重為0.2～0.6g/cm3（東北高位草炭可低到0.14g/cm3，江蘇低位草炭可高達0.97g/cm3），體輕，易搬運；總孔隙度為77～84%，大孔隙為5～30%；持水量為50～55%；含水量為30～40%，自然狀態(tài)下可達50%以上；因此草炭通氣性強，持水量大。草炭的PH值 3.0～6.5,個別達到7.0～7.5 ，如果呈酸性可與堿性基質混合使用，或加入白云石粉4～7kg/m3；鹽基代換量中等或高，個別可達0.2～0.7me/100g；電導率1.10 mS/cm；碳氮比低或中等；有機質和全氮含量高，如有機質含量達到40%以上，最好與其他基質混合使用，以增加容重，改善結構，混合比例為25～75%（體積比）。草炭可分為三類：

（1）低位草炭  容重較大，吸水量和通氣性較差，不易單獨作無土栽培基質。分解度高，氮和灰分含量較高，可直接作肥料使用。

（2）高位草炭  分解度低，氮和灰分含量較少，酸性較強（pH4～5），容重較小，持水力、鹽基代換量、吸水力、通氣性較好，可與其他基質混合使用。

（3）中位草炭  形狀介于以上二者之間，可用于無土栽培基質使用

2.蘆葦末  又稱人工泥炭。利用造紙廠廢棄下腳料—蘆葦末，添加一定比例的雞糞等輔料，在發(fā)酵微生物的作用下，堆制發(fā)酵合成優(yōu)質環(huán)保型無土栽培有機蘆葦末基質。容重0.20～0.4g/cm3，總孔隙度80%～90%，氣水比0.5～1.0，電導率1.2～1.7 mS/cm，pH7.0～8.0,鹽基代換量60～80me/100g，具有較強的緩沖能力。各種營養(yǎng)元素含量豐富，微量元素的含量基本滿足植物生長發(fā)育的需要。理化性狀基本可與天然草炭相比擬。

3.甘蔗渣  經過3～6個月的堆制，增施氮肥處理，蔗渣可以成為與草炭種植效果相當。容重為117g/cm³，大孔隙44.9%，小空隙46.3%，氣水比1:1.03，pH為4.86~5.3。蔗渣的粒徑為5～15mm。

4．椰糠  有名金椰粉、壓縮植物培養(yǎng)料，是椰子果實外殼加工后的粉狀廢料。椰粽或椰殼切成小塊可作為栽培基質。未經切細壓縮者含有長絲，質地蓬松。經過切細壓縮者呈磚狀，每塊重450g或600g，加水體積可膨大至6000～8000cm³,吸水量為自重的5～6倍，濕容重為0.55g/cm³，PH為5.8～6.7。吸水力強、持水量大、通氣性和排水性較好，保肥能力較強，PH、容重適中，價格適中。但是碳氮比較高，容易出現缺素現象。不適合單獨使用，與其他基質混合使用，是盆栽培花卉比較理想的基質。

5.腐葉  是花卉常用的混合基質的種類之一，不適合單獨使用。在秋季將闊葉樹葉集中在坑中腐熟，春季使用。有較好的鹽基交換量、持水性、透氣性，能夠為植物提供一個類似有土栽培的理想環(huán)境。因此在花卉栽培中越來越受到重視。

此外腐葉、炭化稻殼與其他基質混合使用效果很好。而木屑、樹皮、菇渣經過發(fā)酵處理，可與其他基質混合使用，但是混合比例不宜過大。菇渣的氮磷含量較好，不宜直接作為基質使用，混合使用時菇渣的比例不應超過40%（體積比）。

（三）混合基質  也叫復合基質，是由兩種以上的基質按一定比例混合而成。我國很少以商品復合基質出售，多數是由上述幾種單一基質混合而成。因為每種基質都有各自的優(yōu)缺點，因此混合使用可以互相補充完善。

基質混合的原則是基質的理化形狀可相互補充，混合后復合基質的理化性狀更好；配比合理；以2～3種基質混合為宜；可根據不同作物的需要選擇不同種類的基質、不同配比進行混合。比較好的混合基質應使用于各種作物栽培，例如1：1的草炭：蛭石、1：1的草炭：鋸末、1：1：1的草炭：蛭石：鋸末、1：1：1的草炭：蛭石：珍珠巖。

（四）基質的消毒

基質可反復使用，但是基質使用后常常帶有病菌、蟲卵，因此應進行基質消毒。主要方法有蒸汽消毒、化學藥劑消毒、太陽能消毒。

1.蒸汽消毒  在有蒸汽的地區(qū)使用經濟實用、效果好，安全，無污染，但是較其他方法比成本高。方法是將基質堆成20cm高，覆蓋防水耐高溫的布，導入蒸汽，在70～90℃下，消毒1小時。

2.化學藥劑消毒  成本低廉，效果好，但是應避免藥物殘毒，安全性差，易造成環(huán)境污染。盡管如此，仍然是目前無土栽培中一種常用的消毒方法。

(1) 40%甲醛  也叫福爾馬林。殺菌效果好、殺蟲效果差。40%甲醛稀釋40～50倍，噴灑在基質上混勻，每米³基質噴灑藥液20～40L，然后覆蓋塑料薄膜密閉24小時以上。使用前基質風干兩周左右，使藥劑揮發(fā)避免藥劑殘留危害。

(2) 氯化苦  (Cl₃CNO₂  三氯硝基甲烷)  在15～20℃下效果好。將基質堆成30cm厚，每隔30cm打一孔，孔深10～15cm，注入氯化苦3～5ml，立即將孔堵住。然后再堆第二層基質，打孔放入藥劑。共處理2～3層，然后覆蓋塑料薄膜密閉7～10天，使用前基質風干7～8天左右，使藥劑揮發(fā)避免藥劑殘留危害。

(3) 威百畝 對線蟲、雜草和某些真菌有效。施用時1L威百畝加入10～15L水稀釋，噴灑在10米³基質上，然后覆蓋塑料薄膜密閉15天。

(4) 漂白粉(次氯酸鈉或次氯酸鈣)  方法簡單迅速，特別適于礫石、砂子消毒。配制0.3～1%的藥液浸泡基質0.5小時以上，然后用清水沖洗消除殘留氯。也可用次氯酸代替漂白粉用于基質消毒。

3.太陽能消毒  是一種安全、廉價、簡單實用的基質消毒方法。在夏季溫室、大棚休閑期間，將基質噴水，使其含水量達到80%，堆成20～25cm高，覆蓋塑料薄膜，密閉溫室、大棚升溫10～15天。