固體基質(zhì)的無土栽培類型由于植物根系生長的環(huán)境較為接近天然土壤,緩沖能力強(qiáng),不存在水分、養(yǎng)分與供氧氣之間的矛盾,因此在生產(chǎn)管理中較為方便,且設(shè)備較水培和霧培簡單,甚至可不需要動力,具有一次性投資少、成本低、性能相對較穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益較好等特點,生產(chǎn)中普遍采用。近年來,隨著具有良好性能的新型固體基質(zhì)的開發(fā)利用以及在生產(chǎn)上工廠化育苗技術(shù)的推廣,我國的固體基質(zhì)栽培的面積不斷擴(kuò)大 。從我國現(xiàn)狀出發(fā),基質(zhì)栽培是最有現(xiàn)實意義的一種方式。

無土栽培由營養(yǎng)液、基質(zhì)、設(shè)施和設(shè)備幾部分組成,經(jīng)過多年的研究和試驗,營養(yǎng)液的配方已基本形成,需要時可到相關(guān)材料中查找。對于設(shè)施和設(shè)備來說,可以長途調(diào)運。但對于基質(zhì),要根據(jù)不同條件、不同地區(qū),不同資源因地制宜,應(yīng)用不同的基質(zhì)。

一、常見基質(zhì)物料及理化性質(zhì)

1、無機(jī)基質(zhì)：無機(jī)基質(zhì)作為基質(zhì)的一大類,在生產(chǎn)上應(yīng)用較為廣泛,常用的有巖棉、砂、石礫、蛭石等,這些基質(zhì)雖歸為同一類,但很多方面是不同的 。

(1)、巖棉。巖棉的外觀是白色或淺綠色的絲狀體,總孔隙度大,吸水力很強(qiáng)。碳、氮比和鹽基交換量低。巖棉吸水后,會依其厚度的不同,含水量從下至上而遞減;相反,空氣含量則自下而上遞增。栽培中施用營養(yǎng)液后,新巖棉pH 較高,在栽培初期使?fàn)I養(yǎng)液的pH 有所升高,但經(jīng)過一段時間巖棉的高pH 會被營養(yǎng)液的低pH所中和。巖棉作為基質(zhì)具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、物理性狀優(yōu)良、pH 穩(wěn)定以及經(jīng)高溫消毒后不攜帶任何病原菌等特點。巖棉質(zhì)輕,不會腐爛,透氣性好,被認(rèn)為是當(dāng)今無土栽培最好的基質(zhì)之一,世界上已普遍采用。但塊板狀的巖棉,廢棄后由于在土壤中極難分解,并損害土壤的耕作性狀,故被視作污染物。

(2)、砂。砂的來源廣泛,在河流、大海、湖泊的岸邊以及沙漠等地均有大量的分布,加上價格便宜,是無土栽培應(yīng)用最早的一種基質(zhì)材料。碳、氮比和持水量均低;沒有鹽基交換量。用作無土栽培的砂應(yīng)確保不含有毒物質(zhì)。不同地區(qū)不同來源的砂的組成成分差異很大。沙的粒徑大小應(yīng)相互配合適當(dāng),如太粗易產(chǎn)生基質(zhì)中通氣過剩,保水能力較差,植株易缺水,營養(yǎng)液的管理麻煩;而如果太細(xì),則容易在沙中儲水,造成植物根系的澇害。用砂作為基質(zhì)的主要優(yōu)點在于其來源容易,價格低廉、作物生長良好,但由于沙的容重大,給搬運、消毒和更換等管理工作帶來了很大不便。

(3)、石礫。在蔬菜營養(yǎng)液栽培中礫培較為普遍,其來源是河邊石子或石礦場巖石碎屑。礫石本身不具有鹽基交換量,保持水分和養(yǎng)分的能力差,但通氣排水性能良好。石礫的粒徑應(yīng)選在1.6～20 mm 的范圍內(nèi),其中總體積一半的石礫直徑為13 mm左右。石礫應(yīng)較堅硬,不易破碎;選用的石礫最好棱角不明顯,特別是株型高的植物或露天風(fēng)大的地方,更應(yīng)選用棱角鈍的石礫,否則會使植物莖部受到劃傷。

(4)、蛭石。蛭石為云母類次生硅質(zhì)礦物,一種水合鎂鋁硅酸鹽,為鋁、鎂、鐵的含水硅酸鹽,由一層層的薄片疊合構(gòu)成。質(zhì)地輕而多孔隙,有良好的透氣性、吸水性及一定的持水力,并含有可供花卉吸收利用的鎂、鉀等元素。蛭石的容重很小,能提供一定量的鉀,少量的鈣、鎂等營養(yǎng)物質(zhì)。蛭石具有較高的緩沖性和離子交換能力,通氣性也好,園藝上用它作育苗、扦插或以一定比例配置混合栽培基質(zhì),效果較好。無土栽培用蛭石的礫徑應(yīng)在3 mm以上,用作育苗的蛭石可稍細(xì)些。由于蛭石顏色比其他基質(zhì)好看,在實際應(yīng)用中,花卉種植偏愛蛭石。重復(fù)使用時,其物理性狀會有所改變。

(5)、珍珠巖。為含硅質(zhì)礦物,由灰色火山巖經(jīng)粉碎加熱至1000 ℃,膨脹形成的一種白色顆粒狀物。性質(zhì)穩(wěn)定、堅固、質(zhì)地輕、清潔無菌,具有良好的排水和通氣性,但保水、保肥性稍差。是一種封閉的輕質(zhì)團(tuán)聚體,容重小,碳氮比低。作育苗基質(zhì)時常和其它基質(zhì)混用,澆水時容易浮起。

(6)、膨脹陶粒。膨脹陶粒又稱多孔陶粒或海式礫石,是用大小比較均勻的團(tuán)粒狀陶土,在800～1100 ℃的高溫陶窯中煅燒制成的其化學(xué)成分和性質(zhì)受陶土原料成分的影響,有一定的鹽基代換量。膨脹陶粒作為基質(zhì)其排水通氣性能良好,每個顆粒中間有很多小孔可以持水。陶粒本身價格雖高于珍珠巖、蛭石等基質(zhì),但因其耐用,故實際使用價格并不高。

(7)、爐渣。為燃燒后的殘渣,民用燃料的廢棄物,工礦企業(yè)的鍋爐、食堂及北方地區(qū)居民的取暖等都有大量爐渣,各地均有,數(shù)量較大,取材方便。爐渣灰通氣性好,容重適中,有利于固定作物根系,種植作物時不易倒苗,但由于顆粒大小相差懸殊以及?；煊惺瘔K,使用前最好將其粉碎,具有良好的理化性質(zhì),同時,爐渣的價格低廉。缺點是堿性大,保水吸水性能力差,質(zhì)地不均一,熱容量小,變溫幅度大,對營養(yǎng)液成分影響大。

2、有機(jī)基質(zhì)：有機(jī)基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)一般穩(wěn)定性較差,它們通常具有較高的鹽基交換量,其蓄肥能力相對較強(qiáng) 。

(1)、稻殼。水稻產(chǎn)區(qū)最常見的有機(jī)廢棄物,是水稻產(chǎn)區(qū)加工時的副產(chǎn)物;常用的是炭化稻殼又叫礱糠,由暗火悶燃(炭化處理)而成。容重、總孔隙度及大小孔隙都比較適中,通透性好;保肥保水性能一般,養(yǎng)分含量低,pH 值偏高。能與其他任何基質(zhì)材料配合使用,也是復(fù)合育苗基質(zhì)的優(yōu)質(zhì)原料之一。近些年,關(guān)于生稻殼在無土栽培上的應(yīng)用日益被人重視。

(2)、草炭。草炭是迄今為止被世界各國普遍認(rèn)為是最好的無土栽培基質(zhì)之一。生產(chǎn)上通常和其它基質(zhì)(如砂、蛭石、爐渣灰等) 混合使用。但是我國草炭資源分布不均勻,主要分布于北方,其質(zhì)量較好,這與北方的地理和氣候條件有關(guān)。是低溫、濕地的植物殘體經(jīng)數(shù)千年的堆積,在氣溫較低、雨水較少的條件下,植物殘體緩慢分化而成,為不可再生的自然資源,長期采用必然會造成草碳資源枯竭,所以應(yīng)該合理的利用。在使用過程中,產(chǎn)區(qū)的草炭由于開采和加工簡單,價格便宜;但在非產(chǎn)地,由于經(jīng)過長距離運輸和精細(xì)加工,優(yōu)質(zhì)泥炭的價格相對較高。

(3)、鋸木屑。鋸木屑來源豐富、容重輕、吸水保水性較好;但碳氮比過高,單獨使用要補充大量N 肥,否則易造成植株缺N;基質(zhì)較偏酸性,可與堿性基質(zhì)(如灰)混合使用。鋸末作為栽培基質(zhì)受到越來越多的關(guān)注,但其含有大量雜菌及致病微生物,需經(jīng)過適當(dāng)處理和發(fā)酵腐熟才能應(yīng)用,使用高溫滅菌和殺苗劑,能殺死有害病菌,但使基質(zhì)中的有益微生物減少,且不能使這種高碳氮比鋸末中的碳素得到有效降解。

(4)、椰子纖維。長纖維素,松泡多孔,保水和通氣性能良好。與泥炭相比,椰子纖維含有更多的木質(zhì)素和纖維素,半纖維素含量卻很低;其本身所含可供植物利用的礦質(zhì)元素含量很低,但P和K的含量卻很高。我國海南等地具有豐富的椰子纖維資源,有待很好地開發(fā)利用。基于椰子纖維的良好性能,應(yīng)以生產(chǎn)模制基質(zhì)等高檔成型產(chǎn)品為主才能創(chuàng)造更好的效益。

(5)、甘蔗渣。制糖業(yè)的副產(chǎn)品,在我國南方來源廣泛。干甘蔗渣,除少量用于造紙和制造糠醛外,大部分作為燃料燒掉,新鮮的甘蔗渣碳氮比很高,不能直接使用,經(jīng)過添加氮肥并堆漚處理后,可成為與泥炭種植效果相當(dāng)?shù)牧己迷耘嗷|(zhì)。60 %的木糖渣與30 %的煤灰、10 %的煤渣混合,添加尿素、雞糞等,可成為與泥炭相當(dāng)?shù)姆延缁|(zhì)。用甘蔗渣作育苗基質(zhì)的蔗渣應(yīng)較細(xì),最大粒徑不超過5 mm;用作袋培或槽培,粒徑可稍大,但最大也不超過15 mm。

(6)、蘆葦末。利用造紙廠廢棄下腳料,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(zhì)環(huán)保型無土栽培有機(jī)基質(zhì)。已廣泛應(yīng)用于無土栽培和育苗之中,尤其在長江流域普遍采用。

3、常見基質(zhì)理化性質(zhì)：無土栽培中,對植物生長影響較大的基質(zhì)物理性質(zhì)包括:容重、密度、總孔隙度、持水量、大小孔隙比以及顆粒粒徑大小等。

4、復(fù)合基質(zhì)：復(fù)合基質(zhì)也叫混合基質(zhì),是指兩種以上的單一基質(zhì)按一定比例混合而成的基質(zhì)。這些復(fù)合基質(zhì)中和了各種組成物料的優(yōu)良的理化性質(zhì),克服單一物料的缺點,有利于提高栽培效果。使用中針對不同植物,復(fù)合基質(zhì)的組成不同,如草炭、蛭石、爐渣、珍珠巖按2 ∶2 ∶5 ∶1混合,適于番茄、辣椒育苗;按4 ∶3 ∶1 ∶2 混合,適于西瓜育苗;草炭和爐渣按1 ∶1 混合適宜黃瓜育苗。復(fù)合基質(zhì)的選用一定要在少量試驗的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行大規(guī)模使用。

二、無土栽培的基質(zhì)選擇

1、基質(zhì)選擇應(yīng)注意的問題：

在多年人類對自然的改造過程中,人們認(rèn)識到以犧牲環(huán)境為代價換取人類飛速的發(fā)展,對自然的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重的創(chuàng)傷。近年來環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,人類認(rèn)識到可持續(xù)發(fā)展的重要性,開始保護(hù)環(huán)境。對于基質(zhì)的選用來說,不污染環(huán)境越來越被人們所重視。所以在基質(zhì)的選用過程中,對于那些不可回收的、屬于資源性物質(zhì)的基質(zhì)原料要合理使用,盡量不用,用一些可再生的和可回收利用的來代替。這是以后世界發(fā)展的大趨勢,對人類以后的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。

世界上普遍應(yīng)用的基質(zhì)是草炭和巖棉,但這兩種基質(zhì)成本昂貴且草炭屬不可再生自然資源,長期開采會使資源枯竭,地貌和生態(tài)環(huán)境遭到破壞。而巖棉不可降解,長期應(yīng)用會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前世界各國都在研究草炭、巖棉的替代物,如加拿大用鋸末,以色列用牛糞和葡萄渣,英國用椰子殼纖維等均獲得良好效果。低成本、環(huán)保型無土栽培基質(zhì)成為我國研究的重點,新型無土栽培基質(zhì)研究已取得重大進(jìn)展并逐步走向產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。

一種基質(zhì)在一個地方使用較好,不代表其有普遍應(yīng)用性,各地的氣候、資源等因素不用,使得各地對基質(zhì)的要求不同,無土栽培基質(zhì)的選用地域性很強(qiáng),如果長途調(diào)運基質(zhì)不但增加了成本,同時,有些基質(zhì)不是各地都適用的。以黑龍江省為例,是我國林業(yè)和農(nóng)業(yè)的大省,有豐富的基質(zhì)材料資源,在合理開發(fā)利用草炭資源的同時,可以重點發(fā)展以木屑、落葉、稻殼、作物秸稈、爐渣、煤矸石等為主的無土栽培基質(zhì);既避免了環(huán)境污染及資源浪費,又能產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

又如,在西南地區(qū),泥炭貯藏量少,價格比較高,而作物秸稈、稻殼、甘蔗渣資源豐富,價格便宜,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,可用這些原料代替泥炭。比如,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)采用甘蔗渣和沙的復(fù)合基質(zhì)進(jìn)行番茄栽培,栽培效果與進(jìn)口巖棉基質(zhì)相似,但成本很低。

2、理想基質(zhì)的要求：

基質(zhì)的選擇主要從水、肥、氣協(xié)調(diào)方面考慮,既要有良好的保水、透氣性能,又要有良好的保肥能力和酸堿緩沖能力,還要經(jīng)濟(jì),利于就地取材 。優(yōu)良的基質(zhì)在物理性質(zhì)上,固、液、氣三相比例恰當(dāng),容重為0. 1～0. 8g/ cm3 ,總孔隙度在75 %以上,大小孔隙比在0. 5 左右;化學(xué)性質(zhì)上,陽離子交換量大,基質(zhì)保肥性好,pH 值接近中性,并具有一定的緩沖能力,具一定的C/ N(30 ∶1)比以維持栽培過程中基質(zhì)的生物穩(wěn)定性 。

理想的無土栽培的理化性狀應(yīng)類似優(yōu)質(zhì)土壤,主要篩選原則如下:適于種植眾多種類植物,適于植物各個生長階段,甚至包括組織培養(yǎng)試管苗出瓶種植。容重輕,便于大中型盆栽花木的搬運,在屋頂綠化時可減輕屋頂?shù)某兄睾奢d。總孔隙度大,達(dá)到飽和吸水量后,尚能保持大量空氣孔隙,有利于植物根系的貫通和擴(kuò)展。吸水率大,持水力強(qiáng),有利于盆花租擺和高架公路綠化時減少澆水次數(shù);同時,過多的水容易疏泄,不致發(fā)生濕害。具有一定的彈性和伸長性,既能支持住植物地上部分不發(fā)生傾倒,又能不妨礙植物地下部分伸長和肥大。

澆水少時,不會開裂而扯斷植物根系;澆水多時,不會黏成一團(tuán)而妨礙植物根系呼吸。絕熱性較好,不會因夏季過熱、冬季過冷而損傷植物根系。本身不攜帶病蟲草害,外來病蟲草害也不宜在其中滋生。不會因施加高溫、熏蒸、冷凍而發(fā)生變形變質(zhì),便于重復(fù)使用時進(jìn)行滅菌滅害。

本身有一定肥力,但又不會與化肥、農(nóng)藥發(fā)生化學(xué)作用;不會對營養(yǎng)液的配置和pH 有干擾,也不會改變自身固有理化性質(zhì)。沒有難聞的氣味和難看的色彩,不會招誘昆蟲和鳥獸。pH 容易隨意調(diào)節(jié)。不會污染土壤,本身就是一種良好的土壤改良劑,并且在土壤中含量達(dá)到50 %時也不出現(xiàn)有害作用。沾在手上、衣服上、地面上容易清洗掉。不受地區(qū)資源限制,便于工廠化批量生產(chǎn)。日常管理簡便,基本上與土培差不多。價格不高昂,用戶在經(jīng)濟(jì)上能夠承受。