固体基质的无土栽培类型由于植物根系生长的环境较为接近天然土壤,缓冲能力强,不存在水分、养分与供氧气之间的矛盾,因此在生产管理中较为方便,且设备较水培和雾培简单,甚至可不需要动力,具有一次性投资少、成本低、性能相对较稳定、经济效益较好等特点,生产中普遍采用。近年来,随着具有良好性能的新型固体基质的开发利用以及在生产上工厂化育苗技术的推广,我国的固体基质栽培的面积不断扩大。
1 常见基质物料及理化性质
1. 1 无机基质
无机基质作为基质的一大类,在生产上应用较为广泛,常用的有岩棉、砂、石砾、蛭石等,这些基质虽归为同一类,但很多方面是不同的 。
1. 1. 1 岩棉
岩棉的外观是白色或浅绿色的丝状体,总孔隙度大,吸水力很强。碳、氮比和盐基交换量低。岩棉吸水后,会依其厚度的不同,含水量从下至上而递减;相反,空气含量则自下而上递增。栽培中施用营养液后,新岩棉pH 较高,在栽培初期使营养液的pH 有所升高,但经过一段时间岩棉的高pH 会被营养液的低pH所中和。岩棉作为基质具有化学性质稳定、物理性状优良、pH 稳定以及经高温消毒后不携带任何病原菌等特点。岩棉质轻,不会腐烂,透气性好,被认为是当今无土栽培最好的基质之一,世界上已普遍采用。但块板状的岩棉,废弃后由于在土壤中极难分解,并损害土壤的耕作性状,故被视作污染物。
1. 1. 2 砂
砂的来源广泛,在河流、大海、湖泊的岸边以及沙漠等地均有大量的分布,加上价格便宜,是无土栽培应用最早的一种基质材料。碳、氮比和持水量均低;没有盐基交换量。用作无土栽培的砂应确保不含有毒物质。不同地区不同来源的砂的组成成分差异很大。沙的粒径大小应相互配合适当,如太粗易产生基质中通气过剩,保水能力较差,植株易缺水,营养液的管理麻烦;而如果太细,则容易在沙中储水,造成植物根系的涝害。用砂作为基质的主要优点在于其来源容易,价格低廉、作物生长良好,但由于沙的容重大,给搬运、消毒和更换等管理工作带来了很大不便。
1. 1. 3 石砾
在蔬菜营养液栽培中砾培较为普遍,其来源是河边石子或石矿场岩石碎屑。砾石本身不具有盐基交换量,保持水分和养分的能力差,但通气排水性能良好。石砾的粒径应选在1. 6～20 mm 的范围内,其中总体积一半的石砾直径为13 mm左右。石砾应较坚硬,不易破碎;选用的石砾最好棱角不明显,特别是株型高的植物或露天风大的地方,更应选用棱角钝的石砾,否则会使植物茎部受到划伤。
1. 1. 4 蛭石
蛭石为云母类次生硅质矿物,一种水合镁铝硅酸盐,为铝、镁、铁的含水硅酸盐,由一层层的薄片叠合构成。质地轻而多孔隙,有良好的透气性、吸水性及一定的持水力,并含有可供花卉吸收利用的镁、钾等元素。蛭石的容重很小,能提供一定量的钾,少量的钙、镁等营养物质。蛭石具有较高的缓冲性和离子交换能力,通气性也好,园艺上用它作育苗、扦插或以一定比例配置混合栽培基质,效果较好。无土栽培用蛭石的砾径应在3 mm以上,用作育苗的蛭石可稍细些。由于蛭石颜色比其他基质好看,在实际应用中,花卉种植偏爱蛭石。重复使用时,其物理性状会有所改变。
1. 1. 5 珍珠岩
为含硅质矿物,由灰色火山岩经粉碎加热至1 000 ℃,膨胀形成的一种白色颗粒状物。性质稳定、坚固、质地轻、清洁无菌,具有良好的排水和通气性,但保水、保肥性稍差。是一种封闭的轻质团聚体,容重小,碳氮比低。作育苗基质时常和其它基质混用,浇水时容易浮起。
1. 1. 6 膨胀陶粒
膨胀陶粒又称多孔陶粒或海式砾石,是用大小比较均匀的团粒状陶土,在800～1 100 ℃的高温陶窑中煅烧制成的其化学成分和性质受陶土原料成分的影响,有一定的盐基代换量。膨胀陶粒作为基质其排水通气性能良好,每个颗粒中间有很多小孔可以持水。陶粒本身价格虽高于珍珠岩、蛭石等基质,但因其耐用,故实际使用价格并不高。
1. 1. 7 炉渣
为燃烧后的残渣,民用燃料的废弃物,工矿企业的锅炉、食堂及北方地区居民的取暖等都有大量炉渣,各地均有,数量较大,取材方便。炉渣灰通气性好,容重适中,有利于固定作物根系,种植作物时不易倒苗,但由于颗粒大小相差悬殊以及常混有石块,使用前最好将其粉碎,具有良好的理化性质,同时,炉渣的价格低廉。缺点是碱性大,保水吸水性能力差,质地不均一,热容量小,变温幅度大,对营养液成分影响大。
1. 2 有机基质
有机基质的化学性质一般稳定性较差,它们通常具有较高的盐基交换量,其蓄肥能力相对较强 。
1. 2. 1 稻壳
水稻产区最常见的有机废弃物,是水稻产区加工时的副产物;常用的是炭化稻壳又叫砻糠,由暗火闷燃(炭化处理)而成。容重、总孔隙度及大小孔隙都比较适中,通透性好;保肥保水性能一般,养分含量低,pH 值偏高。能与其他任何基质材料配合使用,也是复合育苗基质的优质原料之一。近些年,关于生稻壳在无土栽培上的应用日益被人重视
1. 2. 2 草炭
草炭是迄今为止被世界各国普遍认为是最好的无土栽培基质之一。生产上通常和其它基质(如砂、蛭石、炉渣灰等) 混合使用。但是我国草炭资源分布不均匀,主要分布于北方,其质量较好,这与北方的地理和气候条件有关。是低温、湿地的植物残体经数千年的堆积,在气温较低、雨水较少的条件下,植物残体缓慢分化而成,为不可再生的自然资源,长期采用必然会造成草碳资源枯竭,所以应该合理的利用。在使用过程中,产区的草炭由于开采和加工简单,价格便宜;但在非产地,由于经过长距离运输和精细加工,优质泥炭的价格相对较高。
1. 2. 3 锯木屑
锯木屑来源丰富、容重轻、吸水保水性较好;但碳氮比过高,单独使用要补充大量N 肥,否则易造成植株缺N;基质较偏酸性,可与碱性基质(如灰)混合使用。锯末作为栽培基质受到越来越多的关注,但其含有大量杂菌及致病微生物,需经过适当处理和发酵腐熟才能应用,使用高温灭菌和杀苗剂,能杀死有害病菌,但使基质中的有益微生物减少,且不能使这种高碳氮比锯末中的碳素得到有效降解。
1. 2. 4 椰子纤维
长纤维素,松泡多孔,保水和通气性能良好。与泥炭相比,椰子纤维含有更多的木质素和纤维素,半纤维素含量却很低;其本身所含可供植物利用的矿质元素含量很低,但P 和K的含量却很高。我国海南等地具有丰富的椰子纤维资源,有待很好地开发利用。基于椰子纤维的良好性能,应以生产模制基质等高档成型产品为主才能创造更好的效益。
1. 2. 5 甘蔗渣
制糖业的副产品,在我国南方来源广泛。干甘蔗渣,除少量用于造纸和制造糠醛外,大部分作为燃料烧掉,新鲜的甘蔗渣碳氮比很高,不能直接使用,经过添加氮肥并堆沤处理后,可成为与泥炭种植效果相当的良好栽培基质。60 %的木糖渣与30 %的煤灰、10 %的煤渣混合,添加尿素、鸡粪等,可成为与泥炭相当的番茄育苗基质。用甘蔗渣作育苗基质的蔗渣应较细,最大粒径不超过5 mm;用作袋培或槽培,粒径可稍大,但最大也不超过15 mm。
1. 2. 6 芦苇末
利用造纸厂废弃下脚料,添加一定比例的鸡粪等辅料,在发酵微生物的作用下,堆制发酵合成优质环保型无土栽培有机基质。已广泛应用于无土栽培和育苗之中,尤其在长江流域普遍采用。
1. 3 常见基质理化性质
无土栽培中,对植物生长影响较大的基质物理性质包括:容重、密度、总孔隙度、持水量、大小孔隙比以及颗粒粒径大小等。
1. 4 复合基质
复合基质也叫混合基质,是指两种以上的单一基质按一定比例混合而成的基质。这些复合基质中和了各种组成物料的优良的理化性质,克服单一物料的缺点,有利于提高栽培效果。使用中针对不同植物,复合基质的组成不同,如草炭、蛭石、炉渣、珍珠岩按2 ∶2 ∶5 ∶1混合,适于番茄、辣椒育苗;按4 ∶3 ∶1 ∶2 混合,适于西瓜育苗;草炭和炉渣按1 ∶1 混合适宜黄瓜育苗[7] 。复合基质的选用一定要在少量试验的基础上才能进行大规模使用。