无土栽培学第三章-基质栽培

第三章基质栽培第一节固体基质一、基质的理化性质（一）基质的物理性质主要包括：容重、总孔隙度、气水比等。1.容重指单位体积干燥基质的重量，即基质干重／基质体积。单位:千克／米3，或克／厘米3。容重越大，透气透水性差，容重过小，太轻。栽培效果均不好；一般以0.1—0.8克／厘米3较好。2.总孔隙度反映基质孔隙状况，指基质中持水孔隙和通气孔隙的总和。以孔隙与基质体积的百分数（%）表示。计算公式为：总孔隙度=（1-容重/比重）×100%。例如：某基质的容重为0.1，比重为1.55克／厘米3，则总孔隙度为：（1-0.1/1.55）×100%=93.55%总孔隙度大，表明容纳空气和水的量大，基质较轻，有利于根系生长发育；反之则小，空气与水容纳量小，需增加供液次数。一般基质总孔隙度为54%—96%。3.气水比在一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值。通常以大孔隙（通气孔隙）与小孔隙（持水孔隙）之比表示。•大孔隙：直径在lmm以上，起贮气作用；•小孔隙：直径0.001～0.lmm，主要作用是贮水。气水比愈小，说明小孔隙多，基质持水力强：反之则弱。一般气水比保持在1：2—4范围为宜。4.粒径粒径大小直接影响：孔隙度、容重、空气和水份含量。一般粒径不宜过大，否则虽然通气性好，但持水力低，栽培时要增加浇水次数；但粒径过小，虽然具有较好的持水性，容易造成通气不良。（二）基质的化学性质主要包括：化学稳定性、酸碱度、电导度、阳离子交换量、缓冲能力等。1.化学稳定性指基质发生化学变化的难易程度。无土栽培要求基质具有化学稳定性，避免或减少对营养液的干扰，并在使用过程中不产生有毒物质。基质的化学稳定性因其化学组成不同而有较大差异无机矿物构成的基质（如沙），化学稳定性最强；有机基质（如锯末、稻壳等），化学组成复杂，对营养液影响较大，往往不可直接使用。2.酸碱度一般蔬菜适宜酸碱度范围为5.6—7.0。所以，要求基质为中性或微酸性。简便测定方法：取1份基质，加入其5倍体积的蒸馏水，充分搅拌后，测定pH值。3.电导度指基质内已经电离盐类的溶液浓度。反映基质中原有可溶性盐类的量。单位：s／cm。测定方法同酸碱度。4.阳离子交换量在一定酸碱条件下，基质含有可代换性阳离子的数量。阳离子交换量反映基质对养分的吸附保存能力。阳离子交换量大，可减少养分流失，提高营养液的缓冲能力。5.缓冲能力指基质加入酸碱物质后，基质本身所具有的缓冲酸碱变化的能力。一般阳离子交换量越大，基质的缓冲能力也越大。基质缓冲能力大小：有机基质＞无机基质二、基质的种类和特性（一）基质的种类1.按基质来源，分为两类天然基质（如沙）人工合成基质（如岩棉）2.按基质的成分，分为:无机基质和有机基质两类。无机基质：如沙、蛭石和珍珠岩等；有机基质：如泥炭、炭化稻壳等。3.按基质的性质，分为：活性基质和惰性基质两类。活性基质：指基质具有阳离子代换量、可吸附阳离子或基质本身能够供应养分的基质。如泥炭、蛭石、蔗渣等；惰性基质：指基质本身不起供应养分的作用或不具有阳离子代换量、难以吸附阳离子的基质。如沙、岩棉、泡沫塑料等。4.按基质使用时的组分，分为单一基质和复合基质两类。单一基质：指以单独一种基质作为植物的生长介质。如沙培、岩棉培使用的沙和岩棉。复合基质：指由两种或两种以上的单一基质按一定的比例混合制成的基质。如草炭-珍珠岩-蛭石混合基质。一般在配制复合基质时，以2种或3种单一基质复合为宜。（二）常用基质的特性1.蛭石2.珍珠岩3.岩棉4.沙1.蛭石云母类硅质矿物，其颗粒由许多平行的片状物组成。无土栽培用的蛭石都经过高温（1000℃）膨胀处理，其体积为原矿物的16倍左右。(1)理化性质①容重很小（0.09—0.16g／cm3）②孔隙度大（达95%），具有良好的透气性和保水性。蛭石的吸水能力很强，每立方米的蛭石，可以吸收100～650kg水。③蛭石的阳离子代换量很高，达100mmol／100g，具有较强的保肥力和缓冲能力。且含有较多的钾、钙、镁等营养元素，这些养分属于速效养分，可被作物利用。④蛭石酸碱度一般呈中性至微碱性当其与酸性基质（如泥炭等）混合使用时，不会出现问题。（2）注意事项①无土栽培用蛭石的粒径应在3mm以上；而用作无土育苗的蛭石可稍细些（0.75—1.0mm）。②蛭石较易破碎结构容易受到破坏，孔隙度减小，因此在运输、种植过程中不能受到重压。③蛭石一般使用1—2次后，其结构就变差，需重新更换。2.珍珠岩珍珠岩是硅质火山岩在1200℃下加热膨胀而成。色白、质轻，呈颗粒状。（2）理化性质：①粒径1mm左右，容重80—130kg/m3②孔隙度约为93%其中空气容积约为53%，持水容积约为40%）可容纳自身重量3—4倍的水。易于排水、通气，理化性质比较稳定。③珍珠岩没有吸收性能，阳离子代换量＜1.5mmol／100g，pH为7.0—7.5。④珍珠岩中的养分多为植物不能吸收利用的形态。珍珠岩的成分为：二氧化硅（SiO2）74%氧化铝（A12O3）11.3%氧化铁（Fe2O3）2%氧化钙（CaO）3%氧化锰（MnO）2%氧化钠（Na2O）5%氧化钾（K2O）2.3%（2）注意事项，①珍珠岩较易破碎。②珍珠岩粉尘污染较大，使用前最好先用水喷湿。③珍珠岩在种植槽中，或与其他基质组成混合基质时，在淋水较多时会浮在表面。目前尚无解决办法。3.岩棉岩棉外观呈白色或浅绿色丝状体。用于无土栽培始于丹麦（1969年），（1）理化性质①孔隙度大，可达96%，透气性好，吸水力很强。②化学性质稳定岩棉由硅及其他金属氧化物组成，因含少量石灰，使用初期呈微碱性，经过一段时间，即呈中性。也可加入适量酸中和至中性，或在使用前用水清洗岩棉，使pH降低。③栽培过程中不易变形。岩棉是在高温条件下制造，不含病菌和其他有机物，经压制成型后可保证不变形。（2）用途①无土育苗；②无土栽培营养液栽培（如NFT），或岩棉基质袋培。（3）缺点污染环境4.沙主要作沙培的基质，是应用最早的无土栽培基质。沙的来源广泛，价格便宜。不同来源的沙，其组成成分差异很大。一般含二氧化硅在50％以上。沙没有阳离子代换量（惰性），容重为1500—1800kg／m3。适宜粒径为0.5—3mm。注意：（1）要确保沙中不含有毒物质。（2）石灰性地区所产的沙，只有碳酸钙含量低于20%才可使用。（3）用沙作基质，易于排水、通气。但热传导快，保水持水力差，水气矛盾较大。因此在生产上有逐渐减少的趋势。三、基质混合（一）基质混合的要求1.调节基质容重2.增加孔隙度3.适用于多种作物（二）国内外常用复合基质配方1份草炭：1份珍珠岩：1份沙1份草炭：l份珍珠岩1份草炭：1份蛭石四、基质消毒主要方法有:□蒸汽消毒□药剂消毒□太阳能消毒1.蒸汽消毒基质堆放（20厘米高，长度不定），用防水防高温布盖严，通入蒸汽。在70—80℃条件下，消毒1h就能杀死病菌，效果良好，也比较安全。缺点：成本较高。2.化学药剂消毒成本较低，但安全性较差，甚至会污染环境。（1）甲醛（福尔马林）消毒一般将40%的原液稀释50倍，用喷壶将基质均匀喷湿。覆盖塑料薄膜，24—36h后揭膜，敞开，2周后使用。（2）氯化苦熏蒸适宜温度为15—20℃。（3）溴甲烷熏蒸溴甲烷剧毒，且是强致癌物质，必需严格遵守操作规程。3.太阳能消毒近年来应用较普遍，廉价、安全、简单、实用。具体方法：在夏季高温季节，在温室或大棚内，基质堆放（高20—25厘米，长宽不定）。喷湿基质，使含水量超过80%，然后用塑料薄膜覆盖，密闭温室或大棚（10—15天）。五、基质栽培的形式1.按栽培空间，分为平面栽培和垂直栽培2种。2.按营养液是否循环使用，分为开放式和封闭式2种。3.按栽培设施材料，分为槽培、袋培和岩棉培等。第二节沙培1969年，由美国开发。适于阳光充足但水源严重匮乏的沙漠地区的开放式无土栽培系统。一、沙培装置（－）栽培槽（二）供液系统（－）栽培槽1.固定栽培槽2.全地面沙培床1.固定栽培槽（1）材料用水泥槽作栽培槽，内侧涂以惰性涂料。（2）规格栽培槽宽度为80—100厘米，两侧深15厘米，中央深20厘米。（3）构造槽底呈“V”形。槽底铺黑色聚乙烯塑料薄膜（双层，厚0.2毫米）栽培槽的底部应有l：400的坡降，以利排液。栽培槽底部还铺设排液管。主要原因：沙培采用滴灌供液，有8%—10%的营养液要排到温室外面。排液管采用多孔塑料管（直径4.0—7.5厘米），孔朝槽底，防止被蔬菜根系堵塞。2.全地面沙培床在温室的整个地面上，全部铺上沙，做成一个大栽培床。床底做成1：200的坡降，铺两层0.15—0.20毫米厚的黑色聚乙烯塑料薄膜。膜上按1.2—1.5米的间隔，平行排列直径为3—5厘米的多孔塑料排液管，排液孔朝下，排出的营养液流到室外的贮液池中，可用于大田施肥。而后，铺30厘米厚的沙层。注意：如果沙层较浅，将导致基质中温度分布不匀，且蔬菜根系可能会长入排水管中。（二）供液系统一般用滴灌法供液。灌溉系统用的营养液，要经过装有100目纱网的过滤器，以防杂质堵塞滴头。二、沙培技术关键（－）营养液管理（二）基质消毒（一）营养液管理■营养液配方■供液次数■浓度控制1.营养液配方由于沙培基质的缓冲能力低，且是采用开放式滴灌供液，沙中贮液量小。基质中的营养液的浓度和pH值常有较大变化，因此，在选定营养液配方时，宜选生理反应比较稳定的配方。2.供液次数一般每天滴灌2—5次。每次供液要足，允许有8%—10%的营养液排出，并以此来判断是否灌足。3.浓度控制每周要对排出的营养液中可溶盐总量测定两次。如可溶盐总量超过2克／升时，则应用清水滴灌数天，以降低浓度。当排出的营养液低于要求浓度时，再恢复供应营养液。4.注意事项如遇到连续低温阴天，从植物对水分的需要来看，可能不需要天天多次滴灌；但从养分需要来看，则需要滴灌。（二）基质消毒■消毒次数■消毒药剂■消毒方法1.消毒次数一般每年消毒1次，也可每茬1次，以消除包括线虫在内的土传病虫害。2.消毒药剂常用消毒剂有：1%福尔马林溶液；0.3%—1.0%次氯酸钠溶液。3.消毒方法喷药后24小时后，用水冲洗3一4次将药剂洗去。三、经济效益分析以简易槽式沙培营养液滴灌为例。单棚面积为6m×30m，每座大棚内纵向设3条栽培槽，每10座大棚共用一套滴灌系统。（一）投资成本包括两部分：基本建设投资+直接生产成本1.基本建设投资简易槽式沙培基本建设内容包括：塑料大棚、营养液滴灌系统、栽培设施（栽培槽及基质）等。（1）塑料大棚①钢结构大棚骨架3500元（棚顶高2.5m，侧高1.8m）②塑料薄膜（进口长寿膜）1000元③棚侧塑料防虫网（30目）300元（2）营养液滴灌系统①滴灌管道、过滤器及配件800元②营养液池300元（以10座大棚共建1个营养液池计算）（3）栽培设施①栽培槽（3000块红砖/棚）600元②黑色塑料薄膜（槽内）150元③河沙等基质350元（7立方米/棚，50元/立方米）（4）设备建设、安装等费用600元合计7600元667平方米土地，可建3座这种规格大棚投资22800元平均每平方米投资34.18元。2.直接生产成本包括生产过程中消耗的水、电、肥料、农药、种子（苗）、基质消毒与更换、人工费用等。以667平方米大棚种植1茬网纹甜瓜计算(1)水费100元（消耗100立方米，1元/立方米）(2)电费30元(3)种子费用750元（用种1500粒，0.5元/粒）(4)肥料费用1350元（每茬需耗90L营养液，15元/L）(5)农药费用80元(6)基质消毒与更换350元河沙等基质可使用3年，但每年必须消毒(7)吊蔓塑料绳100元(8)人工费用750元（以1个工人管理6座大棚，500元/月）合计4410元每座大棚的直接生产成本1470元二、总产值667平方米1茬产量3000kg产值15000元（3000kg×5元/kg）产量计算依据：667平方米：1350株（450株/座，3座）商品瓜1200个（1瓜/株）,单瓜重2.5kg每年可连续种植3茬网纹甜瓜，667平方米总产值45000元。三、经济效益分析（一）年总成本年总成本=直接生产成本+设备折旧费+销售成本+不可预