第五章-无土栽培的固体基质

第五章无土栽培的固体基质Chapter5GrowthMediainSoillessCulture•无土栽培生产中固体基质的使用非常普遍•Theuseofgrowthmediaisverypopularinhydroponics•有固体基质栽培类型中，固体基质是根系生长的场所，是这些类型无土栽培技术的基础•Thegrowthmediumisthelocationofrootgrowth,andthebaseofthetypeofaggregatesoillessculture•无固体基质栽培类型中，都要在育苗时使用固体基质、在定植时用少量的固体基质来固定和支撑植物•Inspiteofnon-aggregatesoillessculture,theuseofthegrowthmediafortherootingandsupportingofplantsareneeded.有固体基质的无土栽培类型具有以下特点：Thecharacteristicsofaggregatesoillesscultures:1、植物根系生长的环境较为接近天然土壤1、Therootenvironmentissimilartonaturalsoil2、生产管理方便2、Easytohandle3、设备简单、一次性投资较少3、Thefacilityissimpleandlessinvestment4、性能相对较稳定4、Theperformanceisrelativestable5、经济效益较好5、goodeconomicbenefit•广东省2000年无土栽培总面积达3000多亩，其中水培大约为1000亩左右，其它各种基质栽培的亩为2000多亩左右。固体基质种类繁多：河沙、石砾、蛭石、珍珠岩、岩棉、泥炭、锯木屑、炭化稻壳(砻糠灰)、多孔陶粒、泡沫塑料等几十种。本章主要讲述：固体基质的作用及其有关的性质在生产过程中应该注意的选用原则常用固体基质的主要理化性能基质的消毒方法等。第一节固体基质的作用与选用原则SectionITherolesandchoiceprinciplesofgrowthmedia一、固体基质的作用1、固定支撑植物的作用固体基质最主要的一个作用。使得植物能够保持直立而不致于倾倒，同时给植物根系提供一个良好的生长环境。2、持水作用固体基质都有保持水分的能力。不同基质的持水能力有差异。例如：☆石砾只能吸持相当于其体积10%~15%的水分；☆泥炭可吸持相当于其本身重量10倍以上的水分☆珍珠岩也可以吸持相当于本身重量3~4倍的水分。不同吸水能力的基质可以适应不同种植设施和不同作物类别生长的要求。一般要求固体基质所吸持的水分要能够维持在2次灌溉间歇期间作物不会失水而受害，否则将需要缩短两次灌溉的间歇时间，但这样可能造成管理管理上的不便。3、透气作用植物根系的生长过程需要有充足的氧气供应，充足的氧气供应对于植物的正常生长起着举足轻重的影响。基质过于紧实、颗粒过细，可能造成基质透气不良。基质中水分含量高时，空气含量就低，反之，空气含量高时，水分含量就低。良好的固体基质必须较好地协调空气和水分两者之间的关系。4、缓冲作用/BufferingEffect缓冲作用是指固体基质能够给植物根系的生长提供一个较为稳定环境的能力，即当根系生长过程中产生的一些有害物质或外加物质可能会危害到植物正常生长时，固体基质会通过其本身的一些理化性质将这些危害减轻甚至化解的能力。有相当一部分固体基质是不具备缓冲作用无土栽培并不要求固体基质具有缓冲作用。•具有物理化学吸收能力的固体基质都有缓冲作用。如泥炭、蛭石等。•一般把具有物理化学吸收能力、有缓冲作用的固体基质称为活性基质。•没有物理化学吸收能力的固体基质就不具有缓冲能力的基质称为惰性基质。产生根系生长环境恶劣的2种可能：1）根系生长过程不断分泌有机酸，根表细胞的脱落和死亡以及根系呼吸释放出的CO2在基质中大量累积2)营养液中生理酸性或生理碱性盐的比例搭配不完全合理的情况下，由于植物根系的选择吸收而产生较强的生理酸性或生理碱性具有缓冲作用的基质可通过物理的或化学的吸收能力将危害植物生长的物质吸附起来。二、固体基质的理化性质Thephysicalandchemicalcharacteristicsofgrowthmedia(一)基质的物理性质/Physicalcharacteristics包括容重、比重、总孔隙度、持水量、大小孔隙比以及颗粒粒径大小等。1、容重：指单位体积固体基质的重量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。测定某一种固体基质的容重时可用一个已知体积的容器(如量筒或带刻度的烧杯等)装上待测定的基质，再将基质倒出后称其重量，以基质的重量除以容器的体积即可得到这种基质的容重。不同的基质由于其组成不同，因此在容重上有很大的差异；同一种基质由于受到颗粒粒径大小、紧实程度等的影响，其容重也有一定的差别。几种常用固体基质的容重和比重Thebulkdensitiesandspecificweightsofsomegrowthmediaincommonuse基质种类容重(g/cm3)比重(g/cm3)土壤/soil1.10~1.702.54沙/sand1.30~1.502.62蛭石/vermiculite0.08~0.132.61珍珠岩/perlite0.03~0.162.37岩棉/rockwool0.04~0.11----泥炭/peat0.05~0.201.55蔗渣/sugarcanebagasse0.12~0.28----容重可反映基质的疏松程度容重过大，则过于紧实，通气透水性能较差，易产生渍水；而容重过小，则过于疏松，通气透水性能较好，有利于作物根系伸展，但不易固定植物，易倾倒，在管理上增加困难但如果基质的物理性能较好，如岩棉的纤维较牢固，不易折断，而且高大的植株采用引绳缠蔓的方式使植株向上生长，则容重可小一些一般地，基质的容重在0.1~0.8g/cm3范围内，作物的生长效果较好。2、比重/specificweight单位体积固体基质的质量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。比重与容重的区别在于容重所指的单位体积基质中包括孔隙所占有的体积也计算在内，而比重的单位体积就是基质本身的体积，而不包括空气或水分所占有的体积。可采用比重瓶法来测定3、总孔隙度/Totalporosity总孔隙度是指基质中包括通气孔隙和持水孔隙在内的所有孔隙的总和。以占有基质体积的百分数(%)来表示.总孔隙度大的基质，其水和空气的容纳空间就大，反之则小计算公式：容重总孔隙度(%)=(1－)×100比重测定方法：取一已知体积(V)的容器，称其重量(W1)，在此容器中加满待测的基质，再称重(W2),然后将装有基质的容器放在水中浸泡一昼夜，(加水浸泡时要让水位高于容器顶部，如果基质较轻，可在容器顶部用一块纱布包扎好，称重时把包扎的纱布取掉)，称重(W3)，然后通过下式来计算这种基质的总孔隙度(重量以g为单位，体积以cm3为单位)。(W3－W1)－(W2－W1)总孔隙度(%)=×100V总孔隙度大的基质较轻，基质疏松，较为有利于作物根系生长，但固定和支撑作物的效果较差，容易造成植物倒伏。例如，岩棉、蛭石、蔗渣等的总孔隙度在90%～95%以上；总孔隙度小的基质较重，水、气的总容量较少。如沙的总孔隙度约为30%左右。为了克服某一种单一基质总孔隙度过大或过小所产生的弊病，在实际应用时常将2、3种不同颗粒大小的基质混合制成复合基质来使用。4、大小孔隙比/ratioofbigporestosmallpores大孔隙是指基质中空气所能够占据的空间，也称通气孔隙；而小孔隙是指基质中水分所能够占据的空间，也称持水孔隙。通气孔隙和持水孔隙所占基质体积比例(%)的比值称为大小孔隙比。通气孔隙所占比例(%)大小孔隙比=持水孔隙所占比例(%)测定方法：取一已知体积(V)的容器，装入基质经测定其总孔隙度后，将容器上口用一已知重量的湿润纱布(W4)包住，把容器倒置，让水流出，放置2小时左右，直至容器中没有水分渗出为止，称其重量(W5)，通过下式计算通气孔隙和持水孔隙所占的比例(重量以g为单位，体积以cm3为单位)。W3＋W4－W5通气孔隙(%)=×100VW5－W2－W4持水孔隙(%)=×100V通气孔隙是指孔隙直径在0.1mm以上，灌溉后的水分不能被基质的毛细管吸持在这些孔隙中而在重力的作用下流出基质的那部分空间；持水孔隙是指孔隙直径在0.001~0.1mm范围内的孔隙，水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而被吸持在基质中，因此，也称毛管孔隙；存在于这些孔隙中的水分称为毛管水。大小孔隙比能反映基质的水、气状况：如果大小孔隙比大，则说明基质中空气容积大而持水容积较小。如果大小孔隙比小，则空气容积小而持水容积大。若大小孔隙比过大，则说明通气过盛而持水不足，基质过于疏松，种植作物时每天的淋水次数要增加，这给管理上带来不便。若大小孔隙比过小，则持水过多而通气不足，易造成基质内潴水，作物根系生长不良，严重时根系腐烂死亡，而有机基质中的氧化还原电位(Eh)下降，更加剧了对根系生长的不良影响。一般来说，固体基质的大小孔隙比在1:1.5～4的范围内作物均能较好的生长。5、颗粒大小/particlesize颗粒的大小(即粗细程度)是以颗粒直径(mm)表示。它直接影响到其容重、总孔隙度、大小孔隙度及大小孔隙比等其它物理性状。同一种固体基质其颗粒越细，则容重越小，总孔隙度越大，大孔隙容量越小，小孔隙容量越大，大小孔隙比越小；反之，如果颗粒越粗，则容重越大，总孔隙度越小，大孔隙容量越大，小孔隙容量越小，大小孔隙比越大。几种常用固体基质的物理性状Thephysiccharactersofsomegrowthmediaincommonuse基质种类容重(g/cm3)总孔隙度(%)大孔隙(透气孔隙)(%)小孔隙(持水孔隙)(%)大小孔隙比菜园土1.1066.021.045.00.47河沙1.4930.529.51.029.50煤渣0.7054.721.733.00.64蛭石0.1395.030.065.00.46珍珠岩0.1693.253.040.01.33岩棉0.1196.02.094.00.02泥炭0.2184.47.177.30.09锯木屑0.1978.334.543.80.79炭化稻壳0.1582.557.525.02.30蔗渣(堆沤6个月)0.1290.844.546.30.96(二)固体基质的化学性质Thechemicalcharacteristics主要包括：/including:化学组成/chemicalconstituent化学稳定性/chemicalstability酸碱度/acidityoralkalinity物理化学吸附能力(阳离子交换量)Physicochemicalabsorbingability(Cationexchangecapacity)缓冲能力/bufferingability电导率等/Electronicconductivity,etal.1、基质的化学稳定性/chemicalstability指基质发生化学变化的难易程度化学变化会引起基质中的化学组成以及原有的比例或浓度发生改变，从而影响到基质的物理性状和化学性状，同时也有可能影响加入到基质中的营养液的组成和浓度的变化，影响原先化学平衡的营养液，进而影响作物的生长。由无机矿物构成的基质，如果其组分由长石、云母、石英等矿物组成，则化学稳定性较强；而如果是由角闪石、辉绿石等矿物组成的，则次之；而以白云石、石灰石等碳酸盐矿物组成的，则化学稳定性最差。由有机的植物残体构成的基质，如泥炭、锯木屑、甘蔗渣、炭化稻壳等，由于其化学组分很复杂，往往会对营养液的组成有一定的影响，同时也会影响到植物对营养液中某些元素的吸收。从有机残体内存在的物质影响其化学稳定性来划分其化学组成的类型，大致可分为三大类：一是易被微生物分解的物质，如碳水化合物中的单糖、双糖