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1、第三章 无土栽培基质,基质选择 基质的理化特性 主要基质种类与特点 基质的利用,主要内容,第一节 固体基质的选择,一、 无土栽培基质的作用,1. 固定支持作物 2.持水作用 3.透气作用 4.缓冲作用 5.提供营养的作用,1、固定支持作物 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34倍的水分,一般要求固体基质所吸持的水分要能够维持在2次灌溉
2、间歇期间作物不会失水而受害，否则将需要缩短2次灌溉的间歇时间，但这样可能造成管理上的不便。,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。,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 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
3、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。,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。,5、提供营养
4、的作用 主要是指一些有机基质。如：泥炭、苇末等。,二、基质选择原则与条件,1.适用性：物理性状良好，化学性质稳定 2.经济性：资源丰富，价格便宜 3.设置形式： 4.设备与技术条件： 5.环保因素：,草炭、岩棉、 有机废弃物,第二节 基质的理化特性指标,物理性状 1.容重 2.比重 3.总孔隙度 4.大小孔隙比 5.粒径,化学性状 1.化学组成及其稳定性 2.酸碱性 3.电导率 4.盐基交换量 5.缓冲能力,1.容重：指单位体积内干燥基质的重量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。 2.比重:单位体积固体基质的质量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。,物理性状,比重与容重的区别在于：
5、 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； 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。,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。,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； 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
6、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 。,低容重基质: 小于0.25 g/cm3 中容重基质: 0.25-0.75 g/cm3 高容重基质: 大于0.75 g/cm3 适宜作物栽培的基质容重: 0.1-0.8 g/cm3,几种常用固体基质的容重和比重The bulk densities and specific weights of some growth media in common use,3.总孔隙度,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
7、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： 总孔隙度(%)=(1 容重比重 )100,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)。 总孔隙度(%)= (W3W1)(W2W1)/V 100,容器重量,容器体积,（容器+基质）重量浸水前,(容器+基质)重量浸水后,总孔隙度大的基质较轻，基质疏
8、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(气水比),大孔隙是指基质中空气所能够占据的空间，也称通气孔隙； 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
9、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)。 W3W4W5 通气孔隙(%)= 100 V W5W2W4 持水孔隙(%)= 100 V,(容器+基质)重量浸水后,（容器+基质）重量浸水前,通气孔隙是指孔隙直径在0.1 mm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0.0010.1mm范围内的孔隙，水分在这些孔隙
10、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。,5.颗粒大小(粒径),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。,砂粒粒径以0.52.0 mm为宜；陶粒粒径在1cm内为好；而岩棉等基质粒径大小并不重要。,5.颗粒大小(粒径),同一种固体基质其颗粒越细，则容重越大，总孔隙度越小，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，则容重越小，总孔隙度越大，大孔隙容量越大，小孔隙容量越小，大小孔隙比越大。,1.化学组成及其稳定性：化学组成是指基质本身所含有的
11、化学物质种类及其含量；化学稳定性是指基质发生化学反应的难易程度。 C/N=30：1适于作物。 要求：化学稳定，不含有毒物质，不干扰营养液平衡。,化学性状,基质组成,无机矿物基质,植物残体基质,石英、云母、长石（沙子、砾石）-稳定,角闪石、辉绿石 -次之,石灰石、白云石（碳酸盐） -最差,易被微生物分解（糖类）：新鲜蔗渣、稻草,难被微生物分解（木质素、腐殖质）： 草炭、 腐熟树皮、木屑等 -最稳定,有毒物质（酚类、丹宁、有机酸）：松木屑,2、基质的酸碱性(pH值),基质适宜的pH值为6.5(微酸性)7.0（中性）。,基质过酸（糠醛）或过碱（石灰质的砾或 砂）一方面可能直接影响到作物根系的生 长，
12、另一方面可能会影响到营养元素的平衡 性、稳定性和对作物的有效性。,如发现其过酸(pH7.5)（硫磺粉调节）时则需采取适当的措施来调节。,生产上pH的测定方法为：1份基质+5份蒸馏水（按体积比）。,3.电导率EC（Electronic conductivity）,电导率也叫电导度：是指在未加入营养液前，基质原有的电导率。 用以表示各种离子的总量，一般用毫西门子/厘米 ( ms/cm)表示。,表示基质内部已电离盐类的溶液浓度，反映基质中原来带有可溶盐多少，直接影响营养液平衡。,要求：可溶性盐含量不宜超过1000 mg/kg，最好500mg/kg，过高水洗。如受海水影响的砂；煤渣含代换钙9247.5
13、mg/kg；某些植物性基质如树皮、炭化稻壳等。,基质的电导率和硝态氮之间存在相关性，故可由电导率值推断基质中氮素含量，判断是否需要施用氮肥。 如花卉栽培：EC0.370.5ms/cm，须施肥；EC：1.32.75ms/cm，不再施肥，且要淋洗盐分。蔬菜：1.0EC 2.6 ms/cm,生产上EC的测定方法为：1份基质+5（或2）份蒸馏水（按体积比）等。故必须事先确定，才能正确解释所得结果。,4.盐基交换量CEC（Cation Exchange Capacity ）,盐基交换量：一般指阳离子代换量，即在一定酸碱条件下，基质含有的可代换阳离子数量，反映对养分的吸附保存能力。以100g基质代换吸收阳
14、离子的毫克当量数（me/100g）表示。现在一般用mmol/100g表示。 毫摩尔数=毫克当量离子价数 盆栽时，以100 cm3体积所能吸附的阳离子毫克当量（me）来表示。一般在10100 me/100 cm3之间为宜。,以1000g基质能够代换吸收阳离子的厘摩尔数（cmol/1000g）表示。一般在10-100 cmol/1000g为宜（1-10 cmol/100cm3) 。,不利：对阳离子产生较强烈的吸附，影响到营养液的平衡，难以了解基质中易被植物吸收的那部分养分的实际数量，也就较难对所需的养分浓度和组成进行有效的控制。,有利：可在基质中保存较多的养分，提高利用效率；缓冲基质的酸碱反应。,
15、阳离子代换量大的基质：,5.缓冲能力（Buffering Capacity）,基质的缓冲能力：是指基质在加入肥料后，基质本身所具有的缓冲酸碱性（pH）变化的能力。,缓冲能力的大小：主要由盐基代换量和存在于基质中的弱酸及其盐类的多少决定。,一般为：有机基质无机基质惰性基质 营养液,基质的阳离子代换量大，其缓冲能力就较强，反之，则缓冲能力就较弱。,如果基质含有较多的腐质，则缓冲能力也较强，而如果基质含有较多的有机酸，则对碱的缓冲能力较强，对酸性没有缓冲能力。如果基质含有较多的钙盐和镁盐，则对酸的缓冲能力较大，但对碱没有缓冲能力。,植物性残体基质都有一定的缓冲能力，如泥炭的缓冲能力要比堆沤的蔗渣大；而矿物性基质有些有很强的缓冲能力如蛭石，但大多数矿物性基质没有缓冲能力或缓冲能力很小。,以下哪种基质的缓冲能力更强？,A,B,固体基质的分类,来源,性质,组成,组分,天然基质：沙子、石砾等,人工合成基质：岩棉、泡沫塑料、多孔陶粒等,化学合成基质：泡沫塑料等,有机基质：不稳定，蓄肥力强树皮、草炭、稻壳等,无机基质：化学稳定，蓄肥力差沙子、岩棉、蛭石等,活性基质：能供应养分、具有阳离子代换量 草炭、蛭石等,惰性基质：不供应养分、不具有阳离子代换量 岩棉、泡沫塑料等,单一基质：草炭、蛭石、岩棉、泡沫塑料等,复合基质：优势互补，23种为宜草炭：蛭
