植物基质栽培的研究进展

雨蔬农业：用技术武装现代农民！

植物基质栽培的研究进展

作者：徐强1，张沛东1* ，涂忠2

单位：( 1． 中国海洋大学水产学院，山东青岛266003;

2． 山东省水生生物资源养护管理中心，山东烟台264003)

近年来，由于环境污染和人为破坏等因素，我国农业的健康可持续发展受到了严峻考验，发展绿色、安全、无污染的种植方式已成为当今社会经济发展的需要。目前植物的栽培方式主要分为土壤栽培和无土栽培两种，其中无土栽培是指不用天然土壤而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的技术，因其具有病虫害少、节水节肥、栽种灵活、可控性较高等传统土壤栽培难以超越的优越性，目前在世界设施农业中被广泛采用。

无土栽培包括水培、雾培和基质栽培三种，其中水培和雾培是指将植物根系浸于营养液中或将营养液喷雾到植物根系上，而基质栽培是指用固体介质固定植物根系，通过添加一定量的营养液供植物吸收利用，因其具有技术要求低、前期投资少等优势而被广泛推广。

基质栽培的基质一般称作营养基质，栽培基质的好坏直接影响到植物的生长和发育。关于栽培基质的研究国内外已有150 余年历史，早在19世纪60 年代Boussingault 和Salm － Horstmar 就通过试验证明植物可以通过稳定支撑的基质吸收营养元素并正常生长。20 世纪70 年代，丹麦的Grodan 公司开发出岩棉栽培技术，并在荷兰、法国、英国、新西兰等国家迅速推广应用，随后穴盘育苗技术等得以开发和应用，推动了基质栽培技术的发展。

随着工程技术、计算机技术和自动化控制技术等在设施农业中的应用，欧洲和美国、日本、以色列等国家的全自控现代化温室技术已成为当今无土栽培技术最显著的标志。其温室栽培的黄瓜( Cucumis sativus) 、番茄( Lycopersivonesculentum) 和甜椒( Capsicum annuum) 产量分别达70、50、25 kg /m2，是传统露地栽培的十余倍。荷兰作为无土栽培技术最先进的国家之一，其3 /4 以上面积的温室均采用基质栽培，其鲜花产量占世界鲜花市场的60%，已成为荷兰的主要支柱产业。我国作为设施园艺大国，国土辽阔，资源丰富，但基质栽培面积所占比例不足1%，与荷兰等发达国家存在很大差距，因此发展基质栽培在今后的社会经济发展中显得格外重要。

目前常用的栽培基质有草炭、蛭石、珍珠岩、岩棉等。本文主要围绕栽培基质的材料分类、理化性质以及陆生植物和水生植物栽培基质的研究现状进行论述，总结了一些常用基质的理化性质及栽培效果，重点论述陆生、水生植物栽培基质的分类情况及其研究现状，探讨基质栽培存在的一些问题和局限性，对今后的发展方向进行了展望，以期为进一步发展基质栽培技术提供理论参考。

1 基质材料的研究

根据材料的来源、物质组成、性质及组分等，可将植物栽培基质分为不同的类型，这些类型间互相有重叠，最常用的分类标准是材料来源和物质组成。

按照来源不同，常用的栽培基质材料可分为天然基质和人工合成基质两类，如草炭、芦苇末、锯末等为天然基质，而岩棉、硅胶、多孔陶粒等为人工合成基质。

按照基本物质组成成分不同，可将基质分为无机基质和有机基质两类。无机基质主要包括浮石、陶粒、蛭石、珍珠岩、岩棉等，有机基质主要有砻糠灰、草炭、尿醛泡沫、木屑等由有机残体组成的基质。

按照基质的性质不同，可将基质分为惰性基质和活性基质两类。一般把没有物理化学吸收能力、不具有缓冲能力的基质称为惰性基质，相反则称为活性基质。例如砂砾、岩棉、泡沫塑料等材料本身既不含养分也不具有阳离子代换量，属于惰性基质; 而泥炭、蛭石等含有植物可吸收利用的养分，且具有较强的阳离子代换量，属于活性基质。

按照使用时组分不同，可将基质分为单一基质和复合基质两类。单一基质是指用一种基质作为介质进行栽培，而复合基质是指用两种或两种以上基质通过不同配比组合进行栽培。

2 基质性状的研究

基质的性状包括物理性状、化学性状和生物性状。基质作为植物生长的介质，应该具备透气、持水、缓冲、提供养分以及支持和固定植株的功能。

2． 1 基质的物理性质

反映基质物理性质的重要参数有容重、通气孔隙度、持水孔隙度、总孔隙度、气水比、比重等。基质容重是指单位容积的基质干重，其与基质的粒径、总孔隙度有关，一般认为，小于0． 25g /cm3 属低容重基质，0． 25 ～ 0． 75 g /cm3 属中容重基质，大于0． 75 g /cm3 属高容重基质，通常育苗基质的容重以0． 2 ～ 0． 8 g /cm3 为宜。通气孔隙是指基质中空气所能够占据的空间，孔隙直径在0． 8 mm 以上时，灌溉后溶液不会吸持在这些孔隙中而随重力作用流出。

持水孔隙是指基质中水分所能占据的空间，是反映基质持水能力的指标，当孔隙直径在0． 01 ～ 0． 8 mm 范围时，水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而被吸持。总孔隙度是指基质中通气孔隙度和持水孔隙度的总和，总孔隙度大的基质疏松，通透性良好，有利于植物根系生长，但固定作用较差; 而总孔隙度小的基质虽利于植物固定，但不利于根系发育，通常基质的总孔隙度在54% ～ 96% 时为宜。通气孔隙与持水孔隙的比值称为气水比，是衡量物理性状的重要指标，一般在1∶ ( 2 ～ 4) 之间为宜。

比重指单位体积固体基质( 不包括空隙所占的体积) 的绝对干重与同体积水重( 4℃)的比值，它的大小取决于土壤的矿物质组成、有机质含量等。一般来说，矿物质含量高、颗粒较小的基质比重较大，最好与有机质配合使用。育苗基质的粒径以0． 5 ～ 5． 0 mm 为宜，其中小于0． 5mm 的颗粒最好不超过总量的5%。

2． 2 基质的化学性质

栽培基质的化学性质主要指酸碱度( pH) 、电导率( EC) 、阳离子交换量( CEC) 、缓冲能力、各种矿质元素( N、P、K、Ca、Mg、Fe 等) 含量等，它们相互作用，共同影响基质的化学性质。不同植物对基质pH 值的要求不同，当pH 值超过7 时，Fe2 +、Mn2 +、Zn2 + 和Cu2 + 等将生成氢氧化物沉淀无法被幼苗根系吸收，因此陆生植物育苗基质的pH 值以5． 5 ～ 6． 5 为宜。

电导率是反映基质可溶解性盐浓度的指标，其大小将直接影响营养液的平衡和幼苗的生长状况，其值以0． 5 ～ 1． 3mS /cm为宜。阳离子交换量是评价土壤保肥能力的指标，也是改良土壤和合理施肥的重要依据，通常值在10 ～ 100 me /100cm3 比较适宜。缓冲作用是指基质给植物根系的生长提供一个较为稳定环境的能力，即在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，基质会通过其自身的一些理化性质将这些危害减轻或者化解的能力，有机基质通常比无机基质具有更大的缓冲能力。此外，矿质元素是植物生长的必需元素，不同植物对矿质元素的需求量不同。根据植物需求量的不同，将各种矿质元素分为大量元素( 氮、磷、钾等) 、中量元素( 钙、镁、硫等) 和微量元素( 硼、硅、镍等) 。

不同元素对植物的作用也不同，如氮是植物体内糖类、脂类、氨基酸等物质代谢的基础; 磷是构成植物体内核酸、磷脂等重要有机化合物的成分，能够促进根系发育和植物新陈代谢; 钾能促进光合作用，提高净光合效率，加速同化产物向贮藏器官运输; 硅可以沉积在木质化细胞壁上，调节木质素的生物合成，影响高等植株的稳定性;硼通过影响植物细胞壁的形成、根系的生长、蛋白质的合成等，促进植物对氮、磷、钾的吸收和有效利用。

信息来源：中国知网