无土栽培原理

第一节  固体基质 苗木网,999miaomu.com

一、固体基质的种类 苗木网,999miaomu.com

按基质的组分来分类可分为： 999中国苗木网,www.999miaomu.com

无机基质    砂子、砾石、珍珠岩、蛭石、岩棉、矿棉、陶粒、聚乙烯、聚丙烯、酚类树脂、尿醛泡沫塑料、炉渣 中国苗木网,999miaomu.com

有机基质    草炭、泥炭、木屑、秸秆、稻壳、树皮、棉籽壳、蔗渣、椰糠

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二、固体基质的作用

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1.支持固定植物

2.保持水分

3.保持和提供营养

4.提供氧气 苗木网,999miaomu.com

5.缓冲作用

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三、对固体基质的要求 苗木网,www.999miaomu.com

植物的根系直接与基质接触，因此基质的理化性质对根系的吸水、吸肥，呼吸等生理活动影响很大。 999中国苗木网,www.999miaomu.com

（一）理想基质应具备的条件 苗木网,999miaomu.com

1.适于种植多种植物，适于植物各个生长阶段的生育。 苗木网,999miaomu.com

2.容重轻，便于搬运。 中国苗木网,www.999miaomu.com

3.总孔隙度大，达到饱和吸水量后，尚能保持大量通气孔隙，有利于植物根系的贯通和扩展。

4.吸水率大，持水力强，减少浇水次数；同时，多余的水分容易排除，不易发生湿害。 999中国苗木网,999miaomu.com

5.具有一定的弹性和伸长性，对根系的固定性好又不妨碍根系生长。 苗木网,www.999miaomu.com

6.浇水少时不易断裂而伤根，浇水多时不粘妨碍根系呼吸。

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7.绝热性好，基质温度稳定不伤根 999苗木网,www.999miaomu.com

8.基质不带病、虫、草害

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9.不会因高温、冷冻、化学药剂处理而发生变形变质，便于重复使用时基质消毒。

10.基质具有一定的肥力，对养分的供给和pH值有一定缓冲能力，又不会对营养液和pH有干扰。 苗木网,999miaomu.com

11.pH值易调节。

12.不污染环境。 999苗木网,999miaomu.com

（二）基质的物理特性 999苗木网,999miaomu.com

1.容重   是以基质干重/基质体积来表示（g/cm³） 999苗木网,www.999miaomu.com

容重主要受基质密度（质地）和颗粒大小的影响，反映了基质的疏松程度。容重过大，总孔隙度小，基质紧实。这种基质透水、透气性差，影响根系生长，栽培效果差，操作管理难。容重过小，总孔隙度大，基质疏松，通气性好，但是基质易干，需经常浇水，管理麻烦，基质易漂浮，根系固定不好。一般基质容重以0.1～0.8g/cm³为好。实际上对于容重小而吸水多的基质，湿容重更能说明问题。 苗木网,999miaomu.com

2.总孔隙度 指基质中持水空隙和通气空隙的总和占基质体积的百分数

         总孔隙度=(1-容重/比重)×100 苗木网,www.999miaomu.com

孔隙度大基质疏松，容纳的空气与水的量大，有利于根系生长，但对根系的固定和支撑差。反之孔隙度小，基质紧实，气水容纳量较少，不利于根系伸展，需频繁供液。大空隙占5%以下属低孔隙度，占5～30%属中等孔隙度，大于30%属高孔隙度。高孔隙度的基质持水量低，容易干燥。一般总孔隙度在54～96%较适宜。

3.气水比（大小空孔隙比）  是指在一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值，通常以基质的大孔隙和小孔隙之比来表示，并以大孔隙值作为1。大空隙是指基质中空气占据的空间，即通气孔隙，孔隙直径0.1mm以上；小孔隙是指基质中水分占据的空间，即持水孔隙，孔隙直径在0.001～0.1mm范围内（毛管水）。用下式表示：

大小孔隙比=通气孔隙（%）/持水空隙（%） 中国苗木网,999miaomu.com

总孔隙度只能反映在基质中空气和水分能容纳的空间总和，不能反映基质中空气和水分各自能容纳的空间。而大小孔隙比能够反映出基质中气与水之间的状况，是衡量基质优劣的重要指标，与总孔隙度一起可全面的表明基质中气和水的状态。如果大小孔隙比大，说明空气容量大而持水容量小，即贮水力弱而空气容量大；反之，如果大小孔隙比小，则空气容量小而持水量大。一般基质的气水比在1∶2～4范围内为宜，此时基质持水量大，通气性好。如果用孔隙度衡量就是总孔隙度中同时能够提供20%的大孔隙和20～30%的小空隙。 999中国苗木网,www.999miaomu.com

4.颗粒大小（粒径）  是指基质颗粒的直径大小，用毫米表示。基质颗粒大小直接影响基质的容重、总孔隙度和大小孔隙比。基质颗粒越小容重越大、总孔隙度越小，大小孔隙比越小；反之亦然。一般基质颗粒可分五级：<1mm、1～5mm、5～10mm、10～20mm、20～50mm。以0.5～5mm为好，小于0.5mm的颗粒最好不超过基质总量的5%。当然不同基质适宜的粒径大小不同，砂粒粒径以0.5～2.0mm为宜，陶粒以10mm内为宜。栽培基质应有较好的形状，不规则的颗粒表面，但不具棱角，有较大的表面积，能够保持较多水分，多孔结构颗粒内部保持水分。此外基质应具有抗分解能力，以免栽培日久颗粒由大变小，基质孔隙度办校，容重改变。由于多数基质的理化特性不够理想，因此生产中多采用混合基质，基质混合后的体积要小于原来材料的体积的总和。

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表2    基质的物理性状 苗木网,999miaomu.com

（三）基质的化学特性

1.基质的酸碱度（pH值）   主要影响根系环境的酸碱度，而且酸碱度过高及过低都会使某些元素沉淀，造成缺素症。一般植物生长适宜的pH=5.6～7,因此基质的pH=6～7较好。石灰质的砾石和砂子富含碳酸钙（CaCO₃），供液后溶入营养液中，使pH升高，发生铁沉淀，造成植物缺铁，故不适合作基质使用。酸性或碱性基质在使用前应用水洗、用酸碱调节。 中国苗木网,999miaomu.com

基质酸碱度的测定方法：取1份基质加5份蒸馏水（体积比）混合、充分搅拌，1小时后采用酸度计测定。

2.基质的盐基交换量（CEC）  是指基质的阳离子代换量，即在一定酸碱条件下，基质含有的可代换性阳离子的数量。以100g基质代换吸收阳离子的毫克当量数（me/100g基质）来表示。盐基代换量表示基质对养分的吸附能力，对养分和pH值的缓冲能力。但是也会影响营养液的平衡，使人们难以控制营养液的组分。基质的盐基代换量越大则缓冲能力越强。基质缓冲能力大小顺序：有有机基质>无机基质>惰性基质>营养液。高位草炭的盐基代换量为140～160me/100g、中位草炭的盐基代换量为70～80me/100g、蛭石的盐基代换量为100～150me/100g、树皮的盐基代换量为70～80me/100g，砂、砾、岩棉等惰性基质的盐基代换量为0.1～1.0me/100g。盆栽时基质的盐基交换量在10～100me/100cm³比较适宜。 999苗木网,999miaomu.com

3.基质的电导率（EC）  表示基质中已经电离盐类的溶液浓度。一般用毫西门子/厘米（mS/cm）表示。反映基质中原来带有的可溶性盐分的多少，直接影响营养液的平衡，一般不宜超过1000mg/kg，最好≤500mg/kg。基质中含有一定的盐分可为植物提供一定的营养，但是电导率过高会影响营养液的平衡，且造成盐害。一般花卉栽培基质的电导率小于0.37～0.5 mS/cm时（相当于自来水）必须施肥，电导率达到1.3～2.75 mS/cm时一般不用施肥，栽培蔬菜作物时基质的电导率应大于1 mS/cm。 中国苗木网,www.999miaomu.com

4.基质的化学成分及稳定性  基质的化学物质的种类、含量，及发生化学变化的难易程度，直接影响营养液的平衡，同时也为植物提供养分。在无土栽培中要求基质有很强的化学稳定性，不含有毒物质，以减少营养液受干扰的机会，保持营养液的化学平衡。 苗木网,999miaomu.com

表3   几种基质的营养元素含量

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注：*为百分数（%）

5.基质的碳氮比  碳氮比高的基质由于微生物的活动对氮的争夺，会导致植物缺氮。C/N值在200:1～500:1属中等，小于200:1属低等，大于500:1属高等，一般基质栽培要求碳氮比宜低，不宜高，通常碳氮比在30:1左右较为适宜。 中国苗木网,www.999miaomu.com

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表4   基质的化学特性

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四、几种固体基质的特性 中国苗木网,999miaomu.com

（一）无机基质

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1.岩棉   白色或浅绿色。容重为0.06～0.11g/cm³，总孔隙度96～100%，大孔隙为64.3%，小空隙为35.7%，气水比1:0.55，吸水力强，pH值为6.0～8.3,碳氮比和盐基代换量低，属惰性基质。因此，岩棉体轻，易般运；理化性状稳定；高温合成不带病菌；吸水力强，水分供给充足；水分张力小，容易沤根。应控制供液量，同时通过控制岩棉高度了来控制岩棉的含水量，一般高度为10～15 为宜，使水分沉入下层。新的岩棉pH值较高，一般在7～8，可用磷酸或硫酸冲洗使其pH值下降；不宜腐烂，育苗后定植到土壤中造成污染。

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2.砂  容重1.5～1.8%g/cm³，总孔隙度30.5%，大孔隙29.5%，小空隙1.0%，气水比1:0.03,pH6.5～7.8，碳氮比和持水量均低，没有盐基代换量，电导率0.46mS/cm，适宜粒径为0.5～3mm。因此，砂子容重大，搬运及更换基质时不方便；持水性差，便于排水通气，但不利于保水保肥，气水比矛盾大，缓冲能力差，对营养液配方、灌液量和灌液次数要求严格，管理麻烦，灌液应少量多次。砂子的大量元素含量少，但含有一定的微量元素Fe、Mn、B等，但是有时会引起微量元素中毒，特别是在酸性条件下，应进行化学分析后使用。砂子还含有氧化钙应清洗后使用，石灰性砂子含有大量的氧化钙，一般含量超过20%的不能作基质使用。砂子属惰性基质，大量元素含量少，不会影响营养液浓度平衡，带菌少，消毒容易。 999中国苗木网,999miaomu.com

3.砾石  砾石容重大，一般为1.5～1.8g/cm³，不便搬运和管理，要求栽培槽坚固。砾石属惰性基质，不具有盐基代换量，保水保肥能力差，排水性好，通气性好，坚硬不宜碎，使用粒径为1.6～20mm，其中1/2的砾石粒径13mm左右。砾石的化学组成差异很大，一般以非石灰性砾石为好，不宜采用石灰质的。新砾石对营养液的pH和营养液的组成浓度有一定的影响，使用前应使用磷酸钙处理或频繁换液，降低pH。综上所述，目前使用砾石作基质的越来越少了。 苗木网,www.999miaomu.com

4.蛭石  容重小，为0.07～0.25g/cm³，总孔隙度95%，大小孔隙比约1:4,气水比为1:4.34，持水量大，为55%（每立方米蛭石可吸水100～650kg），电导率为0.36 mS/cm，碳氮比低。因此蛭石轻，搬运方便，保水保肥能力强，通气性好。有较强缓冲能力和离子交换能力，矿质营养能适量释放，供植物吸收利用，但氮磷较少，配制营养液时应给予考虑。使用1～2次后结构会破碎，孔隙变小，影响通气和排水。不宜长期使用。pH6.5～9.0与酸性基质混合使用较好，单独使用时应加入少量酸中和。国外园艺用蛭石按直径大小分为4级：3～8mm为1级；2～3mm为2级；1～2mm为3级；0.75～1mm为4级。1级常作为育苗基质，2级最常用。 999中国苗木网,www.999miaomu.com

5.珍珠岩  直径为1.5～4mm的灰白色多孔性闭孔疏松核状颗粒，又称为膨胀珍珠岩或“海绵岩石”。是一种轻质团聚体，容重小，为0.03～0.16g/kg³，总孔隙度为60.3%，其中大孔隙为29.5%，小空隙为30.8%，气水比1:1.04,持水量玮0%，电导率为0.31 mS/cm，碳氮比低。因此珍珠岩体轻，易搬运；持水性好（吸水量可达自重的2～3倍），通气性好，易排水；理化性状稳定，所含养分几乎不能吸收利用，盐基代换量低于1.5me/100g，几乎没有缓冲能力和离子交换性能；抗各种理化因子作用，不易分解，不会对营养液产生干扰；带菌少；但受压后易碎；易漂浮，固定性差，适合与其他基质混合使用；其氧化钠含量不宜超过5%。园艺上常用颗粒大小为3～4mm。

6.膨胀陶粒  又称多孔陶粒或海氏砾石（Hydite），外壳硬而较致密，色赫红。从切面看，内部为蜂窝状的孔隙构造；质地较疏松，略呈海绵状，微带灰褐色。比重0.3～0.6，容重为0.5～1.0g/cm³，大孔隙多，吸水率为48ml/(L·h)，通气性和排水性好，持水性差。。其pH值4.9～9.0，有一定的盐基代换量，CEC为6～21me/100g，碳氮比低。多数颗粒横径为0.5～1cm，坚硬不宜碎，可反复使用，但是连续使用后表面吸收的盐分易造成小孔堵塞。适合栽培要求通气性好的花卉，不易栽培需水量大的植物和小苗，单独使用多用于循环营养液的种植系统，或与其他基质混合使用，或作为人工土的表面覆盖材料。陶粒单价高于珍珠岩、蛭石等基质，但是可反复使用实际成本并不高。

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7.炉渣   容重适中为0.78g/cm3，总孔隙度为55.0%，其中大孔隙22.0%，小空隙33.0%；持水量为17%。通气性和排水性好，持水性差，最好不单独使用混合使用中的用量不宜超过60%，使用粒径为1～5mm。炉渣的电导率为1.83mS/cm，含有一定量的大量元素和微量元素，对营养液成分影响大。PH值较高使用前应清洗或用酸碱液中和。炉渣资源丰富，廉价，带菌少。

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8.泡沫塑料  主要有脲醛泡沫、软质聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和聚有机硅烷泡沫等，特别是脲醛泡沫。脲醛泡沫塑料干容重0.01～0.02g/cm3，总孔隙度为827.8%，大孔隙为101.3%，小空隙为726.0%，气水比为1:7.13，最高饱和吸水量可达自重的10～60倍或更多。因此脲醛泡沫体轻，固定性极差，栽培时必须用容重大的基质增重。通气性好，排水性好，持水性强，有弹性，在受到不破坏结构的外力压缩后仍能恢复原状。脲醛泡沫pH为6.5～7.0，可随意调节；富含氮（36~38%）、磷、钾、硫、锌等元素；色洁白，容易按需要染成各种颜色；无特殊气味；生产中使用酸碱和高温处理不带病虫、草籽。是一种理想的基质，可代替土壤单独使用，也可和其他基质混合使用。单独种植观赏花卉，不需要生长量时，可只浇清水。与建筑保温用岩棉价格相近，比农用岩棉低。 999中国苗木网,www.999miaomu.com

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（二）有机基质

1.草炭   又叫泥炭。由未完全分解的植物残体、矿物质和腐殖质三者组成。是世界上公认的最好的无土栽培基质之一。草炭容重为0.2～0.6g/cm3（东北高位草炭可低到0.14g/cm3，江苏低位草炭可高达0.97g/cm3），体轻，易搬运；总孔隙度为77～84%，大孔隙为5～30%；持水量为50～55%；含水量为30～40%，自然状态下可达50%以上；因此草炭通气性强，持水量大。草炭的PH值 3.0～6.5,个别达到7.0～7.5 ，如果呈酸性可与碱性基质混合使用，或加入白云石粉4～7kg/m3；盐基代换量中等或高，个别可达0.2～0.7me/100g；电导率1.10 mS/cm；碳氮比低或中等；有机质和全氮含量高，如有机质含量达到40%以上，最好与其他基质混合使用，以增加容重，改善结构，混合比例为25～75%（体积比）。草炭可分为三类：

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（1）低位草炭  容重较大，吸水量和通气性较差，不易单独作无土栽培基质。分解度高，氮和灰分含量较高，可直接作肥料使用。 中国苗木网,www.999miaomu.com

（2）高位草炭  分解度低，氮和灰分含量较少，酸性较强（pH4～5），容重较小，持水力、盐基代换量、吸水力、通气性较好，可与其他基质混合使用。 苗木网,www.999miaomu.com

（3）中位草炭  形状介于以上二者之间，可用于无土栽培基质使用

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2.芦苇末  又称人工泥炭。利用造纸厂废弃下脚料—芦苇末，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芦苇末基质。容重0.20～0.4g/cm3，总孔隙度80%～90%，气水比0.5～1.0，电导率1.2～1.7 mS/cm，pH7.0～8.0,盐基代换量60～80me/100g，具有较强的缓冲能力。各种营养元素含量丰富，微量元素的含量基本满足植物生长发育的需要。理化性状基本可与天然草炭相比拟。

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3.甘蔗渣  经过3～6个月的堆制，增施氮肥处理，蔗渣可以成为与草炭种植效果相当。容重为117g/cm³，大孔隙44.9%，小空隙46.3%，气水比1:1.03，pH为4.86~5.3。蔗渣的粒径为5～15mm。

4．椰糠  有名金椰粉、压缩植物培养料，是椰子果实外壳加工后的粉状废料。椰粽或椰壳切成小块可作为栽培基质。未经切细压缩者含有长丝，质地蓬松。经过切细压缩者呈砖状，每块重450g或600g，加水体积可膨大至6000～8000cm³,吸水量为自重的5～6倍，湿容重为0.55g/cm³，PH为5.8～6.7。吸水力强、持水量大、通气性和排水性较好，保肥能力较强，PH、容重适中，价格适中。但是碳氮比较高，容易出现缺素现象。不适合单独使用，与其他基质混合使用，是盆栽培花卉比较理想的基质。

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5.腐叶  是花卉常用的混合基质的种类之一，不适合单独使用。在秋季将阔叶树叶集中在坑中腐熟，春季使用。有较好的盐基交换量、持水性、透气性，能够为植物提供一个类似有土栽培的理想环境。因此在花卉栽培中越来越受到重视。

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此外腐叶、炭化稻壳与其他基质混合使用效果很好。而木屑、树皮、菇渣经过发酵处理，可与其他基质混合使用，但是混合比例不宜过大。菇渣的氮磷含量较好，不宜直接作为基质使用，混合使用时菇渣的比例不应超过40%（体积比）。

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（三）混合基质  也叫复合基质，是由两种以上的基质按一定比例混合而成。我国很少以商品复合基质出售，多数是由上述几种单一基质混合而成。因为每种基质都有各自的优缺点，因此混合使用可以互相补充完善。

基质混合的原则是基质的理化形状可相互补充，混合后复合基质的理化性状更好；配比合理；以2～3种基质混合为宜；可根据不同作物的需要选择不同种类的基质、不同配比进行混合。比较好的混合基质应使用于各种作物栽培，例如1：1的草炭：蛭石、1：1的草炭：锯末、1：1：1的草炭：蛭石：锯末、1：1：1的草炭：蛭石：珍珠岩。

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（四）基质的消毒

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基质可反复使用，但是基质使用后常常带有病菌、虫卵，因此应进行基质消毒。主要方法有蒸汽消毒、化学药剂消毒、太阳能消毒。

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1.蒸汽消毒  在有蒸汽的地区使用经济实用、效果好，安全，无污染，但是较其他方法比成本高。方法是将基质堆成20cm高，覆盖防水耐高温的布，导入蒸汽，在70～90℃下，消毒1小时。

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2.化学药剂消毒  成本低廉，效果好，但是应避免药物残毒，安全性差，易造成环境污染。尽管如此，仍然是目前无土栽培中一种常用的消毒方法。 中国苗木网,999miaomu.com

(1) 40%甲醛  也叫福尔马林。杀菌效果好、杀虫效果差。40%甲醛稀释40～50倍，喷洒在基质上混匀，每米³基质喷洒药液20～40L，然后覆盖塑料薄膜密闭24小时以上。使用前基质风干两周左右，使药剂挥发避免药剂残留危害。

(2) 氯化苦  (Cl₃CNO₂  三氯硝基甲烷)  在15～20℃下效果好。将基质堆成30cm厚，每隔30cm打一孔，孔深10～15cm，注入氯化苦3～5ml，立即将孔堵住。然后再堆第二层基质，打孔放入药剂。共处理2～3层，然后覆盖塑料薄膜密闭7～10天，使用前基质风干7～8天左右，使药剂挥发避免药剂残留危害。

(3) 威百亩 对线虫、杂草和某些真菌有效。施用时1L威百亩加入10～15L水稀释，喷洒在10米³基质上，然后覆盖塑料薄膜密闭15天。

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(4) 漂白粉(次氯酸钠或次氯酸钙)  方法简单迅速，特别适于砾石、砂子消毒。配制0.3～1%的药液浸泡基质0.5小时以上，然后用清水冲洗消除残留氯。也可用次氯酸代替漂白粉用于基质消毒。

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3.太阳能消毒  是一种安全、廉价、简单实用的基质消毒方法。在夏季温室、大棚休闲期间，将基质喷水，使其含水量达到80%，堆成20～25cm高，覆盖塑料薄膜，密闭温室、大棚升温10～15天。

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