固体基质7.3.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第三节 基质,growth media,无土栽培生产中固体基质的使用非常普遍,The use of growth media is very popular in hydroponics,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,The growth medium is the location of root growth,and the base of the type of aggregate,soilless,culture,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,In spite of non-aggregate,soilless,culture,the use of the growth media for the rooting and supporting of plants are needed.,有固体基质的无土栽培类型具有以下特点：,The characteristics of aggregate,soilless,cultures:,1,、植物根系生长的环境较为接近天然土壤,2,、生产管理方便,3,、设备简单、一次性投资较少,4,、性能相对较稳定,5,、经济效益较好,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。,There are many kinds of growth media used in hydroponics,such as,sand,gravel,vermiculite,perlite,rockwool,peat,sawdust,ricehull,hydite,form plastic,et al,一、固体基质的作用,1,、固定支撑植物的作用,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。,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。,A good growth medium should be harmony between the content of air and water.,4,、缓冲作用,/Buffering Effect,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。,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,。河沙、石砾、岩棉。,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,The physical and chemical characteristics of growth media,(,一,),基质的物理性质,/,Physical characteristics,包括容重、总孔隙度、大小孔隙比以及颗粒粒径大小等。,Including bulk density,specific gravity,total porosity,moisture capacity,ratio of large pore to small pore and size of particle,1,、容重：,指单位体积固体基质的重量。,Bulk density means the weight of per unit volume of growth media,以,g/L,、,g/cm,3,或,kg/m,3,来表示。,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,基质种类,容重,(g/cm,3,),比重,(g/cm,3,),土壤,/soil,1.101.70,2.54,沙,/sand,1.301.50,2.62,蛭石,/vermiculite,0.080.13,2.61,珍珠岩,/,perlite,0.030.16,2.37,岩棉,/,rockwool,0.040.11,-,泥炭,/peat,0.050.20,1.55,蔗渣,/sugarcane,bagasse,0.120.28,-,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,0.10.8 g/cm,3,范围内，作物的,生长效果较好。,2,、总孔隙度,/,Total porosity,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。,It includes all of the pores including air-holding pores and water-holding pores.,以占有基质体积的百分数,(%),来表示,/It presents the percentages of porosity to the total volume of media.,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,3,、大小孔隙比,/,ratio of big pores to small pores,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,(%),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,0.0010.1mm,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。,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,。,4,、颗粒大小,/,particle size,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、大小孔隙比等其它物理性状。,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。,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；,几种常用固体基质的物理性状,The physic characters of some growth media in common use,基质种类,容重,(g/cm,3,),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,1.10,66.0,21.0,45.0,0.47,河,沙,1.49,30.5,29.5,1.0,29.50,煤,渣,0.70,54.7,21.7,33.0,0.64,蛭,石,0.13,95.0,30.0,65.0,0.46,珍珠岩,0.16,93.2,53.0,40.0,1.33,岩,棉,0.11,96.0,2.0,94.0,0.02,泥,炭,0.21,84.4,7.1,77.3,0.09,锯木屑,0.19,78.3,34.5,43.8,0.79,0.15,82.5,57.5,25.0,2.30,蔗渣,(,堆沤,6,个月,),0.12,90.8,44.5,46.3,0.96,炭化稻壳,(,二,),固体基质的化学性质,The chemical characteristics,主要包括：,/including:,化学组成,/chemical constituent,化学稳定性,/chemical stability,酸碱度,/acidity or alkalinity,物理化学吸附能力,(,阳离子交换量,),Physicochemical absorbing ability(,Cation,exchange capacity),缓冲能力,/buffering ability,电导率等,/Electronic conductivity,et al.,1,、基质组成及化学稳定性,/,chemical stability,基质化学组成,化学稳定性是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。,由无机基质，如沙砾石化学稳定性最强。,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。,必须经沤制，不可直接使用,。,其中草炭性质稳定，使用起来也最安全,2,、基质的酸碱性,(pH,值,),基质适宜的,pH,值为,5.5,7.5,。,基质过酸或过碱一方面可能直接影响到作物根系的生长，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),时则需采取适当的措施来调节。,基质的阳离子代换量,(,Cation,Exchange Capacity,CEC):,基质含有可代换吸收阳离子的数量,.,通常是以每,100g,基质能够代换吸收阳离子的毫摩尔数,(mmol/100g),来表示。,不同基质阳离子代换量有很大差异。,3,、阳离子代换量,/,CEC,常用固体基质的阳离子代换量,The,cation,exchange capacity of some growth media in common use,基质种类,阳离子代换量,(mmol/100g),泥炭,70160,蛭石,100150,7080,河沙、石砾、岩棉,等惰性基质,树皮,0.11,阳离子代换量大的基质：,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，缓冲基质的酸碱反应。,4,、基质的,pH,缓冲能力,/,pH buffering capacity,基质的,pH,缓冲能力,是指,在基质中加入酸碱物质后，基质所具有缓和酸碱,(pH,值,),变化的能力。,It presents the ability of growth media to buffer the pH value changes after acid or alkaline added into the growth media.,基质缓冲能力的大小主要受到,基质阳离子代换量大小和基质中的化学组成,的影响,。,The buffering capacity is mainly influenced by CEC and chemical constituents of growth media.,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植质，,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。,植物性残体基质的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。,5,、基质的电导率,/,Electronic conductivity,是指在未加入营养液前基质原有的电导率。它反映了基质中所含有的可溶性盐类浓度的大小，它直接影响到营养液的组成和浓度，,一般要求基质的电导率低于,2.6ms/cm,。,The EC value must commonly be lower than 2.6 ms/cm.,三、,各种基质的性能,（一）、无土栽培基质的分类,按来源分类：,分为,天然基质,和,人工合成基质,两类。如沙、石砾等为天然基质，而岩棉、泡沫塑料、多孔陶粒等则为人工合成基质。,按,组成来分类,：分为,无机基质,和,有机基质,两类。沙、泡沫塑料、岩棉、蛭石和珍珠岩等都是以无机物组成的，为无机基质；而泥炭、树皮、蔗渣等是以有机残体组成的，为有机基质。,常用,按性质来分类：可以分为活性基质和 惰性基质两类,活性基质,是指基质具有阳离子代换量、可吸附阳离子的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,是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、石砾、岩棉、泡沫塑料等。,按组分的不同来分类,：,以分为,单一基质,和,复合基质,两类,单一基质,是指使用的基质是以单一一种基质作为植物的生长介质的，如沙培、砾培、岩棉培使用的沙、石砾和岩棉等；,复合基质,是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。如蔗渣,-,沙混合基质。,配制复合基质时所用的单一基质以,23,种为宜。制成的复合基质应达到,容重适宜，增加了孔隙度，提高了水分和空气含量的要求,。,（二）、常用基质的性能,The characters of growth media in common use,无机基质,有机基质,1,、沙,/sand,来源广泛，价格便宜。,粒径大小应相互配合适当，如太粗易产生基质中通气过盛、保水能力较低，植株易缺水，营养液的管理麻烦；而如果沙太细，则易在沙中潴水，造成植株根际的涝害。,较为理想的沙粒粒径大小的组成应为：,4.7mm,的占,1%,，,2.44.7mm,的占,10%,，,1.22.4mm,的占,20%,，,0.30.6mm,的占,25%,，,0.10.3mm,的占,15%,，,0.070.12mm,的占,2%,，,0.01mm,的占,1%,。,无机基质,用沙作为基质的主要,优点,在于其,来源容易,，,价格低廉,，,作物生长良好,，但由于沙的容重大，给搬运、消毒和更换等管理措施上带来了很大的不便。,2,、,石砾,/gravel,石砾的粒径应选在,1.620mm,的范围内，其中总体积的一半的石砾直径为,13mm,左右。,石砾的容重大,(1.51.8g/cm,3,),，搬运、清理和消毒等很麻烦，且需建一个坚固的水槽来进行营养液的循环。因此，石砾栽培在现代无土栽培中用得越来越少。,3,、蛭石,/vermiculite,为云母类硅质矿物，颗粒的片层中含有少量的水分，当在,1 000,的炉中加热时，片层中的水分变成水蒸汽，把片层爆裂开来，,形成小的、多孔的海绵状的核。,经高温膨胀后的蛭石其体积为原矿物的,16,倍左右，容重很小,(0.09,0.16g/cm,3,),，孔隙度大,(,达,95%),。,阳离子代换量,(CEC),很高，达,100mmol/100g,，并且含有较多的钾、钙、镁等营养元素，这些养分是作物可以吸收利用的，属于速效养分。,吸水能力很强，每,m,3,可吸收,100,650kg,水。,4,、,珍珠岩,/,perlite,由一种灰色火山岩,(,铝硅酸盐,),加热至,1 000,左右时颗粒膨胀而形成的。容重小,(0.030.16g/cm,3,),，孔隙度约为,93%,，其中空气容积约为,53%,，持水容积约为,40%,。,吸收性能差，阳离子代换量,1.5mmol/100g,，,pH,值为,7.07.5,。,珍珠岩中的养分一般不能被植物吸收利用。,珍珠岩极易破碎，在使用时主要有两个问题值得注意：,粉尘污染较大，使用前最好先用水喷湿，以免粉尘纷飞；,在种植槽或与其它基质组成混合基质时，在淋水较多时会浮在水面上，这个问题没有办法解决。,5,、岩棉,用于无土栽培始于,1969,年的丹麦,由,60%,辉绿石、,20%,石灰石和,20%,焦炭混合，然后在,1 500-2 000,的高温炉中熔化，喷成直径为,0.005mm,的细丝，再将其压成容重为,80-100kg/m,3,的片，然后再冷却至,200,左右时，加入酚醛树脂以减少丝状体的表面张力，使之能较好地吸水。,岩棉的化学组成,成,分,含量,(%),成 分,含量,(%),二氧化硅,(SiO,2,),47,氧化钠,(Na,2,O),2,氧化钙,(,CaO,),16,氧化钾,(K,2,O),1,氧化铝,(Al,2,O,3,),14,氧化锰,(,MnO,),1,氧化镁,(,MgO,),10,氧化钛,(,TiO,),1,氧化铁,(Fe,2,O,3,),8,是火山喷发出的熔岩经冷却凝固而成。外表为灰褐色或黑色，多为多孔蜂窝状的块状物，经打碎之后即可使用。其容重为,0.7-1.0g/cm,3,，粒径为,3-15mm,时，其孔隙度为,27%,，持水容积为,19%,。,火山熔岩结构良好、不易破碎，但持水能力较差。,6.,火山岩,7,、,膨胀陶粒,又称多孔陶粒、轻质陶粒或海氏砾石,(,Hydite,),，,它是陶土在,1 100,的陶窑中加热制成的，容重为,1.0g/cm,3,。膨胀陶粒坚硬，不易破碎。,排水通气性能良好，可单独使用，也可与其它基质混用。,膨胀陶粒在较为长期的连续使用之后，颗粒内部及表面吸收的盐分会造成通气和养分供应上的困难，且难以用水洗涤干净。,膨胀陶粒的多孔性，长期使用之后有可能造成病菌在颗粒内部积累，而且在清洗和消毒上难以处理干净。,8,、,煤渣,煤渣为工矿企业的锅炉、食堂以及北方地区居民的取暖等的残渣，其来源丰富。,透水性强，并富含微量元素。,9,、泥炭,泥炭被公认为最好的一种无土栽培基质。,有机基质,10,、,树皮,有些树皮含有有毒物质，大多数树皮中含有较多的酚类物质，而且树皮的,C/N,比值都较高,。,树皮使用前要堆沤处理至少,1,个月以上，最好有,23,个月。,有机基质,11,、锯木屑,(,木糠,),锯木屑的许多性质与树皮相似，但通常锯木屑的树脂、单宁和松节油等有害物质含量较高，而且,C/N,比值很高,，因此锯木屑在使用前,一定要经过堆沤处理,，堆沤时可加入较多的速效氮混合到锯木屑中共同堆沤，堆沤的时间需要较长,(,至少需要,2-3,个月以上,),。,12,、,甘蔗渣,甘蔗渣来源于甘蔗制糖业的副产品，来源丰富。,新鲜蔗渣的,C/N,比值高达,170,左右，必须经过,堆沤处理,后才能够使用。,13,、,炭化稻壳,(,炭化砻糠,),砻糠灰是将稻壳进行炭化之后形成的，也称为炭化稻壳或炭化砻糠。,炭化稻壳因经过高温炭化，不带病菌。,营养含量丰富（特别是钾），价格低廉，通透性良好，,但持水孔隙度小，持水能力差，使用时需经常淋水。,14,、,菇渣,菇渣是种植草菇、香菇、蘑菇等食用菌后废弃的培养基质。,刚种植过食用菌的菇渣一般不能够直接使用，要将菇渣,加水,至其最大持水量的,70%-80%,左右并,堆沤,3-4,个月之后，筛去菇渣中的粗大的植物残体、石块和棉花等才可使用了。,15,、,泡沫塑料,现在使用的泡沫塑料主要是聚苯乙烯、尿甲醛和聚甲基甲酸酯，尤以,聚苯乙烯,最多。,四、基质的消毒处理和更换,为什么要消毒或更换？,病原菌累积,结构变劣,空气、灌溉水、前作种植过程滋生,基质本身,长期使用,基质的消毒处理,(,一,),蒸汽消毒,利用高温的蒸汽,(80-95),通入基质中以达到杀灭病原菌的方法。,高温的蒸汽可杀灭大多数病原菌和虫卵。,(,二,),化学药剂消毒,一般而言，化学药剂消毒的效果不及蒸汽消毒的效果好，而且对操作人员有一定的副作用。,方法较为简便，特别是大规模生产上使用较方便，因此使用得很广泛。,1,、甲醛消毒,2,、溴甲烷消毒,3,、氯化苦消毒,4,、高锰酸钾消毒,5,、次氯酸钠或次氯酸钙消毒,基质的更换,病菌大量累积,、长期种植作物之后,根系分泌物和烂根等的积累,以及,物理性状变差,后，要进行基质的更换。,一般在使用一年或一年半至,2,年左右的基质多数需要更换。,本章小结,固体基质的作用,用基质的性质,基质的消毒和更换,