雨蔬農(nóng)業(yè)：用技術(shù)武裝現(xiàn)代農(nóng)民！
植物基質(zhì)栽培的研究進(jìn)展
作者：徐強(qiáng)1，張沛東1* ，涂忠2
單位：( 1． 中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，山東青島266003;
2． 山東省水生生物資源養(yǎng)護(hù)管理中心，山東煙臺(tái)264003)
近年來，由于環(huán)境污染和人為破壞等因素，我國農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)峻考驗(yàn)，發(fā)展綠色、安全、無污染的種植方式已成為當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前植物的栽培方式主要分為土壤栽培和無土栽培兩種，其中無土栽培是指不用天然土壤而用營養(yǎng)液或固體基質(zhì)加營養(yǎng)液栽培作物的技術(shù)，因其具有病蟲害少、節(jié)水節(jié)肥、栽種靈活、可控性較高等傳統(tǒng)土壤栽培難以超越的優(yōu)越性，目前在世界設(shè)施農(nóng)業(yè)中被廣泛采用。
無土栽培包括水培、霧培和基質(zhì)栽培三種，其中水培和霧培是指將植物根系浸于營養(yǎng)液中或?qū)I養(yǎng)液噴霧到植物根系上，而基質(zhì)栽培是指用固體介質(zhì)固定植物根系，通過添加一定量的營養(yǎng)液供植物吸收利用，因其具有技術(shù)要求低、前期投資少等優(yōu)勢而被廣泛推廣。
基質(zhì)栽培的基質(zhì)一般稱作營養(yǎng)基質(zhì)，栽培基質(zhì)的好壞直接影響到植物的生長和發(fā)育。關(guān)于栽培基質(zhì)的研究國內(nèi)外已有150 余年歷史，早在19世紀(jì)60 年代Boussingault 和Salm － Horstmar 就通過試驗(yàn)證明植物可以通過穩(wěn)定支撐的基質(zhì)吸收營養(yǎng)元素并正常生長。20 世紀(jì)70 年代，丹麥的Grodan 公司開發(fā)出巖棉栽培技術(shù)，并在荷蘭、法國、英國、新西蘭等國家迅速推廣應(yīng)用，隨后穴盤育苗技術(shù)等得以開發(fā)和應(yīng)用，推動(dòng)了基質(zhì)栽培技術(shù)的發(fā)展。
隨著工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)等在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，歐洲和美國、日本、以色列等國家的全自控現(xiàn)代化溫室技術(shù)已成為當(dāng)今無土栽培技術(shù)最顯著的標(biāo)志。其溫室栽培的黃瓜( Cucumis sativus) 、番茄( Lycopersivonesculentum) 和甜椒( Capsicum annuum) 產(chǎn)量分別達(dá)70、50、25 kg /m2，是傳統(tǒng)露地栽培的十余倍。荷蘭作為無土栽培技術(shù)最先進(jìn)的國家之一，其3 /4 以上面積的溫室均采用基質(zhì)栽培，其鮮花產(chǎn)量占世界鮮花市場的60%，已成為荷蘭的主要支柱產(chǎn)業(yè)。我國作為設(shè)施園藝大國，國土遼闊，資源豐富，但基質(zhì)栽培面積所占比例不足1%，與荷蘭等發(fā)達(dá)國家存在很大差距，因此發(fā)展基質(zhì)栽培在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中顯得格外重要。
目前常用的栽培基質(zhì)有草炭、蛭石、珍珠巖、巖棉等。本文主要圍繞栽培基質(zhì)的材料分類、理化性質(zhì)以及陸生植物和水生植物栽培基質(zhì)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行論述，總結(jié)了一些常用基質(zhì)的理化性質(zhì)及栽培效果，重點(diǎn)論述陸生、水生植物栽培基質(zhì)的分類情況及其研究現(xiàn)狀，探討基質(zhì)栽培存在的一些問題和局限性，對今后的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期為進(jìn)一步發(fā)展基質(zhì)栽培技術(shù)提供理論參考。
1 基質(zhì)材料的研究
根據(jù)材料的來源、物質(zhì)組成、性質(zhì)及組分等，可將植物栽培基質(zhì)分為不同的類型，這些類型間互相有重疊，最常用的分類標(biāo)準(zhǔn)是材料來源和物質(zhì)組成。
按照來源不同，常用的栽培基質(zhì)材料可分為天然基質(zhì)和人工合成基質(zhì)兩類，如草炭、蘆葦末、鋸末等為天然基質(zhì)，而巖棉、硅膠、多孔陶粒等為人工合成基質(zhì)。
按照基本物質(zhì)組成成分不同，可將基質(zhì)分為無機(jī)基質(zhì)和有機(jī)基質(zhì)兩類。無機(jī)基質(zhì)主要包括浮石、陶粒、蛭石、珍珠巖、巖棉等，有機(jī)基質(zhì)主要有礱糠灰、草炭、尿醛泡沫、木屑等由有機(jī)殘?bào)w組成的基質(zhì)。
按照基質(zhì)的性質(zhì)不同，可將基質(zhì)分為惰性基質(zhì)和活性基質(zhì)兩類。一般把沒有物理化學(xué)吸收能力、不具有緩沖能力的基質(zhì)稱為惰性基質(zhì)，相反則稱為活性基質(zhì)。例如砂礫、巖棉、泡沫塑料等材料本身既不含養(yǎng)分也不具有陽離子代換量，屬于惰性基質(zhì); 而泥炭、蛭石等含有植物可吸收利用的養(yǎng)分，且具有較強(qiáng)的陽離子代換量，屬于活性基質(zhì)。
按照使用時(shí)組分不同，可將基質(zhì)分為單一基質(zhì)和復(fù)合基質(zhì)兩類。單一基質(zhì)是指用一種基質(zhì)作為介質(zhì)進(jìn)行栽培，而復(fù)合基質(zhì)是指用兩種或兩種以上基質(zhì)通過不同配比組合進(jìn)行栽培。
2 基質(zhì)性狀的研究
基質(zhì)的性狀包括物理性狀、化學(xué)性狀和生物性狀?；|(zhì)作為植物生長的介質(zhì)，應(yīng)該具備透氣、持水、緩沖、提供養(yǎng)分以及支持和固定植株的功能。
2． 1 基質(zhì)的物理性質(zhì)
反映基質(zhì)物理性質(zhì)的重要參數(shù)有容重、通氣孔隙度、持水孔隙度、總孔隙度、氣水比、比重等?；|(zhì)容重是指單位容積的基質(zhì)干重，其與基質(zhì)的粒徑、總孔隙度有關(guān)，一般認(rèn)為，小于0． 25g /cm3 屬低容重基質(zhì)，0． 25 ～ 0． 75 g /cm3 屬中容重基質(zhì)，大于0． 75 g /cm3 屬高容重基質(zhì)，通常育苗基質(zhì)的容重以0． 2 ～ 0． 8 g /cm3 為宜。通氣孔隙是指基質(zhì)中空氣所能夠占據(jù)的空間，孔隙直徑在0． 8 mm 以上時(shí)，灌溉后溶液不會(huì)吸持在這些孔隙中而隨重力作用流出。
持水孔隙是指基質(zhì)中水分所能占據(jù)的空間，是反映基質(zhì)持水能力的指標(biāo)，當(dāng)孔隙直徑在0． 01 ～ 0． 8 mm 范圍時(shí)，水分在這些孔隙中會(huì)由于毛細(xì)管作用而被吸持?？偪紫抖仁侵富|(zhì)中通氣孔隙度和持水孔隙度的總和，總孔隙度大的基質(zhì)疏松，通透性良好，有利于植物根系生長，但固定作用較差; 而總孔隙度小的基質(zhì)雖利于植物固定，但不利于根系發(fā)育，通?；|(zhì)的總孔隙度在54% ～ 96% 時(shí)為宜。通氣孔隙與持水孔隙的比值稱為氣水比，是衡量物理性狀的重要指標(biāo)，一般在1∶ ( 2 ～ 4) 之間為宜。
比重指單位體積固體基質(zhì)( 不包括空隙所占的體積) 的絕對干重與同體積水重( 4℃)的比值，它的大小取決于土壤的礦物質(zhì)組成、有機(jī)質(zhì)含量等。一般來說，礦物質(zhì)含量高、顆粒較小的基質(zhì)比重較大，最好與有機(jī)質(zhì)配合使用。育苗基質(zhì)的粒徑以0． 5 ～ 5． 0 mm 為宜，其中小于0． 5mm 的顆粒最好不超過總量的5%。
2． 2 基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
栽培基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要指酸堿度( pH) 、電導(dǎo)率( EC) 、陽離子交換量( CEC) 、緩沖能力、各種礦質(zhì)元素( N、P、K、Ca、Mg、Fe 等) 含量等，它們相互作用，共同影響基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。不同植物對基質(zhì)pH 值的要求不同，當(dāng)pH 值超過7 時(shí)，F(xiàn)e2 +、Mn2 +、Zn2 + 和Cu2 + 等將生成氫氧化物沉淀無法被幼苗根系吸收，因此陸生植物育苗基質(zhì)的pH 值以5． 5 ～ 6． 5 為宜。
電導(dǎo)率是反映基質(zhì)可溶解性鹽濃度的指標(biāo)，其大小將直接影響營養(yǎng)液的平衡和幼苗的生長狀況，其值以0． 5 ～ 1． 3mS /cm為宜。陽離子交換量是評價(jià)土壤保肥能力的指標(biāo)，也是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)，通常值在10 ～ 100 me /100cm3 比較適宜。緩沖作用是指基質(zhì)給植物根系的生長提供一個(gè)較為穩(wěn)定環(huán)境的能力，即在根系生長過程中產(chǎn)生的一些有害物質(zhì)或外加物質(zhì)可能會(huì)危害到植物正常生長時(shí)，基質(zhì)會(huì)通過其自身的一些理化性質(zhì)將這些危害減輕或者化解的能力，有機(jī)基質(zhì)通常比無機(jī)基質(zhì)具有更大的緩沖能力。此外，礦質(zhì)元素是植物生長的必需元素，不同植物對礦質(zhì)元素的需求量不同。根據(jù)植物需求量的不同，將各種礦質(zhì)元素分為大量元素( 氮、磷、鉀等) 、中量元素( 鈣、鎂、硫等) 和微量元素( 硼、硅、鎳等) 。
不同元素對植物的作用也不同，如氮是植物體內(nèi)糖類、脂類、氨基酸等物質(zhì)代謝的基礎(chǔ); 磷是構(gòu)成植物體內(nèi)核酸、磷脂等重要有機(jī)化合物的成分，能夠促進(jìn)根系發(fā)育和植物新陳代謝; 鉀能促進(jìn)光合作用，提高凈光合效率，加速同化產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸; 硅可以沉積在木質(zhì)化細(xì)胞壁上，調(diào)節(jié)木質(zhì)素的生物合成，影響高等植株的穩(wěn)定性;硼通過影響植物細(xì)胞壁的形成、根系的生長、蛋白質(zhì)的合成等，促進(jìn)植物對氮、磷、鉀的吸收和有效利用。
信息來源：中國知網(wǎng)
