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无土栽培基质研究概况

时间:2013-08-18 21:58来源:国家林业局桉树研究开发中心, 作者:张世超,陈少雄,彭彦 点击:
无土栽培基质是能为植物根系生长提供稳定、良好的根际环境的生长介质。优质无土栽培基质要能为植物生长提供稳定、协调的水、肥、气、热根际环境条件, 具有支持锚定植物、保持水分和透气的作用, 有机栽培基质还具有缓冲作用, 可以使根际环境保持相对稳定[ 1] 。有机废弃物是较好的无土栽培基质的原料, 例如椰糠, 稻壳, 花生壳等, 但有机废弃物中含有的一些有害物质必须经过特定的工艺处理后, 才能用于作物栽培。目前, 有机废弃物的处理方法以堆制发酵为主, 然后将堆制基质与无机基质混合使用。有时也用碳化的方式处理, 比如稻壳, 处理后的炭化稻壳由于含有硫酸盐等灰分, 其碱性较强, 可与泥炭混合使用, 或者经过淋洗去除强碱性。

1 国内外工厂化育苗基质的研究状况
从国内外无土栽培研究和生产实践的历史与现状看, 有机型基质使用较少。一方面是由于植物的有机营养理论不清楚, 有机成分在设施滴灌条件下的释放、吸收、代谢机理不明。另一方面随着计算机技术、自动化控制技术和新材料在设施中的应用, 设施园艺已进入全自控现代温室新阶段, 有机型基质的使用可能会给植物营养的精确调控和营养液的回收再利用带来困难。由于混合基质由结构性质不同的原料混合而成, 可以扬长避短, 在水、气、肥协调方面优于单一基质, 所以, 混合基质将是今后发展的方向。
1. 1 国外工厂化育苗基质的研究历史及现状
植物工厂化生产的雏形最早出现在北欧的设施园艺。在丹麦, 克里斯麦塞栽培场最早运用工厂化管理方式进行水芹生产。70 年代, 在维也纳技术大学建成一些利用自然光源的玻璃温室植物工厂, 按
一定程序进行播种、育苗、定植、收获等操作。美国的蔬菜工厂化生产是从荷兰引进的, 起初生产果菜类, 单位面积产量达普通温室栽培的10 倍左右。此后, 其它一些公司相继建成了生菜、色拉、莴苣、菠菜等叶菜类蔬菜生产工厂。另外, 前苏联、波兰、罗马尼亚的植物工厂除了生产蔬菜作物外, 还进行香石竹、非洲菊和月季切花的生产。蔬菜工厂化育苗是在植物工厂化的发展过程中逐渐分化出来的, 现已形成一项独立的产业。工厂化育苗最先使用的育苗基质为岩棉, 底部铺设不织布供应营养液。大型专业化育苗工厂大多采用六七十年代的基质配方, 如美国康奈尔大学60 年代研制的复合基质A 和B、加利福尼亚大学的VC 培养土以及英国( 1974) 的GCRI配合物。Vavrina 曾研究用城市废料来育苗, RufusL.用河流污泥作为穴盘育苗基质的营养补充, 效果都比较理想。最近几年, 日本又发明了一种专用育苗钵块, 种子可以直接播入钵内, 覆盖基质后, 排列在育苗床上, 用水喷湿即可, 钵块的材料可用岩棉、草炭、椰壳发酵物等。工厂化育苗在国际上已经进入产业化生产阶段。
1. 2 我国工厂化育苗基质的研究历史及现状
育苗基质研究现状从80 年代中期开始, 我国北京引进美国和欧共体的穴盘育苗精量播种生产线,在京郊已投入工厂化、商品化生产。1991 年工厂化育苗被农业部列为" 八五"重点项目, "九五"期间国家科委立项工厂化高效农业产业工程, 其中育苗基质的研究就是一项重要内容。我国目前现代化水平较低, 配制无土育苗基质时必须因地制宜, 选择资源丰富、价格便宜, 能满足根系养分、水分以及空气供应的原料为基质。据青岛农科所陈振德等研究, 用当地种过蘑菇的棉籽壳、猪粪、炉渣灰、糖醛渣、蛭石等配制的复合基质, 在茄果类、瓜类、叶菜类分别试验, 结果表明用上述原料配成的复合基质育苗, 能明显促进幼苗生长发育和营养吸收, 提高壮苗指数, 且大大降低了育苗成本。赵仁顺等研究用炭化稻壳7份, 砂3 份作为育苗基质, 配合使用pH= 6 的营养液, 幼苗生长良好。这两种原料取材方便, 成本低,简便易行, 适于推广应用。汪羞德研究, 从栽培基质对产量结果及成本高低综合考虑, 用煤渣的效果好。龚繁荣曾研究不同育苗基质对叶用莴苣幼苗生长的影响, 得出结论是: 1/2 砂+ 1/2 珍珠岩和1/3 砻糠灰+ 2/3 蛭石这两种复合基质处理在各自试验条件下的育苗效果最佳, 不仅出苗快、齐, 而且幼苗生长迅速健壮。另外还有用腐熟秸秆、糠醛渣、木屑和蛭石的混合物等都可不同程度地替代草炭用于育苗。关于育苗基质施肥对幼苗素质影响的研究也曾有报道。青岛市农科所和西南农业大学园艺系都对瓜类、茄果类、叶菜类蔬菜育苗基质施肥进行了研究,认为育苗基质中加入一定量的复合肥对提高秧苗素质, 具有很好的作用效果。另据黄丹枫研究, 育苗基质中加入一定量的专用肥, 用清水代替营养液, 甜瓜幼苗生长势和生长量无明显差异; 育苗基质对秧苗素质的影响, 是育苗基质各种特性综合作用的结果,各地应根据当地的基质种类、来源等进行试验, 筛选出既适合于本地条件、降低育苗成本, 又能培育出高质量秧苗的基质用于生产。而对基质的结构( 颗粒大小、形状、空隙度) 、结构的保持、水分养分运移、配套的营养液管理技术等关键要素缺乏系统的研究,也未能开发出商品化的基质[ 2] 。
1. 3 基质研究的展望
由于设施土壤栽培存在诸多缺点, 如土壤次生盐渍化; 营养难于调控; 病虫害难于预防; 生产操作繁重等, 进行无土基质栽培是大势所趋。作为其基础, 基质的重要性可见一斑。研究目的在于以成熟的产品、简便易懂的管理使用技术支持无土基质栽培。目前为止还没有发现单一的任何单一的基质可以适应某种植物的生长, 所以基质的混合化以及与基质相适应的营养液配套措施是基质发展的趋势。

2 基质的理化性质
可从物理和化学两个以及生物学稳定性方面来评价。根据基质结构特点进行水分养分供应研究是无土基质栽培技术的关键, 这包括两方面内容, 一是基质对水分养分的吸附、保持、释放性能以及植物根系对营养和水分的吸收过程( 应不同于根系对土壤中营养和水分的吸收) , 目前还不够深入, 不能确切说明水分养分的需求、运移等。二是营养液的组成、配制、灌溉制度。
2. 1 物理性质
与土壤类似, 结构决定基质水分养分吸附性能和空气的含量, 从而影响水分养分的供应、吸收甚至运输。同时基质的结构对根系的生长也有很大的影响。目前认为基质的颗粒大小、形状、容重、总孔隙度、大小孔隙比等是比较重要的物理性状。这方面的研究和报道较多, 有的甚至涉及了水分养分运移等。但尚没有针对特定植物的基质标准物理性状参数。因此, 基质的使用还存在经验性甚至盲目性。
2. 1. 1 容重
自然状态下, 单位容积基质的干物重。容重与基质的粒径、总孔隙度有关。凡总孔隙度小、比重大, 其容重就大。基质容重过大, 除育苗时不便于操作外, 作为商品化育苗也不便于运输; 基质若过于轻, 又缺乏黏结能力, 浇水时基质易漂浮飞溅( 如珍珠岩) , 不易固定根系, 最好与其他基质配合使用, 以防倒苗。基质粒径过小, 容重增加, 通透性下降; 颗粒过大( 如砾石) , 难以控制深度, 播后出苗不齐, 不利于培养整齐一致的壮苗, 也不利于保肥保水。一般育苗基质的容重以0. 2~ 0. 8gPcm3 为好, 既能固定根系, 又适于长途运输。高坤林认为, 基质的容重对植物有巨大影响。在持水量相近的情况下, 容重的大小直接影响着扦插苗的生根和根系发育[ 3] 。
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