穴盘育苗中基质是指用于支撑植物生长的一种或几种材料的混合物。传统的花卉生产,以土壤作为栽培基质,因各地土壤理化特性(孔隙度、pH值、EC等)很不一致,通透性、持水性、营养元素供给能力等常常不能满足植物生长的需求。随着育苗技术的现代化,无土基质穴盘育苗成为当今花卉植物种苗大规模生产的主流。但由于每穴孔的容积有限,穴孔内所含基质量很少,其质量的好坏直接影响种子发芽、根系发育及植株生长。
1 穴盘育苗中基质的基本要求
● 洁净:即无菌、无虫卵、无杂物及杂草种子。
● 颗粒均一,理化性质稳定,不易分解。
● 利于根系穿透,能支撑植物生长。
● 有良好的保水性和透气性,以保证根系所处的空间具有良好的水气比。最为理想的基质,应含50%固型物、25%水、25%的自由孔隙。
● 初始pH值5.8~6.5,EC低于0.75mS/cm,有足够的阳离子交换能力(CEC),能够持续提供植物生长所需的各种元素。
2 基质的性质
2.1 物理特性
2.1.1 持水性(WHC)和透气性(AP)。
在穴盘苗生产中,基质的持水性和透气性是影响植物根系生长快慢的关键因素,也是基质本身具有的一对相互限制的物理特性。在土壤学中,土壤的通(透)气性和保(持)水性用大小孔隙比来表示。大孔隙即通气孔隙(或称自由孔隙),是指基质中空气所能够占据的空间,一般孔隙直径在0.1mm以上,灌溉后溶液不会吸持在这些孔隙中而随重力作用流出;小孔隙即持水孔隙,是指基质中水分所能占据的空间,一般孔隙直径在0.001~0.1mm范围内,水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而被吸持。通气孔隙和持水孔隙之比即为大小孔隙比,二者的体积比反应的是基质中水、气的状况,栽培上理想的大小孔隙比是1:1。
在穴盘苗生产中,基质的持水性和透气性是影响植物根系生长快慢的关键因素,也是基质本身具有的一对相互限制的物理特性。在土壤学中,土壤的通(透)气性和保(持)水性用大小孔隙比来表示。大孔隙即通气孔隙(或称自由孔隙),是指基质中空气所能够占据的空间,一般孔隙直径在0.1mm以上,灌溉后溶液不会吸持在这些孔隙中而随重力作用流出;小孔隙即持水孔隙,是指基质中水分所能占据的空间,一般孔隙直径在0.001~0.1mm范围内,水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而被吸持。通气孔隙和持水孔隙之比即为大小孔隙比,二者的体积比反应的是基质中水、气的状况,栽培上理想的大小孔隙比是1:1。
2.1.2 颗粒直径。
大小孔隙比的直接影响因素是基质的颗粒大小。粒径越粗,通气性越好而保水性越差,反之,粒径越细,保水性越好而通气性越差。表1是在湿润状态下,基质的粒径大小、充气孔隙度(大孔隙)、有效含水量(小孔隙)之间的关系。
大小孔隙比的直接影响因素是基质的颗粒大小。粒径越粗,通气性越好而保水性越差,反之,粒径越细,保水性越好而通气性越差。表1是在湿润状态下,基质的粒径大小、充气孔隙度(大孔隙)、有效含水量(小孔隙)之间的关系。
穴盘育苗中,基质调制时应努力使充气孔隙度在10%~50%,有效含水量至少为20%。
2.1.3 容重。
容重俗称密度,即单位体积基质的质量。优良的基质还应具备适当的容重。基质的容重反应基质的疏松、紧密程度。容重太大,基质过于紧实,不利于排水,影响根系透气;反之,容重太小,基质通透性好,但质量过轻不易固定植物,起不到应有的支撑作用。进口泥炭容重0.17g/cm3,国产泥炭约为0.41g/cm3。
容重俗称密度,即单位体积基质的质量。优良的基质还应具备适当的容重。基质的容重反应基质的疏松、紧密程度。容重太大,基质过于紧实,不利于排水,影响根系透气;反之,容重太小,基质通透性好,但质量过轻不易固定植物,起不到应有的支撑作用。进口泥炭容重0.17g/cm3,国产泥炭约为0.41g/cm3。
2.2 基质的化学特性
基质中影响幼苗生长发育的化学性质主要包括以下几个方面:① 基质的稳定性。即基质本身发生化学变化的难易程度。理想的栽培基质应具有良好的稳定性。
② 基质的pH值。
基质的pH值即基质中H+的浓度,表示的是基质环境的酸碱性。在穴盘苗生产中基质pH值影响着养分的供应。这主要有两种原因。首先,基质的pH值影响养分的形态。酸性基质中,磷酸根易与镁或铝结合,而形成不易被植物吸收的状态,使植物产生缺磷、缺钙镁症;而铁、锰、铜、锌等微量元素又可能吸收过量导致中毒;碱性基质中,铁、锰、硼、铜、锌易受固定而导致缺乏症,而钠、铵离子容易过量。其次,基质pH值影响植物对养分的吸收类型。强酸性基质中阴离子易被吸收,中性基质中阳离子易被吸收,而pH值介于5.5~6.5之间各种离子吸收均衡。
基质的pH值即基质中H+的浓度,表示的是基质环境的酸碱性。在穴盘苗生产中基质pH值影响着养分的供应。这主要有两种原因。首先,基质的pH值影响养分的形态。酸性基质中,磷酸根易与镁或铝结合,而形成不易被植物吸收的状态,使植物产生缺磷、缺钙镁症;而铁、锰、铜、锌等微量元素又可能吸收过量导致中毒;碱性基质中,铁、锰、硼、铜、锌易受固定而导致缺乏症,而钠、铵离子容易过量。其次,基质pH值影响植物对养分的吸收类型。强酸性基质中阴离子易被吸收,中性基质中阳离子易被吸收,而pH值介于5.5~6.5之间各种离子吸收均衡。
影响基质pH值的因素可以归结为以下几个方面:a.基质自身的因素。b.灌溉水的碱度。c.使用肥料的酸碱性。d.植物种类。主要是指在植物种植一定阶段后,基质的pH值会发生改变。番茄、石竹、鸡冠花、四季海棠有使基质酸性增加(pH值下降)的能力;而非洲万寿菊、长春花、百日草相反,种植一定时间后使基质pH值升高。而需要提醒种植者注意的是,长春花在微酸性(pH值)条件下才能良好生长,因而可以想象,如果不对基质pH值进行人为监测与调控,基质pH值的变化会对整个生产产生影响。
③ 基质的缓冲能力。基质的缓冲能力是指基质在加入酸碱物质后,其本身所具有的缓和酸碱性(pH值)变化的能力。缓冲能力的大小,主要由阳离子代换量以及存在于基质中的弱酸及其盐类的多少来决定。基质的阳离子代换量(CEC)以100g基质代换吸收阳离子的毫摩尔数(mmol/100g基质)或毫克当量数来表示。优质的栽培基质应该具有合适的阳离子代换量。若阳离子代换量太高,将影响营养液的平衡,使人们难以按需要控制营养液的组分,而过低的阳离子代换量会影响基质的缓冲性,使其pH值易受施肥的影响,同时也不利于保存养分。理想的基质CEC为0.05~0.1meq。基质中较多的碳酸钙、镁盐对酸的缓冲能力很大。一般来说,有机基质(植物性基质或含腐殖质较多的基质)缓冲能力较强,而无机基质(如珍珠岩、砂)缓冲能力很弱。生产中将各类基质以一定的比例混合,一定程度上也可调整基质本身的缓冲能力。
④ 电导率。基质的电导率(EC值)是指在不加入任何营养液的情况下基质中可溶性盐的多少,它直接影响营养液的平衡,进而影响植物的生长发育。电导率较高,会对植物造成伤害。理想的基质EC为0.20~0.75mS/cm(1:2测定法)。
④ 电导率。基质的电导率(EC值)是指在不加入任何营养液的情况下基质中可溶性盐的多少,它直接影响营养液的平衡,进而影响植物的生长发育。电导率较高,会对植物造成伤害。理想的基质EC为0.20~0.75mS/cm(1:2测定法)。
植物对基质EC的敏感性,因品种及发育阶段的不同而不同,幼苗对高盐的敏感性比成龄植株大得多(尤其胚根刚出现时)。当基质干燥时,植物对盐类的敏感性表现加剧。因而育苗的第Ⅰ、Ⅱ阶段要保证基质的EC<0.75mS/cm且对水分的管理不可掉以轻心。
⑤ 营养成分。基质中的营养成分包括大量元素(N、P、K、Ca、Mg、SO42-),微量元素(Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo)以及其它元素如Na和Cl。这些元素在基质中的含量必须符合一定的标准才能满足穴盘育苗的需要。表2是多数作物育苗阶段能够接受的各种元素(或指标)的含量范围。当使用的基质营养水平高于表中的范围,需参照表中的比例,用水淋洗去多余的部分。
3 常用基质的种类
目前穴盘育苗基质多采用泥炭与蛭石或珍珠岩等混合配制而成。
3.1 泥炭
是古代湖沼地带的水生或沼生植物被埋在淹水或缺少空气的环境下,分解不完全而形成的特殊有机物。根据形成泥炭的植物来源、分解程度、化学物质含量及酸化程度,可以分为草炭(Sedge Peat)和泥炭藓(PeatMoss)两大类(表3)。
3.2 蛭石
蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物。原矿外似云母,经高温焙烧后,其体积能迅速膨胀数倍至数十倍,膨胀后的蛭石平均容重为100~130kg/m3,pH值中性或碱性(7~9),不带任何病菌,吸水能力是自身的500~650倍,具有良好的保水性和透气性,另外具有较强的阳离子交换能力。近年来随着园艺栽培的设施化和专业化、机械化,在园艺栽培中应用得越来越广泛。适宜种苗生产用的蛭石颗粒直径最好在3~5mm。
3.3 珍珠岩
珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩,经急剧冷却而成的玻璃质岩石,因其具有珍珠裂隙结构而得名。经焙烧后,具有容重轻(100g/cm3)、排水性好,化学性能稳定不分解,无毒无味,不带任何病菌的特点,在园艺栽培中做基质应用,但其含有的钠、铝和可溶性氟可能会对植物造成伤害,且无缓冲能力。应用时应注意。
3.4 有机基质
有机基质由植物有机残体组成,如泥炭、椰糠、碎树皮、秸秆、炭化稻壳等。有机基质的出现是伴随着草炭资源的供不应求与其资源的不可再生性之间的矛盾应运而生的。其中芦苇末基质在华东地区正积极推广以期替代草炭。江苏一带利用栽培食用菌的下脚料、禽畜粪便、植物秸秆,通过发酵、粉碎、加工等工艺制作成有机基质。有机基质穴盘育苗,由于采用的是有机固态发酵物作基质,本身含有大量的营养成分,能满足作物对多种营养元素的需求。省略了营养液检测、配制、补充等环节,在蔬菜穴盘育苗上已有一定程度的研究和应用,在花卉穴盘育苗中,还有待进行尝试和系统的研究。