各種基質的理化性質1

2024年2月11日發(作者：烏雞四物湯)

各種 基質 的理化性質 1000一、無土栽培基質的分類

從無土栽培的基質來源分類，可以分為天然基質、人工合成基質兩類。如沙、石礫等為天然基質，而巖棉、泡沫塑料、多孔陶粒等則為人工合成基質。

從基質的組成來分類，可以分為無機基質和有機基質兩類。沙、泡沫塑料、巖棉、蛭石和珍珠巖等都是以無機物組成的，為無機基質;而泥炭、樹皮、蔗渣、礱糠灰等是以有機殘體組成的，為有機基質。

從基質的性質來分類，可以分為活性基質和惰性基質兩類。所謂的活性基質是指基質具有陽離子代換量、可吸附陽離子的或基質本身能夠供應養分的基質;所謂的惰性基質是指基質本身不起供應養分的作用或不具有陽離子代換量、難以吸附陽離子的基質。例如，泥炭、蛭石、蔗渣等基質本身含有植物可吸收利用的養分并且具有較高的陽離子代換量，屬于活性基質;而沙、石礫、巖棉、泡沫塑料等基質本身不含有養分也不具有陽離子代換量，屬于惰性基質。

從基質使用時組分的不同來分類，可以分為單一基質和復合基質兩類。所謂的單一基質是指使用的基質是以單一一種基質作為植物的生長介質的，如沙培、礫培、巖棉培使用的沙、石礫和巖棉，都屬于單一基質。所謂的復合基質是指由兩種或兩種以上的單一基質按一定的比例混合制成的基質，例如，蔗渣-沙混合基質培中所使用的基質是由蔗渣和沙按一定的比例混合而成的。現在，無土栽培生產上為了克服單一基質可能造成的容重過小、過大、通氣不良或通氣過盛等的弊端，常將幾種單一基質混合制成復合基質來使用。一般在配制復合基質時，以兩種或三種單一基質復合而成為宜，因為如果種類過多的單一基質混合，則配制過程較為麻煩。

二、常用基質的性能

一沙

沙的來源廣泛，在河流、大海、湖泊的岸邊以及沙漠等地均有大量的分布。價格便宜。不同地方、不同來源的沙，其組成成分差異很大。一般含二氧化硅在50%以上。沙沒有陽離子代換量，容重為1.5~1.8g/cm3。使用時以選用粒徑為0.5~3mm的沙為宜。沙的粒徑大小應相互配合適當，如太粗易產生基質中通氣過盛、保水能力較低，植株易缺水，營養液的管理麻煩;而如果沙太細，則易在沙中潴水，造成植株根際的澇害。較為理想的沙粒粒徑大小的組成應為:4.7mm的占1%，2.4~4.7mm的占10%，1.2~2.4mm的占20%，0.3~0.6mm的占25%，0.1~0.3mm的占15%，0.07~0.12mm的占2%，0.01mm的占1%。

用作無土栽培的沙應確保不含有有毒物質。例如，海濱的沙子通常含有較多的氯化鈉，在種植前應用大量清水沖洗干凈后才可使用。在石灰性地區的沙子往往含有較多的石灰質，使用時應特別注意。一般地，碳酸鈣的含量不應超過20%，但如果碳酸鈣含量高達50%以上，而又沒有其它基質可供選擇時，可采用較高濃度的磷酸鈣溶液進行處理。具體的處理方法為:將含有45%~50%P2O5的重過磷酸鈣[CaH4(PO4)2.H2O]2kg溶解于1000L水中，然后用此溶液來浸泡所要處理的沙子，如果溶液中的磷酸含量降低很快，可再加入重過磷酸鈣，一直加至溶液中的磷含量穩定在不低于10mg/L時為止。此時將浸泡沙子的重過磷酸鈣溶液排掉并用清水沖洗干凈即可使用了。如果沒有重過磷酸鈣，也可以用4kg的過磷酸鈣溶解在1000L水中，將沉淀部分去除，取上清液來浸泡處理。也可以用0.1%~0.2%的磷酸二氫鉀其它的磷酸鹽也可用水溶液來處理，但成本較高。用磷酸鹽處理石灰質沙子主要是利用磷酸鹽中的磷酸根與石灰質沙子表面形成一層溶解度很低的磷酸鈣包膜而封閉沙子表面，以防止沙子在作物生長過程中釋放出較大量的石灰質物質而使到作物生長環境的pH值過高。在經過一段時間的使用之后，包被在沙子表面的磷酸鈣膜可能會受到破壞而使石灰質物質溶解出來，這時應重新用磷酸鹽溶液再次處理。

現在，沙漠、沿海地區仍有一些用沙子作為基質的生產設施。例如廣東省的一些地方用沙作為基質槽培營養液滴灌種植的基質，生產效果不錯;美國伊利諾伊斯州和中東地區等還有使用。用沙作為基質的主要優點在于其來源容易，價格低廉，作物生長良好，但由于沙的容重大，給搬運、消毒和更換等管理措施上帶來了很大的不便。二石礫

石礫的來源主要是河邊石子或石礦場的巖石碎屑。由于其來源不同，化學組成和性質差異很大。一般在無土栽培中應選用非石灰質的石礫，如花崗巖等的石礫。如萬不得已要用石灰質石礫，可用上述介紹的磷酸鹽處理的方法來進行石礫的表面處理。

石礫的粒徑應選在1.6~20mm的范圍內，其中總體積的一半的石礫直徑為13mm左右。石礫應較堅硬，不易破碎。選用的石礫最好為棱角不太鋒利的，特別是株型高的植物或在露天風大的地方更應選用棱角較鈍的石礫，否則會使植物莖部受到劃傷。石礫本身不具有陽離子代換量，通氣排水性能良好，但持水能力較差。

由于石礫的容重大(1.5~1.8g/cm3)，給搬運、清理和消毒等日常管理工作帶來很大的麻煩，而且用石礫進行無土栽培時需建一個堅固的水槽一般用水泥磚砌而成來進行營養液的循環。正是這些缺點，使石礫栽培在現代無土栽培中用得越來越少。特別是近20~30年來，一些輕質的人工合成基質如巖棉、海氏礫石多孔陶粒等的廣泛應用，逐漸代替了沙、石礫作為基質，但石礫在早期無土栽培生產上起過重要作用，且在當今深液流水培技術中，用作定植杯中的固定植株的物體還是很適宜的。三蛭石

蛭石為云母類硅質礦物，它的顆粒由許多平行的片狀物組成，片層之間含有少量的水分，當蛭石在1000℃的爐中加熱時，片層中的水分變成水蒸汽，把片層爆裂開來，形成小的、多孔的海綿狀的核。經高溫膨脹后的蛭石其體積為原礦物的16倍左右，容重很小(0.09~0.16g/cm3)，孔隙度大達95%)。無土栽培用的蛭石都應是經過上述高溫膨脹處理過的，否則它的吸水能力將大大降低。

蛭石的pH值因產地不同、組成成分不同而稍有差異。一般均為中性至微堿性，也有些是堿性的(pH值在9.0以上。當其與酸性基質如泥炭等混合使用時不會出現問題。如單獨使用，因pH值太高，需加入少量酸進行中和后才可使用。

蛭石的陽離子代換量(CEC)很高，達100mmol/100g，并且含有較多的鉀、鈣、鎂等營養元素，這些養分是作物可以吸收利用的，屬于速效養分。

蛭石的吸收能力很強，每立方米的蛭石可以吸收100~650kg的水。無土栽培用的蛭石的粒徑應在3mm以上，用作育苗的蛭石可稍細些(0.75~1.0mm)。但

蛭石較容易破碎，而使其結構受到破壞，孔隙度減少，因此在運輸、種植過程中不能受到重壓。蛭石一般使用1~2次之后，其結構就變差了，需重新更換。四珍珠巖

珍珠巖是由一種灰色火山巖鋁硅酸鹽加熱至1000℃左右時，巖石顆粒膨脹而形成的。它是一種封閉的輕質團聚體，容重小(0.03~0.16g/cm3)，孔隙度約為93%，其中空氣容積約為53%，持水容積約為40%。

珍珠巖沒有吸收性能，陽離子代換量1.5mmol/100g，pH值為7.0~7.5。珍珠巖的成分為:二氧化硅(SiO2)74%，三氧化鋁(Al2O3)11.3%、三氧化二鐵(Fe2O3)2%、氧化鈣(CaO)3%、氧化錳(MnO)2%、氧化鈉(Na2O)5%、氧化鉀(K2O)2.3%。珍珠巖中的養分多為植物不能吸收利用的形態。

珍珠巖是一種較易破碎的基質，在使用時主要有兩個問題值得注意:一是珍珠巖粉塵污染較大，使用前最好先用水噴濕，以免粉塵紛飛;二是珍珠巖在種植槽或與其它基質組成混合基質時，在淋水較多時會浮在水面上，這個問題沒有辦法解決。五片巖

園藝上用的片巖是在1400℃的高溫爐中加熱膨脹而制成的。容重為0.45~0.85g/cm3，孔隙度為50%~70%，持水容積為4%~30%。片巖的化學組成為:二氧化硅(SiO2)52%，氧化鋁(Al2O3)28%，氧化鐵(Fe2O3)5%、其它物質15%。片巖的結構性良好，不易破碎。六火山熔巖

火山熔巖是火山噴發出的熔巖經冷卻凝固而成。外表為灰褐色或黑色，多為多孔蜂窩狀的塊狀物，經打碎之后即可使用。其容重為0.7~1.0g/cm3，粒徑為3~15mm時，其孔隙度為27%，持水容積為19%。

火山熔巖的主要化學組成為:二氧化硅(SiO2)51.5%、氧化鋁(Al2O3)18.6%、氧化鐵(Fe2O3)7.2%、氧化鈣(CaO)10.3%、鎂(Mg)9.0%、硫(S)0.2%、其它堿性物質3.3%。

火山熔巖結構良好、不易破碎，但持水能力較差。

七巖棉

巖棉用于工業的保溫、隔熱和消音材料來使用，已有很長的歷史了。用于無土栽培則是始于1969年的丹麥的HornumRearchStation。從此以后應用巖棉種植植物的技術就先后傳入瑞典、荷蘭。現在荷蘭的3500多公頃蔬菜無土栽培中有80%是利用巖棉作為基質的。當今世界上許多國家已廣泛應用巖棉栽培技術，不僅在蔬菜、苗木、花卉的育苗和栽培上使用，而且在組織培養試管苗的繁殖上也有使用。使用育苗基質對于出口盆景、花卉尤其有好處，因為許多國家海關不允許帶有土壤的植物進口，用巖棉就可以保證不帶或少帶土傳病蟲害。我國生產的巖棉主要是工業用的，現在南京、沈陽等地已試生產農用巖棉。

巖棉是一種由60%的輝綠石、20%的石灰石和20%的焦炭混合，然后在1500~2000℃的高溫爐中熔化，將熔融物噴成直徑為0.005mm的細絲，再將其壓成容重為80~100kg/m3的片，然后在冷卻至200℃左右時，加入一種酚醛樹脂以減少巖棉絲狀體的表面張力，使生產出的巖棉能夠較好地吸持水分。因巖棉制造過程是在高溫條件下進行的，因此，它是進行過完全消毒的，不含病菌和其它有機物。經壓制成形的巖棉塊在種植作物的整個生長過程中不會產生形態上的變化。

現在世界上使用最廣泛的一種巖棉是丹麥Grodenia公司生產的，商品名為格羅丹(Groden)。它的主要成分多數是植物不能吸收利用的。

巖棉的外觀是白色或淺綠色的絲狀體，孔隙度大，可達96%，吸收力很強。在不同水吸力下巖棉的持水容重不同。巖棉吸水后，巖棉會依厚度的不同，含水量從下至上而遞減;相反，空氣含量則自上而下遞增。

未使用過的新巖棉的pH值較高，一般在pH7.0以上，但在灌水時加入少量的酸，1~2天之后pH值就會很快降低下來。在使用前也可用較多的清水灌入巖棉中，把堿性物質沖洗掉之后使pH值降低。pH值較高的原因是巖棉中含有少量堿金屬和堿土金屬氧化物(Na2O、K2O、MgO等。巖棉在中性或弱酸弱堿條件下是穩定的，但在強酸強堿下巖棉的纖維會逐漸溶解，而且巖棉同天然石棉是不同的，它不象石棉那樣會對人體健康產生危害。據歐洲隔熱材料制造協會(ETMA)報道，石棉對人體有害是由于石棉纖維由非單纖維組成，可以縱向分裂成許多更為細長的纖維，被人體吸入后不易分解排除而累積;而巖棉纖維為單纖

維，較為粗短，只能橫向斷裂，不會縱向分裂為更細的纖維，即使人體吸入也易排出。至今還未發現巖棉有害健康的報道。

巖棉在無土栽培中主要是有三方面的用途:一是用巖棉進行育苗;二是用在循環營養液栽培中，如營養液膜技術(NFT)中植株的固定;三是用在巖棉基質的袋培滴灌技術中。八膨脹陶粒

膨脹陶粒又稱多孔陶粒、輕質陶粒或海氏礫石(Hydite)，它是用陶土在1100℃的陶窯中加熱制成的，容重為1.0g/cm3。膨脹陶粒堅硬，不易破碎。陶粒最早是作為隔熱保溫材料來使用的，后由于其通透性好而應用于無土栽培中。

膨脹陶粒的化學組成和性質受陶土成分的影響，其pH值變化在4.9~9.0之間，有一定的陽離子代換量(CEC約為6~21mmol/100g)。例如，有一種由凹凸棒石一種礦物發育的粘土制成的、商品名為盧索爾(Lusol)的膨脹陶粒，其pH值為7.5~9.0，陽離子代換量為21mmol/100g。

膨脹陶粒作為基質其排水通氣性能良好，而且每個顆粒中間有很多小孔可以持水。常與其它基質混用，單獨使用時多用在循環營養液的種植系統中，也有用來種植需要通氣較好的花卉，如蘭花等。

膨脹陶粒在較為長期的連續使用之后，顆粒內部及表面吸收的鹽分會造成通氣和養分供應上的困難，且難以用水洗滌干凈。另外，由于膨脹陶粒的多孔性，長期使用之后有可能造成病菌在顆粒內部積累，而且在清洗和消毒上較為麻煩。