各种基质的理化性质1

2024年2月11日发(作者：乌鸡四物汤)

各种 基质 的理化性质 1000一、无土栽培基质的分类

从无土栽培的基质来源分类，可以分为天然基质、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。

从基质的组成来分类，可以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、砻糠灰等是以有机残体组成的，为有机基质。

从基质的性质来分类，可以分为活性基质和惰性基质两类。所谓的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;所谓的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。例如，泥炭、蛭石、蔗渣等基质本身含有植物可吸收利用的养分并且具有较高的阳离子代换量，属于活性基质;而沙、石砾、岩棉、泡沫塑料等基质本身不含有养分也不具有阳离子代换量，属于惰性基质。

从基质使用时组分的不同来分类，可以分为单一基质和复合基质两类。所谓的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，都属于单一基质。所谓的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，例如，蔗渣-沙混合基质培中所使用的基质是由蔗渣和沙按一定的比例混合而成的。现在，无土栽培生产上为了克服单一基质可能造成的容重过小、过大、通气不良或通气过盛等的弊端，常将几种单一基质混合制成复合基质来使用。一般在配制复合基质时，以两种或三种单一基质复合而成为宜，因为如果种类过多的单一基质混合，则配制过程较为麻烦。

二、常用基质的性能

一沙

沙的来源广泛，在河流、大海、湖泊的岸边以及沙漠等地均有大量的分布。价格便宜。不同地方、不同来源的沙，其组成成分差异很大。一般含二氧化硅在50%以上。沙没有阳离子代换量，容重为1.5~1.8g/cm3。使用时以选用粒径为0.5~3mm的沙为宜。沙的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%，2.4~4.7mm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%。

用作无土栽培的沙应确保不含有有毒物质。例如，海滨的沙子通常含有较多的氯化钠，在种植前应用大量清水冲洗干净后才可使用。在石灰性地区的沙子往往含有较多的石灰质，使用时应特别注意。一般地，碳酸钙的含量不应超过20%，但如果碳酸钙含量高达50%以上，而又没有其它基质可供选择时，可采用较高浓度的磷酸钙溶液进行处理。具体的处理方法为:将含有45%~50%P2O5的重过磷酸钙[CaH4(PO4)2.H2O]2kg溶解于1000L水中，然后用此溶液来浸泡所要处理的沙子，如果溶液中的磷酸含量降低很快，可再加入重过磷酸钙，一直加至溶液中的磷含量稳定在不低于10mg/L时为止。此时将浸泡沙子的重过磷酸钙溶液排掉并用清水冲洗干净即可使用了。如果没有重过磷酸钙，也可以用4kg的过磷酸钙溶解在1000L水中，将沉淀部分去除，取上清液来浸泡处理。也可以用0.1%~0.2%的磷酸二氢钾其它的磷酸盐也可用水溶液来处理，但成本较高。用磷酸盐处理石灰质沙子主要是利用磷酸盐中的磷酸根与石灰质沙子表面形成一层溶解度很低的磷酸钙包膜而封闭沙子表面，以防止沙子在作物生长过程中释放出较大量的石灰质物质而使到作物生长环境的pH值过高。在经过一段时间的使用之后，包被在沙子表面的磷酸钙膜可能会受到破坏而使石灰质物质溶解出来，这时应重新用磷酸盐溶液再次处理。

现在，沙漠、沿海地区仍有一些用沙子作为基质的生产设施。例如广东省的一些地方用沙作为基质槽培营养液滴灌种植的基质，生产效果不错;美国伊利诺伊斯州和中东地区等还有使用。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。二石砾

石砾的来源主要是河边石子或石矿场的岩石碎屑。由于其来源不同，化学组成和性质差异很大。一般在无土栽培中应选用非石灰质的石砾，如花岗岩等的石砾。如万不得已要用石灰质石砾，可用上述介绍的磷酸盐处理的方法来进行石砾的表面处理。

石砾的粒径应选在1.6~20mm的范围内，其中总体积的一半的石砾直径为13mm左右。石砾应较坚硬，不易破碎。选用的石砾最好为棱角不太锋利的，特别是株型高的植物或在露天风大的地方更应选用棱角较钝的石砾，否则会使植物茎部受到划伤。石砾本身不具有阳离子代换量，通气排水性能良好，但持水能力较差。

由于石砾的容重大(1.5~1.8g/cm3)，给搬运、清理和消毒等日常管理工作带来很大的麻烦，而且用石砾进行无土栽培时需建一个坚固的水槽一般用水泥砖砌而成来进行营养液的循环。正是这些缺点，使石砾栽培在现代无土栽培中用得越来越少。特别是近20~30年来，一些轻质的人工合成基质如岩棉、海氏砾石多孔陶粒等的广泛应用，逐渐代替了沙、石砾作为基质，但石砾在早期无土栽培生产上起过重要作用，且在当今深液流水培技术中，用作定植杯中的固定植株的物体还是很适宜的。三蛭石

蛭石为云母类硅质矿物，它的颗粒由许多平行的片状物组成，片层之间含有少量的水分，当蛭石在1000℃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/cm3)，孔隙度大达95%)。无土栽培用的蛭石都应是经过上述高温膨胀处理过的，否则它的吸水能力将大大降低。

蛭石的pH值因产地不同、组成成分不同而稍有差异。一般均为中性至微碱性，也有些是碱性的(pH值在9.0以上。当其与酸性基质如泥炭等混合使用时不会出现问题。如单独使用，因pH值太高，需加入少量酸进行中和后才可使用。

蛭石的阳离子代换量(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。

蛭石的吸收能力很强，每立方米的蛭石可以吸收100~650kg的水。无土栽培用的蛭石的粒径应在3mm以上，用作育苗的蛭石可稍细些(0.75~1.0mm)。但

蛭石较容易破碎，而使其结构受到破坏，孔隙度减少，因此在运输、种植过程中不能受到重压。蛭石一般使用1~2次之后，其结构就变差了，需重新更换。四珍珠岩

珍珠岩是由一种灰色火山岩铝硅酸盐加热至1000℃左右时，岩石颗粒膨胀而形成的。它是一种封闭的轻质团聚体，容重小(0.03~0.16g/cm3)，孔隙度约为93%，其中空气容积约为53%，持水容积约为40%。

珍珠岩没有吸收性能，阳离子代换量1.5mmol/100g，pH值为7.0~7.5。珍珠岩的成分为:二氧化硅(SiO2)74%，三氧化铝(Al2O3)11.3%、三氧化二铁(Fe2O3)2%、氧化钙(CaO)3%、氧化锰(MnO)2%、氧化钠(Na2O)5%、氧化钾(K2O)2.3%。珍珠岩中的养分多为植物不能吸收利用的形态。

珍珠岩是一种较易破碎的基质，在使用时主要有两个问题值得注意:一是珍珠岩粉尘污染较大，使用前最好先用水喷湿，以免粉尘纷飞;二是珍珠岩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。五片岩

园艺上用的片岩是在1400℃的高温炉中加热膨胀而制成的。容重为0.45~0.85g/cm3，孔隙度为50%~70%，持水容积为4%~30%。片岩的化学组成为:二氧化硅(SiO2)52%，氧化铝(Al2O3)28%，氧化铁(Fe2O3)5%、其它物质15%。片岩的结构性良好，不易破碎。六火山熔岩

火山熔岩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/cm3，粒径为3~15mm时，其孔隙度为27%，持水容积为19%。

火山熔岩的主要化学组成为:二氧化硅(SiO2)51.5%、氧化铝(Al2O3)18.6%、氧化铁(Fe2O3)7.2%、氧化钙(CaO)10.3%、镁(Mg)9.0%、硫(S)0.2%、其它碱性物质3.3%。

火山熔岩结构良好、不易破碎，但持水能力较差。

七岩棉

岩棉用于工业的保温、隔热和消音材料来使用，已有很长的历史了。用于无土栽培则是始于1969年的丹麦的HornumRearchStation。从此以后应用岩棉种植植物的技术就先后传入瑞典、荷兰。现在荷兰的3500多公顷蔬菜无土栽培中有80%是利用岩棉作为基质的。当今世界上许多国家已广泛应用岩棉栽培技术，不仅在蔬菜、苗木、花卉的育苗和栽培上使用，而且在组织培养试管苗的繁殖上也有使用。使用育苗基质对于出口盆景、花卉尤其有好处，因为许多国家海关不允许带有土壤的植物进口，用岩棉就可以保证不带或少带土传病虫害。我国生产的岩棉主要是工业用的，现在南京、沈阳等地已试生产农用岩棉。

岩棉是一种由60%的辉绿石、20%的石灰石和20%的焦炭混合，然后在1500~2000℃的高温炉中熔化，将熔融物喷成直径为0.005mm的细丝，再将其压成容重为80~100kg/m3的片，然后在冷却至200℃左右时，加入一种酚醛树脂以减少岩棉丝状体的表面张力，使生产出的岩棉能够较好地吸持水分。因岩棉制造过程是在高温条件下进行的，因此，它是进行过完全消毒的，不含病菌和其它有机物。经压制成形的岩棉块在种植作物的整个生长过程中不会产生形态上的变化。

现在世界上使用最广泛的一种岩棉是丹麦Grodenia公司生产的，商品名为格罗丹(Groden)。它的主要成分多数是植物不能吸收利用的。

岩棉的外观是白色或浅绿色的丝状体，孔隙度大，可达96%，吸收力很强。在不同水吸力下岩棉的持水容重不同。岩棉吸水后，岩棉会依厚度的不同，含水量从下至上而递减;相反，空气含量则自上而下递增。

未使用过的新岩棉的pH值较高，一般在pH7.0以上，但在灌水时加入少量的酸，1~2天之后pH值就会很快降低下来。在使用前也可用较多的清水灌入岩棉中，把碱性物质冲洗掉之后使pH值降低。pH值较高的原因是岩棉中含有少量碱金属和碱土金属氧化物(Na2O、K2O、MgO等。岩棉在中性或弱酸弱碱条件下是稳定的，但在强酸强碱下岩棉的纤维会逐渐溶解，而且岩棉同天然石棉是不同的，它不象石棉那样会对人体健康产生危害。据欧洲隔热材料制造协会(ETMA)报道，石棉对人体有害是由于石棉纤维由非单纤维组成，可以纵向分裂成许多更为细长的纤维，被人体吸入后不易分解排除而累积;而岩棉纤维为单纤

维，较为粗短，只能横向断裂，不会纵向分裂为更细的纤维，即使人体吸入也易排出。至今还未发现岩棉有害健康的报道。

岩棉在无土栽培中主要是有三方面的用途:一是用岩棉进行育苗;二是用在循环营养液栽培中，如营养液膜技术(NFT)中植株的固定;三是用在岩棉基质的袋培滴灌技术中。八膨胀陶粒

膨胀陶粒又称多孔陶粒、轻质陶粒或海氏砾石(Hydite)，它是用陶土在1100℃的陶窑中加热制成的，容重为1.0g/cm3。膨胀陶粒坚硬，不易破碎。陶粒最早是作为隔热保温材料来使用的，后由于其通透性好而应用于无土栽培中。

膨胀陶粒的化学组成和性质受陶土成分的影响，其pH值变化在4.9~9.0之间，有一定的阳离子代换量(CEC约为6~21mmol/100g)。例如，有一种由凹凸棒石一种矿物发育的粘土制成的、商品名为卢索尔(Lusol)的膨胀陶粒，其pH值为7.5~9.0，阳离子代换量为21mmol/100g。

膨胀陶粒作为基质其排水通气性能良好，而且每个颗粒中间有很多小孔可以持水。常与其它基质混用，单独使用时多用在循环营养液的种植系统中，也有用来种植需要通气较好的花卉，如兰花等。

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。另外，由于膨胀陶粒的多孔性，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较为麻烦。