幾種無土栽培基質(zhì)配方理化性質(zhì)的探究

張峰 張子怡 王闖 全帥 王志泓 梁文靜 梁瀟

張 峰，張子怡，王 闖，等.幾種無土栽培基質(zhì)配方理化性質(zhì)的探究[J].南方農(nóng)業(yè)，2021，15（24）：-25.

摘 要 無土栽培是以人工創(chuàng)造的作物根系生長環(huán)境取代土壤環(huán)境，可以控制調(diào)節(jié)養(yǎng)分、水分、空氣等條件對作物的影響。本試驗以國內(nèi)外2種草炭為主要原料，草炭、椰糠、珍珠巖分別按體積比2∶1∶1配制成基礎原料，生物炭按體積比0%、5%、10%、20%添加到2種基礎原料中制成10種無土栽培基質(zhì)配方，分析不同配方pH值、容重、養(yǎng)分含量及不同酶活性等性質(zhì)，為無土栽培基質(zhì)的選用及配制提供理論依據(jù)。

關鍵詞 無土栽培;基質(zhì);理化性質(zhì);酶活性

中圖分類號：S317 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.24.009

無土栽培是指以水、草炭或森林腐葉土、蛭石等介質(zhì)作為植株根系的基質(zhì)固定植株，植物根系能直接接觸營養(yǎng)液的栽培方法。基質(zhì)無土栽培技術是現(xiàn)階段發(fā)展較快的無土栽培技術之一，在植物生長發(fā)育中充當“中轉站”的作用，使來自營養(yǎng)液的養(yǎng)分、水分得以中轉，植物根系可以根據(jù)所需要的養(yǎng)分選擇性吸收[1]。無土栽培脫離了土壤的限制，極大地擴展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間，使得作物可在不毛之地上進行生產(chǎn)，發(fā)展前景非常廣

闊[2-3]，幾乎所有的植物工廠均采用無土栽培模式。無土栽培的特點是以人工創(chuàng)造的作物根系生長環(huán)境取代土壤環(huán)境，它不僅能滿足作物對養(yǎng)分、水分、空氣等條件的需要，而且對這些條件要求加以控制調(diào)節(jié)，以促進作物更好地生長，并獲得較好的營養(yǎng)生長與生殖生長平衡。所以，無土栽培的作物通常生長發(fā)育良好、產(chǎn)量高、品質(zhì)上乘[5-6]。

本實驗主要通過環(huán)刀法、電位測定法等方法測定10種不同生物炭含量的基質(zhì)配方的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，以比較研究無土栽培基質(zhì)的結構和特性在農(nóng)業(yè)上的利用價值，評估適用于種植不同作物的生物炭基質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試草炭購于吉林奧新科技有限公司、進口草炭購于拉脫維亞青島代理商;蛭石購于河北省銳陽農(nóng)業(yè)有限公司;珍珠巖由丹東瀚林藍莓有限公司提供;所用生物炭為玉米秸稈炭，購自遼寧金和福農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，制備方法參照中國發(fā)明專利《一種組合式多聯(lián)產(chǎn)生物質(zhì)快速炭化設備及其制炭方法》（專利號：ZL201420025017.8）。

試驗以2種草炭、蛭石、珍珠巖為主要原料按體積比2∶1∶1混合，生物炭按體積比添加分別配制成10種不同配方：吉林草炭原料為對照（吉-CK）、拉脫維亞草炭原料為對照（拉-CK）、不含生物炭的復合基質(zhì)（吉-0%，拉-0%）、含5%生物炭的復合基質(zhì)（吉-5%，拉-5%）、含10%生物炭的復合基質(zhì)（吉-10%，拉-10%）、含20%生物炭的復合基質(zhì)（吉-20%，拉-20%），3次重復。

1.2 試驗方法

1.2.1 物理性質(zhì)測定

基質(zhì)的容重測定使用環(huán)刀法;基質(zhì)的孔隙度：總孔隙度=持水孔隙度+通氣孔隙度。

1.2.2 化學性質(zhì)測定

基質(zhì)的pH值（電位測定法）、有機質(zhì)含量（重鉻酸鉀容量法）、速效磷含量（0.5 mol·L-1碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法）、速效鉀含量（火焰光度計法）、堿解氮含量（堿解擴散法）。酶活性測定選用萬澤生物試劑盒[4]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2016軟件進行圖表繪制，DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行單因素方差分析和鄧肯新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同無土栽培基質(zhì)物理性質(zhì)分析

從表1可以看出，吉林草炭組中，4組復合基質(zhì)容重均與對照在P<0.05水平下呈顯著性差異，且都大于對照組吉-CK;拉脫維亞草炭組中，4組基質(zhì)均與對照呈顯著性差異;可得結論，施加生物炭降低了基質(zhì)的容重，且均表現(xiàn)為容重先降后升的趨勢。4組復合基質(zhì)總孔隙度均與對照有顯著性差異，拉托維亞草炭孔隙度較低，但通過添加生物炭總孔隙度逐漸增加;以吉林草炭為主要基質(zhì)的配方中，與對照相比4組復合基質(zhì)的總孔隙度與通氣孔隙度均小于對照組，吉林草炭添加生物炭后總孔隙度有下降趨勢，經(jīng)方差分析，差異水平均為顯著。吉林草炭的總孔隙度比拉脫維亞草炭變化幅度較小。從通氣孔隙度和持水孔隙度來看，吉林草炭持水能力高于拉脫維亞草炭，添加生物炭能夠有效增加拉托維亞草炭持水孔隙度。

2.2 不同無土栽培基質(zhì)配方的養(yǎng)分含量分析

幾種基質(zhì)配方的養(yǎng)分含量變化如表2所示。結果表明，幾種基質(zhì)配方均含有比較充足的C、N、P、K及豐富的有機質(zhì)為植株提供生長所需的養(yǎng)分。堿解氮含量最高的是吉-CK，其次是吉-5%。該組結果表明復合基質(zhì)含氮量明顯小于單一基質(zhì)，說明珍珠巖、蛭石與生物炭的加入不能提高堿解氮的含量;根據(jù)速效磷含量可知，在復合基質(zhì)的基礎上再加入生物炭逐步提高了速效磷含量;由于生物炭富含鉀元素，增加生物炭用量可顯著提高栽培基質(zhì)的速效鉀含量，且均與對照差異顯著;有機質(zhì)的改變并沒發(fā)生太大的變化，與堿解氮含量的變化成正相關。

2.3 不同無土栽培基質(zhì)酶活性分析

從基質(zhì)的酶活性上看（見表3），脲酶含量在加入珍珠巖、蛭石及生物炭后有所提高，并分別在吉-10%和拉-10%處理組達到峰值，說明生物炭含量為10%時最適宜;酸性磷酸酶含量主要在加入珍珠巖與蛭石后所合成的復合基質(zhì)，即吉-0%與拉-0%處理組含量最高，在加入生物炭之后含量反而逐漸降低，說明生物炭的加入會降低基質(zhì)脲酶的含量;過氧化氫酶含量也是隨著珍珠巖、蛭石和生物炭的加入逐漸提高，且隨著生物炭的加入不斷提高，在吉-20%與拉-20%處理組達到最高值，且與對照差異顯著;蔗糖酶含量在混合珍珠巖與蛭石之后合成的復合基質(zhì)吉-0%與拉-0%處理組達到最大值，吉林草炭組蔗糖酶含量與生物炭含量的增加成正比，拉脫維亞草炭組則成反比，由此看出，蔗糖酶的含量與草炭的類型有密切關系，此研究結果有待進一步驗證。

3 結論與討論

無土栽培基質(zhì)能夠為植株根系提供水、氣、肥穩(wěn)定協(xié)調(diào)的環(huán)境。一般認為無土栽培基質(zhì)物理指標范圍值應為：容重在0.6～0.8 g/cm3，總孔隙在60%～70%時植株可正常生長[6]。符合以上標準的基質(zhì)配方有吉-CK、吉-10%和拉-10%。幾種基質(zhì)配方含有充足的養(yǎng)分、豐富的有機質(zhì)，能夠滿足植株生長時期所需養(yǎng)分，相對而言，吉10%與拉-10%的養(yǎng)分含量更適宜作物生長，不同復合基質(zhì)的幾種酶含量差異較大，但均比2種草炭對照組含量高。基質(zhì)的配制提高了單一基質(zhì)的物理化學性狀，同時補充了單一基質(zhì)無法兼顧的養(yǎng)分含量。在無土栽培基質(zhì)飛速發(fā)展的時代，該基質(zhì)配方有利于合理配制有效基質(zhì)，并根據(jù)不同植株的需求選擇最適宜的配方。

參考文獻：

[1] 趙永彬，江景勇，盧秀友.不同栽培基質(zhì)對草莓生長及果實品質(zhì)的影響[J].北方園藝，2012（13）：30-31.

[2] 李飛，董靜，趙志偉，等.基質(zhì)栽培中營養(yǎng)液濃度及硝銨比對番茄生長的影響[J].北方園藝，2020（24）：39-45.

[3] 詹孝慈，羅在柒，武忠亮，等.不同栽培基質(zhì)對油茶容器苗生長和光合特性的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2018，46（21）：123-127.

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[5] 姚利，辛淑榮，趙自超.畜禽糞便基質(zhì)化利用典型技術模式研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2021，37（1）：90-93.

[6] 蒲勝海，馮廣平，李磐，等.無土栽培基質(zhì)理化性狀測定方法及其應用研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2012，49（2）：267-272.

（責任編輯：劉寧寧）