無土綠化基質(zhì)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

房吉達(dá)，楊君

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南長沙 410128；2.北京中咨海外咨詢有限公司，北京 100048）

無土綠化基質(zhì)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

房吉達(dá)1，2，楊君1

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南長沙 410128；2.北京中咨海外咨詢有限公司，北京 100048）

在簡要介紹無土綠化基質(zhì)基本概念和內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對(duì)無土綠化基質(zhì)主要分類和材料進(jìn)行了闡述，并對(duì)目前存在的主要問題進(jìn)行了分析說明。最后結(jié)合農(nóng)業(yè)資源利用可持續(xù)發(fā)展，對(duì)今后無土綠化基質(zhì)技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

無土綠化基質(zhì)；農(nóng)業(yè)資源；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展方向

資源與環(huán)境之間的矛盾是制約當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展最主要的矛盾之一。我國作為世界第一農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)資源的合理開發(fā)和可持續(xù)利用，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定起著重要作用。特別是隨著人口的持續(xù)增加，人類對(duì)自然資源的消耗越來越多，在資源總量有限的前提下，提高資源的使用效率或重復(fù)利用率，是延長資源使用壽命的有效途徑。在包含林業(yè)在內(nèi)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中，無土綠化基質(zhì)的培植和應(yīng)用，走出了一條綠色可持續(xù)發(fā)展之路。

1 無土綠化基質(zhì)技術(shù)簡介

“基質(zhì)”原本是生物學(xué)中的一個(gè)概念，作為“基質(zhì)栽培”才成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的概念正式使用，其涵義為“在一定容器內(nèi)植物通過基質(zhì)固定其根系，并通過基質(zhì)吸收營養(yǎng)液和氧氣的栽培方法”［1］。通常的基質(zhì)栽培指的是固體基質(zhì)栽培植物，追溯其根源是從研究蔬菜栽培而延伸過來的［2］。無土栽培是指凡不用天然土壤而用人工合成的物質(zhì)來栽培作物的方式都統(tǒng)稱為無土栽培［3］。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐步加快，城市面積迅速擴(kuò)張和城市綠化要求的提高，為無土綠化基質(zhì)的發(fā)展帶來了機(jī)遇。自20世紀(jì)90年代起，無土草坪建植以其生產(chǎn)周期短、便于運(yùn)輸、施工便捷、節(jié)能環(huán)保、成活率高、見綠見效快等優(yōu)點(diǎn)，蓬勃發(fā)展并迅速占領(lǐng)了廣闊的市場［4］。

2 無土綠化基質(zhì)的分類

無土綠化基質(zhì)按照其成分組成可以分為3類：無機(jī)無土綠化基質(zhì)、有機(jī)無土綠化基質(zhì)和混合無土綠化基質(zhì)。

2.1 無機(jī)無土綠化基質(zhì)

無機(jī)無土綠化基質(zhì)主要材料組成為無機(jī)物，通常含有的營養(yǎng)成分較少，常見的有珍珠巖、粉煤灰、巖棉、蛭石、浮石、陶粒、細(xì)沙、磷石膏、無紡布等。李珊等以粉煤灰為主要基材，通過與砂土、黏土、秸稈不同配比組合進(jìn)行黑麥草建植草坪試驗(yàn)，認(rèn)為粉煤灰與土壤混合是適宜草坪草生長的良好基質(zhì)［5］。毛洪玉等在探索無土栽培基質(zhì)中，也將珍珠巖、巖棉等作為基質(zhì)配方使用，效果良好［6］。但在大多數(shù)配方當(dāng)中，這些無機(jī)物由于營養(yǎng)成分的單一性、而且容易造成容重不均衡或者疏松等弊端，往往都是和有機(jī)物材料配合使用。

2.2 有機(jī)無土綠化基質(zhì)

有機(jī)無土綠化基質(zhì)是指基質(zhì)組成成分屬性為有機(jī)物，含有某些方面的營養(yǎng)成分，常見的組成材料有泥炭、活性污泥、鋸末、刨花、樹皮、枯落物、蘑菇泥、蔗渣、雞糞、豬糞、礱糠、稻草等。李謙盛等的研究表明，將椰子纖維、鋸木屑、蔗渣、蘆葦末等材料進(jìn)行堆肥發(fā)酵，提高了自然資料的利用效率，關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)是配方比例的掌控［7］。多立安等用生活垃圾為原料，與草木灰、鋸末、細(xì)河沙等不同比例組成基質(zhì)，進(jìn)行草皮生產(chǎn)試驗(yàn)表明，鋸末對(duì)基質(zhì)的配方產(chǎn)生了明顯的影響［8］。尤云桂等利用農(nóng)作物秸稈、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢料、食用菌生產(chǎn)加工廢料，按照一定比例混合構(gòu)建基質(zhì)，營造馬尼拉栽植草皮毯，實(shí)現(xiàn)了快速綠化［9］。王運(yùn)琦等利用無害廢棄物作為基礎(chǔ)材料，包含玉米秸稈、爐渣、醋渣、鋸末、雞糞等，栽植草皮卷效果良好［10］。

2.3 混合無土綠化基質(zhì)

混合基質(zhì)的實(shí)質(zhì)就是上述兩種基質(zhì)的相互組合，由于混合基質(zhì)集中了各種材料的優(yōu)勢(shì)，可以形成營養(yǎng)、形態(tài)穩(wěn)定等因素的互補(bǔ)效應(yīng)，因而具有明顯優(yōu)勢(shì)，而且逐漸成為學(xué)者研究的重點(diǎn)方向，具有很好的市場前景。

3 無土綠化基質(zhì)存在的主要問題

3.1 主要原料選取單一

目前無土綠化栽培中應(yīng)用最廣泛、效果較理想的一種栽培基質(zhì)是泥炭，然而泥炭存在分布不均、運(yùn)輸困難、銷售價(jià)格高等缺點(diǎn)。泥炭是一種短期內(nèi)不可再生的資源，貯藏量也有限，不可能無限制地開采，因此盡量減少泥炭的用量或?qū)ふ夷嗵刻娲肥悄壳盎|(zhì)選擇的一個(gè)熱點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代以來，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)增強(qiáng)，英國制訂了“十年計(jì)劃”，要在2010年完全排除泥炭的商業(yè)性應(yīng)用，而以其他物質(zhì)取代。

3.2 基質(zhì)材料配比難度較大

基質(zhì)材料配比對(duì)基質(zhì)營養(yǎng)構(gòu)成起著關(guān)鍵性作用，往往要根據(jù)不同基質(zhì)的理化性質(zhì)進(jìn)行配比，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候還得加入一定比例的有機(jī)肥或無機(jī)肥。針對(duì)某一種或者某一類指定的草坪草，還需要根據(jù)幼苗的生物學(xué)特征進(jìn)行基質(zhì)配比和設(shè)定?；|(zhì)配比不同直接影響基質(zhì)的理化性質(zhì)，對(duì)建植草本的最基本特征如葉面積、株高、分蘗數(shù)等造成影響，從而對(duì)草坪草的整體形態(tài)特征、生物量等產(chǎn)生影響，弱化景觀效果。

3.3 基質(zhì)的重復(fù)利用及處理成本高

由于基質(zhì)的結(jié)構(gòu)在灌溉和植物根系的作用下會(huì)有所改變，同時(shí)基質(zhì)中積聚了根系分泌物和鹽分，以及可能存在病蟲等，因此基質(zhì)在重復(fù)利用前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，如結(jié)構(gòu)重組、水分淋洗、消毒等?；|(zhì)的消毒、滅菌處理是基質(zhì)重復(fù)利用的重要措施，目前有蒸汽消毒、化學(xué)藥品消毒和太陽能消毒等。有機(jī)廢棄物的處理方法多以堆肥為主。

3.4 產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊

目前市場上和生產(chǎn)應(yīng)用的基質(zhì)種類較多，但基質(zhì)間和同種基質(zhì)不同產(chǎn)地、不同批次間質(zhì)量差異較大，導(dǎo)致基質(zhì)栽培作物和育苗的難度增大，基質(zhì)的使用效果不穩(wěn)定，所以有待于制定分類標(biāo)準(zhǔn)和建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以便于規(guī)范行業(yè)管理和市場運(yùn)行，提高無土綠化基質(zhì)生產(chǎn)水平。

4 無土綠化基質(zhì)的發(fā)展方向

無土綠化基質(zhì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。一是基材選取范圍廣?？梢赃x擇農(nóng)業(yè)領(lǐng)域許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)的廢棄物作為原料，大大節(jié)約了能耗。二是可以實(shí)現(xiàn)快速綠化。在基質(zhì)營養(yǎng)成分充足的情況下，只要及時(shí)滿足植物水分，無土綠化建植草坪便可實(shí)現(xiàn)快速見綠。三是運(yùn)輸方便。無土綠化基質(zhì)的一般容重都小于土壤容重，而且成型快，可任意裁剪，便于運(yùn)輸。四是可提高農(nóng)業(yè)資源利用效率。如雞糞、豬糞、樹皮、刨花等材料的使用，提高了能源使用效率。五是清潔環(huán)保。特別是農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物的使用，起到了變廢為寶的作用，減少了垃圾的產(chǎn)生和處理成本。在科學(xué)選材的基礎(chǔ)上，通過人為合理地調(diào)整基材的養(yǎng)分和水分，改善植物根部的水肥氣熱等情況，促進(jìn)無土綠化草坪快速建植見效。另一方面，無土綠化基質(zhì)可以有效降低植物病害和蟲害的發(fā)生，大大簡化了生產(chǎn)的周期和步驟，逐漸引起了更多學(xué)者和企業(yè)的關(guān)注。今后的研究和應(yīng)用主要應(yīng)圍繞以下幾個(gè)方面。

4.1 開發(fā)成本更加低廉的基質(zhì)基材

生產(chǎn)技術(shù)最終能否轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，企業(yè)的成本調(diào)控起著至關(guān)重要的作用。我國地域遼闊，自然資源也相對(duì)豐富，每年產(chǎn)生各類農(nóng)作物秸稈約6.5億t，畜禽糞便約20億t，目前農(nóng)作物秸稈60%未被有效利用，這些秸稈通常采用就地燃燒方式清理，不僅污染環(huán)境，而且造成能源浪費(fèi)。在其他的農(nóng)業(yè)廢棄物中，是否還有更加合適做基材重復(fù)利用的材料，也需要進(jìn)一步研究。

4.2 開發(fā)更加環(huán)保無污染的基質(zhì)基材

雖然無土綠化基質(zhì)研究和使用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，但在有些方面還是不夠完善。如某些基質(zhì)和基材的養(yǎng)分還是相對(duì)缺乏，在基質(zhì)配比中還是要加入一定的肥料作為補(bǔ)充，在雨水沖刷之后還可能會(huì)造成一定的面源污染。還有一些包裝基質(zhì)和基材的袋子在首先需要確保穩(wěn)定性的前提下，可能還不能實(shí)現(xiàn)全部降解。這些都需要科研人員繼續(xù)開展針對(duì)性研究。

4.3 開發(fā)與應(yīng)用復(fù)合型生態(tài)基質(zhì)基材

只有復(fù)合型基質(zhì)基材才能最大程度上接近土壤的客觀背景值，也只有更加合理的營養(yǎng)和結(jié)構(gòu)才能促進(jìn)植被生態(tài)系統(tǒng)的快速恢復(fù)和綠化，因此，無土綠化基質(zhì)的研究必須向高度復(fù)合型發(fā)展。這有這樣，才能最大程度提高農(nóng)業(yè)資源的整體利用效率，才能最大程度發(fā)揮農(nóng)業(yè)資源的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。

［1］王鵠生.花卉蔬菜無土栽培技術(shù)［M］.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1994：23-70.

［2］汪興漢.蔬菜栽培設(shè)施學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：201-202.

［3］梁振深，馮學(xué)杰，王敏.國內(nèi)外無土栽培發(fā)展近況及趨勢(shì)［J］.海南農(nóng)業(yè)科技，1996（4）：27-29.

［4］毛羽，張無敵.無土栽培基質(zhì)的研究進(jìn)展［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2004，24（3）：83-88.

［5］李珊，劉方，何騰兵，等.粉煤灰不同配比基質(zhì)對(duì)黑麥草生長的影響［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，11 （31）：54-57.

［6］毛洪玉，韓曉日，張晶.不同基質(zhì)材料對(duì)仙客來幼苗生長的影響［J］.土壤通報(bào)，2006，37（3）：543-545.

［7］李謙盛，郭世榮，李式軍.利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無土栽培基質(zhì)［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2002，17 （4）：515-518.

［8］多立安，趙樹蘭.生活垃圾生產(chǎn)地毯式草皮環(huán)境生態(tài)工程基質(zhì)選配研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，11（5）：767-772.

［9］尤云桂，羅仰奮，丁李春，等.馬尼拉草坪毯的無土栽培技術(shù)及其應(yīng)用［J］.西南園藝，2003，31（4）：38-39.

［10］王運(yùn)琦，張燕，劉建寧，等.地毯式草皮無土栽培基質(zhì)的篩選試驗(yàn)［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21 （10）：269-310.

（本文責(zé)編：金蘋）

Application and Prospect of Soilless Green Substrate Technology on Agricultural Resources and Sustainable Development

FANGJi-da1，2，YANGJun1

（1.College of Resources&Environment of Hunan Agricultural University，Changsha Hunan 410128，China；2.CIECC Overseas Consulting Co.，Ltd.，Beijing 100013，China）

On the basis of concept and connotation of Soilless Green Substrate，main classification and material were introduced.Then it analyzed main problems of Soilless Green Substrate on now.At last，future research and development of Soilless Green Substrate technology had been prospected with effective utilization of agricultural resources.

Soilless Green Substrate；Agricultural resources；Application

S317

A

1001-1463（2015）05-0063-03

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.05.020

2015-03-18

房吉達(dá)（1988—），男，遼寧遼陽人，主要從事項(xiàng)目咨詢和管理工作。聯(lián)系電話：（010）68733316。E-mail：fangjd@ciecc.com.cn。

楊君（1976—），女，湖南邵陽人，副教授，博士，主要從事土地資源利用與管理工作。聯(lián)系電話：（0731）84617803。E-mail：yangjun_ly@163.com。