植物基質(zhì)栽培的研究進(jìn)展

徐強(qiáng)等

摘要： 基質(zhì)栽培作為無(wú)土栽培的一種，具有病蟲(chóng)害少、節(jié)水節(jié)肥、栽種靈活、可控性較高等優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。本文系統(tǒng)總結(jié)了栽培基質(zhì)的材料分類(lèi)和性狀類(lèi)型，重點(diǎn)論述了陸生植物和水生植物栽培基質(zhì)的類(lèi)型和研究現(xiàn)狀，比較分析了不同栽培基質(zhì)的栽培效果，探討了基質(zhì)栽培存在的一些問(wèn)題和局限性，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望，以期為進(jìn)一步開(kāi)展海洋高等植物栽培基質(zhì)的研究提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：栽培基質(zhì)；材料；性狀；栽培效果

中圖分類(lèi)號(hào)：S317文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）03-0131-07

Research Progress of Substrate Culture of Plant

Xu Qiang1， Zhang Peidong1*， Tu Zhong2

（1.Marine Product College of China Ocean University， Qingdao 266003， China；

2.Shandong Aquatic Organism Culture Management Center， Yantai 264003， China）

AbstractSubstrate culture as one kind of soilless cultures has the advantages such as less disease and pests， saving water and fertilizer， planting flexibly and higher controllability. In the recent decades， it obtained wide development and application at home and abroad. In this paper， the material classification and trait type of culture substrates were summerized； the substrate types for terrestrial and aquatic plants and their reseach status were discussed； the culture effects of different substrates were compared and analyzed； some existing problems and boundedness were also discussed. Based on these， the research direction of substrate culture was prospect. It was expected to provide scientific basis for further research on substrates for culture of advanced marine plant.

Key wordsCulture substrate； Material； Trait； Culture effect

近年來(lái)，由于環(huán)境污染和人為破壞等因素，我國(guó)農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)峻考驗(yàn)，發(fā)展綠色、安全、無(wú)污染的種植方式已成為當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要[1]。目前植物的栽培方式主要分為土壤栽培和無(wú)土栽培兩種，其中無(wú)土栽培是指不用天然土壤而用營(yíng)養(yǎng)液或固體基質(zhì)加營(yíng)養(yǎng)液栽培作物的技術(shù)，因其具有病蟲(chóng)害少、節(jié)水節(jié)肥、栽種靈活、可控性較高等傳統(tǒng)土壤栽培難以超越的優(yōu)越性，目前在世界設(shè)施農(nóng)業(yè)中被廣泛采用[2]。無(wú)土栽培包括水培、霧培和基質(zhì)栽培三種，其中水培和霧培是指將植物根系浸于營(yíng)養(yǎng)液中或?qū)I(yíng)養(yǎng)液噴霧到植物根系上，而基質(zhì)栽培是指用固體介質(zhì)固定植物根系，通過(guò)添加一定量的營(yíng)養(yǎng)液供植物吸收利用，因其具有技術(shù)要求低、前期投資少等優(yōu)勢(shì)而被廣泛推廣[3]。

基質(zhì)栽培的基質(zhì)一般稱(chēng)作營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，栽培基質(zhì)的好壞直接影響到植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。關(guān)于栽培基質(zhì)的研究國(guó)內(nèi)外已有150余年歷史，早在19世紀(jì)60年代 Boussingault和Salm-Horstmar就通過(guò)試驗(yàn)證明植物可以通過(guò)穩(wěn)定支撐的基質(zhì)吸收營(yíng)養(yǎng)元素并正常生長(zhǎng)[4]。20世紀(jì)70年代，丹麥的Grodan公司開(kāi)發(fā)出巖棉栽培技術(shù)，并在荷蘭、法國(guó)、英國(guó)、新西蘭等國(guó)家迅速推廣應(yīng)用[5]，隨后穴盤(pán)育苗技術(shù)等得以開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[3]，推動(dòng)了基質(zhì)栽培技術(shù)的發(fā)展。隨著工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)等在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，歐洲和美國(guó)、日本、以色列等國(guó)家的全自控現(xiàn)代化溫室技術(shù)已成為當(dāng)今無(wú)土栽培技術(shù)最顯著的標(biāo)志。其溫室栽培的黃瓜（Cucumis sativus）、番茄（Lycopersivon esculentum）和甜椒（Capsicum annuum）產(chǎn)量分別達(dá)70、50、25 kg/m2，是傳統(tǒng)露地栽培的十余倍[6]。荷蘭作為無(wú)土栽培技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家之一，其3/4以上面積的溫室均采用基質(zhì)栽培，其鮮花產(chǎn)量占世界鮮花市場(chǎng)的60%，已成為荷蘭的主要支柱產(chǎn)業(yè)[6]。我國(guó)作為設(shè)施園藝大國(guó)，國(guó)土遼闊，資源豐富，但基質(zhì)栽培面積所占比例不足1%，與荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距，因此發(fā)展基質(zhì)栽培在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中顯得格外重要[4]。

目前常用的栽培基質(zhì)有草炭、蛭石、珍珠巖、巖棉等[2]。本文主要圍繞栽培基質(zhì)的材料分類(lèi)、理化性質(zhì)以及陸生植物和水生植物栽培基質(zhì)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行論述，總結(jié)了一些常用基質(zhì)的理化性質(zhì)及栽培效果，重點(diǎn)論述陸生、水生植物栽培基質(zhì)的分類(lèi)情況及其研究現(xiàn)狀，探討基質(zhì)栽培存在的一些問(wèn)題和局限性，對(duì)今后的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期為進(jìn)一步發(fā)展基質(zhì)栽培技術(shù)提供理論參考。

1基質(zhì)材料的研究endprint

根據(jù)材料的來(lái)源、物質(zhì)組成、性質(zhì)及組分等，可將植物栽培基質(zhì)分為不同的類(lèi)型，這些類(lèi)型間互相有重疊，最常用的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是材料來(lái)源和物質(zhì)組成。

按照來(lái)源不同，常用的栽培基質(zhì)材料可分為天然基質(zhì)和人工合成基質(zhì)兩類(lèi)，如草炭、蘆葦末、鋸末等為天然基質(zhì)，而巖棉、硅膠、多孔陶粒等為人工合成基質(zhì)[3]。

按照基本物質(zhì)組成成分不同，可將基質(zhì)分為無(wú)機(jī)基質(zhì)和有機(jī)基質(zhì)兩類(lèi)。無(wú)機(jī)基質(zhì)主要包括浮石、陶粒、蛭石、珍珠巖、巖棉等，有機(jī)基質(zhì)主要有礱糠灰、草炭、尿醛泡沫、木屑等由有機(jī)殘?bào)w組成的基質(zhì)[6]。

按照基質(zhì)的性質(zhì)不同，可將基質(zhì)分為惰性基質(zhì)和活性基質(zhì)兩類(lèi)。一般把沒(méi)有物理化學(xué)吸收能力、不具有緩沖能力的基質(zhì)稱(chēng)為惰性基質(zhì)，相反則稱(chēng)為活性基質(zhì)。例如砂礫、巖棉、泡沫塑料等材料本身既不含養(yǎng)分也不具有陽(yáng)離子代換量，屬于惰性基質(zhì)；而泥炭、蛭石等含有植物可吸收利用的養(yǎng)分，且具有較強(qiáng)的陽(yáng)離子代換量，屬于活性基質(zhì)[7]。

按照使用時(shí)組分不同，可將基質(zhì)分為單一基質(zhì)和復(fù)合基質(zhì)兩類(lèi)。單一基質(zhì)是指用一種基質(zhì)作為介質(zhì)進(jìn)行栽培，而復(fù)合基質(zhì)是指用兩種或兩種以上基質(zhì)通過(guò)不同配比組合進(jìn)行栽培[7]。

2基質(zhì)性狀的研究

基質(zhì)的性狀包括物理性狀、化學(xué)性狀和生物性狀?；|(zhì)作為植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，應(yīng)該具備透氣、持水、緩沖、提供養(yǎng)分以及支持和固定植株的功能。

2.1基質(zhì)的物理性質(zhì)

反映基質(zhì)物理性質(zhì)的重要參數(shù)有容重、通氣孔隙度、持水孔隙度、總孔隙度、氣水比、比重等[8]?；|(zhì)容重是指單位容積的基質(zhì)干重，其與基質(zhì)的粒徑、總孔隙度有關(guān)，一般認(rèn)為，小于0.25 g/cm3屬低容重基質(zhì)，0.25～0.75 g/cm3屬中容重基質(zhì)，大于0.75 g/cm3屬高容重基質(zhì)，通常育苗基質(zhì)的容重以0.2～0.8 g/cm3為宜[3]。通氣孔隙是指基質(zhì)中空氣所能夠占據(jù)的空間，孔隙直徑在0.8 mm以上時(shí)，灌溉后溶液不會(huì)吸持在這些孔隙中而隨重力作用流出[9]。持水孔隙是指基質(zhì)中水分所能占據(jù)的空間，是反映基質(zhì)持水能力的指標(biāo)，當(dāng)孔隙直徑在0.01～0.8 mm范圍時(shí)，水分在這些孔隙中會(huì)由于毛細(xì)管作用而被吸持[9]?？偪紫抖仁侵富|(zhì)中通氣孔隙度和持水孔隙度的總和，總孔隙度大的基質(zhì)疏松，通透性良好，有利于植物根系生長(zhǎng)，但固定作用較差；而總孔隙度小的基質(zhì)雖利于植物固定，但不利于根系發(fā)育，通常基質(zhì)的總孔隙度在54%～96%時(shí)為宜[8]。通氣孔隙與持水孔隙的比值稱(chēng)為氣水比，是衡量物理性狀的重要指標(biāo)，一般在1∶（2～4）之間為宜[8]。比重指單位體積固體基質(zhì)（不包括空隙所占的體積）的絕對(duì)干重與同體積水重（4℃）的比值，它的大小取決于土壤的礦物質(zhì)組成、有機(jī)質(zhì)含量等。一般來(lái)說(shuō)，礦物質(zhì)含量高、顆粒較小的基質(zhì)比重較大，最好與有機(jī)質(zhì)配合使用。育苗基質(zhì)的粒徑以0.5～5.0 mm為宜，其中小于0.5 mm的顆粒最好不超過(guò)總量的5%[10]。

2.2基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

栽培基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要指酸堿度（pH）、電導(dǎo)率（EC）、陽(yáng)離子交換量（CEC）、緩沖能力、各種礦質(zhì)元素（N、P、K、Ca、Mg、Fe等）含量等，它們相互作用，共同影響基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)[11]。不同植物對(duì)基質(zhì)pH值的要求不同，當(dāng)pH值超過(guò)7時(shí)，F(xiàn)e2+、Mn2+、Zn2+和Cu2+等將生成氫氧化物沉淀無(wú)法被幼苗根系吸收，因此陸生植物育苗基質(zhì)的pH值以5.5～6.5為宜[2]。電導(dǎo)率是反映基質(zhì)可溶解性鹽濃度的指標(biāo)，其大小將直接影響營(yíng)養(yǎng)液的平衡和幼苗的生長(zhǎng)狀況，其值以0.5～1.3 mS/cm為宜[3]。陽(yáng)離子交換量是評(píng)價(jià)土壤保肥能力的指標(biāo)，也是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)，通常值在10～100 me/100cm3比較適宜[8]。緩沖作用是指基質(zhì)給植物根系的生長(zhǎng)提供一個(gè)較為穩(wěn)定環(huán)境的能力，即在根系生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的一些有害物質(zhì)或外加物質(zhì)可能會(huì)危害到植物正常生長(zhǎng)時(shí)，基質(zhì)會(huì)通過(guò)其自身的一些理化性質(zhì)將這些危害減輕或者化解的能力，有機(jī)基質(zhì)通常比無(wú)機(jī)基質(zhì)具有更大的緩沖能力[6]。此外，礦質(zhì)元素是植物生長(zhǎng)的必需元素，不同植物對(duì)礦質(zhì)元素的需求量不同[12]。根據(jù)植物需求量的不同，將各種礦質(zhì)元素分為大量元素（氮、磷、鉀等）、中量元素（鈣、鎂、硫等）和微量元素（硼、硅、鎳等）。不同元素對(duì)植物的作用也不同，如氮是植物體內(nèi)糖類(lèi)、脂類(lèi)、氨基酸等物質(zhì)代謝的基礎(chǔ)[13]；磷是構(gòu)成植物體內(nèi)核酸、磷脂等重要有機(jī)化合物的成分，能夠促進(jìn)根系發(fā)育和植物新陳代謝[14，15]；鉀能促進(jìn)光合作用，提高凈光合效率，加速同化產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸[16，17]；硅可以沉積在木質(zhì)化細(xì)胞壁上，調(diào)節(jié)木質(zhì)素的生物合成，影響高等植株的穩(wěn)定性[18]；硼通過(guò)影響植物細(xì)胞壁的形成、根系的生長(zhǎng)、蛋白質(zhì)的合成等，促進(jìn)植物對(duì)氮、磷、鉀的吸收和有效利用[19]。

2.3基質(zhì)的生物性質(zhì)

基質(zhì)的生物學(xué)性狀是指基質(zhì)中有機(jī)類(lèi)物質(zhì)的穩(wěn)定性。常用指標(biāo)有C/N、土壤呼吸強(qiáng)度和生物穩(wěn)定性參數(shù)。在微生物和植物根系活動(dòng)的影響下，有機(jī)質(zhì)的腐蝕和降解會(huì)改變基質(zhì)的理化性質(zhì)，其中有機(jī)質(zhì)的分解速率與C/N密切相關(guān)[8]。C/N高的基質(zhì)，由于微生物對(duì)氮的爭(zhēng)奪，會(huì)導(dǎo)致植物缺氮，因此使用前必須加入超過(guò)植物生長(zhǎng)所需的氮，以補(bǔ)償微生物對(duì)氮的需求，通常C/N值宜低不宜高，在30∶1左右時(shí)較適合植物的生長(zhǎng)[3]。土壤呼吸是指土壤釋放CO2的過(guò)程，主要是由微生物氧化有機(jī)物和根系呼吸產(chǎn)生，另有極少部分是由土壤動(dòng)物和化學(xué)氧化所釋放[20]。土壤呼吸強(qiáng)度是衡量土壤微生物活性和評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)。生物穩(wěn)定性參數(shù)是由Linères和Djakovitch于1993年提出，用有機(jī)基質(zhì)中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)所占總體基質(zhì)的比例來(lái)表示[21]。目前基質(zhì)生物特性的研究除穩(wěn)定性外，還有生物控制（以避免病害傳播，淋洗液中殺蟲(chóng)劑的分解等）的相關(guān)研究[22]，通過(guò)研究土壤淋洗液的化學(xué)組成，有助于說(shuō)明土壤的形成實(shí)質(zhì)[23]。endprint

3陸生植物栽培基質(zhì)的研究進(jìn)展

目前，在蔬果、花卉、草木等陸生植物種植方面普遍采用無(wú)土栽培。無(wú)土栽培通常是以通氣良好的固體材料作為基質(zhì)，利用各種營(yíng)養(yǎng)元素配制的營(yíng)養(yǎng)液來(lái)代替營(yíng)養(yǎng)土進(jìn)行育苗，具有育苗短、成本低、用種少、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。

3.1陸生植物栽培基質(zhì)的類(lèi)型

目前常用的陸生植物栽培基質(zhì)有草炭、巖棉、蛭石、爐渣、棉籽殼、珍珠巖、細(xì)砂等，其各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

（1）草炭，由泥炭類(lèi)苔蘚在酸性沼澤地條件下形成，其通透性較好，吸水能力強(qiáng)[10]，是目前公認(rèn)的性質(zhì)優(yōu)良、使用最廣泛的育苗基質(zhì)成分。然而草炭作為一種有限不可再生天然資源，過(guò)量開(kāi)采會(huì)嚴(yán)重破壞沼澤地的生態(tài)環(huán)境，目前許多學(xué)者都在不斷研究、開(kāi)發(fā)新的理想栽培基質(zhì)，以供生產(chǎn)所需[4]。

（2）巖棉，以玄武巖、白云石等為主要原材料，經(jīng)高溫熔融后由高速離心設(shè)備制成的人造無(wú)機(jī)纖維，具有通透性較好，晝夜溫度變化不大，容重小，搬運(yùn)方便，病菌少，持水強(qiáng)等特點(diǎn)[24]。

（3）蛭石，是一種天然無(wú)毒的礦物質(zhì)，具有容重小、總孔隙度大、較高的緩沖能力和陽(yáng)離子交換能力等優(yōu)點(diǎn)，此外，蛭石富含速效鉀，是一種良好的供鉀基質(zhì)[25]。

（4）爐渣灰，是一種民用燃料的廢棄物，數(shù)量較大，取材方便，含有大量速效P、K和豐富的微量元素（Cu、Fe、Zn、Mn）及重金屬元素（Cd、Pb、Ni），缺點(diǎn)是保水吸水性能差、熱容量小、變溫幅度大和偏堿性，使用時(shí)可作為基質(zhì)的輔加成分，以調(diào)節(jié)基質(zhì)的理化性質(zhì)[24]。

（5）棉籽殼，是棉籽經(jīng)過(guò)剝殼機(jī)分離后除去棉仁剩下的外殼，一般采用蘑菇生產(chǎn)中的棉籽殼殘料作為育苗基質(zhì)，其容重小，持水能力強(qiáng)，含有豐富的有機(jī)質(zhì)和N、P、K元素，pH較為適宜，C/N比較低[26]。

（6）珍珠巖，是一種火山噴發(fā)的酸性熔巖經(jīng)急劇冷卻而成的玻璃質(zhì)巖石。其可以吸持相當(dāng)于本身重量2～4倍的水分，具有搬運(yùn)方便，病菌少等優(yōu)點(diǎn)，但養(yǎng)分低，陽(yáng)離子交換量小，可廣泛用于低容重、物理性狀穩(wěn)定、可滿足非毛管孔隙的混合基質(zhì)[25]。

（7）細(xì)砂，一般用于調(diào)節(jié)基質(zhì)的物理特性。由于其搬運(yùn)不便，缺乏可溶性營(yíng)養(yǎng)元素等因素，一般用作復(fù)合基質(zhì)的少量配料[24]。

幾種常用栽培基質(zhì)理化性狀的比較如表1所示。此外，稻殼、椰糠、鋸木屑、樹(shù)皮、甘蔗渣等農(nóng)林廢棄物因具有低價(jià)環(huán)保、營(yíng)養(yǎng)豐富的優(yōu)點(diǎn)，也常用于陸生植物的栽培基質(zhì)中[4，26]。

3.2陸生植物基質(zhì)的研究現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)70年代，Woods等[27]就通過(guò)番茄種植試驗(yàn)證實(shí)泥炭栽培的作物收益遠(yuǎn)高于土壤栽培。Postma等[28]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，巖棉可以抑制黃瓜根冠瓜果腐霉的生長(zhǎng)，發(fā)病率亦降低了52%～100%。但由于單一基質(zhì)一般在某些理化性狀上存在一定的缺陷，如珍珠巖和細(xì)砂的持水能力低、棉籽殼C/N較低、草炭資源有限、巖棉易污染環(huán)境等，使得在工廠化栽培研究中，綜合考慮各種基質(zhì)的理化性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)基質(zhì)的相互配合使用以及新型有機(jī)基質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用等，成為學(xué)者們研究的重點(diǎn)[2]。

目前很多大型專(zhuān)業(yè)化育苗工廠主要采用的基質(zhì)配方為加利福尼亞大學(xué)UC系統(tǒng)的Ucmix、美國(guó)康奈爾大學(xué)研制開(kāi)發(fā)的以泥炭為主而以砂、珍珠巖或蛭石為輔的基質(zhì)配方和英國(guó)溫室作物研究所開(kāi)發(fā)的GCRI混合物等[8]。在眾多復(fù)合基質(zhì)的配方中，草炭是最常見(jiàn)的配方成分之一[2]，基于草炭為有限珍稀資源，很多學(xué)者將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到草炭替代物的開(kāi)發(fā)[4]。Chaney等[29]將堆肥按照不同比例同康奈爾基質(zhì)（草炭∶苔蘚∶蛭石=1∶1∶1）混合進(jìn)行種植試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)堆肥不僅提供植物所需的所有微量元素，還是提供植物N元素的主要成分，并且可將基質(zhì)pH控制在6.7以上，使植物更好的吸收金屬離子。Jayasinghe等[30]進(jìn)行的萵苣（Lactuca sativa）種植試驗(yàn)中，將甘蔗渣按照0%、10%、25%、40%和60%的比例與草炭混合作為栽培基質(zhì)，結(jié)果表明25%混合組的萵苣長(zhǎng)勢(shì)最好，其地上部鮮重、干重和地下部鮮重、干重相比單一草炭基質(zhì)組分別增加了53.25%、43.32%、36.27%和56.88%；此外，60%混合組的基質(zhì)在為植物提供最豐富的K、Mg、Ca、Cu、Zn等礦質(zhì)元素的同時(shí)并沒(méi)有對(duì)植物造成化學(xué)傷害。也有部分學(xué)者直接使用農(nóng)林廢棄物堆肥進(jìn)行栽種，同樣取得了良好的效果[31]。Ostos等[32]利用由垃圾和污泥組成的堆肥與新鮮松樹(shù)皮混合成的基質(zhì)，與草炭按照不同比例混合對(duì)乳香黃連木（Pistacia lentiscus L.）進(jìn)行栽培，結(jié)果顯示灌木不僅能夠正常生長(zhǎng)并且其吸收P的能力明顯增強(qiáng)。在改善基質(zhì)理化性能方面，除了使用復(fù)合基質(zhì)，還可以添加適量的有機(jī)肥料、營(yíng)養(yǎng)液等，或者用酸進(jìn)行灌溉水的酸化處理降低pH值，通過(guò)淋洗改善EC值，減少重金屬含量[23]。

4水生植物栽培基質(zhì)的研究

根據(jù)水生植物的生活方式與形態(tài)特征，可將其劃分為挺水植物、浮葉植物、浮水植物、沉水植物及海生植物五大類(lèi)[33]。水生植物的生長(zhǎng)狀態(tài)與基質(zhì)有緊密聯(lián)系，底質(zhì)除了具有固持作用外，還可以為沉水植物提供各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)元素以及微量元素，是水生植物生長(zhǎng)所需各種營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來(lái)源[34，35]。

4.1水生植物栽培基質(zhì)的類(lèi)型

自然條件下，水生植物的基質(zhì)類(lèi)型有塘泥、沼澤、湖泥、潮灘鹽土等。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)觀賞需求逐漸增加，水生植物的無(wú)土栽培技術(shù)也逐漸發(fā)展起來(lái)。目前常見(jiàn)的栽培基質(zhì)有：草炭、蛭石、赤玉土、水苔蘚、陶粒、水草砂等，其各有優(yōu)缺點(diǎn)。

（1）塘泥，是由池塘里的淤泥曬干后而成，主要以粘土和泥沙組成，含有豐富的有機(jī)質(zhì)、微生物和各種礦物質(zhì)，為植物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，并且有利于水生植物根部的固著。

（2）沼澤，是指地表長(zhǎng)期受積水浸泡、腐泥和泥炭含量豐富的底質(zhì)。具有有機(jī)質(zhì)含量高、持水性強(qiáng)、透水性差、嚴(yán)重缺氧、物質(zhì)分解緩慢等特點(diǎn)。endprint

（3）陶粒，是一種圓形或者橢圓形的陶質(zhì)球體。具有價(jià)格便宜、孔隙度大、通氣保水性好、pH中性、保溫隔熱、固定性差等特點(diǎn)[26]。

（4）水草砂，是一種新型缸內(nèi)種植天然環(huán)?；|(zhì)。具有軟硬適中、色澤與天然砂相似、吸附水生動(dòng)物排泄物等特點(diǎn)，并且可為水生植物提供生長(zhǎng)所必需的十六種營(yíng)養(yǎng)元素及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

（5）水苔，為苔蘚植物，有較強(qiáng)的蓄水、透氣能力，具有耐浸洗又耐干旱的特點(diǎn)，可長(zhǎng)久使用。并且栽培容易，質(zhì)量輕，種后基質(zhì)不易脫落，便于花卉運(yùn)輸。其內(nèi)含豐富的有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)元素，用作栽培基質(zhì)，可節(jié)約施肥量[26]。

（6）赤玉土，是一種由火山灰堆積而成，暗紅色圓粒狀的高通透性火山泥。因其無(wú)有害細(xì)菌、pH值呈弱酸性、蓄水和排水能力強(qiáng)等特點(diǎn)常被人們用于沉水植物的栽培等。

4.2水生植物栽培基質(zhì)的研究進(jìn)展

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于水生植物基質(zhì)的研究主要圍繞植物適宜底質(zhì)類(lèi)型的探究和改良等方面，多集中在對(duì)自然底質(zhì)的研究，對(duì)無(wú)土栽培的研究比較少[34]。丁華僑[33]通過(guò)對(duì)水生植物在草炭、水苔蘚和土壤三種基質(zhì)中生長(zhǎng)的生物量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，挺水植物再力花（Thalia dealbata）、海壽花（Pontederia cordata）和石胡荽（Hydrocotyle verticillata）地栽的植株生物量分別為泥炭栽培的19倍、10倍和15倍及水苔蘚栽培的6倍、16倍和30倍；而根冠比，石胡荽在水苔蘚和草炭中栽培的均約為9，地栽的則為1.3，這可能是由于水苔蘚和草炭相比土壤營(yíng)養(yǎng)較缺乏，植物消耗大量的碳水化合物用于龐大根系的生長(zhǎng)發(fā)育以更好地吸收營(yíng)養(yǎng)，但由于水體景觀不僅要考慮植物的生物量，還要考慮整體效果、清潔方便程度等，所以不能僅僅依據(jù)生物量就推斷地栽好于草炭栽培和水苔蘚栽培，必要時(shí)可以配合營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行使用。李寬意[36]通過(guò)測(cè)定不同營(yíng)養(yǎng)程度基質(zhì)中兩種植被的生長(zhǎng)情況，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平是影響植物種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的重要因素之一，輪葉黑藻（Hydrilla verticillata）在營(yíng)養(yǎng)豐富的基質(zhì)中占明顯優(yōu)勢(shì)，美國(guó)苦草（Vallisneria spiralis）在營(yíng)養(yǎng)貧瘠的基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)顯著。此外基質(zhì)顆粒組成和密度的不同也會(huì)影響沉水植物的生長(zhǎng)，如江鑫等[37]發(fā)現(xiàn)海生植物大葉藻（Zostera marina）偏好泥與泥沙底質(zhì)，而同屬的叢生大葉藻（Z. caespitosa）則偏好沙與礫石底質(zhì)。李壘等[34]通過(guò)研究不同比例（5%，10%，30%，50%，80%）的沙土、粘土和腐殖土與河岸邊土進(jìn)行混合形成的不同成分底質(zhì)分別對(duì)沉水植物菹草（Potamogeton crispus）、輪葉黑藻和微齒眼子菜（Potamogeton maackianus）頂枝斷枝恢復(fù)生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)除微齒眼子菜在各種底質(zhì)上生長(zhǎng)無(wú)顯著差異外；菹草和輪葉黑藻長(zhǎng)勢(shì)最好的底質(zhì)為50%粘土，植株分別高達(dá)48 cm和82 cm，長(zhǎng)勢(shì)最差的底質(zhì)為50%和80%的沙土，菹草在其生長(zhǎng)第三周便全部死亡，輪葉黑藻雖有存活，植株高僅為38 cm。

5存在問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

5.1存在問(wèn)題

雖然我國(guó)的基質(zhì)栽培技術(shù)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但仍存在較多的問(wèn)題和局限性：①應(yīng)用不夠廣泛。中國(guó)是居世界第一位的設(shè)施園藝大國(guó)，設(shè)施園藝栽培面積在200萬(wàn)hm2以上，但據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)無(wú)土栽培面積僅1 070 hm2，所占比例不到0.1%，與日本的20%、荷蘭等國(guó)的90%存在很大差距[3]。②綠色環(huán)保型基質(zhì)的開(kāi)發(fā)和利用力度不夠。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及一些栽培基質(zhì)面臨替代更新?tīng)顩r，開(kāi)發(fā)新型環(huán)保基質(zhì)顯得十分必要。很多國(guó)家從20世紀(jì)70年代就陸續(xù)頒布了相應(yīng)的法律法規(guī)，希望通過(guò)對(duì)農(nóng)林廢棄物等廢物資源的再利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)草炭等基質(zhì)的部分或完全替換[4]，而我國(guó)相應(yīng)的法規(guī)政策比較少，對(duì)可長(zhǎng)期利用的環(huán)保型基質(zhì)的開(kāi)發(fā)力度也比較欠缺。③水生植物基質(zhì)栽培技術(shù)研究較少。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于基質(zhì)栽培的研究大多集中于陸生植物[2]，而對(duì)水生植物基質(zhì)栽培的研究?jī)H局限在天然底質(zhì)改良等方面。④設(shè)施栽培技術(shù)較落后。雖然關(guān)于基質(zhì)栽培的研究已有一百余年的歷史，但我國(guó)真正大規(guī)模的研究起始于20世紀(jì)80年代，與栽培技術(shù)發(fā)達(dá)的歐洲和美國(guó)、日本等國(guó)家相比仍存在設(shè)施水平低、抗自然災(zāi)害能力差、栽培機(jī)械化程度低、自動(dòng)控制設(shè)備不配套等問(wèn)題[38]。

5.2發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)基質(zhì)栽培的發(fā)展現(xiàn)狀，今后應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究：一是有機(jī)環(huán)保型基質(zhì)的開(kāi)發(fā)和利用。草炭是短期內(nèi)不可再生資源，近些年的開(kāi)采已使其資源量大幅減少，且嚴(yán)重破壞了濕地的生態(tài)環(huán)境，因此尋找新型環(huán)?；|(zhì)替代草炭已成為近年的研究熱點(diǎn)。目前各國(guó)學(xué)者通過(guò)利用腐爛樹(shù)皮、鋸木屑、蘑菇渣、松針、腐葉等農(nóng)園林廢棄物進(jìn)行栽培試驗(yàn)，均取得了較理想的效果[4，31]。農(nóng)林廢棄物具有數(shù)量巨大、再生周期短、可生物降解、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[4]，對(duì)其進(jìn)行人工合成以實(shí)現(xiàn)對(duì)草炭等不利于可持續(xù)發(fā)展基質(zhì)的替代，將是今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)基質(zhì)開(kāi)發(fā)的主流和方向。二是基質(zhì)混配的研究。由于單一基質(zhì)存在一定理化性質(zhì)的缺陷，將多種基質(zhì)混合進(jìn)行栽種早已成為大家研究的重點(diǎn)。但大多數(shù)混配方式仍處在試驗(yàn)階段，比較理想的草炭∶蛭石=2∶1也因?yàn)椴萏康恼湎《槐惶岢褂?，因此開(kāi)發(fā)出便于工廠化應(yīng)用的混配方式則是今后的研究重點(diǎn)之一。三是基質(zhì)的重復(fù)利用和無(wú)害化處理。由于基質(zhì)在使用過(guò)程中，累積了大量殘留的根系分泌物和鹽分，再次使用時(shí)需進(jìn)行清洗、消毒等處理，而不同的消毒方式（蒸汽消毒、化學(xué)藥品消毒和太陽(yáng)能消毒等）對(duì)基質(zhì)的理化性質(zhì)影響不同[3]，因此探究合適的處理方式是基質(zhì)再利用的首要前提。四是水生植物基質(zhì)栽培的研究。隨著近年來(lái)水生資源的破壞和人們對(duì)水生觀賞植物需求的增加，探究更好的水生植物栽培方式，以達(dá)到資源增殖和生態(tài)觀賞等目的已成為部分學(xué)者的研究重點(diǎn)[33]。基質(zhì)栽培對(duì)于水生植物來(lái)說(shuō)具有清潔容易、運(yùn)輸方便等優(yōu)勢(shì)，因此加強(qiáng)對(duì)水生植物基質(zhì)栽培的研究仍將是今后的研究方向。五是設(shè)施基質(zhì)栽培技術(shù)的研究。在基質(zhì)栽培中，采用的主要是穴盤(pán)育苗技術(shù)，該技術(shù)從20世紀(jì)80年代引進(jìn)中國(guó)后，直接推動(dòng)了我國(guó)無(wú)土栽培技術(shù)的發(fā)展[3]，但由于設(shè)施落后、機(jī)械化水平低等原因，無(wú)法在實(shí)際生產(chǎn)中大規(guī)模使用。因此今后需加強(qiáng)向設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的日本、美國(guó)、以色列等國(guó)學(xué)習(xí)全自控現(xiàn)代化溫室、玻璃溫室等先進(jìn)技術(shù)，注重設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)。endprint

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