11.3 营养液和基质
在无土栽培中，作物需要的营养元素和水分，主要来自营养液，而作物吸收营养液时，大多数情况下需要通过基质才能获得。因此营养液和基质是无土栽培中两个核心问题。
一、营养液
1.配制营养液的无机盐类
无土栽培一般均采用无机盐类配制成营养液。用来配制营养液的无机盐类，既可以是试剂，也可以是化肥。试剂与化肥的主要区别在于试剂的纯度较高，化肥的杂质较多。如果做比较精确的无土栽培实验，在配制营养液时要选用化学纯或分析纯的试剂，以便得出可靠的数据。在生产上或中学进行无土栽培，要用肥料，这样成本较低，但应选择纯度较高的肥料。
我国生产的肥料纯度很不一致，其它国家肥料也没有统一标准，现将北美一些国家使用的肥料纯度列出，见表11-2。
对化学肥料纯度的计算，一般是根据标明的分子式。分子式中的结晶水被认为是杂质，如硝酸钙含有4分子结晶水[（Ca（NO3）2·4H2O]，因此其纯度下降到66%，硫酸镁含7分子的结晶水，则其纯度只有45%。
2.营养液的配方
由本章第二节“无土栽培的生理基础”的内容可知，在无土栽培中，作物要维持其正常的生长与发育，必须含有13种必要元素，而它们都必须是呈植物可以吸收的状态即离子解离状态。此外，离子间的比例还必须适当。营养液只有具备以上条件，才有可能使作物发育良好，获得高产。
现在世界上发表的营养液配方有数百种，其中以霍格兰氏液（Hoagland Solution，1950）最为有名，被各国营养液试验和种表11-2 商品肥料的百分纯度
(郑光华，1990）
植人员广泛使用。霍格兰氏液的配方如下：
克/升 克分子
硝酸钾KNO3 0.51 0.005
硝酸钙Ca（NO3）2 0.82 0.005
硫酸镁MgSO4·7H2O 0.49 0.002
磷酸二氢钾KH2PO4 0.136 0.001
硼酸H3BO3 2.86毫克/升
二氯化锰MnCl2·4H2O 1.81毫克/升
硫酸铜CuSO4·5H2O 0.08毫克/升
硫酸锌ZnSO4·7H2O 0.22毫克/升
水合钼酸H2MoO4·4H2O（85%MoO3） 0.09毫克/升
铁和微量元素营养系采用阿浓（Arnon）溶液所用量。
3.营养液的电导度和酸碱度
(1)电导度。在营养液的使用过程中，应该注意营养液总浓度的变化情况，以便及时补充营养液。
营养液的总浓度（总离子浓度）可以用溶液中盐类总溶解量来表示，也可以用渗透压（单位是大气压）和电导度来表示。由于电导度测定时只需少数溶液，而且可以迅速测出，所以现在一般都用电导度来表示营养液的总浓度。
电导度（Electrical Conductivity，简称EC）是根据溶液中含盐量的多少，其导电能力不同进行测定的。因为无土栽培用的营养液浓度很低，因此常用其千分之一的浓度来表示，如毫西门子（ms/cm）或毫欧姆（mmho/cm），现在各国均有轻便的电导仪，可以直接在温室中测定营养液的总浓度。
营养液在稀溶液全部离子解离的情况下，离子浓度与渗透压间存在以下关系：
OP=0.0224CT
式中OP：渗透压
C：离子浓度（mmol/L）
T：绝对温度
溶液中的渗透压和电异度存在着以下关系：
OP=0.28-0.36EC
EC=-（OP-0.28）/0.36
现在许多营养液的总浓度大多在0.4～1.0大气压（1mmHg=133.3Pa）范围内，而植物体的最适范围大体在 0.5～0.75大气压，即25-40mmol/L。
无土栽培中必须注意营养液电导度的变化。在循环营养液系统中，自动控制设备随时都在监测EC的变化，并能及时纠正。而在非循环营养液系统，每周至少要测定1次EC，以便及时纠正。
(2)酸碱度。营养液的酸碱度通常用pH表示。大多数植物根系在pH5.5～6.5的弱酸性范围内生长最好，因此无土栽培营养液pH值也应该在这一范围内。营养液的pH值非常重要，因为它关系到各种盐类的溶解度和作物细胞原生质膜对盐类的透过性。植物对pH值的适应范围比电异度要窄，pH值不适宜时，作物根尖发黄和坏死，同时叶片失绿。所以在循环营养液系统中，每天都要测定和调整pH值，在非循环系统中，每次配制营养液时，应注意调整pH值。
测定pH值的最简单的方法是用pH试纸进行比色。但这只能测出大概的范围，我国已生产出多种手持pH仪，测定方法简单、快速，而且准确，是大面积无土栽培必备的仪器。
二、无土栽培的基质
近年来，在西欧、北美各国，水培和雾培等无基质栽培已经大大减少，而各种基质栽培日益增多。
基质的种类很多，如草炭、岩棉、蛭石、珍珠岩、树皮、锯末、稻壳、砂砾、松树针叶、泡沫塑料、陶粒等。现将国内外常用的基质介绍如下。
1.草炭
任何草炭都不是由一种植物组成，世界上的草炭大体上分为藓类草炭和苔类草炭两大类。草炭依其分解程度分为高位草炭、中位草炭和低位草炭，以高位草炭比较适合无土栽培使用。
草炭的物理性质，依其种类不同而有很大差别。下面列举3种不同草炭的物理性质，见表11-4。
将不同种类的草炭，按照一定比例进行混合，其物理性质会发生改变，从而更适宜某种作物的需要。下面表11-5介绍白草炭和黑草炭按不同比例混合后物理性质的改变情况。表中“一般固定标准范围”一项，可作为应用时的参考。
2.岩棉
岩棉是一种吸水性很强的无机基质，1968年发明于丹麦。它由60%辉绿岩、20%石炭土、20%焦碳混合在一起，加热到
表11-4 不同来源草炭的物理性质
（郑光华，1990）
表11-5 黑草炭和白草炭混合后的物理性质
（郑光华，1990）
1600℃熔化，喷成直径0.005毫米的纤维，再加粘合剂压成人们所需要的各种形状。是一种性能很好的无土栽培基质。所以当它产生后不久，就被西欧各国用作基质种植蔬菜、花卉，到目前已得到广泛使用。在荷兰全国蔬菜无土栽培3500公顷当中用岩棉作基质的面积就占了80%。
(1)岩棉的成分。岩棉由硅（Si）、钠（Na）、氧化锑（SbO）、氧化钙（CaO）、氧化铝（Al2O3）、氧化镁（MgO）、氧化铁（Fe2O3）、氧化锰（MnO）和氧化钾（K2O）等成分组成。这些成分，大多数是不能被植物吸收的。
(2)岩棉的理化性质。容重0.11g/cm3，总孔隙度100.0%，大孔隙（空气容积）64.3%，小孔隙（毛管容积）35.7%，水气比（以大孔隙值为1）1∶0.55。
刚刚使用的岩棉pH值较高，一般为7～8。这主要是含有少量氧化钙的缘故。当使用一段时间后，pH值就会下降。
3.锯末
锯末来自木材加工。加拿大的园艺工作者们，在无土栽培中广泛使用锯末，效果良好。
(1)锯末的成分。锯末中含有纤维素44～45%，木质素16～22%，戌聚糖14%，树脂1～7%，矿物质0.4～2%等。
(2)锯末的理化性质。容重0.19g/cm3，总孔隙度78.3%，大孔隙34.5%，小孔隙43.8%，水气比1∶1.26。锯末的pH值为6.2。
(3)使用时应注意的问题。一般树种的锯末均可使用，但对松树锯末应进行水洗，或发酵3个月，以减少松节油的含量。锯末可以连续使用2～6茬，但每茬使用前应进行消毒。
4.松树皮
(1)来源。木材加工。
(2)物质含量与特性。有机质含量98%，矿物质2%。在有机质中，树脂为3.9%，丹宁、木质素为3.3%，淀粉、果胶4.4%，半纤维素19.1%，纤维素23%，木质素46.3%。C/N135，pH4.2～4.5。
松树皮的比重0.4，结构稳定性和通气性良好，盐基交换量弱。随着木材工业的发展，世界各国都注意树皮的利用，它是一种很好的园艺基质，但应注意其氯化物不应超过0.25%，锰的含量不应超过200ppm，如超过这个标准，就不适宜作园艺基质。
5.蛭石
蛭石由云母片燃烧850℃膨胀而成，本是建筑上的保温材料，后来园艺上将它用来作为无土栽培的基质，效果良好。
(1)蛭石的成分。 蛭石含二氧化硅（SiO2）39%、三氧化二铝（Al2O3）12%、镁（Mg）24%、钾（K）5%、水9%、三氧化二铁（Fe2O3）6%等成分。
(2)蛭石的物理性质。蛭石的容重0.25g/cm3，比重2.61%，总孔隙度133.5%，大孔隙25.0%，小孔隙108.5%，水气比1∶4.35。
无土栽培上应用蛭石时，以粒径在3mm以上者较好，但经过一茬栽培后，往往因破碎使孔隙变小，因此只能重复使用1次。
6.砂
中东各国和美国等地，都用砂作无土栽培的基质，其优点是价格便宜，来源广泛，栽培效果也很好。但由于较重，搬运和更换基质时比较费工。
(1)砂的理化性质。容重1.49g/cm3，总孔隙度30.5%，大孔隙29.5%，小孔隙1.0%，水气比（以大孔隙值为1）1∶0.03，pH值6.5。
(2)理想的砂粒大小组成。直径＞4.7mm占1%，直径在2.4～4.7mm占10%，1.2～2.4mm占26%，0.6～1.2mm占20%，0.3～0.6mm占25%，0.1～0.3mm占15%，0.07～0.1mm占2%，＜0.07mm占1%。
7.稻壳
稻壳是稻米加工后的副产品，无土栽培上通常先将稻壳炭化后才使用。(1)稻壳的理化性质。炭化稻壳的容重0.15g/cm3，总孔隙度82.5%，大孔隙57.5%，小孔隙25.0%，水气比1∶0.43，pH值6.5。
(2)应注意的问题。稻壳炭化后，pH值常达9.0以上，必须经过水洗或用酸调节后使用，才能保证作物正常生长发育。
8.棉子壳
(1)来源。种过平菇后的棉子壳。
(2)理化性质。一般含全氮2.2%，全磷2.2%，全钾0.17%，容重0.24g/cm3，总孔隙度74.9%，pH值6.4。使用前应进行消毒。
9.珍珠岩
珍珠岩由火山岩在1200℃下燃烧膨胀而成。
(1)珍珠岩的成分。二氧化硅（SiO2）74%，三氧化二铝（Al2O3）11.3%，三氧化二铁（Fe2O3）2%，氧化钙（CaO）3%，锰（Mn）2%，氧化钠（NaO）5%，钾（K）2.3%等。
(2)珍珠岩的理化性质。容重0.16g/cm3，总孔隙度60.3%，大孔隙29.5%，小孔隙30.8%，水气比1∶1.04，pH值6.3。
(3)应注意的问题。珍珠岩颗粒粗细，对物理性能影响很大，使用时要选用粒径中等的珍珠岩。另外，在分析它的化学成分时，要特别注意它的氧化钠含量，如果超过了5%，就不宜用作基质。
10.炉渣
(1)来源。燃煤的残渣。
(2)理化性质。炉渣的容重0.7g/cm3，总孔隙度54.7%，大孔隙21.7%，小孔隙33.0%，pH值6.8。
炉渣必须经过粉碎、过筛和水洗后方可使用。
