CN102778535A - 一种无土栽培基质理化性状的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种无土栽培基质理化性状的测定方法，确定了物理指标测定所需样品量、浸泡时长和倒置时间，利用计算公式的计算值，对电导率和pH值的测定时所需样品量、水和样品体积比和浸泡时长的进行了定量分析；其方法的操作1步，取≥4L将蒸馏水置于塑料杯中并标出3L线的刻度，并用小刀凿以出水口，称重得W₁；将待测基质装填入烧杯中至3L线处，称重W₂；然后用两层湿纱布封口，并将出水口用防水胶布密封，浸泡24小时后，将基质取出，除去出水口防水胶布，让3L线以上水分自由溢出，即在饱和水状态下称重W₃，并将封口用的湿纱布称重W₄；最后用湿纱布包住塑料杯后倒置，让烧杯内的重力水，自由沥干，称重W₅；2步将所采基质样与蒸馏水按体积比1：5混合，浸泡8-10小时，过滤、静置30min；再用电导率仪和pH计测定其精确值。

Description

一种无土栽培基质理化性状的测定方法

技术领域

本发明涉及对无土栽培基质理化性状的测定，获取基质的容重、持水能力、孔隙度、pH值、电导率等技术参数，保障其无土基质栽培的技术效果。

背景技术

“无土栽培”字面之意是不实用土壤或用替代物作为土壤，以营养液的滴灌代替传统的“基肥-追肥-灌水”的养分水分供应方式，即为“无土栽培”。本发明选用的棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、稻壳、锯沫、菌渣、细砂、蛭石、炉渣、珍珠岩等基质，代替土壤，使用清水直接灌溉代替传统营养液灌溉的一种无土基质栽培技术。采用这种方式生产的蔬菜能够真正达到无污染、安全、营养 “绿色食品”标准；利用农业生产废弃物配制基质可以发展循环农业，无土栽培将设施农业生产技术标准化，提高了生产者的技术水平，可使日光温室生产再上一个新台阶，因此生态效益也十分显著。

.检索文献披露：（1）东北农业大学园艺学院  潘凯；韩哲的《 无土栽培基质物料资源的选择与利用》刊登在北方园艺 2009年 01期；综述了基质在无土栽培中的重要作用，在对一些常见的基质物料理化性质进行比较的基础上，初步确定了无土栽培基质的选用原则，最后对无土栽培基质的资源利用提出了初步的建议。（2）南京农业大学园艺学院；中国农业科学院蔬菜花卉研究所； 南京农业大学园艺学院高新昊、张志斌、郭世荣的《玉米与小麦秸秆无土栽培基质的理化性状分析》刊登在南京农业大学学报，2006年 04期；披露将1-5 cm的玉米与小麦秸秆，按质量添加15%鸡粪与1%尿素，堆制90 d后风干，测定其理化性状。结果表明:两种秸秆单独作为栽培基质时存在物理性状的缺陷，体积质量偏小，大小孔隙比偏大；玉米秸秆基质pH值偏高，而小麦秸秆基质电导率(EC)偏大，两种秸秆混合后基质的pH值与EC在基质适宜指标的上限；秸秆基质的营养元素丰富，以全氮、钾和钙含量较高，两种秸秆基质间各种营养元素含量差异较小，但混合后基质的全氮、全磷、全钾及速效磷、速效钾含量均显著高于草炭；秸秆基质的砷、汞、铅与铜含量均在绿色食品生产要求范围内，镉的含量符合无公害蔬菜生产的要求。因此，合成无土栽培基质是农作物秸秆资源化利用的一条有效途径。(3)中国农业大学农学与生物技术学院；高丽红的《无土栽培固体基质的种类与理化特性 》刊登在农村实用工程技术(温室园艺) 2004年 02期 ；披露无土栽培生产中，无论是有固体基质类型的无土栽培，还是无固体基质类型的无土栽培，均离不开固体基质；了解和掌握固体基质的种类、基质的理化性状、基质的适用性等，是获得无土栽培成功的前提条件。（4）西北农林科技大学园艺学院； 西北农林科技大学园艺学院程智慧； 周艳丽； 孟焕文的《番茄有机基质理化特性和栽培效益分析 》刊登在中国农学通报 ， 2005年 07期；披露从容重、空隙度、栽培过程中EC值和pH值的变化、基质养分释放量、番茄养分吸收量、产量、成本等方面对5种有机基质的理化性质及栽培效益进行了分析。结果表明，5种有机基质的理化性状基本都在适应范围，基质C中氮、磷、钾养分含量高，pH和EC值较稳定，番茄产量和效益最高，分别比CK1增加11.64%和26.12%，比CK2增加18.34%和9.55%；基质A其次，产量和效益分别比CK1增加1.38%和14.87%，比CK2增加7.47%和4.86%。

本发明针对无土栽培基质是用基质代替土壤，其理化指标的测定方法研究滞后的问题，选取了大量基质原料和各种生产上已应用的基质配方，在不同条件下测定其各项指标，通过对取得的试验数据统计分析，得出了较为精确的各项指标测定方法，期望为无土基质栽培技术提供理论依据和技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于:提供基质理化性状的简捷实用、较精确的测定方法，为基质配方快速筛选和合理灌溉施肥提供技术参数。

本发明的目的是这样实现的：一种无土栽培基质理化性状的测定方法，确定了基质物理指标测定所需样品量、浸泡时长和倒置时间，将各值带入计算公式计算得出各物理指标值；对电导率和pH值的测定时所需样品量、水和样品体积比及浸泡时长等进行定量分析；本方法的应用将为无土栽培基质配方的快速筛选及实现基质栽培的精准灌溉和精量施肥提供技术支撑；其方法：

1）物理指标的测定：取≥4L将蒸馏水置于塑料杯中并标出3L线的刻度，并用小刀凿以出水口，称重得W₁；将待测基质装填入烧杯中至3L线处，称重W₂；然后用两层湿纱布封口，并将出水口用防水胶布密封，浸泡24小时后，将基质取出，除去出水口防水胶布，让3L线以上水分自由溢出，即在饱和水状态下称重W₃，并将封口用的湿纱布称重W₄；最后用湿纱布包住塑料杯后倒置，让烧杯内的重力水，自由沥干，称重W₅；

2）电导率和pH值的测定：把所采基质样与蒸馏水按体积比1：5混合，浸泡8-10小时，过滤、静置30 min，再用电导率仪和pH计测定其精确值。

本发明所设计并测定的土壤的物理指标（容重、田间持水率、总孔隙度、重力孔隙度和非重力孔隙）和土壤化学指标的pH值、电导率,在评价土壤物理性能和土壤肥力等方面具有重要实践价值；土壤容重可以反映土壤松紧程度, 直接影响着土壤蓄水和通气性, 并间接影响着土壤肥力和植物生长状况；田间持水率视为作物有效水的上限,是灌溉制度指导以及评价旱涝的重要指标；土壤孔隙度表明土壤中空隙的体积,与含水量一起共同决定土壤中空气的含量,进而影响土壤中各种变化的进程和作物的生长；土壤pH对土壤元素转换、微生物区系、营养元素的有效性以及水土保持等方面有重要影响,并因此对植物生长产生一定影响；土壤电导率通常作为一个重要指标被应用,它可以直接反映出混合盐的含量,故常被用作土壤盐分测定方法之一；学者建议直接用电导率表示土壤含盐量，因此，基质各项理化指标的准确测定显得非常重要，

本发明构思所确定该方法的技术效果： 

（1）基质孔隙度大、容重小，选用3L基质样品测其物理指标，浸泡时间24小时为宜，倒置自由沥干时间7-9小时，所测得物理指标能满足要求；

（2）无土栽培基质电导率测定：基质样与蒸馏水本按体积比1：5混合，即基质为200ml，蒸馏水为1000ml；浸泡时间为8-10小时，电导率值最大，选定为最佳测定时间；

（3）无土栽培基质pH测定：当基质浸泡时间4-14小时，pH值较稳定，当浸泡时间低于4小时或超过16小时后pH明显增大，选定无土栽培基质pH测定的最佳浸泡时间为4～14小时；

（4）考虑电导率和pH最佳浸泡时间，在测定中基质浸泡时间选为8-10小时，以便同时快速测定两值。

本方法将大大提高适宜栽培基质筛选进程，实现无土基质栽培的精准灌溉和精量施肥，彰显技术进步。

 

附图说明

本发明对照附图作进一步说明。

附图（表）为各基质物理指标测定结果表，不同浸泡时间基质电导率数值对比分析表和pH值适宜测定时间确定图。

 

具体的实施方式

本发明结合实施例作进一步的说明。

试验操作：

（1）试验材料

原材料：无机基质用河砂、蛭石、炉渣和烧过煤矸石等；有机基质用发酵棉秆、菇渣、发酵玉米秸秆和发酵玉米芯等；

选取较成熟的基质配方：

玉米秸秆:蛭石:河沙=5:3:2

棉杆:蛭石:河沙=5:3:2

棉杆:蛭石:河沙=6:2:2

玉米秸秆:炉渣:河沙=5:3:2

棉杆:炉渣:河沙=5:3:2

（2）物理指标的确定

取一已知体（容）积（V≥4L，标出3L线并用小刀凿以小缝隙）的塑料烧杯，称净重（W₁）；把自然风干的待测基质装填入塑料烧杯至3L线，称重（W₂）；然后将装有基质的塑料烧杯用两层湿纱布封口，并将所凿缝隙用防水胶布封住，浸泡在水中24小时后（水位线始终要没过容器（塑料烧杯）顶部至少2cm），从水中取出，除去封口胶布，让3L线以上水分自由溢出，即为饱和水状态下称重（W₃），并将封口用的湿纱布称重（W₄）；最后用湿纱布包住塑料烧杯后倒置，让烧杯内的水分（重力水）自由沥干，称重（W₅）。按以下公式计算各物理指标：

针对所选的材料，测定其各项物理指标，见表1。

由上表数据得知：选用3L测其物理指标精度能满足要求，浸泡时间24小时为宜，倒置时间为8小时为宜。

（3）电导率的确定

土壤电导率是指土壤溶液传导电流的能力，当基质浸取液电导率最大时，溶液中容积的离子最多，其反映基质的真实含盐量；把所采基质样与蒸馏水按体积比1：5混合，即基质200ml，蒸馏水1000ml，充分搅拌3分钟，浸泡不同时间后，过滤、静置30 min；用电导率仪测定得电导率数据，见表2。

由上表数据得知：当基质浸泡10小时后，浸取液电导率值达到最大值，可以选定无土栽培基质电导率测定的最佳浸泡时间为10小时。  

2.3 pH值的确定

对于pH值的测定，将所采基质样与蒸馏水按体积比1：5混合，充分搅拌3分钟，浸泡时间为2小时、4小时、6小时、8小时、10小时、12小时、14小时、16小时、24小时、36小时和48小时；过滤、静置，利用pH计测定不同浸泡时间对应值，通过对各情况理化指标对比分析，得出各指标的值，所得pH 值从图1中可以看出，当基质浸泡时间4～14小时，pH值较稳定，当浸泡时间低于4小时或超过16小时后pH明显增大。可以选定无土栽培基质pH测定的最佳浸泡时间为4～14小时。

3应用

3.1 栽培基质的选择原则

基质的选用上应该把握以下两个基本原则：一是基质的适用性，理想的无土栽培基质，其容重应在0.65g/cm³左右，总孔隙度在60%左右，大小孔隙比在1:3，化学稳定性强，酸碱度接近中性，没有毒性物质存在；第二个原则是经济性，所选用的基质应该是当地资源丰富，经过简单处理能够满足无土栽培对基质的要求，能够达到较好的生产效果这样既可以减少基质异地运输的成本又可以充分利用当地的资源降低生产成本提高经济效益。

3.2快速筛选经济适用栽培基质

选择原材料丰富、能够循环利用、不污染环境、栽培效果好的有机、无机复合基质作物原料；利用本方法提供的对单一基质的理化性状进行测定，借鉴当地栽培生产经验，对适宜基质原料按不同体积配比，按加权平均的方法，估算出各配方理化性状，从中初步筛选出适宜的基质配方；对初步选出的基质配方进行实际生产试验，结合作物产量和作物各个形态及生理指标，进行进一步筛选，该方法的应用大大提高适宜栽培基质筛选进程。

3.3 作物生长基质环境实时诊断

和土壤一样，对于无土栽培基质的物理指标（容重、田间持水率、总孔隙度、重力孔隙度和非重力孔隙等）和化学指标pH值、电导率等，在评价基质物理性能和土壤肥力方面，均具有重要意义。通过本方法能快速获取栽培基质物理化学指标。该指标体系可以准确判断基质的水分状况、通气性、肥力等，并结合植物生长状况，实现精确灌溉和精量施肥，为无土栽培技术的“水肥一体化”技术奠定基础。

Claims (1)

1.一种无土栽培基质理化性状的测定方法，其特征在于：确定了基质物理指标测定所需样品量、浸泡时长和倒置时间，将各值带入计算公式计算得出各物理指标值；对电导率和pH值的测定时所需样品量、水和样品体积比及浸泡时长等进行定量分析；本方法的应用将为无土栽培基质配方的快速筛选及实现基质栽培的精准灌溉和精量施肥提供技术支撑；其方法：

1）物理指标的测定：取≥4L将蒸馏水置于塑料杯中并标出3L线的刻度，并用小刀凿以出水口，称重得W₁；将待测基质装填入烧杯中至3L线处，称重W₂；然后用两层湿纱布封口，并将出水口用防水胶布密封，浸泡24小时后，将基质取出，除去出水口防水胶布，让3L线以上水分自由溢出，即在饱和水状态下称重W₃，并将封口用的湿纱布称重W₄；最后用湿纱布包住塑料杯后倒置，让烧杯内的重力水，自由沥干，称重W₅；

以公式计算：

容重（g/cm³） 

持水能力（%）

总孔隙度（%） 

通气孔隙（%）

持水孔隙（%）= 总孔隙度-通气孔隙

大小孔隙比 = 通气孔隙/持水孔隙

2）电导率和pH值的测定：把所采基质样与蒸馏水按体积比1：5混合，浸泡8-10小时，过滤、静置30 min，再用电导率仪和pH计测定其精确值。

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