CN114747456A - 一种无土栽培用基质材料及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无土栽培用基质材料及其用途，所述材料由短纤维构成，所述短纤维中含有10～90重量%的热熔粘合纤维，所述热熔粘合纤维的直径为5～50微米，所述短纤维的单根抽拔强度为0.01～5.0N。本发明的无土栽培用基质材料具有空隙率高、蓬松硬挺、透气性好的特点，可应用于水培以及育苗领域。

Description

一种无土栽培用基质材料及其用途

技术领域

本发明涉及一种无土栽培用基质材料及其用途，具体涉及一种水培以及育苗用基质材料。

背景技术

中国人口众多，对蔬菜、水果等农作物的需求量巨大，同时，随着经济的不断发展，人们对蔬菜品质的要求也不断提高。传统的土壤大棚栽培的蔬菜和水果等农作物，不仅占地面积大，而且大多在偏远地区种植，运费高昂。另外，土壤中经常会含有重金属等有害物质，且为了控制病虫害，还要经常使用农药，这样就会对人体的健康造成安全隐患。

近几年，无土栽培、水培植物工厂等项目逐渐兴起，其中水培基材对于植物的生长至关重要。水培基材可以根据植物生长的需要，通过人为控制植物根部的水分和空气的比率，更有利于根系的生长。水培基材的结构蓬松，浇水后不会像土壤一样变形，还能一直保持一定的空气量。另外，由于无土栽培不会带入任何病原体和虫卵，因此，培植的植物几乎不会产生病虫害，更不会滋生蚊虫；而且也不会像土壤一样有尘土飞散的问题，不会造成环境污染。基于以上优点，无土栽培市场以及水培基材的市场规模逐年扩大。

目前，水培以及育苗用基质材料主要使用人造海绵，但是海绵的主要成分是聚氨酯材料，该种材料的透气性与吸水性都较差，只能通过空气压力吸附水分，而且海绵的可降解性较差，不是环境友好型材料。

针对上述海绵材料所存在的主要问题，该领域的开发者们一直在努力开发出更好的水培基质材料。如中国公开专利CN103554407A公开了一种亲水性聚氨酯半硬泡无土栽培基材及其制备方法，该专利是通过将聚氨酯材料进行改性，使其具有优异的亲水吸水性能，从而改善了海绵材料的吸水特性，但是该材料由于本身发泡结构的特性，就会对材料的通气度存在一定的制约，这样植物的根部在缺氧的情况下，非常容易造成烂根、坏死等问题；另外，该材料并非可降解材料，使用后对环境会造成负担，且材料不具有促进植物生长的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空隙率高、蓬松硬挺、透气性好的无土栽培用基质材料。

本发明的技术解决方案如下：本发明的无土栽培用基质材料由短纤维构成，所述短纤维中含有10～90重量%的热熔粘合纤维，所述热熔粘合纤维的直径为5～50微米，所述短纤维的单根抽拔强度为0.01～5.0N。

上述热熔粘合纤维优选为可降解热熔粘合纤维。

上述材料中优选还含有圆形截面合成纤维、纤维素纤维、纳米纤维和异形截面纤维中的一种或几种。

上述纤维素纤维优选为直径在10～20微米之间的纤维。

上述纳米纤维优选为直径在100～500nm之间的纤维。

上述短纤维的平均长度优选为3～8厘米。

本发明的无土栽培用基质材料的通气度优选为100～500cm/s。

本发明的无土栽培用基质材料的厚度优选为2.0～5.0厘米。

本发明的无土栽培用基质材料的空隙率优选为96.5～99.5%。

本发明的有益效果：本发明的无土栽培用基质材料中至少含有一定比例的热熔粘合纤维，所得的基质材料具有空隙率高、蓬松硬挺、透气性好的特点。本发明的无土栽培用基质材料可应用于水培以及育苗领域，由于本发明的纤维本身具有特殊的结构，可以增加根部与水分养分的接触面积，从而促进植物对水分养分的吸收，有利于植物的根系生长。

具体实施方式

本发明的无土栽培用基质材料由短纤维构成，所述短纤维中含有10～90重量%的热熔粘合纤维，所述热熔粘合纤维的直径为5～50微米，所述短纤维的单根抽拔强度为0.01～5.0N。这里的热熔粘合纤维为皮芯型复合结构纤维，其中，皮/芯的成分结构选自聚乙烯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚酯/聚酯、聚乳酸/聚己内酯材料中的一种，本发明的热熔粘合纤维优选可生物降解的聚乙烯/聚丙烯或聚酯/聚酯形成的皮芯型复合结构纤维。良好的无土栽培用基质材料，需要具有较大的空隙率以及蓬松硬挺度，为了得到空隙率高、蓬松硬挺、透气性好的基质材料，基质材料中热熔粘合纤维的含量为10～90重量%。如果热熔粘合纤维的含量低于10重量%的话，材料中起成型固定作用的纤维含量过少，纤维与纤维之间就难于缠结，即使可以缠结成纤维网，其结构也是松散的，硬挺度极低，没有压缩回弹的特性，从而导致基质材料的成型性变差，而且当所得的基质材料作为水培或育苗的基质材料时，该材料上的纤维容易脱落，脱落后可能还会对植物造成污染；如果热熔粘合纤维的含量大于90重量%的话，材料中起成型固定作用的纤维含量过多，虽然纤维与纤维之间能充分缠绕在一起，但是所得的基质材料的手感会变得较硬、厚度变薄，从而就会导致基质材料的孔隙率变小，当该材料作为水培或育苗的基质材料时，由于材料的透气保水性能下降，从而导致植物根部的生长缓慢或植物不生长。考虑到基质材料的吸水透气性、成型性以及蓬松硬挺，本发明基质材料中热粘合纤维的含量优选30～70重量%。

上述热熔粘合纤维的直径为5～50微米，热熔粘合纤维的直径必须控制在一定的范围内，如果热熔粘合纤维的直径低于5微米的话，纤维直径过细，所得的基质材料硬挺度下降，材料的成型性和回弹性就会变差，材料易受力变形，影响材料的透气性和吸水性；如果热熔粘合纤维的直径大于50微米的话，纤维的直径过粗，所得的基质材料刚性大、硬挺度高，当该材料作为水培的基质材料时，植物的根在材料中生长时，遇到刚性纤维阻碍的话，就会抑制植物的生长。因此，考虑到本发明的基质材料既要具有一定的硬挺度，还具有良好的透气性，上述热熔粘合纤维的直径优选10～30微米。

上述短纤维的单根抽拔强度为0.01～5.0N，这里短纤维的单根抽拔强度是指基质材料中的单根纤维从材料中抽取拨出过程中的最大强度，抽拔强度是为了反映基质材料中纤维结构的缠结程度。良好的基质材料可以起到很好地固定植物根部的作用，因此，构成基质材料的纤维之间的缠结强度需要有一定的要求。如果短纤维的单根抽拔强度低于0.01N的话，说明纤维与纤维之间的缠结强度过低，纤维很难缠结在一起，即使可以缠结成纤维网，其结构也是极其松散的，从而导致基质材料的成型性变差，当所得的基质材料作为水培或育苗的基质材料时，就无法起到固定植物根部的作用，而且受力变形后，材料的透气吸水性能也会变差；如果短纤维的单根抽拔强度高于5.0N的话，说明纤维与纤维之间的缠结强度过高，就会造成所得基质材料的手感变得较硬，即基材的变得比较密实、蓬松性下降、厚度变薄，从而导致材料的保水透气性降低，当该材料作为水培的基质材料时，植物的根在材料中生长时，过于密实的材质就会抑制植物的生长。考虑到基质材料的蓬松硬挺度以及吸水透气性，本发明的基质材料中短纤维的单根抽拔强度优选为0.02～2.0N。

上述热熔粘合纤维优选为可降解热熔粘合纤维，可降解热熔粘合纤维是指在特定环境下，由热、光、机械力、化学试剂、微生物等外界因素作用下，大分子链无规则断裂、致使聚合度和相对分子量下降，并最终变成二氧化钛和水的热熔粘合纤维。由于热熔粘合纤维优选为皮芯型复合结构纤维，该热熔粘合纤维不仅是皮芯型复合结构纤维，而且还是可降解纤维，这里的可降解热熔粘合纤维优选可降解PET-ES皮芯纤维、聚乳酸/聚己内酯皮芯纤维、PBAT/PET皮芯纤维、PBAT/聚乳酸皮芯纤维。当可降解的基质材料应用于水培时，材料在使用过程中可以很好地促进植物的生长，在使用完成后，材料可以直接堆肥处理，不会对环境造成污染，甚至可以直接被水冲散，省去处理的工序，很大程度上节约了人力的成本。而且，由于无土栽培用基质在育苗后，幼苗的根系会与基质缠结在一起，因此分离后该基质材料无法被再次使用，且回收难度大，只能丢弃，如果基质为不可降解材料，废弃后就会造成很严重的白色污染，因此优选可降解纤维。

本发明的基质材料中除优选还含有圆形截面合成纤维、纤维素纤维、纳米纤维和异形截面纤维中的一种或几种。上述圆形截面合成纤维优选为涤纶纤维、聚酰胺纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯腈纤维或聚己内酯纤维；上述纤维素纤维优选为粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维、莫代尔纤维、竹纤维或大豆蛋白纤维；上述纳米纤维是通过纺丝法或生物制备法制得的直径在纳米级别的纤维，优选纳米涤纶纤维、纳米尼龙纤维、纳米壳聚糖纤维、纳米丙纶纤维或纳米乙纶纤维。上述异形截面纤维指的是使用非圆形喷丝孔制备的具有非圆形截面的纤维，优选涤纶、尼龙、聚乳酸的三角形截面纤维、十字形截面纤维、三叶形截面纤维、多叶形截面纤维、扁平形截面纤维或H形截面纤维。

考虑到材料具有可降解的特性，上述圆形截面合成纤维更优选可降解涤纶纤维、聚己内酯纤维或聚乳酸纤维；纤维素纤维因为本身原材料具备可降解性；纳米纤维优选可降解纳米壳聚糖纤维、可降解纳米丙纶纤维、可降解纳米涤纶纤维或可降解纳米乙纶纤维，异形截面纤维优选可降解异形涤纶纤维、异形聚乳酸纤维。

上述纤维素纤维优选为直径在10～20微米之间的纤维。为了进一步保证基质材料的高孔隙率、优异的保水性，基质材料中优选含有直径为10～20微米之间的纤维素纤维，如果纤维素纤维的直径过小的话，说明纤维素纤维的纤度过细，当制得的基质材料吸水后，较细的纤维素纤维就会很容易缠结到一起，从而导致材料整体的孔隙率降低；如果纤维素纤维的直径过大的话，一方面，纤维素纤维遇水后，会有吸水膨胀的现象，膨胀后纤维质量会大幅度增加，且由于纤维重量大，就会导致材料的厚度降低，通气度下降，另一方面，纤维直径过大的话，植物根部与纤维的接触面积会相应地减少，从而影响植物对水分养分的吸收效率。考虑到维持基质材料的空隙率和保证植物的吸收效率，纤维素纤维的直径更优选12～18微米。

上述纤维素纤维的含量优选为10～40重量%，如果纤维素纤维的含量过大的话，纤维吸水后，由于纤维吸水膨胀，质量增加，而且吸水后的纤维相互结合，缠结程度增加，导致材料的厚度会大幅度降低，从而影响材料的通气性；如果纤维素纤维的含量过小的话，材料中主要起吸水作用的成分占比较少，材料的吸水性变差。

本发明的无土栽培用基质材料中优选含有异形截面纤维，采用异形截面纤维制得的基质材料作为水培基质材料时，就会增加纤维与植物根部的接触面积，从而促进植物对水分养分的吸收，考虑到基质材料中异形截面纤维与植物根部的接触面积要尽可能的大，且纤维在任何变形的情况下依然能够具有较大的表面积，异形截面的形状优选多叶型截面。上述异形截面纤维的材质可以是涤纶、尼龙、丙纶、腈纶等合成纤维，也可以是棉、麻等天然纤维，还可以是粘胶、天丝等人造纤维素纤维。考虑到基质材料的整体可降解性，及对自然环境的负担，上述纤维优选可降解纤维。

上述异形截面纤维的含量优选为10～60重量%。如果异形截面纤维的含量过小的话，基质材料内部的纤维总表面积较低，纤维与植物根部的接触面积变少，这样就会减少植物对水分养分的吸收效率，从而无法达到促进植物生长的作用；当异形截面纤维的含量过大的话，必然会使基质材料中热熔粘合纤维的含量降低，这样纤维与纤维之间就难于缠结，即使可以缠结成纤维网，其结构也是松散的，硬挺度极低，没有压缩回弹的特性，从而导致基质材料的成型性变差，而且当所得的基质材料作为水培或育苗的基质材料时，不能固定植物根部。

上述纳米纤维优选为直径在100～500nm之间的纤维，且纳米纤维的含量优选为5～20重量%。采用极细的纳米纤维制得的基质材料作为水培基质材料时，可以增加植物根部与水分、养分的接触面积，就可以进一步确保和提高植物对水分、养分的吸收，从而促进植物的生长。由于植物根部以及根毛部分的吸收孔的直径大小一般在100nm左右，纳米纤维的直径最好优选为100～500nm，如果纳米纤维的直径过小的话，由于纳米纤维比表面积极大，极易造成纤维团聚，纤维无法均匀分散，这样就不能增加纤维与植物根部的接触面积；如果纳米纤维的直径过大的话，纳米纤维与普通纤维的纤维直径较为接近，就会导致所得的基质材料与植物根部的根毛以及吸收孔不能充分接触，从而难以起到促进植物对水分养分吸收的作用。

本发明的无土栽培用基质材料中优选酸性纤维，采用酸性纤维制得的基质材料作为水培基质材料时，由于纤维具有酸性，可以使得植物根部处于酸性的环境，有利于根的发育及苗的生长，上述酸性纤维优选聚乳酸纤维。

上述短纤维的平均长度优选为3～8厘米，这里短纤维的平均长度可以是热熔粘合纤维的长度，也可以是亲水纤维的长度，还可以是异形截面纤维的长度。本发明的基质材料优选是通过梳理成网的加工工艺制得的，如果短纤维的平均长度过短的话，纤维在梳理成网时，由于纤维长度过短，造成落棉的现象，而且纤维之间的缠结程度不充分，导致制得的基质材料硬挺度和回弹性下降；如果短纤维的平均长度过长的话，纤维在梳理成网时，容易卷绕在梳理机锡林上，使得纤维梳理不充分，易产生棉结，造成材料中杂质增多，这样就会导致基质材料的吸水保水性下降，且棉结还会阻碍植物的根部生长。

本发明的无土栽培用基质材料的通气度优选为100～500cm/s，植物的生长需要充足的空气供给，如果基质材料的通气度过小的话，说明该材料的孔隙率过小，植物根部因缺氧而造成烂根等问题；如果基质材料的通气度过大的话，说明该材料的孔隙率过大，结构松散，无法起到固定植物根部的作用，从而影响植物的生长。因此，本发明基质材料的通气度更优选为150～400cm/s。

本发明的无土栽培用基质材料的厚度优选为2.0～5.0厘米，水培蔬菜以及育苗时植物根部的总长度一般在10厘米以内，如果基质材料的厚度过薄的话，基材与根部交互部分过少，无法起到充分固定和促进植物生长的作用；如果基质材料的厚度过厚的话，基质材料就会完全包裹住根部，当植物接近成熟时，会在一定程度上阻碍根的继续发育，从而影响植物进一步的生长。

本发明的水培基质材料需要有较高的空隙率，以确保材料具有充分的保水性以及通气性，该基质材料的空隙率优选为96.5～99.5%。如果基质材料的空隙率过低的话，材料的通气度必然会降低，植物根部因缺氧而造成烂根等问题，且空隙率过小，材料的保水性能也会相应的下降，不利于植物的生长；如果基质材料的空隙率过高的话，说明该材料结构松散，无法起到固定植物根部的作用，另一方面，空隙率过高，空隙的尺寸也会变大，在空隙尺寸较大的情况下，材料的锁水保水能力会相应的下降。

通过以下实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于实施例，实施例中的各物性由下面方法测定。

【热熔粘合纤维含量】

取3～5毫克基质材料进行红外测试，确认组成成分，查出各成分熔融热焓的标准值；再取3～5毫克样品对其进行DSC测试，分别得出各成分的熔融热焓值，通过实测熔融热焓的数值与标准熔融热焓的比例，算出基质材料中热熔粘合纤维的含量，测5次，最后取平均值。

【短纤维的单根抽拔强度】

取试样尺寸：50mm×50mm，取样位置：样品幅宽方向左、中、右各三处，分别取2枚，在20±2℃×65±4%的实验室调湿24h后，采用单纤维拉伸机对短纤维的抽拔强力进行测试，先将样品在底部固定，随机夹取材料中的一根纤维进行匀速拉伸，纤维完全抽出过程中，拉伸曲线的最大值点为短纤维的单根抽拔强度，取样测试N数：N=20，最后取平均值。

【通气度】

采用TEXTEST FX3300透气性测试仪进行测定，测试面积38cm2，测试压差125Pa。将测试样品压在测试头上，仪器产生持续的气流通过试样，并在试样两面产生一定的压差，系统将自动计算出试样在单位时间内流过材料单位面积的空气体积。

【纤维直径】

采用SEM电子显微镜拍摄样品，拍摄倍率为200倍，随机测量材料中纤维的直径，取30次测量结果的平均值，该平均值为纤维直径。

【短纤维的平均长度】

将短纤维从基质材料中抽取剥离出来（抽取时，若发生纤维断裂则舍去），然后直接用直尺测量完好的纤维长度，取10根短纤维进行测量，10次测量结果的平均值作为短纤维的平均长度。

【克重】

取试样尺寸：200mm×200mm，取样位置：样品幅宽方向左、中、右各三处，分别取3枚，在20±2℃×65±4%的实验室调湿24h后，用电子天平分别测试这3枚试样的克重，计算出平均值，作为样品的克重值。

【厚度】

取试样尺寸：200mm×200mm，取样位置：样品幅宽方向左、中、右各三处，分别取3枚，在20±2℃×65±4%的实验室调湿24h后，用直尺分别测量这3枚试样的厚度，计算出平均值，取样测试N数：N=9、试验结果：小数点后1位。

【空隙率】

取试样尺寸：200mm×200mm，取样位置：样品幅宽方向左、中、右各三处，分别取3枚，在20±2℃×65±4%的实验室调湿24h后，用电子天平分别测试这3枚试样的克重，计算出平均值，作为样品的克重值（M）；再通过直尺测量出材料的厚度（A），取十个点平均值；通过查表，得到材料的密度（P）；最后通过克重（M）、厚度（A）以及材料的密度（P）来计算空隙率（Q）。空隙率的计算公式如下：

Q=1-（（M/A）/P）×100%。

【育苗时间】

将准备开好孔的基材采用细喷头均匀浇水，浇完后将香豌豆种子点播到预先开好的孔中，然后再用细雾喷头喷一次水，再在20～25度条件下，适度的进行光照，记录下种子育苗完成后所需要的时间，以天数计算。

实施例1

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与50重量%的可降解圆形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例2

将80重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与20重量%的直径为15μm的棉纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例3

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解PBAT、芯层成分为可降解聚乳酸的皮芯型复合结构纤维与50重量%的可降解三叶形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例4

将85重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与15重量%的直径为200nm的可降解纳米纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例5

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的普通聚酯、芯层成分为普通聚酯的皮芯型复合结构纤维与50重量%的圆形截面普通聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例6

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与50重量%的圆形截面普通聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例7

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解PBAT、芯层成分为可降解聚乳酸的皮芯型复合结构纤维与50重量%的三叶形截面普通聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表1。

实施例8

将85重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与15重量%的直径为200nm的纳米纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例9

将80重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与20重量%的可降解圆形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为4.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例10

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与50重量%的可降解圆形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例11

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与25重量%的可降解圆形截面聚酯纤维以及25重量%的棉纤维，经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.01N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例12

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与50重量%的直径为50μm的棉纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例13

将30重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解PBA、芯层成分为可降解聚乳酸的皮芯型复合结构纤维与70重量%的可降解三叶形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例14

将85重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与15重量%的直径为80nm的可降解纳米纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得本发明的无土栽培用基质材料，该材料中短纤维的单根纤维的抽拔强度为0.5N。本发明无土栽培用基质材料的各物性参见表2。

实施例1-14中制得的无土栽培用基质材料可应用于水培以及育苗领域。

比较例1

将聚氨酯材料进行发泡加工处理，得到空隙率为97%的聚氨酯人造海绵材料，该材料的各物性参见表3。

比较例2

将100重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得材料，该材料的各物性参见表3。

比较例3

将1重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与99重量%的可降解圆形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得材料，该材料的各物性参见表3。

比较例4

将50重量%的皮层成分为熔点在110度的可降解聚酯、芯层成分为可降解聚酯的皮芯型复合结构纤维与50重量%的可降解圆形截面聚酯纤维经开松、混棉后，喂入梳理机，进行梳理、铺网，得到克重为400g/m²的纤维网，然后在烘箱温度为180度的条件下进行加热，最后制得基质材料，该材料中短纤维的单根抽拔强度为10.5N。该基质材料的各物性参见表3。

表1

表2

表3

。

根据上述表，（1）由实施例1与实施例2可知，同等条件下，后者的基质材料中含有亲水纤维，与前者相比，后者所得基质材料的亲水性提高，当基质材料应用于水培以及育苗领域时，育苗时间短、育苗效率高。

（2）由实施例1与实施例3可知，同等条件下，后者的基质材料中含有三叶形截面纤维，与前者相比，后者所得基质材料的空隙率略高，材料的保水性以及与植物根部接触面积得到增加，当基质材料应用于水培以及育苗领域时，育苗时间短、育苗效率高。

（3）由实施例1与实施例4可知，后者的基质材料中含有纳米纤维，与前者相比，后者中材料的比表面积较大，当基质材料应用于水培以及育苗领域时，与植物根部接触面积提升，育苗时间短、育苗效率提高。

（4）由实施例1与实施例5可知，同等条件下，后者的基质材料中热熔粘合纤维及圆形截面合成纤维都不是可降解纤维，与前者相比，后者所得基质材料中有不可降解的成分，当基质材料经过水培育苗后废弃时，降解时间大于200年，就有可能造成白色污染。

（5）由实施例1与实施例6可知，同等条件下，后者的基质材料中圆形截面合成纤维不是可降解纤维，与前者相比，后者所得基质材料中有不可降解的成分，当基质材料经过水培育苗后废弃时，降解时间大于100年，就有可能造成白色污染。

（6）由实施例3与实施例7可知，同等条件下，后者的基质材料中三叶形截面合成纤维不是可降解纤维，与前者相比，后者所得基质材料中有不可降解的成分，当基质材料经过水培育苗后废弃时，降解时间大于100年，就有可能造成白色污染。

（7）由实施例4与实施例8可知，同等条件下，后者的基质材料中纳米纤维不是可降解纤维，与前者相比，后者所得基质材料中有不可降解的成分，当基质材料经过水培育苗后废弃时，降解时间大于100年，就有可能造成白色污染。

（8）由实施例1与实施例9可知，同等条件下，前者的热熔粘合纤维的含量在优选范围内，与后者相比，前者中所得基质材料中单纤维抽拔强力适中，即材料的蓬松硬挺，回弹性好，当将基质材料应用于水培以及育苗领域时，育苗时间短、育苗效率高。

（9）由实施例3与实施例13可知，同等条件下，前者的基质材料中三叶形截面纤维的含量在优选范围内，与后者相比，前者中所得基质材料的空隙率适中，当基质材料应用于水培以及育苗领域时，与植物根部接触面积适合，育苗时间短、育苗效率提高。

（10）由实施例4与实施例14可知，同等条件下，前者的基质材料中纳米纤维的直径在优选范围内，与后者相比，前者中所得基质材料的比表面积适中，当基质材料应用于水培以及育苗领域时，与植物根部接触面积适合，育苗时间短、育苗效率提高。

（11）由实施例1与比较例2可知，同等条件下，后者中热熔纤维含量过高，材料的通气性显著降低。

（12）由实施例1与比较例3可知，同等条件下，后者中热熔纤维的含量过低，材料无法成型，不具有使用价值。

（13）由实施例1与比较例4可知，同等条件下，后者中热熔纤维直径过大，材料无法进行育苗。

Claims (10)

1.一种无土栽培用基质材料，其特征在于：所述材料由短纤维构成，所述短纤维中含有10～90重量%的热熔粘合纤维，所述热熔粘合纤维的直径为5～50微米，所述短纤维的单根抽拔强度为0.01～5.0N。

2.根据权利要求1所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述热熔粘合纤维为可降解热熔粘合纤维。

3.根据权利要求1所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述材料中还含有圆形截面合成纤维、纤维素纤维、纳米纤维和异形截面纤维中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述纤维素纤维为直径在10～20微米之间的纤维。

5.根据权利要求3所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述纳米纤维为直径在100～500nm之间的纤维。

6.根据权利要求1所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述短纤维的平均长度为3～8厘米。

7.根据权利要求1或2所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述材料的通气度为100～500cm/s。

8.根据权利要求1或2所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述材料的厚度为2.0～5.0厘米。

9.根据权利要求1或2所述的无土栽培用基质材料，其特征在于：所述材料的空隙率为96.5～99.5%。

10.一种权利要求1所述的无土栽培用基质材料应用于水培以及育苗领域。