固體基質的無土栽培類型由于植物根系生長的環境較為接近天然土壤,緩沖能力強,不存在水分、養分與供氧氣之間的矛盾,因此在生產管理中較為方便,且設備較水培和霧培簡單,甚至可不需要動力,具有一次性投資少、成本低、性能相對較穩定、經濟效益較好等特點,生產中普遍采用。近年來,隨著具有良好性能的新型固體基質的開發利用以及在生產上工廠化育苗技術的推廣,我國的固體基質栽培的面積不斷擴大。從我國現狀出發,基質栽培是最有現實意義的一種方式。　　

無土栽培由營養液、基質、設施和設備幾部分組成,經過多年的研究和試驗,營養液的配方已基本形成,需要時可到相關材料中查找。對于設施和設備來說,可以長途調運。但對于基質,要根據不同條件、不同地區,不同資源因地制宜,應用不同的基質。

一、常見基質物料及理化性質

1.無機基質

無機基質作為基質的一大類,在生產上應用較為廣泛,常用的有巖棉、砂、石礫、蛭石等,這些基質雖歸為同一類,但很多方面是不同的 。

（1）巖棉

 無土栽培巖棉

巖棉的外觀是白色或淺綠色的絲狀體,總孔隙度大,吸水力很強。碳、氮比和鹽基交換量低。巖棉吸水后,會依其厚度的不同,含水量從下至上而遞減;相反,空氣含量則自下而上遞增。栽培中施用營養液后,新巖棉pH 較高,在栽培初期使營養液的pH 有所升高,但經過一段時間巖棉的高pH 會被營養液的低pH所中和。巖棉作為基質具有化學性質穩定、物理性狀優良、pH 穩定以及經高溫消毒后不攜帶任何病原菌等特點。巖棉質輕,不會腐爛,透氣性好,被認為是當今無土栽培最好的基質之一,世界上已普遍采用。但塊板狀的巖棉,廢棄后由于在土壤中極難分解,并損害土壤的耕作性狀,故被視作污染物。

（2）砂

砂的來源廣泛,在河流、大海、湖泊的岸邊以及沙漠等地均有大量的分布,加上價格便宜,是無土栽培應用最早的一種基質材料。碳、氮比和持水量均低;沒有鹽基交換量。用作無土栽培的砂應確保不含有毒物質。不同地區不同來源的砂的組成成分差異很大。沙的粒徑大小應相互配合適當,如太粗易產生基質中通氣過剩,保水能力較差,植株易缺水,營養液的管理麻煩;而如果太細,則容易在沙中儲水,造成植物根系的澇害。用砂作為基質的主要優點在于其來源容易,價格低廉、作物生長良好,但由于沙的容重大,給搬運、消毒和更換等管理工作帶來了很大不便。

（3）石礫

在蔬菜營養液栽培中礫培較為普遍,其來源是河邊石子或石礦場巖石碎屑。礫石本身不具有鹽基交換量,保持水分和養分的能力差,但通氣排水性能良好。石礫的粒徑應選在1. 6～20 mm 的范圍內,其中總體積一半的石礫直徑為13 mm左右。石礫應較堅硬,不易破碎;選用的石礫最好棱角不明顯,特別是株型高的植物或露天風大的地方,更應選用棱角鈍的石礫,否則會使植物莖部受到劃傷。

（4）蛭石

無土栽培蛭石

蛭石為云母類次生硅質礦物,一種水合鎂鋁硅酸鹽,為鋁、鎂、鐵的含水硅酸鹽,由一層層的薄片疊合構成。質地輕而多孔隙,有良好的透氣性、吸水性及一定的持水力,并含有可供花卉吸收利用的鎂、鉀等元素。蛭石的容重很小,能提供一定量的鉀,少量的鈣、鎂等營養物質。蛭石具有較高的緩沖性和離子交換能力,通氣性也好,園藝上用它作育苗、扦插或以一定比例配置混合栽培基質,效果較好。無土栽培用蛭石的礫徑應在3 mm以上,用作育苗的蛭石可稍細些。由于蛭石顏色比其他基質好看,在實際應用中,花卉種植偏愛蛭石。重復使用時,其物理性狀會有所改變。

（5）珍珠巖

無土栽培珍珠巖

為含硅質礦物,由灰色火山巖經粉碎加熱至1 000 ℃,膨脹形成的一種白色顆粒狀物。性質穩定、堅固、質地輕、清潔無菌,具有良好的排水和通氣性,但保水、保肥性稍差。是一種封閉的輕質團聚體,容重小,碳氮比低。作育苗基質時常和其它基質混用,澆水時容易浮起。

（6）膨脹陶粒

無土栽培陶粒

膨脹陶粒又稱多孔陶粒或海式礫石,是用大小比較均勻的團粒狀陶土,在800～1 100 ℃的高溫陶窯中煅燒制成的其化學成分和性質受陶土原料成分的影響,有一定的鹽基代換量。膨脹陶粒作為基質其排水通氣性能良好,每個顆粒中間有很多小孔可以持水。陶粒本身價格雖高于珍珠巖、蛭石等基質,但因其耐用,故實際使用價格并不高。

（7）爐渣

無土栽培爐渣

為燃燒后的殘渣,民用燃料的廢棄物,工礦企業的鍋爐、食堂及北方地區居民的取暖等都有大量爐渣,各地均有,數量較大,取材方便。爐渣灰通氣性好,容重適中,有利于固定作物根系,種植作物時不易倒苗,但由于顆粒大小相差懸殊以及常混有石塊,使用前最好將其粉碎,具有良好的理化性質,同時,爐渣的價格低廉。缺點是堿性大,保水吸水性能力差,質地不均一,熱容量小,變溫幅度大,對營養液成分影響大。

2.有機基質 

有機基質的化學性質一般穩定性較差,它們通常具有較高的鹽基交換量,其蓄肥能力相對較強 。

（1）稻殼

無土栽培稻殼

水稻產區最常見的有機廢棄物,是水稻產區加工時的副產物;常用的是炭化稻殼又叫礱糠,由暗火悶燃(炭化處理)而成。容重、總孔隙度及大小孔隙都比較適中,通透性好;保肥保水性能一般,養分含量低,pH 值偏高。能與其他任何基質材料配合使用,也是復合育苗基質的優質原料之一。近些年,關于生稻殼在無土栽培上的應用日益被人重視 。

（2）草炭

無土栽培草炭

草炭是迄今為止被世界各國普遍認為是最好的無土栽培基質之一。生產上通常和其它基質(如砂、蛭石、爐渣灰等) 混合使用。但是我國草炭資源分布不均勻,主要分布于北方,其質量較好,這與北方的地理和氣候條件有關。是低溫、濕地的植物殘體經數千年的堆積,在氣溫較低、雨水較少的條件下,植物殘體緩慢分化而成,為不可再生的自然資源,長期采用必然會造成草碳資源枯竭,所以應該合理的利用。在使用過程中,產區的草炭由于開采和加工簡單,價格便宜;但在非產地,由于經過長距離運輸和精細加工,優質泥炭的價格相對較高。

（3）鋸木屑

無土栽培鋸木屑

鋸木屑來源豐富、容重輕、吸水保水性較好;但碳氮比過高,單獨使用要補充大量N 肥,否則易造成植株缺N;基質較偏酸性,可與堿性基質(如灰)混合使用。鋸末作為栽培基質受到越來越多的關注,但其含有大量雜菌及致病微生物,需經過適當處理和發酵腐熟才能應用,使用高溫滅菌和殺苗劑,能殺死有害病菌,但使基質中的有益微生物減少,且不能使這種高碳氮比鋸末中的碳素得到有效降解。

（4）椰子纖維

無土栽培椰子纖維

長纖維素,松泡多孔,保水和通氣性能良好。與泥炭相比,椰子纖維含有更多的木質素和纖維素,半纖維素含量卻很低;其本身所含可供植物利用的礦質元素含量很低,但P 和K的含量卻很高。我國海南等地具有豐富的椰子纖維資源,有待很好地開發利用。基于椰子纖維的良好性能,應以生產模制基質等高檔成型產品為主才能創造更好的效益。

（5）甘蔗渣

無土栽培甘蔗渣

制糖業的副產品,在我國南方來源廣泛。干甘蔗渣,除少量用于造紙和制造糠醛外,大部分作為燃料燒掉,新鮮的甘蔗渣碳氮比很高,不能直接使用,經過添加氮肥并堆漚處理后,可成為與泥炭種植效果相當的良好栽培基質。60 %的木糖渣與30 %的煤灰、10 %的煤渣混合,添加尿素、雞糞等,可成為與泥炭相當的番茄育苗基質。用甘蔗渣作育苗基質的蔗渣應較細,最大粒徑不超過5 mm;用作袋培或槽培,粒徑可稍大,但最大也不超過15 mm。

（6）蘆葦末

利用造紙廠廢棄下腳料,添加一定比例的雞糞等輔料,在發酵微生物的作用下,堆制發酵合成優質環保型無土栽培有機基質。已廣泛應用于無土栽培和育苗之中,尤其在長江流域普遍采用。

3.常見基質理化性質 

無土栽培中,對植物生長影響較大的基質物理性質包括:容重、密度、總孔隙度、持水量、大小孔隙比以及顆粒粒徑大小等。

4.復合基質

復合基質也叫混合基質,是指兩種以上的單一基質按一定比例混合而成的基質。這些復合基質中和了各種組成物料的優良的理化性質,克服單一物料的缺點,有利于提高栽培效果。使用中針對不同植物,復合基質的組成不同,如草炭、蛭石、爐渣、珍珠巖按2∶2∶5∶1混合,適于番茄、辣椒育苗;按4∶3∶1∶2混合,適于西瓜育苗;草炭和爐渣按1∶1混合適宜黃瓜育苗。復合基質的選用一定要在少量試驗的基礎上才能進行大規模使用。

二、無土栽培的基質選擇

1.基質選擇應注意的問題

在多年人類對自然的改造過程中,人們認識到以犧牲環境為代價換取人類飛速的發展,對自然的可持續發展造成了嚴重的創傷。近年來環境污染越來越嚴重,人類認識到可持續發展的重要性,開始保護環境。對于基質的選用來說,不污染環境越來越被人們所重視。所以在基質的選用過程中,對于那些不可回收的、屬于資源性物質的基質原料要合理使用,盡量不用,用一些可再生的和可回收利用的來代替。這是以后世界發展的大趨勢,對人類以后的發展有很大的促進作用。 

世界上普遍應用的基質是草炭和巖棉,但這兩種基質成本昂貴且草炭屬不可再生自然資源,長期開采會使資源枯竭,地貌和生態環境遭到破壞。而巖棉不可降解,長期應用會造成嚴重的環境污染。目前世界各國都在研究草炭、巖棉的替代物,如加拿大用鋸末,以色列用牛糞和葡萄渣,英國用椰子殼纖維等均獲得良好效果。低成本、環保型無土栽培基質成為我國研究的重點,新型無土栽培基質研究已取得重大進展并逐步走向產業化開發。

一種基質在一個地方使用較好,不代表其有普遍應用性,各地的氣候、資源等因素不用,使得各地對基質的要求不同,無土栽培基質的選用地域性很強,如果長途調運基質不但增加了成本,同時,有些基質不是各地都適用的。以黑龍江省為例,是我國林業和農業的大省,有豐富的基質材料資源,在合理開發利用草炭資源的同時,可以重點發展以木屑、落葉、稻殼、作物秸稈、爐渣、煤矸石等為主的無土栽培基質;既避免了環境污染及資源浪費,又能產生更多的經濟效益、生態效益,實現農業可持續發展。

又如,在西南地區,泥炭貯藏量少,價格比較高,而作物秸稈、稻殼、甘蔗渣資源豐富,價格便宜,從經濟的角度考慮,可用這些原料代替泥炭。比如,華南農業大學采用甘蔗渣和沙的復合基質進行番茄栽培,栽培效果與進口巖棉基質相似,但成本很低。

2.理想基質的要求

基質的選擇主要從水、肥、氣協調方面考慮,既要有良好的保水、透氣性能,又要有良好的保肥能力和酸堿緩沖能力,還要經濟,利于就地取材[5] 。優良的基質在物理性質上,固、液、氣三相比例恰當,容重為0. 1～0. 8g/ cm3 ,總孔隙度在75 %以上,大小孔隙比在0. 5 左右;化學性質上,陽離子交換量大,基質保肥性好,pH 值接近中性,并具有一定的緩沖能力,具一定的C/ N(30 ∶1)比以維持栽培過程中基質的生物穩定性。 

理想的無土栽培的理化性狀應類似優質土壤,主要篩選原則如下:適于種植眾多種類植物,適于植物各個生長階段,甚至包括組織培養試管苗出瓶種植。容重輕,便于大中型盆栽花木的搬運,在屋頂綠化時可減輕屋頂的承重荷載。總孔隙度大,達到飽和吸水量后,尚能保持大量空氣孔隙,有利于植物根系的貫通和擴展。吸水率大,持水力強,有利于盆花租擺和高架公路綠化時減少澆水次數;同時,過多的水容易疏泄,不致發生濕害。具有一定的彈性和伸長性,既能支持住植物地上部分不發生傾倒,又能不妨礙植物地下部分伸長和肥大。

澆水少時,不會開裂而扯斷植物根系;澆水多時,不會黏成一團而妨礙植物根系呼吸。絕熱性較好,不會因夏季過熱、冬季過冷而損傷植物根系。本身不攜帶病蟲草害,外來病蟲草害也不宜在其中滋生。不會因施加高溫、熏蒸、冷凍而發生變形變質,便于重復使用時進行滅菌滅害。

本身有一定肥力,但又不會與化肥、農藥發生化學作用;不會對營養液的配置和pH 有干擾,也不會改變自身固有理化性質。沒有難聞的氣味和難看的色彩,不會招誘昆蟲和鳥獸。pH 容易隨意調節。不會污染土壤,本身就是一種良好的土壤改良劑,并且在土壤中含量達到50 %時也不出現有害作用。沾在手上、衣服上、地面上容易清洗掉。不受地區資源限制,便于工廠化批量生產。日常管理簡便,基本上與土培差不多。價格不高昂,用戶在經濟上能夠承受。