【權(quán)威論文】利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無土栽培基質(zhì)

李謙盛，郭世榮，李式軍

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院）

摘要：簡述了無土固體基質(zhì)的發(fā)展史及趨勢，綜述了利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生產(chǎn)無土栽培基質(zhì)的 研究、開發(fā)和應(yīng)用的現(xiàn)狀。根據(jù)無土栽培基質(zhì)的一般要求對利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生產(chǎn)無土栽培 基質(zhì)應(yīng)注意的問題進(jìn)行了討論，提出采用新技術(shù)、新工藝進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是發(fā)展這一具有廣闊前 景產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。

關(guān) 鍵 詞：有機(jī)廢棄物；無土栽培；有機(jī)基質(zhì)

有機(jī)基質(zhì)栽培因其具有性能穩(wěn)定、緩沖能力強(qiáng)、設(shè)備簡單、投資少、技術(shù)容易掌握等優(yōu)點(diǎn)，而成為我 國目前推廣應(yīng)用最多的一種無土栽培形式。發(fā)展基質(zhì)無土栽培的關(guān)鍵在于如何開發(fā)一種理化性能穩(wěn)定、原材料來源廣泛、價(jià)格低廉、對環(huán)境無污染和便于規(guī)?；唐飞a(chǎn)的基質(zhì)。在當(dāng)前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各種工農(nóng) 業(yè)有機(jī)廢棄物排放量日趨增加，對環(huán)保造成巨大壓力。

近年來，科研工作者利用各種有機(jī)廢棄物研制合成 了環(huán)保型無土栽培有機(jī)基質(zhì)，在各種作物上栽培應(yīng)用效果良好，不僅解決了有機(jī)廢棄物的處理問題，還為 無土栽培提供了優(yōu)質(zhì)有機(jī)基質(zhì)，提高了自然資源的綜合利用水平。本文主要陳述利用工農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)無 土栽培基質(zhì)的現(xiàn)狀和問題，并提出相應(yīng)的建議。

無土栽培基質(zhì)的總體要求

優(yōu)質(zhì)無土栽培基質(zhì)要能為植物生長提供穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的水、肥、氣、熱根際環(huán)境條件，具有支持錨定植 物、保持水分和透氣的作用，有機(jī)栽培基質(zhì)還具有緩沖作用，可以使根際環(huán)境保持相對穩(wěn)定。

要能使作物正常生長，無土栽培基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和生物穩(wěn)定性都要達(dá)到一定的要求。優(yōu)良的基質(zhì)在物理性質(zhì)上， 固、液、氣三相比例恰當(dāng)，容重為0.1~0.8可每立方厘米，總孔隙度在75%以上，；化學(xué)性 質(zhì)上，陽離子交換量 （787）大，基質(zhì)保肥性好，ph值接近中性，并具有一定的緩沖能力，具一定的緩沖能力; C/N比以維持栽培過程中基質(zhì)的生物穩(wěn)定性。

無土栽培基質(zhì)的發(fā)展歷史和趨勢

砂礫最早被植物營養(yǎng)學(xué)家和植物生理學(xué)家用來栽培作物，通過澆灌營養(yǎng)液來研究作物的養(yǎng)分吸收、生 理代謝以及植物必需營養(yǎng)元素和生理障礙等。

因此，砂礫可以說是最早的栽培基質(zhì)。1914年Halle用不同 級別的沙、粉粒、高嶺土栽培羽扇豆和大麥。蛭石被Woodcock(1946年）用來作為蘭花的栽培基質(zhì)等等。隨 后可作為栽培用的固體基質(zhì)很快擴(kuò)展到石礫、陶粒、珍珠巖、巖棉、海綿 C尿醛D、硅膠、離子交換樹脂 （如斑脫土，沸石及合成的樹脂材料等）、泥炭、鋸末、樹皮、稻殼、酚醛泡沫 C泡沫塑料D、爐渣以及一些 混合基質(zhì)。

而在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的有美國康奈爾大學(xué)開發(fā)的 ( 種混合基質(zhì)，英國溫室作物研究所開發(fā)的4種混合物以及荷蘭的巖棉、泥炭等。1990年以后，稻殼、粘土、砂、珍珠巖、纖維素、巖棉、泡沫塑 料是無土栽培基質(zhì)的主要材料。

近年來，由于人們環(huán)保意識的提高，巖棉的后處理問題日益突出；泥炭由 于短期內(nèi)為不可再生資源，泥炭的過分開采已經(jīng)受到環(huán)保人士的反對，并且資源分布不均，如在我國，泥炭主要集中在東北，運(yùn)輸?shù)綎|南地區(qū)將大大增加成本。

到了20世紀(jì)，除巖棉、蛭石、珍珠巖外，各種有機(jī)廢 棄物，如椰子殼纖維和造紙廠下腳料等已成為主要的無土栽培基質(zhì)材料，利用廢棄物生產(chǎn)多樣化、無害化 無土栽培基質(zhì)實(shí)現(xiàn)自然資源的可循環(huán)利用是無土栽培基質(zhì)選材的方向。

利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生產(chǎn)無土栽培有機(jī)基質(zhì)

!"# 可制作無土栽培基質(zhì)的工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物 隨著生產(chǎn)水平的提高，我國各種工農(nóng)業(yè)廢棄物排放量逐漸增加，給環(huán)境帶來了直接和間接的污染，大量的被拋棄或被燃燒的廢棄物有很多經(jīng)過一定的加工處理后可作為良好的無土栽培基質(zhì)。

產(chǎn)業(yè)材料：

木材工業(yè)：樹皮、木屑 紡織工業(yè) 亞麻、殘余羊毛、廢棉花

食品工業(yè)：豆渣、油粕、酒渣、醋渣、果渣、甘蔗渣

養(yǎng)殖業(yè)：雞糞、豬糞、牛糞等畜禽排泄物

種植業(yè)：椰子殼、稻殼、菇渣、玉米芯、秸稈、棉籽殼

煙草業(yè)： 煙屑、煙草渣

造紙業(yè)：樹皮、蘆葦末、廢紙漿

能源業(yè)： 沼渣

其它：中藥廠藥渣、城市垃圾（廢紙等）

具有開發(fā)前景的幾種有機(jī)廢棄物栽培基質(zhì)

長纖維素

松泡多孔，保水和通氣性能良好。椰子纖維基質(zhì)容重約，松泡多孔，保水和通氣性能良好。椰子纖維基質(zhì)容重約0.08可美立方厘米，總孔隙度高達(dá)94%； ph值為4.5~5.5，偏酸；EC值32~95，C/N比平均為117； 與泥炭相比，椰子纖維含有更多的木質(zhì)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(zhì)元素含量很低，尤其是N Ca Mg，但 P 和 K 的含量卻高。與泥炭相比，用椰子纖維作為基質(zhì)時(shí)必須額外補(bǔ)充N素，而K的施用量則可適當(dāng)降低。我國海南等地具有豐富的椰子纖維資源，有待很好地開發(fā)利用。基于椰子纖維的良好性能，應(yīng)以生產(chǎn)模制基質(zhì)等高檔成型產(chǎn)品為主才能 創(chuàng)造更好的效益。

堆制樹皮

不同的樹種差異很大，最常用的樹皮是松樹皮和杉樹皮，但樹皮保水性能差，容易造成N素缺乏，含有較多的樹脂、單寧、酚類 等抑制物質(zhì)，這些有害物質(zhì)必須經(jīng)充分堆制發(fā)酵使之降解。另外，樹皮中Mn的含量通常過高。

經(jīng)堆制的栗樹皮混合50%泥炭，栽培仙客來取得了很好的效果，但當(dāng)樹皮的含量超過50%時(shí)就會產(chǎn)生ph值過高、 緩沖性能和保水能力降低、通氣孔隙不足等問題，但不存在植物毒素的問題。松樹皮和煤渣混合的基質(zhì) 栽培萬壽菊的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，松樹皮的降解增加了基質(zhì)中P、K、Ca、Mg的溶解度和含量。

鋸末屑

鋸末屑添加一定量的粘土、硝酸銨和有機(jī)肥后可以成為一種很好的栽培基質(zhì)。 但各種樹木的鋸末屑成分差別很大，一般鋸末屑碳素含量較高、C/N 比值很大，作為栽培基質(zhì)的鋸末屑顆粒不宜太細(xì)，使用過程中消耗速度慢、結(jié)構(gòu)良好，一般可連續(xù)使用2~6茬，以松木和泡桐樹為主的未腐熟鋸末C/N值138.83。發(fā)酵后C/N比可下降到13.64，容重 上升為2.25左右，腐熟后的鋸末EC值均在0.5~1.3范圍內(nèi)，總孔隙度在80%以上，符合栽培基質(zhì)的要 求，栽培辣椒幼苗生長良好。

蔗糠

制糖業(yè)的副產(chǎn)品，100噸甘蔗可產(chǎn)甘蔗渣32噸。我國兩廣一帶資源 豐富，如廣東年產(chǎn)1800000噸甘蔗渣， 除少量用于造紙和制造糠醛外，大部分作為燃料燒掉，甘蔗渣 C/N比高達(dá)169，經(jīng)過添加氮肥并堆漚處理后，可成為與泥炭種植效果相當(dāng)?shù)牧己迷耘嗷|(zhì)。

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(dāng)?shù)姆延缁|(zhì)。

炭化稻殼

稻殼是水稻產(chǎn)區(qū)加工時(shí)的副產(chǎn)物，通過暗火悶燒將其炭化，通透性好，不易腐爛，容重0.15克每立方厘米，總孔隙度82.5%，大小孔隙比約2:3:1，ph值6.5，持水能力一般，可與其它基質(zhì)材料配合使用。

菇渣

食用菌下腳料，堆漚3、4個(gè)月后取出風(fēng)干、打碎、過篩。由于含氮、磷較高，不宜直接作為基質(zhì)使 用，應(yīng)與泥炭、甘蔗渣、沙等混合使用，一般菇渣比例不應(yīng)超過40%，不同種類的菇渣差異較大。菇渣與泥炭、樹皮等混合后在栽培觀賞灌木時(shí)亦取得了很好的效果。

蘆葦末基質(zhì)

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和江蘇大學(xué)利用造紙廠廢棄的蘆葦末短纖維下腳料作原材料，加入一定配方的輔料，添 加特定的微生物經(jīng)過堆制發(fā)酵，研制合成一種環(huán)保型優(yōu)質(zhì)無土栽培有機(jī)基質(zhì)。

目前已進(jìn)入工廠化生產(chǎn)，月 生產(chǎn)能力達(dá)2500平方米。大小孔隙比0.5~1.0，EC值1.2~1.7，其中用于育苗的蘆葦末基質(zhì)以加入 30%的蛭石或珍珠巖為好； 在栽培時(shí)，每1立方米蘆葦末基質(zhì)添加0.2立方米泥炭、0.5立方米爐渣、0.3立方米 珍珠巖和適當(dāng)有機(jī)顆粒肥，可以滿足 蔬菜作物生長發(fā)育的需要。該產(chǎn)品的開發(fā)既解決了造紙廠廢物處理的難題，又為無土栽培提供了良好基質(zhì)，具有廣闊的發(fā)展前景。

另外，蘆葦末經(jīng)栽培食用菌后的菇渣再混合蛭石或珍珠巖也是良好的蔬菜 栽培基質(zhì)-#%.。生產(chǎn)含有根際促生性細(xì)菌、抗根系病蟲害的功能型基質(zhì)是今后進(jìn)一步研究的方向。

除了這些常用的基質(zhì)外，秸稈、淤泥、廢紙、城市固體廢棄物，甚至經(jīng)粉碎的廢舊橡膠輪胎都可作為 泥炭的替代物進(jìn)行了一定的研究和應(yīng)用。通常這些有機(jī)基質(zhì)都是與砂、蛭石、珍珠巖等無機(jī)基質(zhì)或泥炭等 其它有機(jī)基質(zhì)按一定比例混合使用才能取得較好的效果。

利用有機(jī)廢棄物生產(chǎn)無土栽培基質(zhì)應(yīng)注意的問題

有機(jī)廢棄物是較好的合成栽培基質(zhì)的原料，但有機(jī)廢棄物中含有的一些有害物質(zhì)必須經(jīng)過特定的工藝 處理后，才能用于作物栽培。目前<有機(jī)廢棄物的處理方法以堆制發(fā)酵為主<堆制化的本質(zhì)是固體廢棄物分 解為相對穩(wěn)定的腐殖質(zhì)物質(zhì)的過程。

細(xì)菌、放線菌和真菌等在好氣或厭氧條件下完成的，作為栽培基 質(zhì)應(yīng)達(dá)到三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：

1、易分解的有機(jī)物大部分分解；

2,、栽培使用中不產(chǎn)生氮的生物固定；

3、通過降解除去酚類等 有害物質(zhì)，消滅病原菌、害蟲卵和雜草種籽。

由于有些堆制基質(zhì)仍含有許多對植物生長不利的物質(zhì)，因此，這些基質(zhì)必須與其它基質(zhì)，尤其是砂、蛭石、珍珠巖等理化性狀穩(wěn)定的無機(jī)基質(zhì)混合使用，并且不能超過一定的比例。

另外，重金屬含量必須控制在規(guī)定的范圍，由于有機(jī)廢棄物來源不一，也沒有標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝，質(zhì)量缺乏穩(wěn)定性，各批量間質(zhì)量存在一定差 異；基質(zhì)的顆粒大小、形狀、容重、總孔隙度、大小孔隙比、ph值、EC值、CEC 值等是比較重要的理 化性狀，但尚沒有提出主要作物栽培基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化性狀參數(shù)。

因此，基質(zhì)的使用還存在經(jīng)驗(yàn)性甚至盲目性。 為適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；⒐S化生產(chǎn)的需要，制定作物栽培基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，并按標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)要求生產(chǎn)基 質(zhì)，形成標(biāo)準(zhǔn)化成型技術(shù)是當(dāng)前有待解決的問題。

從目前的情況看， 利用有機(jī)廢棄物生產(chǎn)栽培基質(zhì)的成 本尚高，因此，采用新技術(shù)、新工藝降低成本是有機(jī)基質(zhì)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。栽培基質(zhì)作為一種市場上流通的商品，必須具有固定的配方、穩(wěn)定的成分和可靠的性能，要適于包裝 運(yùn)輸，質(zhì)輕易用，無毒、無害、無臭，具有很好的生物穩(wěn)定性。

利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生產(chǎn)無土栽培基質(zhì)的發(fā)展前景

人們對環(huán)境保護(hù)的意識增強(qiáng)，巖棉使用后難以處理，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染； 而天然泥炭資源有限，短期內(nèi)不可再生，迫切需要開發(fā)泥炭的替代品，這些問題都已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注.，英國已經(jīng)制訂了一個(gè)十年計(jì)劃，要在年完全排除泥炭的商業(yè)性應(yīng)用，而以其它替代物取代.。

再加上我國農(nóng)用巖棉生產(chǎn)缺乏，大部分依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴；泥炭則資源有限，且大部分集中在東北，因運(yùn) 輸成本等問題限制了我國廣大地區(qū)的使用。 另一方面，我國目前經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力大大提高，各種固體有機(jī)廢物急劇增加，廢棄物的 處理增加了環(huán)保的壓力。近年食用菌產(chǎn)業(yè) 發(fā)展迅猛，各種菇渣急劇增加，這些有機(jī)廢棄物利用率不到30%。

利用這些工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物可以合成優(yōu)質(zhì)無土栽培有機(jī)基質(zhì)。隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化調(diào)整和加入WTO，設(shè)施園藝發(fā)展迅猛，已達(dá)1500000hm，大型現(xiàn)代化溫室已超過600hm。實(shí)踐證明，有機(jī)基質(zhì)栽培技術(shù)為設(shè)施園藝尤其是 日光溫室、塑料大棚優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)產(chǎn)提供了有效的途徑，隨著該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，有機(jī)栽培基質(zhì)需求 量迅速增加，近年來呈現(xiàn)出明顯的供不應(yīng)求狀況，導(dǎo)致售價(jià)高昂。

因此，因地制宜，就地取材，充分利用 各種有機(jī)廢棄物生產(chǎn)出價(jià)廉物美的本土化環(huán)保型無土栽培有機(jī)基質(zhì)，具有廣闊的前景。目前國內(nèi)的無土基 質(zhì)產(chǎn)品十分粗放，市場上還沒有國產(chǎn)的可以脫離栽培容器的模制基質(zhì)等高檔次基質(zhì)產(chǎn)品，應(yīng)積極利用椰子 纖維、蘆葦末等有機(jī)廢棄物生產(chǎn)這類高檔次產(chǎn)品。

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