基质是人工配制的用于作物育苗和无土栽培的多元混合物。专业基质除了要满足种子萌发和植株生长所需要的支持固定功能、水气平衡功能、提供养分功能和提供缓冲功能外,还要满足种苗和无土栽培企业的高效、安全、经济、可靠的要求,因此,专业基质生产要实现实现基质生产的标准化、规模化和社会化,就必须选择基质原料。
早在 19 世纪,专业基质就进入园艺作物的育苗和栽培生产。在20世纪初期,欧洲的基质生产商就开始利用各种材料进行专业基质的制备,开发了第一代专业基质。为了不断降低生产成本,控制产品质量,减少土传性病虫害传播,欧洲编制了第一个专业基质标准。1939年英国的John Inne Compost公司开发了第一个发酵生物质专业基质,其基本组分是有堆肥、泥炭和沙。1948年德国的Einheitserde公司开发了泥炭与粘土混和的专业基质,后来芬兰的Puustjarvi开发了第一个完全用泥炭做原料的专业基质。由于灌溉技术和施肥技术的改进,以泥炭为原料的专业基质越来越广泛地应用于种苗生产和园艺栽培,作物产量明显,产品品质改善显著。专业基质生产者手中已经积累了数百个配方。1970 年,荷兰出现了一些专业基质公司,从培育种苗到无土栽培,从园艺公司到居民家庭,专业基质应用领域越来越广,品种和数量需求越来越多,专业基质已经成为蔬菜、花卉与其他园艺作物育苗和栽培的主要原料。近年来,采用物联网手段和计算机控制水源、肥料、通风、除虫条件的现代化连栋温室比比皆是,采用专业基质作为植物生长媒介,实现蔬菜、花卉生产的工厂化农业模式已经成为现代农业的重要模式。
一个高品质的专业基质应具备以下特征:植物栽培期间基质的结构不能发生发生改变;持水能力和空气容积大,保证根系发育良好;基质湿度不能太高,以防止伤热变质和降低基质重量,减少运输成本;不能含有有机污染物、重金属和过高盐分,防止对植物造成损害,避免产品污染;不能有病菌、虫卵、草籽和植物繁殖体,不传播病害、虫害和草害。
要生产性状优良的基质,必须有优良的基质原料。要达到以上基质指标,就要求基质原料必须纤维含量丰富、通气透水性好、结构稳定、不传播病虫草害,可见基质对原料指标的要求很高。在众多基质原料中,只有泥炭能够满足上述要求。因为泥炭具有以下特点:
•成分组成均一,便于工业化加工。
•结构稳定性高,不易降解和改变。
•持水量超过自身重量的3-10倍,同时能保持较高空气容量。
•PH低,易于工业调整。
•矿物质含量低,易于工业化调整。
•无病菌、无虫卵、无草籽,不传播病虫草害。
与树皮、木质纤维、稻壳、椰糠和堆肥等基质材料相比,泥炭在持水量、空气容量、结构稳定性、酸碱度、盐分含量、病虫草害和容重等8项关键指标上均处于优势,任何一种替代材料都无法完全达到泥炭水平,泥炭在基质组分中不可缺少,不可替代。我国南方地区泥炭资源稀缺,当地开发了秸秆、苇末、糖渣等生物质资源工业堆肥技术以制备基质原料,虽然成本低、来源广、能够弥补当地泥炭资源不足,但在技术指标上与泥炭相比相差太远,秸秆堆肥制备的基质原料在持水性、通气性、均质化、结构稳定性、盐分、酸碱度指标方面,只能达到泥炭指标的20%,只有在病虫害控制方面达到泥炭指标的60%。生物质堆肥的基质原料应用,其实是以牺牲基质技术指标和使用效果为代价的,可见生物质发酵基质原料还有很长的路要走。
除了生物质堆肥获取基质原料外,椰糠也是近年推广应用新型基质原料。椰糠是用椰壳剥下的外层纤维后粉碎制成,主要来自印度、斯里兰卡等热带国家。椰糠价格低,容重轻,结构稳定,但存在吸水性过强,基质空气含量不足、含盐量高、必须在使用前淋洗,需要使用前慎重处理。
既然制备专业基质的原料是泥炭,我们就不得不了解泥炭的来源和质量是否能够满足我国快速发展的基质市场需求。用于制备专业基质的泥炭原料既有从国外进口的藓类泥炭,也有国内开采草本泥炭。目前国内市场的进口泥炭品牌有克拉斯曼、碧奥兰、品氏托普、发发得、维特、福洛伽德等10多个品牌,产地以北欧和北美为主。国产泥炭主要来自东北的吉祥泥炭、碧源泥炭、蒙肥泥炭等。尽管进口泥炭价格远远高于国产泥炭,但中高档盆花及无土栽培仍然大量采用进口泥炭作为基质原料,国产泥炭则主要用于育苗基质和景观建植原料。
造成这种市场分异的原因是两种泥炭类型差异和开采方式的不同。首先,进口泥炭以藓类泥炭为主。藓类泥炭主要形成积累于降水量大于蒸发量的寒温带冷湿气候区,植物养分来源完全依靠降水补给,因矿质营养缺乏,只能生长不需要大量营养的贫营养藓类植物。由于冷湿气候造成植物残体不易分解,所以藓类植物残体分解度小,残体保存完整,表现为泥炭机质含量高,分解度小,纤维含量丰富。我国地处中温带气候区,降水量低于蒸发量,气候条件不利于泥炭的形成和积累,只有山区沟谷和水源稳定平原河流两岸局部有泥炭形成和积累。这些地貌部位水分来源不稳定,地表经常落干透气,导致植物残体分解迅速,植物残体细碎,表现为泥炭有机质含量低,分解度大,纤维含量低。
其次,藓类泥炭酸度一般在pH3.5-4.5,性质偏酸,不利于多数植物生长,所以藓类泥炭使用前需要进行酸碱度调节。而草本泥炭酸度一般在pH5.0-6.5,个别干旱区草本泥炭pH值甚至呈偏碱性。草本泥炭多呈微酸性,符合多数作物根际环境要求,使用前不需要进行酸度调节。
第三,藓类泥炭矿床规模大,厚度深,便于机械化平面开采,泥炭质量均匀。由于西方国家泥炭产业历史悠久,机械化水平高,分层开采符合泥炭品位成层分布特征,所以生产的泥炭原料质量稳定均匀。我国草本泥炭矿床普遍规模小,厚度变化大,土地占用费用高,不易实现机械化平面开采,因而多数企业采用挖掘机垂直开采,从而造成了泥炭上下混层,夹杂了大量熟土、病菌和草籽,影响了泥炭质量稳定。在我国只有吉林敦化吉祥泥炭公司和黑龙江嘉禾公司采用机械平面开采,因其泥炭质量高、性状稳定而在业界广受赞誉。
第四,国内因多采用挖掘机开采,需要异地晾晒干燥。由于露天环境泥炭粉碎湿度控制不佳,造成泥炭颗粒过细,粉末太多,配制基质易于形成吸水过强、透气性不好等问题,降低了泥炭的质量和品质。此外,国内泥炭用户多采用低价竞标方式采购资源,过分低价造成泥炭企业不顾质量、轻视品牌、恶性竞价,使国产泥炭陷入低价竞争的恶性循环。一些无证泥炭企业趁机乱采滥挖,采优弃劣,不仅浪费了宝贵的泥炭资源,破坏了自然环境,也败坏了行业声誉。
客观地分析进口泥炭和国产泥炭质量差异及其根源,可以为科学利用泥炭资源、合理市场定位提供依据。藓类泥炭纤维丰富,结构稳定,可以作为盆栽基质原料,用于蝴蝶兰、君子兰等名贵花卉栽培和高品质蔬菜无土栽培。草本颗粒细碎,但在作物育苗期大多只有30-50天,有限时间里泥炭结构尚不会有太大变化,合理调配配方后,通气透水性质不会发生根本改变,可以广泛用于种苗基质生产。草本泥炭分解度大,腐植酸含量高,对养分吸附螯合能力强,反而比藓类泥炭缓冲容量大,有利于一次性加入肥料,实现前期不烧苗,后期不脱肥的技术要求,可以简化育苗操作,提高育苗效率。与此相反,藓类泥炭分解度小,吸收容量小,不能将施加到基质中的营养物质有效吸附螯合,不得不在苗期再次补充液体肥料,增加了育苗劳动。