育苗基質不同水分含量與基質物理性狀的相關性分析

摘 要：試驗以草炭、蛭石和珍珠巖3種物料復合配制的育苗基質為材料，采取烘干、自然晾干、加水潤濕措施，研究基質在含水量0～65.56%范圍內自然壘結、飽和水和持水狀態體積變化以及容重、比重、孔隙特性的變化相關性。結果表明，基質含水量影響基質顆粒粒徑大小分布和孔隙特性；保持基質各級粒徑均勻、穩定分布狀態以及包裝、運輸環節維持基質物理結構的適宜水分為32.63%左右；應用基質育苗時，保持基質良好的孔隙特性和體積數量，其適宜的基質水分為32.63%～40.32%。

關鍵詞：基質；水分含量；物理性狀；相關性分析

中圖分類號 S630.43 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）23-46-03

育苗基質穩定協調的水、氣結構，能夠為植物提供適宜的根系生長環境[1]。基質容重、比重、粒徑分布和空隙特性等物理性狀是協調基質水、氣結構的關鍵因素，物理性狀指標不僅與基質物料固有結構特性有關，而且受生產工藝、儲存運輸、水分含量等因素影響。目前，國內對基質物理性狀研究多集中在物料固有特性、基質物料配制比例、粒徑顆粒大小等方面對基質容重、比重和空隙特性的影響[2]。本試驗研究了基質不同含水量與基質體積、容重、比重、粒徑大小分布、空隙特性等主要物理性狀變化的相關性，為科學配制、穩定生產、高效應用育苗基質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗待測基質為草炭、蛭石、珍珠巖混合復配商品基質（產地山東）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗采取單因素隨機區組設計。將待測基質充分混合均勻后，然后采取烘干、自然晾干和加水潤濕措施，調整基質含水量。本試驗共設9個處理，每處理3次重復，分別是Ⅰ：基質烘干至恒重（基質含水量0）；Ⅱ：基質自然晾干并經翻動后，基質各級粒徑顆粒極易分離（基質含水量9.98%）；Ⅲ：基質自然晾干并經翻動后，基質各級粒徑顆粒較易分離（基質含水量27.13%）；Ⅳ：基質自然晾干并經翻動后，基質各級粒徑顆粒不易分離（基質含水量32.63%）；Ⅴ：基質潤濕用手擠壓后不成團（基質含水量40.32%）；Ⅵ：基質潤濕用手擠壓后成團，但落地后基質團散開（基質含水量47.94%）；Ⅶ：基質潤濕用手擠壓后成團，但落地后基質團不能散開（基質含水量54.71%）；Ⅷ：基質潤濕用手擠壓有微量水流出，但不成水滴（基質含水量58.98%）；Ⅸ：基質潤濕用手擠壓有明顯水滴流出（基質含水量65.56%）。

測定指標分別是基質含水量、容重、比重、基質顆粒粒徑分布、基質空隙特性，基質在自然壘結、飽和水、持水狀態體積變化等5個物理性狀指標。水分含量及容重所用基質體積為534.6m3；比重測定所用基質重量為120g；顆粒粒徑分布測定所用基質體積1 069.2m3；空隙特性測定所用基質體積3 207.6m3。

1.2.2 物理性狀指標測定方法 （1）含水量及容重測定：采用105℃烘干稱重法，基質含水量（%）=（待測基質重-烘干基質重）/烘干基質重×100。

（2）比重測定：采取容重瓶加熱煮沸法，基質比重=基質干重/（基質干重+比重瓶和水重-比重瓶和基質及水重）。

（3）基質顆粒粒徑分布測定：采取直徑分別是3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.2mm這5種篩子進行基質篩分，量取不同粒徑基質體積，然后計算不同粒徑基質與待測基質總體積百分比。

（4）空隙特性測定：采取待測基質及容器埋入水下浸泡法，飽和水浸泡時間24h，容器倒置瀝干重力水時間8h[3]，總空隙=（飽和水基質重-基質干重）/待測基質體積×100；通氣孔隙=（飽和水基質重-瀝干重力水基質干重）/被測基質體積×100；持水空隙=（瀝干重力水基質重-基質干重）/被測基質體積×100；空隙比=空隙體積/基質體積；大小空隙比=通氣孔隙/持水空隙。

（5）體積測定：量取飽和水、持水狀態下基質底面積和高度，計算基質體積。

2 結果與分析

2.1 不同水分處理對基質比重的影響 由表1可知，不同水分處理的基質其比重無顯著差異，由此說明基質比重與基質含水量之間無相關性，說明基質比重是固體基質本身單位體積質量。

2.2 不同水分處理對基質容重及自然累積體積的影響 詳見圖1。圖1A表明基質水分含量小于54.71%時，容重與基質水分變化呈負相關，隨水分增加而減小；水分大于54.71%，基質與水分變化呈正相關，容重隨水分增加而增大。圖1B表明基質水分小于54.71%，基質體積與水分變化呈正相關，隨水分含量增加而增大；水分小于54.71%，基質體積與水分變化呈負相關，基質體積隨水分增加而減小。由此說明基質隨水分含量增加，自然壘結體積不斷增大，容重逐漸減小，基質含水量在54.71%時體積最大，容重最小。

2.3 不同水分處理對基質粒徑分布的影響 表2表明，基質不同水分含量影響各級粒徑的穩定分布，水分大于27.13%各級粒徑不易分離，水分在40.32%時基質擠壓后不成坨，水分在47.94%時基質用手擠壓后成坨。

圖2表明基質不同水分含量可改變基質粒徑大小分布。基質不同水分含量對1～2mm粒徑分布影響較小，無顯著差異；基質粒徑小于0.2mm，隨基質水分含量增加呈減少趨勢，水分含量大于32.63%時減幅明顯增大，且差異顯著；基質粒徑為0.5～0.2mm時，水分大于40.32%時隨水分增加呈減少趨勢且減幅較大，水分小于40.32%隨水分增加呈增大趨勢，但增幅較小；基質粒徑為0.5～1mm，水分大于40.32%呈增大趨勢且增幅較大，水分小于40.32%影響較小；基質粒徑為2～3mm，水分大于40.32%隨水分增加呈增大趨勢，但增幅小，水分小于40.32%隨水分增加呈減少趨勢且減幅小；基質粒徑大于3mm，隨水分增加有增加趨勢，但增幅小。

以上結果表明，基質不同水分處理對1mm以下粒徑分布影響較明顯，尤其對0.5mm粒徑分布影響更為明顯。隨著基質水分的增加，因水的張力作用而增強基質顆粒表面對小顆粒的吸附能力，從而改變基質各級粒徑大小。基質水分含量增加，吸附能力增強，水分小于27.13%時基質顆粒之間吸附力小，各級粒徑易于分離；水分大于40.32%時基質顆粒之間吸附力增強，基質受擠壓后易于成團；基質粒徑穩定分布且不易擠壓成團的適宜水分為27.13%～40.32%。

2.4 不同水分處理對基質飽和水、持水狀態下與自然狀態下體積比的影響 圖3表明，當基質含水量小于54.71%時，隨基質含水量的增加，飽和水與自然狀態下的體積比呈減小趨勢，含水量54.71%時體積比減至最小，大于54.71%時體積比逐漸增大，當基質含水量達65.56%時，其體積比達最大值；基質含水量較小時，飽和水狀態大于自然狀態體積；含水量較大時，飽和狀態小于自然狀態體積；基質水分含量在9.98%～27.13%范圍內，飽和狀態與自然狀態體積差別較小。持水狀態與自然狀態體積比變化和飽和狀態與自然狀態體積比變化趨勢相同。由此說明基質含水量小于58.98%時，隨基質含水量增加，基質顆粒之間無效大空隙逐漸增多；含水量為9.98%～27.13%時，基質顆粒之間無效大空隙較少。

圖4表明，基質水分含量為32.63%時，基質持水體積與干重比值較小；基質水分大于或小于32.63%時，持水體積與干重比值均較大，說明基質水分含量為32.63%時小粒徑顆粒填充在大粒徑顆粒間的空隙，形成基質體積較小。由此說明，含水量32.63%的基質大小顆粒比例適宜、分布均勻。

2.5 不同水分處理對基質空隙特性的影響 圖5表明，隨著基質含水量的增加，總孔隙度逐漸減少，當含水量為54.71%時總空隙度降至最低，含水量為65.56%時，其總孔隙度略有增加；持水空隙度變化趨勢與總空隙度表現一致；通氣孔隙度隨基質含水量增加而增大，水分含量大于27.13%，增幅較小。

以上結果說明，基質總孔隙度分別在水分含量為27.13%～32.63%和40.32%～47.94%區間受水分變化影響較大；大小孔隙比在基質水分含量為9.98%～27.13%時區間受水分影響較大，而水分含量大于27.13%時對基質大小孔隙比影響較小。

3 結論與討論

3.1 基質含水量影響粒徑分布 隨基質水分含量的增加，基質顆粒表面水分張力對細小粒徑顆粒吸附能力增強，引起顆粒集聚，從而改變基質各級粒徑分布狀態和相互吸附能力，影響基質自然壘結、持水狀態體積以及孔隙特性和粒徑穩定分布狀態。基質水分含量小于27.13%，粒徑之間吸附力較小，基質翻動后各級粒徑較易分離；基質水分含量大于40.32%，粒徑之間吸附力較強，基質翻動、受壓后各級粒徑易于成團；基質水分在27.13%～40.32%范圍內，基質翻動、擠壓后，不易分離、不易成團。基質水分含量為32.63%，大小顆粒組成比例適宜、持水狀態體積較小、各級粒徑分布均勻。由此說明，基質各級粒徑穩定分布狀態的基質水分32.63%左右。

3.2 基質水分影響孔隙特性 基質容重、比重、粒徑大小、空隙特性是育苗基質的主要物理性狀，良好的育苗基質應具備適宜的比重和容重，較大的孔隙度和合理的大小孔隙比，各級粒徑能夠穩定分布，在基質生產、運輸和育苗應用中不易改變基質結構和空隙特性。本研究中水分含量小于58.98%時，基質隨水分增加，基質自然壘結體積增大，無效大孔隙增加，總孔隙減小，通氣孔隙增大，持水孔隙減小，孔隙比和大小孔隙比減小。優良的育苗基質不僅要求總孔隙為60%～90%[4]，孔隙比1～9[5]，而且大小孔隙比為1：2～4時基質水氣協調，利于根系生長[6]。基質水分大于27.13%時總孔隙66.92%～81.55%，孔隙比2～4.4，大小孔隙比1∶（2.4～3.0），滿足優良基質孔隙特性。而水分含量為27.13%～58.98%時，飽和水狀態體積小于自然壘結狀態體積，隨水分增加體積縮小幅度增加；基質水分含量大于40.32%時，基質受壓后易于成團。由此說明，育苗時應用基質適宜水分為27.13%～40.32%。

3.3 基質生產與基質育苗的適宜水分 保持基質各級粒徑均勻、穩定分布狀態以及包裝、運輸環節不易改變基質物理結構的適宜水分為32.63%左右；育苗應用基質時，保持基質良好的孔隙特性和體積數量，適宜的基質水分為32.63%～40.32%。

參考文獻

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[6]F.A.Pokorny and B.K.henny.Construction of a Milled Pine Bark and Sand Potting Medium from Component Particles I：Bulk Density：A Toll for Predicting Component Volumes[J].J.Amer. Soc.Hort. Sci，1984，109（6）：770-773. （責編：張宏民）