在无土栽培中，固体基质的使用非常普遍，如育苗需要用基质，营养液栽培中需要固体基质来作为固定和支持作物真立，固体栽培就更不用说，因此，都需要各种各样的固体基质。由于无土栽培的设置形式的不同，所采用的基质及基质在栽培中的作用也不尽相同。过去我们常见的固体基质有砂子，石砾，蛭石，珍珠岩，等，随着新型材料的不断开发和应用，使固体基质的种类越来越多。同时也使基质栽培具有性能稳定、设备简单、投资较少，管理较易的优点得到了充分发挥，并有较好的实用价值和经济效益，因而，被越来越多的地方和栽培者使用。

一、固体基质的作用

 1、固定支撑植物的作用

      这是无土栽培中所有的固体基质最主要的一个作用。固体基质的使用是使得植物能够保持直立而不致于倾倒，同时给植物根系提供一个良好的生长环境。

2、持水作用

        任何固体基质都有保持一定水分的能力，只是不同基质的持水能力有差异，而这种持水能力的差异可因基质的不同而差别甚大。例如颗粒粗大的石砾其持水能力较差，只能吸持相当于其体积10%~15%的水分；而泥炭则可吸持相当于其本身重量10倍以上的水分，珍珠岩也可以吸持相当于本身重量3~4倍的水分。不同吸水能力的基质可以适应不同种植设施和不同作物类别生长的要求。一般要求固体基质所吸持的水分要能够维持在2次灌溉间歇期间作物不会失水而受害，否则将需要缩短两次灌溉的间歇时间，但这样可能造成管理管理上的不便。

 3、透气作用

      固体基质的另一个重要作用是透气。因为植物根系的生长过程的呼吸作用需要有充足的氧气供应，因此，保证固体基质中有充足的氧气供应对于植物的正常生长起着举足轻重的影响。如果基质过于紧实、颗粒过细，可能造成基质中透气性不良。固体基质中持水性和透气性之间存在着对立统一的关系，即固体基质中水分含量高时，空气含量就低，反之，空气含量高时，水分含量就低。因此，良好的固体基质必须是能够较好地协调空气和水分两者之间的关系，也即在保证有足够的水分供应给植物生长的同时也要有充足的空气空间，这样才能够让植物生长良好。

 4、缓冲作用

        缓冲作用是指固体基质能够给植物根系的生长提供一个较为稳定环境的能力，即当根系生长过程中产生的一些有害物质或外加物质可能会危害到植物正常生长时，固体基质会通过其本身的一些理化性质将这些危害减轻甚至化解的能力。并非任何一种固体基质都具有缓冲作用，有相当一部分固体基质是不具备缓冲作用的。作为无土栽培使用的固体基质并不要求具有缓冲作用。

      具有物理化学吸收能力的固体基质都有缓冲作用。例如泥炭、蛭石等就具有缓冲作用。一般把具有物理化学吸收能力、有缓冲作用的固体基质称为活性基质。而没有物理化学吸收能力的固体基质就不具有缓冲能力，例如河沙、石砾、岩棉等就不具有缓冲作用。这些不具有缓冲能力的固体基质称为惰性基质。生长在固体基质中的根系在生长过程中会不断地分泌出有机酸，根表细胞的脱落和死亡以及根系吸收释放出的CO2如果在基质中大量累积，会影响到根系的生长；营养液中生理酸性或生理碱性盐的比例搭配不完全合理的情况下，由于植物根系的选择吸收而产生较强的生理酸性或生理碱性，从而影响植物根系的生长。而具有缓冲作用的基质就可以通过基质的物理的或化学的吸收能力将上述的这些危害植物生长的物质吸附起来，没有缓冲作用的固体基质就没有此功能，因此，根系的生长环境的稳定性就较差，这就需要种植者密切关注基质中理化性质在种植过程中的变化，特别是选用生理酸碱性盐类搭配合适的营养液配方，使其保持较好的稳定性。

      具有缓冲作用的固体基质在生产上的另一个好处是可以在基质中加入较多的养分，让养分较为平缓地供给植物生长所需，即使加入基质中的养分数量较多也不致于引起植物烧苗的现象，这就给生产上带来了一定的方便。但具有缓冲作用的固体基质也有一个弊端，即加入基质中的养分由于被基质所吸附，究竟这些被吸附的养分何时释放出来供植物吸收、释放出来的数量究竟有多少，这些都无从了解，因此，在定量控制植物营养需求时就造成了一定的困难。但总的来说，具有缓冲作用的固体基质要比无缓冲作用的来得好一些，使用上较为方便，种植过程的管理要来得简单一些。

二、基质的理化性状要求

（一）对基质物理性状的基本要求： 颗粒大小适当：包括：容重、孔隙度、气水比、粒径等。

 要求具有：良好的物理性状，疏松、保水、保肥又透气；包括以下几个方面：

1、容重

        指单位体积固体基质的重量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。具体测定某一种固体基质的容重时可用一个已知体积的容器(如量筒或带刻度的烧杯等)装上待测定的基质，再将基质倒出后称其重量，以基质的重量除以容器的体积即可得到这种基质的容重。为了比较几种不同基质的容重，应将这些基质预先放在阴凉通风的地方风干水分后再测定。因为含水量不同，基质的容重存在着很大的差异。不同的基质由于其组成不同，因此在容重上有很大的差异(表4-1)；同一种基质由于受到颗粒粒径大小、紧实程度等的影响，其容重也有一定的差别。例如新鲜蔗渣的容重为0.13 g/cm3，经过9个月堆沤分解，原来粗大的纤维断裂，容重则增加至0.28 g/cm3。

        基质的容重可以反映基质的疏松、紧实程度。容重过大，则基质过于紧实，通气透水性能较差，易产生基质内渍水，对作物生长不利；而容重过小，则表示基质过于疏松，通气透水性能较好，有利于作物根系伸展，但不易固定植物，易倾倒，在管理上增加困难。但如果基质的物理性能较好，如岩棉的纤维较牢固，不易折断，而且高大的植株采用引绳缠蔓的方式使植株向上生长，则容重可小一些。一般地，基质的容重在0.1~0.8 g/cm3范围内，作物上的效果较好。

2、比重

        指单位体积固体基质的质量。以g/L、g/cm3或kg/m3来表示。比重与容重是不同的概念，其区别在于容重所指的单位体积基质中包括孔隙所占有的体积也计算在内，而比重的单位体积就是基质本身的体积，而不包括空气或水分所占有的体积。比重的测定较为麻烦，特别是容重小的基质，测定就更为麻烦。可采用比重瓶法来测定，在实际生产中一般不测定基质的比重。

 3、总孔隙度

      总孔隙度是指基质中包括通气孔隙和持水孔隙在内的所有孔隙的总和。它以占有基质体积的百分数(%)来表示。总孔隙度大的基质，其水和空气的容纳空间就大，反之则小。

    比较理想的基质的物理性状为：粒径0.5～10mm，总孔隙度>55%，容重为0.1～0.8g·cm-3，空气容积为25%～30%，基质的水气比为1：2～4。

（二）对基质化学性状的要求

    对种植在基质中的作物有较大影响的基质的化学性质主要有基质的化学组成和由此所产生的基质的化学稳定性、酸碱度、物理化学吸附能力(阳离子交换量)、缓冲能力和电导率等。

        1、基质的化学稳定性

      固体基质的化学稳定性是指基质发生化学变化的难易程度。化学变化会引起基质中的化学组成以及原有的比例或浓度发生改变，从而影响到基质的物理性状和化学性状，同时也有可能影响到加入到基质中的营养液的组成和浓度的变化，影响到原先化学平衡的营养液，进而影响到作物的生长。因此，无土栽培所用的固体基质一般要求有较强的化学稳定性，以避免对外加营养液的干扰，保证作物生长的正常进行。

        基质的化学稳定性因其化学组成的不同有很大的差异。由无机矿物构成的基质，如果其组分由长石、云母、石英等矿物组成，则化学稳定性较强；而如果是由角闪石、辉绿石等矿物组成的，则次之；而以白云石、石灰石等碳酸盐矿物组成的，则化学稳定性最差。前二类基质用于无土栽培作物时，性质较为稳定，一般不会影响到营养液的化学平衡，而由石灰石和白云石等碳酸盐矿物为主组成的基质，常会在加入营养液之后，矿物中的碳酸盐溶解出来，pH值升高，同时溶解出来的CO32-、HCO3-与营养液中的Ca2+、Mg2+、Fe2+等离子作用而产生沉淀，从而严重影响到营养液中的元素平衡。

      由有机的植物残体构成的基质，如泥炭、锯木屑、甘蔗渣、炭化稻壳等，由于其化学组分很复杂，往往会对营养液的组成有一定的影响，同时也会影响到植物对营养液中某些元素的吸收。从有机残体内存在的物质影响其化学稳定性来划分其化学组成的类型，大致可分为三大类：一是易被微生物分解的物质，如碳水化合物中的单糖、双糖、淀粉、半纤维素和纤维素以及有机酸等；二是对植物生长有毒害作用的物质，如酚类、单宁和某些有机酸等；三是难以被微生物分解的物质，如木质素、腐植质等。含有上述第一类物质较多的有机残体(如新鲜蔗渣、稻杆等)作为基质时，在使用初期会由于微生物活动而引起剧烈的生物化学变化，从而严重影响到营养液的化学平衡，最为明显的是引起植物氮素的严重缺乏。含有第二类物质多的有机残体(如松树的锯木屑等)作为基质时，这些基质中所含有的对植物有毒害作用的物质会直接伤害根系。而含有上述第三类物质的有机残体作为基质时，其化学稳定性最强，使用时一般不会对植物有不良影响，如泥炭以及经过一段时间堆沤之后的蔗渣、锯木屑、树皮等。因此，在使用上述第一、二类物质较多的有机残体作为基质时要经过堆沤处理之后才可以使用。堆沤的目的就是为了使原先在基质中易分解的或是有毒的物质转变为微生物难分解的、无毒的物质。

      有机残体中易被微生物分解的物质如果含量较高，在作为基质使用时，会由于微生物的活动而很快地把原有的物质结构破坏，在物理性状上表现出基质结构变差、通气不良、持水过盛等现象，因此，在选用时也要注意。

        2、基质的酸碱性(pH值)

      不同化学组成的基质，其酸碱性可能各不相同，既有酸性的，也有碱性和中性的。例如石灰质矿物含量高的基质，其pH值较高，泥炭一般为酸性的。基质的过酸或过碱一方面可能直接影响到作物根系的生长，另一方面可能会影响到营养元素的平衡、稳定性和对作物的有效性。因此，在使用一种材料作为基质前必须先测定其酸碱度(pH值)，如发现其过酸(pH<5.5)或过碱(pH>7.5)时则需采取适当的措施来调节。

        3、阳离子代换量

        基质的阳离子代换量(Cation Exchange Capacity, CEC)是以每100g基质能够代换吸收阳离子的毫摩尔数(mmol/100g)来表示。不同的基质其阳离子代换量有很大的差异，有些基质的阳离子代换量可能很大，而有些基质几乎没有阳离子代换量。阳离子代换量大的基质由于会对阳离子产生较强烈的吸附，所以对所加入的营养物质的组成和比例会产生很大的影响，影响到营养液的平衡，这样所加入的营养物质的组成和浓度会在基质中未被作物吸收前就产生了较大的变化，使得人们难以了解基质中易被植物吸收的那部分养分的实际数量，也就较难对所需的养分浓度和组成进行有效的控制，这是其不利的一面；但它也有其有利的一面，即可以在基质中保存较多的养分，减少养分随灌溉水而损失，提高养分的利用效率，同时可以缓冲基质中由于营养液的酸碱反应或由于作物根系对离子的选择性吸收而产生的生理酸碱性以及由于根系分泌的酸碱性或由于基质本身的变化而产生的酸碱性变化。因此，在使用某种基质之前必须对该基质的阳离子代换能力有所了解。

三、基质的分类

   合成基质又称人工土，是近十几年研制出来的一种新产品。它是以有机化学物质如脲醛、聚氨酯、酚醛等作原材料，金工合成的新型固体基质。由两种或两种以上的基质混合而成的栽培基质称复合基质。配制复合基质时应根据基质的物理化学特性，以2-3种无机或有机基质为原料，按某种作物的生长发育要求配制成酸碱度、盐分含量、容重、通透性等均适宜的栽培基质

（一）从基质的组成来分类

    可以分为无机基质和有机基质两类。沙、泡沫塑料、岩棉、蛭石和珍珠岩等都是以无机物组成的，为无机基质；而泥炭、树皮、蔗渣、砻糠灰等是以有机残体组成的，为有机基质。       

（二） 从基质的性质来分类

      可以分为活性基质和惰性基质两类。所谓的活性基质是指基质具有阳离子代换量、可吸附阳离子的或基质本身能够供应养分的基质；所谓的惰性基质是指基质本身不起供应养分的作用或不具有阳离子代换量、难以吸附阳离子的基质。例如，泥炭、蛭石、蔗渣等基质本身含有植物可吸收利用的养分并且具有较高的阳离子代换量，属于活性基质；而沙、石砾、岩棉、泡沫塑料等基质本身不含有养分也不具有阳离子代换量，属于惰性基质。      

（三）从基质使用时组分的不同来分类

       可以分为单一基质和复合基质两类。所谓的单一基质是指使用的基质是以单一一种基质作为植物的生长介质的，如沙培、砾培、岩棉培使用的沙、石砾和岩棉，都属于单一基质。所谓的复合基质是指由两种或两种以上的单一基质按一定的比例混合制成的基质，例如，蔗渣-沙混合基质培中所使用的基质是由蔗渣和沙按一定的比例混合而成的。现在，无土栽培生产上为了克服单一基质可能造成的容重过小、过大、通气不良或通气过盛等的弊端，常将几种单一基质混合制成复合基质来使用。一般在配制复合基质时，以两种或三种单一基质复合而成为宜，因为如果种类过多的单一基质混合，则配制过程较为麻烦。

四、特点 

 1、植物根系生长的环境较为接近天然土壤；

2、生产管理方便；

3、设备简单、一次性投资较少；

4、性能相对较稳定；

5、经济效益较好。