專業基質的概念及其在我國設施農業中的意義

孟憲民

(1.中國腐植酸工業協會泥炭工業分會，吉林 長春 130024； 2.國際泥炭學會中國國家委員會，吉林 長春 130024；

3.東北師范大學 泥炭沼澤研究所，吉林 長春 130024)

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★特約稿件

專業基質的概念及其在我國設施農業中的意義

孟憲民1，2，3

(1.中國腐植酸工業協會泥炭工業分會，吉林 長春 130024； 2.國際泥炭學會中國國家委員會，吉林 長春 130024；

3.東北師范大學 泥炭沼澤研究所，吉林 長春 130024)

摘要：本文介紹了專業基質的概念、國外發展過程和應用領域，分析了國內市場需求，提出了我國專業基質發展方向與應采取的對策。相對于我國設施農業迅速發展，工程設備手段先進的現實，我國專業基質發展水平與國外差距較大，極大限制了我國設施農業的健康發展，急需加速改進，滿足設施農業發展需求。

關鍵詞：專業基質；泥炭；設施農業

設施農業是在環境相對可控條件下，采用工程技術手段，進行動植物高效生產的一種現代農業方式。設施農業是一整套生產技術體系，這種技術體系不僅體現在最大限度利用太陽能，寒冷季節高透明、高保溫，夏季能夠降溫防苔，將無用光波轉變為適應光合需要光波，具備良好的防塵抗污功能等，還應該根據不同種植品種需要設計成不同栽培形式，采用相應的栽培技術。在全社會重視土壤健康和食品安全形勢下，我國設施農業也面臨多種挑戰和機遇。近年來，我國設施農業面積擴展迅速，溫室建造技術、裝備器具、透光材料、自動控制、覆蓋底布等均已達到或接近國際先進水平。盡管我國溫室裝備進步快速，但是溫室作物栽培卻大多停留在土壤種植階段，不僅不能脫離土傳性病蟲草害的影響和控制，造成農藥化肥的濫用，還因為土壤水肥氣熱環境控制條件受限，難以創造最佳作物生活環境，產量提升幅度有限，設施農業效益并未充分顯現。我國人多地少，土地資源緊張，連年重茬、迎茬高強度集約種植已經導致設施農業土壤退化，污染嚴重，食品安全堪憂。為了解決設施農業中土壤退化污染問題，增加農作物產量，提高農業科技水平，一些科研機構和企業開展基質栽培研究和推廣應用，但由于采用槽式裝填方式，基質用量大，栽培成本高，復用消毒又產生新的農藥污染。此外，國內基質原料質量差，基質制備水平低，基質產品質量差，栽培管理難度大，導致農產品產量、質量和經濟效益與國外相比差距甚大，溫室設施效益沒有充分發揮，投資回收期延長。因此，積極開展設施農業的專業基質配套制備和使用技術研究和推廣，對提高我國設施農業經濟效益，減少土壤污染，改善農產品品質，提高土地利用率和產出具有重要的社會意義，經濟意義和環境意義。

設施農業是根據工業化理念，按照工業化管理模式建立起來的新型作物生產體系，是人工創造作物最佳生長環境，保障作物最佳生長狀態，從而獲得最佳產量和品質的生產方式。在設施農業管理體系中，高產、優質、簡捷、高效是管理目標，溫室裝備和控制系統是管理手段，專業基質則是農作物扎根生長的基礎。作物種植在適宜基質裝置里，可以有效控制基質的水肥氣熱條件，促進作物生長。此外采用基質栽培，可以節省優質土地資源，杜絕土壤種植帶來的土傳性病蟲草害，基質栽培在我國土地資源緊張、人口壓力巨大的現實情況下更加緊迫。近年來，我們連年出席國際泥炭學會和國際園藝學會組織的專業基質研討會，參觀考察了西北歐十幾個專業基質科研、開發、生產、檢驗、認證機構和大型工廠化基質栽培用戶和農產品市場，了解和學習到專業基質與設施農業的相互促進關系，學習到一些歐美工廠化農業專業基質栽培的成功經驗，在此向國內同行推薦介紹，希望對我國設施農業發展提供一個全新思路。

1專業基質的概念與發展

專業基質是人工配制的能夠為種子萌發和植株生長提供有利條件的多元混合物。在工廠化農業中，專業基質具備4個基本功能：(1)支持和固定植物，使植物根系伸展和附著于基質中，固定植物使其不致傾倒；(2)提供良好的持水性和通氣條件，使植物根系在協調的水氣條件下健壯生長，滿足植物對水分、氧氣的需求；(3)提供一定的有機、無機營養，保障植物的健康生長；(4)提供良好的緩沖功能，可以防止溫度、水分、養分、酸堿的過度變化造成植物損傷。除此之外，專業基質不攜帶土傳性病菌、蟲卵和草籽，不傳播病蟲草害，從而減少了農藥化肥的濫用，保證了農產品的品質和質量，所以真正滿足了工廠化農業經營者對高產、高效的需求，滿足了用戶對綠色、健康的需求。

由于專業基質是在科學配方基礎上在嚴格規范質量監控體系下生產出來的標準化商品，專業基質能創造整齊一致的作物群體優勢，大幅提升單位面積生物生產力，保證農作物的高產、優質，提高農產品的商品率和商業價值。芬蘭農業食品研究所曾經創造了每平方米1季收獲西紅柿200 kg的最高紀錄?？梢?，專業基質是創造工廠化農業高產、高效、優質、健康的不可缺少的生產資料。

歐美國家專業基質行業發展可以概況為三個階段(表1)[1]。1950-1975年是第一代基質發展階段，即標準化基質階段?；|生產主要以泥炭為原料按照一定的工藝標準生產的專業化標準化基質。1975-2000年是第二代發展階段，即定制基質階段。由于對基質性質和制備原理研究透徹，生產企業可以根據用戶需求生產定制基質，最大限度地滿足了用戶專業化、人性化需求。2000-2025年將是第三代基質發展階段，即智慧基質階段。在這一階段，對基質的微生物學、物理學、化學性質相互作用的研究不斷深入，現代生物技術不斷引入，可以實現對作物病蟲草害的有效控制。

歐美國家的工廠化農業和專業基質發展是緊密聯系在一起的，專業基質的每一次進步，都對工廠化農業產生直接促進和推動作用，帶來工廠化專業設備的更新換代[2，3]。在專業基質發展的第一階段，專業基質主要用于種苗培育，基質容器主要是穴盤，灌溉方式主要以上部噴灑為主。在專業基質發展的第二階段，基質栽培設備采用的是栽培槽和栽培袋，水分和養分供應采用滴灌、微灌方式。在基質發展的第三階段，基質栽培采用標準化營養缽裝填基質，然后移入小苗，營養缽或者放置在水平栽培床上，依靠潮汐式供水提供水分和營養；或者放置在上部開口的方形栽培管中，通過淺液流方式供應水分和養分。目前在歐美國家，多數商品盆栽花卉、商品葉類蔬菜、多數果類蔬菜都已實現了基質栽培，并取得了顯著的經濟、社會和環境效益。尤其是葉類蔬菜采用小型營養缽為栽培容器，大大減少了基質用量，營養、水分、溫度、濕度管理和控制更加靈敏，生產周期縮短，空間利用效率進一步改善，設施農業效益不斷上升，成為當今歐美國家工廠化農業的重要生產方式[4，5]。

表1　德國專業基質的三個發展階段

2專業基質的應用領域

2.1標準化育苗基質

種苗基質是專用于各種作物育苗的專業基質。將優質草本泥炭粉碎分級，然后按照特定作物對水氣平衡和養分平衡的需求，將不同粒級、不同組分、不同添加成分的原料在專業生產線上由計算機控制進行程序配合，然后包裝出廠。采用不同粒級的泥炭按特定比例配合是構造良好通氣透水條件、滿足特定植物幼苗生長需求的最新基質調制技術，已經在歐洲建成、運行了完整配套的工業化裝置，實現了全自動化流水線生產，勞動用工少、生產效率高、產品質量均勻，具有完全標準化、規范化、商品化等顯著特征。

2.2專業化栽培基質

栽培基質生產原理和技術類似于種苗基質，但因為栽培基質使用時間長，要求基質結構構造不能隨著栽培時間的增長和管理措施的使用而改變，基質的通氣透水條件不能因為泥炭分解而降低，基質中的養分不能因為植物生長時間增長而脫肥。因此，栽培基質的原料粒度必須增加更多大顆粒組分，為了保證結構穩定必須增加一些抗分解的固體組分，有的蘭花栽培甚至要增加一些樹皮、酚醛泡沫等組分。由于西方發達國家改進了工廠化基質栽培裝備和銷售方式，不僅大幅度降低了泥炭基質用量，也保持了蔬菜的鮮活水靈，顯著增加了蔬菜的商品價值。泥炭基質栽培使作物生產完全脫離了土傳性治病困擾，徹底擺脫了農藥化肥的濫用，從而大幅度提高了農產品品質。同時，作物栽培過程實現了光、溫、水、氣、肥的自動化控制，為作物生長創造了最優環境，生產周期明顯縮短，單位面積產量比常規生產方式提高了3～10倍。這種工廠化基質栽培模式國內尚屬空白，其中重要原因之一是缺乏相應的優質栽培基質和敢于探索新型市場領域的大型企業。

專業基質用于工廠化基質栽培具有如下幾個優勢：(1)植株長勢整齊，群體優勢明顯，農產品商品性好。(2)脫離了土傳性病蟲草害影響，減少了化肥農藥濫用，提高了農產品品質，增強了產品競爭力。(3)采用小型容器栽培植物，可以靈敏感知環境變化，管理措施響應快，有利于創造最佳生長環境，促進作物增產。在計算機控制環境條件下，西紅柿和黃瓜的年產量可達到60 kg·m-2，芬蘭農業食品研究所實驗溫室曾經創造每平方米年產黃瓜200 kg的記錄。(4)由于產量提高，品質改善，產品包裝和市場運作到位，可以顯著的增產增收，具備高投入高產出的高附加值現代農業特征，值得我國工廠化農業推廣應用。

葉類蔬菜和小盆花種植周期短，周轉快，價格高，適合無土栽培。將專業基質裝填到直徑6～10 cm的塑料營養缽中，然后將營養缽插入方形塑料管上開孔的孔中或者直接擺放在帶有縱橫溝槽的水平栽培床上。植物生長所需水分和營養來自于管中流動的水源或栽培床上的溝槽中。前者將種植葉類蔬菜的營養缽插入管型栽培槽中，可以防止葉菜太重，導致蔬菜和營養缽傾倒。后者因為盆花稍大，基質裝填稍多，基質重量已經足夠保證營養缽平衡，所以不需要放置在帶口的管式栽培槽中，而是直接放置在水平潮汐栽培床上，利用潮汐變動的水位為基質供水分和營養。國外工廠化農業采用專業基質栽培葉類蔬菜和盆花，取得良好的市場效益。

2.3土壤改良劑

土壤調理劑(Soil Conditioner)是用無機礦物或有機物為主要原料，輔以添加成分，經科學工藝加工而成的新型農用資材。泥炭土壤調理劑能夠改善土壤的物理、化學和微生物反應，增加土壤肥力。泥炭中腐植酸的主要構成是胡敏酸和富里酸，已被證明可以促進根系發育，有益于微生物活動。簡單的說，泥炭土壤調理劑可以幫助土壤釋放有利于植物吸收的各種營養元素，治理土壤板結、沙化、鹽堿化現象，提高土壤滲透性，增加土壤的保水保肥能力，減少土壤水分蒸發，增加土壤的陽離子交換能力，促進微量元素更好的被植物根系吸收，有利于植物對鐵、鎂、鋅、銅的螯合，減少鹽分吸收土壤中的Na+等。采用泥炭為原料制成腐植酸鈣、腐植酸鎂土壤改良劑，可以有效降低重金屬污染土壤中鎘的活性，降低植物對鎘的吸收[6]。泥炭腐植酸能夠有效改善土壤結構，增加土壤通氣性和透水性，提高土壤有機質含量，增加作物產量。采用泥炭制備硝基腐植酸，可以在鹽堿、風沙和溫室大棚重茬土壤改良中發揮重要作用，是改造鹽堿風沙土壤的技術利器。硝基腐植酸活性強，可以改變土壤中金屬活性，增加植物對污染土壤重金屬吸收，然后收獲焚燒，實現對重金屬污染土壤的生物治理[7,8]。

3中國專業基質的發展戰略

經濟發展和改革開放讓我國泥炭產業迎來千載難逢的機遇，也面臨國內外市場競爭的嚴峻局面。在對中外基質資源、政策、技術、裝備、市場、行業管理等領域進行全面評述基礎上，針對我國泥炭資源特征和面臨的國外泥炭產品競爭，提出了我國泥炭產業戰略目標：推動生產要素跨境流動，促進引進國外優質資源與開發國內泥炭協調發展，以獲取國外稀缺資源，超越產業同質競爭，開創全新市場領域，推動產業價值創新，滿足國家社會需求。為實現上述戰略目標，我國泥炭產業發展還必須實施如下重點領域和戰略措施。

3.1開發國內泥炭資源，重點用于種苗基質、土壤調理劑生產

工廠化、集中化育苗是以專業化、標準化和商品化育苗基質為載體，以訂單生產為經營方式，以現代園藝技術為手段發展起來的現代農業種苗工程高新技術?？萍疾繉⒎N苗工程列入現代農業高新技術領域，農業部將工廠化、集中化育苗列為蔬菜標準園建設和“十二五”蔬菜產業規劃的核心內容。

到2012年底為止，我國各地已經建立起各種工廠化、集中化育苗中心2 100多個，年育苗240億株，工廠化、集中化育苗已經成為我國蔬菜種苗發展主流和方向。我國共有蔬菜面積2.7億畝，已經建設日光溫室496萬畝、塑料大棚1 007萬畝，每年需要培育各類幼苗4 000億株。按照每立方米基質培育種苗20 000株計算，全國每年需要種苗基質總量為2 000萬立方米。即使10%的蔬菜育苗使用專業基質育苗，每年的基質消耗量就可以超過200萬立方米。

目前，我國規?；?、專業化的育苗基質生產企業數量不過10家，產量不超過10萬立方米，遠遠不能滿足市場需求，種苗基質市場空間巨大。除了蔬菜育苗外，我國大面積種植的水稻、西瓜、甜瓜、煙草、藥材、茶樹、花卉等都需要進行工廠化、集中化育苗，對專業化、標準化和商品化育苗基質需求逐漸增加，對種苗基質的質量、品牌和服務要求將逐漸提高。

我國17個省區有鹽堿地分布，總面積達到99.13萬平方公里，沙漠化及風沙化土地總面積33.4萬平方公里，鹽堿和風沙土壤是我國潛在的土地資源。按每公頃問題土壤治理使用1噸泥炭土壤調理劑計算，每年則需要進口130萬噸泥炭，泥炭在鹽堿地、風沙地治理中具有巨大的市場空間和應用前景。

我國日光溫室496萬畝、塑料大棚1 007萬畝，其土壤絕大多數屬于連年重茬種植、病害嚴重、土壤板結、營養失衡的問題土壤。溫室大棚由于連年重茬、迎茬種植，土傳性病蟲草害嚴重，不得不大量使用農藥防控病害，導致農產品污染，農藥殘留超標[8,9]。由于連年種植，土壤養分偏好性吸收，導致土壤養分失衡，不得不大量使用化肥補充，造成結構破壞，土壤酸化，土地生產力不斷下降。泥炭土壤調理劑劑改造溫室大棚土壤具有顯著經濟效益和生態效益。根據山東市場調查訪問，普通農民愿意每畝投入3 000元進行溫室大棚連作土壤改良，按照每噸泥炭土壤改良劑1 000元計算，相當于每畝施用土壤改良劑3 000 kg，每平方米施用4.5 kg。這個土壤改良劑用量不僅可以確保溫室大棚土壤的改良效果，還可以保證當季農產品產量明顯提高。

泥炭既可以作為土壤調理劑用于重金屬污染土壤的改良，也可以用于礦產土地復墾[7]。使用泥炭土壤調理劑可以提高土壤重金屬活性，增加植物吸收，然后通過收獲和焚燒，逐漸降低污染土壤中的重金屬含量，實現重金屬污染土壤的生物治理。泥炭土壤調理劑用于礦山土壤復墾簡單方便，效果奇佳，當年復墾，當年完工，是一項經濟、社會和環境效益十分明顯的復墾手段。

3.2引進國外蘚類，加快設施園藝基質栽培發展

基質栽培是以專業化、標準化和商品化基質為栽培載體，以營養液或緩釋肥料為植物營養來源，以光、溫、水、肥自動控制為手段，以脫離土壤種植、避免土傳性病蟲草害傳播、減少或免除農藥化肥使用為特征，以蔬菜、花卉、食用菌、瓜果、草莓等高附加經濟作物工廠化、自動化、潔凈化栽培為手段的新型生產方式。采用專業泥炭基質進行蔬菜基質栽培，將蔬菜種植導入工廠化、智能化、機械化、潔凈化層次，免除化肥農藥濫用，可以讓蔬菜、瓜果栽培脫離土傳性病蟲草害影響，對解決我國因大棚和溫室連年重茬種植、病蟲草害嚴重、農藥化肥濫用、蔬菜質量下降、食品安全問題嚴重等問題，為社會公眾提供真正綠色有機的安全蔬菜，提高我國現代農業發展水平具有顯著作用。

以泥炭為基質實現的有機蔬菜栽培生產成本每株1元左右，市場銷售價格為8～10元，產品經營空間大，具有迅速回收投資、獲得高額利潤的高投入、高產出的品牌農業特征?；|栽培蔬菜的有機、現代、時尚、健康的品牌優勢，對城市富裕人群具有強烈吸引力，柳桃、褚橙、潘蘋果等高端農業品牌概念的成功運作證明，高舉有機、健康、時尚、鮮活概念的泥炭基質栽培必將掀起新的消費潮流。中高端收入人群將成為基質栽培蔬菜、花卉等農產品的第一批客戶，并成為最主要的品牌傳播者，引領我國蔬菜消費新時尚。城市白領雖然不能成為高檔蔬菜的消費主流，但可能會通過訂購饋贈高檔蔬菜方式來作為孝敬父母、聯誼親朋的重要手段。一些企事業單位的節假日也可以采用訂購蔬菜方式為員工提供福利。除了蔬菜之外，工廠化、標準化生產的盆栽花卉、食用菌、瓜果、草莓等，也是基質栽培的重要產品，在日益富裕的城市中，具有廣闊的市場空間。

栽培基質除了供應工廠化基質栽培等專業客戶之外，還有廣闊的城市家庭市場。城市家庭的陽臺空間閑置待用，城市居民室內美化綠化、休閑養生的需求不斷增加，家庭陽臺種植蔬菜已經成為城市居民休閑養生、陶冶情操、增加生活情趣、補充蔬菜品種的生活時尚。而我國面向城市家庭種植的專業基質市場尚待開發?，F有市場出售基質普遍存在土質致密、透氣透水不好、養分缺乏、蚊蠅蟲卵眾多等問題，影響了家居環境，栽培花卉和蔬菜效果也極差。采用工廠化方式制備生產的城市家庭種植基質，可以補充我國專業基質家庭市場的不足，帶動我國家庭美化綠化事業，改善人民生活品質。

3.3協會建設與技術交流

應在成立中國腐植酸工業協會泥炭工業分會和國際泥炭學會中國委員會基礎上，充分利用國際泥炭學術組織的技術、商業、信息活躍公開特點，翻譯轉發國際泥炭學會及相關泥炭組織的定期不定期資料，加快技術信息傳播，推動我國泥炭產業技術進步，提高國際競爭力。建立完善的協會管理制度，加強泥炭行業的管理、協調、服務和監督職能，統計泥炭和泥炭產品產量品種數據，為國家和泥炭企業了解行業動態和發展提供關鍵信息。積極溝通國家主管部委，反映泥炭企業心聲，爭取國家相關政策，促進泥炭行業健康發展。積極發展會員，特別是引進國外泥炭企業設在中國的分支機構加入協會，促進泥炭行業全方位的合作和交流。定期召開年會和學術討論會，加強技術合作，提升行業整體技術水平。

3.4加快標準、檢測機構建設

充分利用業已批準成立的全國泥炭標準化技術委員會，加快泥炭行業關鍵標準編制和發布實施，為泥炭行業健康發展，規范行業經營秩序提供保障。積極推進國家泥炭產品檢測監督中心建設，為泥炭產品質量監督提供技術保障，帶動中國泥炭產業走上標準化、規范化和規?；能壍?。

3.5加強公眾意識宣傳，倡導泥炭資源合理開發，分類利用理念通過多種媒介宣傳和傳播泥炭地責任管理理念和技術，明晰泥炭地與濕地概念和界限，提高公眾對泥炭和濕地的認識，倡導分類管理、合理利用的科學理念，加快編制出臺泥炭地保護與開發價值評價技術指南國家標準，為國家主管部門決策和頒發泥炭開采許可證提供技術依據。

參考文獻

[1]G Schmilewski. Producing Growing media responsibly to help sustain horticulture[J]. Proceedings of the international symposium on growing media and soilless cultivation, 2014: 299-308.

[2]J C Michel, P Cannavo. Importance of peat particle size effects on spatial root distribution and changes on aeration properties[J]. Proceedings of the international symposium on growing media and soilless cultivation, 2014: 347-354.

[3]P D Alexander, N C Bragg. Defining sustainable growing media for sustainable UK horticulture[J]. Proceedings of the international symposium on growing media and soilless cultivation, 2014: 219-226.

[4]A Baumgarten. Analytical methods for growing media-Challenges and prospective[J]. Proceedings of the international symposium on growing media and soilless cultivation, 2008: 347-354.

[5]Jaakko Sipola. An overview to energy peat globally and case Finland[J]. Proceeding of International peat technology symposium, 2014: 46-49.

[6]高亮，李斌，賀文強，等.活性腐植酸在保護地連作土壤中的應用研究[J].腐植酸，2013(2)：22.

[7]王海洋，王曰鑫.腐植酸肥料在許村煤礦土地復墾中的應用[J].腐植酸，2013(2)：8-12.

[8]曾憲成，李雙.讓腐植酸在補充和提升土壤肥力中發揮重要作用——開展“土壤腐植酸肥力綜合指數”研究刻不容緩[J].腐植酸，2014(2)：1.

[9]白志平.腐植酸在農藥中的應用及發展前景[J].生物災害科學，2015，35(2)：149-152.

(編輯：馬榮博)

The concept of growing media and its application in the protected agriculture in China

Meng Xianmin1，2，3

(1.PeatindustryAssociationBranch,ChinaHumicAcidIndustryAssociation,Changchun130024,China； 2.ChinaNationalCommittee,InternationalPeatlandSociety,Changchun130024,China； 3.TheInstituteforPeatandMireResearch,NortheastNormalUniversity,Changchun130024,China)

Abstract:The concept,development and application market of growing media abroad are introduced in this paper. The development direction and relevant strategy of China growing media industry are given under the analysis of the market demand in China. Comparing the rapid development of protected agriculture and advanced technology and facilities, the big gap between foreign and China has great limited the progress of protected agriculture of China. The problems must be resolved and the demand of protected agriculture should be met.

Key words:Growing media； Peat； Protected agriculture

中圖分類號：F323.2；S62

文獻標識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)03-0155-05

基金項目：吉林省科技廳應用基礎研究(2012200503)

作者簡介：孟憲民(1956-)，男(漢)，遼寧桓仁人，教授，博士，研究方向：泥炭資源利用

收稿日期：2015-11-12