草坪无土栽培基质研究进展

草茎形成的草坪，具有节水保肥、抗病虫害、生产周期短、草皮重量轻、易铺植、使用面积广、节能环保等优点。本文综述了 草坪无土栽培基质的概念和特点以及无土草坪栽培基质的种类，介绍了各类无土栽培基质应用研究现状，并对未来无土草坪栽 培基质研究应用提出了展望°关键词：草坪；无土栽培；基质中图分类号：S688.4 文献标识码：A 文章编号：2096 -3971 (2019) 02 -0001 -06DOI： 10. 3969/j. issn. 2096 -3971. 2019. 02. 001随着我国经济的迅速发展，城市绿化率越来越

高，对草坪的需求量也越来越大。草坪的生产不仅

1无土栽培草坪的概念及其特点需要选择优良的草坪草品种，生产草坪的基质也要 有一定的条件。无土栽培草坪是栽培不以土壤为原

1.1 草坪无土栽培基质的概念传统草坪生产以耕地为基础坪床，不仅成坪成

材料，而是利用其他栽培基质播种草种或草茎形成 的草坪。生产无土草坪的关键技术是怎样选择和处

卷缓慢，出苗不均匀，杂草多，更严重的是每一次 的铲草皮都会带走3 ~5cm的表土，这就意味着铺设 多大面积的草坪就会铲走多大面积的沃土，而铲取

理草坪基质，前人对无土栽培草坪基质已经做了大

量研究。本文综述了无土栽培草坪基质的概念与特

点、无土基质的分类、国内外无土栽培基质的研究 进展，并对未来无土栽培草坪的发展进行了展望。草皮3 ~5次后的土地就不适合耕作农作物了，对于

我国大约1.07亿公顷的耕地来说，长此以往将会对 土地造成不可逆转的伤害。因此，采用无土栽培基 质来代替土壤进行草坪生产是解决表土流失的一个

收稿日期：2019 -02 -22基金项目：四川省公益性科研院所基本科研业务费项目“不同基

重要方法。无土栽培草坪实质上是无土栽培技术运

用到草坪生产上的一种创新技术，其栽培原理是利 用无土基质播种草种或草茎所形成的草坪，是一项

质生产草皮的研究”资助作者简介：周磊昊（ 1993 -）,男，重庆酉人，在读硕士，

研究方向草坪建植与管理。具有潜力的、技术含量较高的草坪生产技术，不仅

*通讯作者：白史且（ 1964 -）,男（彝），四川金阳人，博

士，研究员，博士生导师，研究方向为草种质资源 创新与育种。在保护土壤方面起着重要的作用，而且无土栽培草 坪技术也将会促进草坪工业化、商业化的发展。无

土栽培草坪具有节水保肥、抗病虫害、生产周期短、IIE0

草学述CAO XUE 2019年第2期 总第245期草皮重量轻、易铺植、使用面积广、节能环保等优

点，而且又能充分回收利用一些难以处理的生活垃 圾以及工农业废弃物，比如，园林废弃物、牛粪、 菌渣等。因此，选择适宜的基质来代替传统土壤生

产草坪已经成为研究热点，如果将菌渣、牛粪、园 林废弃物等用作草坪生长的基质，既能合理促进园

林废弃物、废弃菌渣、牛粪等工农业废弃物的资源

化利用，还可减小大规模生产草坪对土地带来的负 面效应。1.2草坪无土栽培基质的特点栽培基质是草坪生长的基础，对于草坪无土栽

培的成功至关重要u。无土栽培草坪通常选用固体 基质进行栽培，首先固体基质能够起到固定、支撑

草坪生长的作用，其次固体基质的通气孔隙度和持 水孔隙度能够保持一个动态平衡，从而为草坪的生

长提供一个优良的生长环境。如果采用液体基质进 行无土草坪栽培，则会大大加大生产成本，不符合

实际生产要求。1.2. 1无土栽培基质的物理性质一般草坪基质要具有良好的物理性质，因为作

为基质要具有较好的固定草坪草根系的功能并且要 具备保水能力、保肥能力以及透气能力。有研究表

明⑵，无土草坪基质容重的最佳范围是0. 1 ~

0. 8g • cm 7;无土栽培基质的通气性和持水性对草

皮的生长至关重要，透气性和含水量的动态平衡既 可以改善根系的通气状况又可以提供足够的水分，

能为根系提供良好的生长环境，进而提高草坪草的

抗旱性。理想基质的总孔隙度一般要求在54% ~

96%范围内.总孔隙如果过大，草坪草则易倒伏；

总孔隙度如果过小，则会影响草坪草根部的呼吸。

基质通气孔隙度不低于15% -20%,持水孔隙度不 低于50%,两者的动态平衡将会为草坪草提供优良

的生长环境。1.2.2无土栽培基质的化学性质基质的化学性质对无土草坪的生长也起着至关

重要的作用，如基质的pH、电导率、含盐量以及各 营养成分等。无土草坪栽培基质的pH理想范围为

6-5-7.5,如果无土栽培基质过酸或者过碱都会影

响草坪草的正常生长；无土草坪栽培基质理想的电

画I导率在2. 1 ~3. 5mS • cm 7范围内，无土栽培基质电 导率过高会对草坪草的生长造成盐渍伤害，过低则

会导致营养缺乏。所以在无土栽培草坪过程中应该

根据无土基质本身的营养成分以及所栽培的草坪草 对养分吸收的特点来进行营养成分的调配o1.2.3无土栽培基质的生物性质基质的生物性质对草坪草的生长也存在一定的 影响，在基质中存在着各种微生物，在微生物的作

用下，有机质的降解会改变基质的一些性状，从而

影响了草坪草的正常生长，比如基质中的病虫害的

传播。2草坪无土栽培基质的分类2. 1 无机栽培基质国内关于单独采用一种无机材料作无土栽培草 坪基质的研究相对较少，首先无机基质不能为草坪

草的正常生长提供必需的营养物质，一般只起到固 定草坪草根系和支撑草坪草植株的作用，其次一般 无机基质的营养成分含量较低，自身的蓄水能力、

保肥能力较差，所以不宜单独作为无土栽培草坪基 质。无机基质主要包括沙、石砾、蛭石、珍珠岩、 岩棉、陶粒等。沙、蛭石一般是配合其他基质作无

土栽培基质，因为其阳离子交换量较高、吸水能力 较强，而且蛭石比较容易被破坏，需要经常更换。

在无机基质培养中，珍珠岩是运用比较广泛的，它 的特点是质地比较轻，-般在城市的屋顶花园草坪

上应用的比较多，但是珍珠岩相对密度比较小，当 浇水过多时，它会浮在水面上，如果不与其他基质

混用则使用效果较差。粉煤灰作为无土草坪基质的

研究也比较多，但是通常是作为无土基质改良剂， 因为粉煤灰本身的容重比较轻、通气孔隙度较大， 如果与其他基质混合搭配则可以降低基质的容重、

提高基质的孔隙度4 O粉煤灰自身具有一定的营养

物质，速效氮的含量大约为0. 15mg/kg、速效磷的含 量大约为3. 95mg/kg、速效钾的含量大约为

50. 42mg/kg，但是pH偏高，大约在9.0左右，草坪

草生长最适宜的pH范围为6.5~7.5⑸，所以如果 粉煤灰直接用来作为无土草坪栽培基质是不够理想

的，有研究证明可以添加磷石膏来降低粉煤灰

的pH,从而达到无土栽培草坪的生长条件。2. 2有机栽培基质2. 2. I泥炭泥炭是传统的无土栽培草坪理想基质，其优良

的理化性质一直被人们所青睐。泥炭的容重比较低, 含水量通常在60% - 80%这个范围⑺，其总孔隙度 大约在8(). 1%、通气孔隙度在16%左右，持水孔隙

度大约在60%左右皆处于理想基质范围内；泥 炭的营养成分含量较高.全氮含量大约在2. 09% , 全磷含量大约为0. 02%,全钾含量大约在0. 39% ,

但是泥炭的pH偏低，仅有3. 9左右，泥炭EC值大 约在0.22mS・cm7。据国外有关专家学者研究，通

过沙+泥炭、沙+腐殖质和沙+泥炭+腐殖质三种 配比进行无土草坪栽培试验，结果发现泥炭对无土 草坪的生长具有更大的促进作用，但是泥炭属于有

限资源，而且过度开采会对生态环境造成巨大的破 坏，包括我国在内的很多国家已经明令禁止开采泥

炭了，所以未来应该探索更多的基质来逐步取代对

泥炭的应用° :2.2.2食用菌菌渣近些年食用菌菌渣也成为无土栽培基质的研究

热门，生产菌渣会产生大量的菌糠废料，而我国处

理菌渣的方法还是传统的燃烧、掩埋甚至直接丢弃, 据有关资料显示，我国菌渣的利用率仅有

33% ,0-\"，传统处理方式不仅浪费了大量可利用资

源，还破坏了生态环境卫。所以，将废弃的菌渣作

为无土草坪栽培基质是一个很好的处理途径。时连 辉等研究发现\",菌渣的总孔隙度大约在7& 2% ,

通气孔隙度大约为26. 1 % ,持水孔隙度在52. 1%左 右，均符合理想无土栽培基质范围；菌渣的pH大概

为7.8,呈弱碱性,电导率大约为5.89mS • cm 1,

全氮含量大约为2. 45% ,全磷含量为0. 49%,全钾 含量为1.87%,可以作为无土草坪栽培基质。张亭

等研究表明\"，用菌渣替代草炭土比例40% ~60%

对黄瓜苗的生长起促进的作用，用菌渣替代草炭土 比例80%对茄子苗的生长起促进作用「Medina等研

究表明14 ,用菌渣作栽培基质的盆栽植物的生物量 与泥炭作栽培基质的盆栽植物的生物量相差无几「草学草坪无土栽培基质研究进展CAO XUE2. 2. 3锯末锯末作为无土草坪栽培基质具有良好的保水性

和保温性，如果经过适当发酵腐熟处理则可让其发

生有益变化，既增加了腐殖质的含量，又可改善基

质土壤团聚性、保水能力和透气孔隙度等。研究表

明2 ,锯末的容重为0. 23g - cm 3左右、总孔隙度 为80%左右、通气孔隙度为35. 0%左右；锯末本身 含有一定的营养成分，其全氮含量为1-24%左右、

速效磷为376. Omg • kg t。由于锯末本身碳素含量较

高，即使经过发酵腐熟分解后碳氢比值仍然较高， 如果直接作为无土栽培基质会影响草坪的生长。添 加一定量的氮源可降低碳素，锯末栽培基质通常是

混合其他基质共同使用，从而来寻求最佳无土栽培

基质「例如，有研究表明在锯末栽培基质里加入鸡 粪和尿素，会加快其腐熟速度，基质的含水率会有

略微上升趋势，基质pH呈先上升再下降的趋势。在 锯炭基质中混合尿素、鸡粪等其他基质的好处有以 下儿点：第一能够杀灭致害病菌，第二增强基质的 稳定性并产生有益微生物，使基质适宜作物栽培，

第三加快了锯末基质的腐熟速度，从而节约了时间2. 2.4园林绿化废弃物园林绿化废弃物是对城市绿化进行养护过程中， 修剪下来的或者植物自然凋落的树杈、落叶、残花 等的统称：园林绿化废弃物本身含有大量的营养物 质、纤维素、半纤维素等，如果采用传统处理方法 焚烧、掩埋，不仅没用充分利用资源，还对生态环

境造成巨大的影响「如果通过园林废弃物堆肥的技 术手段将枯枝落叶转换成有机质，对促进城市生态

环境的发展具有重大的意义。园林废弃物本身的C/N

比较高，pH、电导率也偏高。有研究表明”，园林

废弃物(小叶榕)的pH大约为6.3、电导率为

2. 87mS • em H、含水率在43. 2%左右、有机碳含量

为42.8%、C/N比可以高达99.5,而且是以纤维素 和木质素等难降解的成分为主\"，自然堆肥时间

长，而且有研究表明18 ,单一的园林绿化废弃物腐 熟温度最高仅为46T,未达到堆肥腐熟的要求，所 以通常是把园林废弃物联合其他有机质共同进行腐

熟。有研究得出，把园林废弃物和鸡粪、糠醛渣一 起腐熟，不仅使腐熟堆温度达到腐熟标准，还会降n

草学综述CAO XUE 2019 年第 2 期总第245期低腐熟堆的C/N比，并且还能提高腐熟堆的营养 3車-o2. 2.5炭化稻壳炭化稻壳也被称作薯糠.是稻壳在一定温度燃

烧下所产生的物质，由于其本身含有大量营养物质, 近些年也成为无土草坪栽培基质的热门研究对象,

稻壳主要是由C、H、0和Si等元素组成，其粗纤维

含量大约为35.5% -45.0%,木质素含量大约为

21% -26%、SiO?含量大约为10% -21% ,灰分含

量大约为11.4% - 22.0% ,9]0孙恩惠等研究发 现如，如果直接将稻壳铺在地表面，就能够防止杂

草的生长，进而有利于植物吸收养分，提高抗菌能 力。也有研究发现，将稻壳和菌糠按照不同比例进

行混合腐熟可提高无土草坪栽培基质的营养成分, 也是目前炭化稻壳研究的主要热门方向。2. 2. 6椰糠椰糠是椰子外壳加工过程中产生的副产品，近

年来成为无土草坪栽培基质的重要研究方向，第一， 其来源广，仅海南省的椰子种植面积就为4.69万公 顷:川，第二，椰糠具有保温、保湿、疏松、透气的 特性，能满足无土草坪栽培基质的条件。椰糠容重

比较大，有研究发现空，椰糠容重值最大可以达到

0. 24g - cm -3，总孔隙度大约在93.94%,其总孔隙

度略高于理想基质要求（理想基质的总孔隙度在

55% ~ 95%）。有资料显示，椰糠基质的pH为 5.56,呈弱酸性。椰糠的EC值范围在1.30 ~

3- 60mS • cm 7之间，说明椰糠内含有较丰富的可溶

性矿质元素，随着分解度的增加，EC值也会增加: 将椰糠和其他无土基质按照不同比例进行混合腐熟

可提高无土草坪栽培基质的营养成分，也是目前椰 糠研究的主要热门方向。2. 2. 7中药渣中药渣是医药加工企业生产草药过程中产生的 主要固体废弃物，在我国有大量的中药渣无法被合

理的处理，从而导致产生大量的污水、异味，给环

境、生态带来了巨大的影响，但是有学者通过对中 药渣的物理结构、原料成分进行分析发现，废物渣

中仍存有部分药效，并且具有较高的开发利用价值。 孙兆法等研究发现⑺：，中药渣的容重大约为

E3II0- 35g • cm -3，总孔隙度大约为70. 7% ,通气孔隙度

大约为25. 8% ,持水孔隙度在44. 9%左右；中药渣

的营养成分含量也较高，速效氮含量大约为

422. 8mg • kg _,有效磷的含量在210. 9mg • kg \"左

右，有效钾含量大约为212. 5mg • kg-'o但是中药渣

作无土栽培基质的缺点是通气孔隙度较小而持水孔

隙度较大，常规的浇水方法会导致水分流失严重， 所以必须通过添加其他基质来调节中药渣的含水量, 改善过后的中药渣可以作为无土草坪栽培基质。3国内外草坪无土栽培基质的研究进展3. 1国外草坪无土栽培基质研究国外对无土草坪栽培基质的研究比较早，在20 世纪40年代末，国外就开始对地毯式无土草坪进行

研究⑦：，研究的方向主要是寻找能够代替土壤的无

土草坪栽培基质，例如，利用泥炭、菌渣、污泥、 作物秸秆等，但是无土栽培技术直到1970年才得到

了真正意义上的发展，丹麦Grodan公司开发出了岩 棉栽培技术，英国温室作物研究所在1973年开发出

T NFT技术，随后De Boodt和Verdonck就树皮、软

木屑、椰子纤维、污泥、垃圾等废弃物用作无土栽 培基质做了研究Nicole De Rouin [26：等从无土基

质的孔隙度、可利用水量、产量、养分平衡性（分

析了顶部叶片的养分含量）以及pH等多方面对几种

混合基质进行了评价，并推荐了各种基质的栽培技 术。Sopper的研究认为，将农业的废弃物作为无土 基质的原材料，可以改善草坪草叶片均一度和色泽，

提高草坪密度和质量。Prasad M刃〕报道了泥炭的各 种理化性质和栽培技术。美国Hensler. K. I网采用可 生物降解的洋麻作为基质进行暖季型无土草坪的生 产。ShbataM^〕等人以腐烂的树皮或泥炭为主要成

分作为草坪草无土栽培基质。由于单一的基质都存 在稳定性较差的缺点，会对草坪草的生长造成一定

的影响，所以多种基质混合栽培草坪成为国外专家 学者的研究重点。3. 2 国内草坪无土栽培基质研究国内在无土草坪栽培基质方面的研究直到20世

纪80年代才开始兴起，由于我国的经纬度跨度较

大，各个地区的气候条件不一样，单一的无土草坪

基质研究成果不能被广泛地应用于其他地区，所以 各地只能就地取材，因地制宜的进行研究，导致试 验进展缓慢，但随着改革开放这四十年，草坪业发

展迅猛，学者在有关方面研究越来越多，比如中国

科学院武汉植物研究所利用无纺织物做基质培育无 土草皮，性能优于传统栽培方法；梁应林等研究发

现“天然草坪烧成的灰再堆制成的腐殖土可以作为 无土栽培草坪的基质；1998年南京农业大学和江苏 大学合作，利用工农业废弃物芦苇末进行无土栽培 基质的研究，采用生物发酵技术合成岀了无土栽培

基质，取得了良好的栽培效果川。张沛健等以

桜树皮为原料，通过添加不同氮源和微生物对檢树 皮进行堆肥腐熟处理从而获得无土基质。孙程旭

等”对椰糠作为基质后的容重、总孔隙度、阳离子 交换量、大小孔隙度、持水孔隙度、通气孔隙度、 灰分含量、pH及EC值等理化特性及其相关性进行

研究.吴清等口使用醋糟和锯木屑作为基质原料进 行腐熟，从而获得代替土壤的栽培基质。4研究展望我国草坪无土栽培技术还存在多个问题，比如： 草坪生产技术不过关、基质生产成本过高等。目前 为止还没有找到单独一种理化性质优良、栽培效果

好的无土草坪栽培基质，因为单一的栽培基质在理 化性质上存在着不能够满足草坪草生长的所有条件 的问题，所以未来无土草坪栽培基质发展的方向依 旧是泥炭、菌渣、锯末、珍珠岩、蛭石等相互搭配,

从中再筛选出优良的草坪无土栽培基质配比。然后 应该逐步加强对农业废弃物进行无害化处理的重视, 把多种农业废弃物经过科学技术手段应用到无土栽

培基质是未来发展的一个热门方向，这既符合循环

农业和可持续发展的要求，更具有实际的经济效益、 环境效益和生态效益。参考文献[1] 李苏翼，时连辉.树皮与污泥堆肥混合基质的性质及其

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The cultivation principle is to use the non - soil cultivation substrate to sow seeds or grass stems, which has the advantages of water saving and fertilizer conservation, disease and insect resistance, short production cycle, light turf, easy planting, wide use area, energy saving and

environmental protection. In this paper, we reviewed the concept and characteristics of turf soilless culture substrate and the types of soilless

turf cultivation substrate. Then, introduced the research status of various soilless culture substrates. Finally, prospected the future research direction of soilless turf cultivation substrate.Key words: turf； soilless cultivation ； substrate©II