不断地研究无土栽培或土外栽培的方法，业已引起对各种类型基质的利用，特别是那些来源于植物的纤维、诸如砾石和火山灰一类的矿物质以及经过处理的诸如多孔珍珠岩或褐块石棉。

基质的选择取决于以下两个方面：一是取决于便于栽培的特性、良好的溶液保持力、满意的通气性、几何学和化学的稳定性等。二是取决于经济因素：基质的成本、必要的更新投资次数。如我们将会发现的那样，投资次数因上述栽培方法而不同，它可与所使用的基质类型有联系。

在经处理的矿物材料中，褐块石棉具有便于利用的性质。它具有大约95%的非常高的孔隙度、良好的保水力和良好的通气性。而且这种材料因其质轻而容易搬运。另一方面，从这些基质的成本明显的经济考虑出发，他们要使用多次。但多次使用带来了消毒问题，因此带来处理操作问题，在连续栽培过程之后，其结构遭受破坏，而增加了材料的复杂性。与此相应的一种后果是，结构的破坏造成失去改变生长条件的多孔性和紧实度。

在褐块石棉基质有利的特点中，其保留的有效水量是特别令人感兴趣的。

这种固有的特点决定其用于保持满意湿度条件的安全系数。对一种相同体积的材料来说，有效水量越大，提供的安全性越大。如果该种材料含有大量的有效水分，则在栽培期间可以在较长的时间间隔对基质进行液体供应。更好的是，当每单位体积有效水量增加时，可减 少栽培所需的基质体积。

后一个特点是有明显实际意义的。一种小体积的基质，更精确地说一种较小量的纤维产品意味着该种材料较便宜。如果这种成本能充分降低，那么可能随之产生其它优点，特别是其成本在一定的限度以下时，可设想该种基质只使用1次，这就有可能在连续栽培之间免除基质的消毒作业。

本发明打算对无土栽培提供新的矿物纤维基质。根据本发明，这种矿物材料具有固有的特点，这就是显著地增加有效水分。

发明者们业已证实了纤维基质中水分的有效性和该基质结构特点之间所存在的比例。特别是，在发明者们已成功地在保证良好的保水性方面，确定出容重和纤维细度的最满意条件。

根据本发明，该基质的容重为50公斤/立方米以下，最好是40公斤/立方米以下，其纤维的直径至少平均为8微米，最好小于6微米。

用褐块石棉作为基质，以容重作为一项指标，一般是比较高的，约70～80公斤/立方米或多于70～80公斤/立方米。因此，根据本发明，该基质明显比常规基质轻。

这样的轻度实际上并不改变其多孔性。的确，常规的基质甚至有大约95%的多孔性。换句话说，在该基质中，纤维只占其体积的5%，其余的部分为水所占据。因而，容重的减少实际上并不增加溶液可利用的空间，但是因纤维平均直径的缩小（和这些纤维的增加）而使容重减少，则增加溶液的可用空间，它似乎有利于毛细管作用的改善，这种毛细管作用可解释该基质中有效水量的增加。

必须强调，减少容重并不总是必定缩小有用纤维的直径，这里指 的是在参与形成对水持留起作用的毛细管网中的那些纤维。特别是对褐块石棉来说，这种生产方法需要有比较高比例称之谓“非纤维”颗粒的存在。“非纤维”这个名称用于描述直径远比狭义纤维直径大得多的颗粒，例如，武断地将这种颗粒的直径确定为40微米以上。非纤维颗粒常为基质总量的30%或甚至更高。如上所述，从其质量方面考虑，这种大个颗粒在形成毛细管网中和以后的溶液保持中起的作用很小。因此，理想的办法是，在一切可能的地方使用不含或只含小比例的非纤维材料。

实际上，在制造期间，在一般能确定其形状的热处理时多少压挤一下纤维，就能改变纤维毡的容重。这样就能得到有同样大小纤维的基质，只是在容重上有差别（其总的多孔性影响不明显）。

对由最粗纤维形成的基质而言，即对其平均直径超过6微米的纤维来说，已注意到，随着有效水的增加，容重愈大。这就解释了为什么在使用褐块石棉的地方，在最现代技术中以及用于生产基质的技术中，其纤维的直径大约为6微米，趋向是利用重的产品。

根据本发明，考虑使用较细的纤维，也就是说利用4.5-3微米或更小的纤维，容重的影响很不明显。因此，除在下文中出现的有关在负载溶液的条件下基质损坏外，使用由细纤维制成的非常轻的毡很有好处。

以细纤维形成一种大得多的毛细管网络的事实，再一次完全可以解释这种在特性上的差别。

虽然缩小组成基质的纤维直径似乎是有利的，但往往由于各种原因难以达到低于某个限度。第一个原因是，生产非常细的纤维，例如1微米以下的纤维，需要技术，在生产栽培基质时，其成本是不能接 受的。

另一个原因是，例如由非常细（和非常低的容重）的纤维形成的毛毡，其抗机械压力的性能低，特别是在负载吸收溶液的条件下，这种毛毡可能损坏。

由于这些原因，按照本发明，宜于使用含有1至8微米的纤维，最好是2至6微米纤维的基质。

上述浸渍材料的部分损坏未必成为使用的障碍。对于最轻的材料来说，在湿润期间，预计有一定的坚实性。在这种情况下，干燥时调整该基质的厚度就行了，以保证湿润时适宜的溶液体积。因此，按照本发明，容重低于15公斤/立方米的重量非常轻的产品作为基质使用，可能是满意的。

例如，在其浸泡的溶液量条件下，即使将其开始的体积减半，这样的产品仍然与容重很低的常规基质相当。

由这些材料所造成的变形并不影响其粘聚力，并且是可逆的。由于溶液的存在而产生的压力刚一停止，该基质就恢复其体积。

除了产品成本和与保水性能有关的质量等优点外，重量轻的基质可改善包装和储藏性能。的确，似乎由于容重的原因，常规基质是相对坚硬的产品。特别是，常规基质是不可压缩的，并且既不能折叠，也不能卷起来。相反，重量轻的纤维毡有良好的可压缩性，而且当压缩停止时，能恢复其厚度。换句话说，按照本发明，重量轻的基质可被压缩或卷起来放入有限的空间，以便于运输与储藏。容重越小，这种能力就越大。

我们已经强调过基质保持有效水量对进行栽培的重要性。应该注意，如果根部的通气能力也是一个重要因素，那么实际上这种通气性 并不需要相当大的一部分基质体积被空气所占据。实际上通气性也是由在营养液中溶解氧气的倾向而产生，而且与根接触的溶液经常更新，因此其通气性提高。由于这种原因，虽然基质在通气性方面起作用，但是灌溉在通气性上也起特殊作用。

基质的保水量越大，可利用的水量就越多。的确，浸泡基质的水或多或少为基质所保持。如果水为基质束缚得太强烈，水就不能为植物所利用。相反，基质有一定的保水性是必要的，没有保水性，灌溉液就会立即排走。

为了说明基质的保水量，用基质的吸附力来测定抽样的含量。因而，对于用水柱高度（厘米）对数的函数表示，即用pF表示的负压，可以用于确定被液相占据的基质体积。pF的两个数值对证明基质是否合格具有特别重大意义：一个是与最大持水量状况相应的低pF值，可任意选定该值等于1（或10厘米水柱），另一个pF值等于2，实际上与可能存在的最高吸附力相对应。例如，采用沼泽地植物，必须把基质永久性地保持在规定最低限度以上的湿度。

在这两个pF值之间基质提取水的比例越大，即有效水的比例越大，这种基质就越好。

已经提出了各种测定保水力的方法，这些方法可能产生稍有差别的结果。由本发明者所采用的方法用具体的实例进行详细介绍。

通过试验，确定了与其它类型的天然和人工基质相比的pF1保水力高和pF2保水力非常低的所有矿物纤维基质。但是这些矿物纤维基质的测定值可能有差别，特别是pF1的数值。

根据本发明，这种基质在PF1有高的保水力，因而有大量的有效水储藏量。其有效水储藏量不少于40%，并且往往大于50%。

对于由容重很低的极细纤维组成的基质，根据湿基质测定其保水能力，以便考虑在荷载其浸泡液体的情况下该基质受损坏的自然倾向。

尤其是由于存在这种大量的有效水，本发明的极细纤维基质可以采用比常规使用的以褐块石棉为主的基质更薄的厚度。

实际上，推荐用于无土栽培的褐块石棉，其厚度是较大的，一般超过70毫米。当然，不仅由于耐久性和成本的原因，而且无疑也由于与栽培方式有关的原因，看起来最好采用体积比较大的基质。

本发明者们所作的研究表明，能够在不太厚的石纤维基质上进行无土栽培有其有利之处。这些基质价格本来不贵，因而就有可能改进使用的条件，尤其是在应用基质作较少量栽培最好只作单项栽培方面，此外，每次栽培可以在一致性更好的条件下进行。

根据本发明，由石纤维毡组成的用于无土栽培的基质，其厚度不超过40毫米，最好不超过30毫米。在进行试验的过程中，显然这样的厚度远比以前所用的薄得多，完全能适应于高产栽培，而不延缓植物生长。事实上，在表面植株密度不改变的情况下，这样的基质容积确实可使根部得到充分发育。这样的容积也足以使植物保持充足的营养液。

另外，这种与早先同类型的基质相比厚度不大的基质，可以较好地控制浸泡基质的营养液。实际上，不论采用厚的或薄的基质，营养液的消耗本质上是一样的。在薄的基质上保存的营养液数量少，而以后有关大量液体的新鲜营养液的供应则较多。保持的营养液成分可长期较接近于原先的营养液。

如果从经济的观点出发，似乎用薄基质有利，实际上，它们为保持营养液和根系发育提供一定容积是必要的。有些不用基质进行栽培 的方法。在这些方法中，根系长得和容器一样高，营养液长期在容器内循环着。这种栽培方法需要有一种十分特殊的设备和大量投资。由于这些原因，许多用户宁愿选用保留基质的种植方法。

为了要保持充足数量的营养液，并为根部的生长提供所需的空间，不改变植株的表面密度，按照本发明的要求，基质厚度不能小于10毫米。

对大多数普通栽培来说，根据本发明，石纤维基质要有15～35毫米的厚度。除了基质的保水能力以外，所选择的基质厚度取决于植物种类，也取决于该植物的密度和灌溉次数。可能这种厚度还取决于这种材料是否栽培过1次以上，但假若是这样，那么采用这些基质并不产生上文所提到的全部优点。注意连续栽培之间的消毒是十分必要的。

用于构成这些石纤维毡的纤维可从各种材料和用各种方法生产出来。

直到现在，只有称之为“褐块石棉”的石纤维已被用作无土栽培基质。实际上这些褐块石棉是从一些廉价的材料诸如玄武岩石、高炉炉渣等以及类似的物质生产而成。

一般用生产含有大量非纤维颗粒石纤维毡的方法加工这些材料。当用作栽培基质时，这些非纤维化产品的存在无关重要，如我们已提到的，它确使产品变得较重，但不改善产品的性质。这种生产方法的重要性在于它比较经济，原材料成本低廉，使生产基质的价格能与那些不同种类的基质相媲美。

这些基质一般还具有良好的化学惰性。

本发明还提供了玻璃棉毡的使用方法，与以前提到的纤维毡相反，这些玻璃棉毡由于所用的制备方法的原因，一般表现高度均匀性。它 们实质上是由热熔材料通过一个离心模具形成的纤维。这种没有非纤维产品的一般生产的纤维毡，在机械强度性质相似的情况下，其重量轻得多。换言之，其容重一般较轻，这至少可以部分地补偿其生产成本普遍较褐矿石棉昂贵的问题。

此外，生产玻璃纤维的技术还具有所生产的纤维极细和极均匀等两方面的优点，其细度和均匀性是褐块石棉所不及的。

这样就有可能生产出如前所述平均纤维直径小于3微米的玻璃棉基质，也许其直径还可等于或小于1微米。

根据本发明的要求，就薄基质来说，其结构性能更可以得到确保，从这种观点看，玻璃棉毡由于纤维最细，同时也由于其均匀性这两方面的原因，一般具有有利的特性。

而且，按照本发明，减少基质容积有助于限制纤维。成本与产品最终成本的比例，因此，从这个观点出发，缩小了褐块石棉和玻璃棉的差异。

在本发明之前，对采用玻璃棉作为一种栽培基质的可能性曾有过异议，尤其是因为认为它缺少化学惰性。的确，人们担心玻璃纤维在接触营养液时会放出大量钠离子。按照本发明用玻璃棉进行的栽培试验证明，这些基质产生的结果完全可以和褐块石棉栽培中所得的结果相比。事实上，一般在第一次灌溉时发现钠离子含量稍高。但是这种含量是可以接受的，以后便迅速下降，达到类似于褐块石棉基质所达到的同样水平。由于所用的纤维极细，和溶液进行的交换作用更明显，所以这些结果更有意义。对于设想的用途来说，可以认为一般玻璃纤维的惰性是完全合乎要求的。

显然，选用的玻璃成分不含对植物有毒的元素。

反之，可设想利用的纤维不是一贯有惰性的。例如，纤维可用作微量-元素（Oligo-elements）的一个来源，在和营养液接触时慢慢扩散，或者它们也可能含有植物的保健化合物。

然而，一般情况下，最好是纤维基质是完全惰性的，并对营养液起到保存为植物生长提供必需元素的作用。

石纤维毡一般用有机粘胶剂如酚醛塑料树脂连接。在一般常用的水平，即占基质重量的2-3%时，树脂对植物生长没有任何实质性影响。

粘胶剂的比例可以根据纤维的性质而改变;例如，对极细的纤维以及容重低的矿物纤维毡，按重量计其比例可以稍高一些，一般不超过10%。

必须注意，如果矿物纤维基质是来源于作绝缘用的产品，粘胶剂的成分就很不同。实际上，采用试图改变矿物纤维毡性质的粘胶剂是很普通的措施。尤其是粘胶剂的成分可能包含着一些使之可以改良绝缘毡抗水性的物质。例如，这些粘胶剂是以硅树脂为基础的产品。为了按照本发明制备基质，采用不含疏水产品的胶粘剂。

另外，即使采用非疏水性胶粘剂时，会发现除非用一定量的适当的表面活化剂浸透它们，否则很难把普通的褐块石棉基质湿润。

可以采用表面活化剂，例如，按照法国专利申请2589917号所描述的方法应用。

要对表面活化剂进行选择，以便它不会对植物生长有有害作用，例如名为“Dabanol    96-1”的市售商品可能是非离子剂的一种。

由于改变基质的毛细作用，所以使用根据本发明极细的纤维，会使采用表面活化剂变得毫无意义。特别是用玻璃棉基质，发现该基质 的纤维平均直径等于或低于4.5微米，而其亲水性不断随纤维直径的大小而变化。但将每个亲水值与纤维平均直径极限值相联系而允许达到这样一个值是可能的。

根据本发明，在使用基质的地方，也要因其使用的方法而有所区别。实际上，如果遵照一般的栽培方法，当使用的基质容积小时，换句话说当基质不太厚时，为了长期满足对营养液的需要，要求的灌溉条件将是不同的。

一般来讲，该基质与用一种溶液灌溉结合使用，这种溶液或是易处置的，或是可再循环的。在前一种情况下，用渗透法或用地下灌溉法的方式将溶液供给基质，以便将基质保持在可接受的营养液含量限度之内。基本上要周期性加施营养液，以补偿因植物吸收及因蒸腾而造成的营养液损耗。在后一种情况下，营养液长期供应基质，保存不了的多余营养液在补充及重新调整其不同的成分含量后，重新循环。

由于薄基质提供的溶液“储备”较少，当进行周期性灌溉时，必须以较少量的营养液，重复灌溉多次。重复的次数越多，如同我们以前所说的，便有可能较好地调正营养液成分以供给根区。

改变灌溉次数并不困难，因为这种操作一般是按照一个预定程序在完全自动化基础上进行的。通过一套测量、分散、分布设施，保证其操作，而不用操作者干预。

下文将参考附图详细地描述本发明，其中：

图1    根据本发明所使用基质的一种栽培布置剖面图和图解;

图2    按照本发明，另一种基质的具体放大图;

图3    说明用以测量保水的装置;

图4    按照本发明，在有吸附作用的情况下，基质中水和空气分 布的示意图。

栽培所用的植物可置于混合肥料或一种惰性基质中，该基质可以是也可以不是栽培所使用的相同类型的基质。最后将放置在生长基质2上的营养块1相互分开。

栽培用的基质置于一种可避免营养液流失的不渗透容器3中。容器一般由多少是惰性的聚合物板制成，在一定位置有短桩把它保持成槽（盆）形。图中未将其表示出来。

一般再加一层不渗透的板，盖在基质上，但放置营养块的地方则例外，其功能是减少持留在基质中的营养液因与周围空气接触而蒸发。图中未表示出这种板。

图解的具体例子表明，营养液经由毛细管4的渗透作用，直接分布至营养块1上。毛细管由一分配管5连接而成。

容器3的位置可与地面同高，例如，用常规方法将其安装在绝缘的聚苯乙烯板上。

该装置也可以包括加热设施，这种加热设施专门放在容器的正下方。

营养液可以连续不断地分配尤其是在有循环设备时是这样。假如是这种情况，可将营养液作这样的准备：从基质渗出的多余溶液可以流走，并回收至容器的一边或一端，然后流回供应器。也可以间断地供应营养液，或是按预定的时间间隔，或是按预定的数量，其数量可保证基质的适当湿度，或者，经常测定含水量水准，当含水量降至某一限度时，就能启动液体供应。

图2系本发明规定的基质的具体说明，其中构成基质的矿物纤维毡，以防蒸发的不透水弹性板覆盖。可以把本发明的基质制成使其上 表面单独用这种板覆盖，或把纤维毡完全盖住。

图3表示用于测定不同PF值基质的水分持留情况的装置。

这些基质的材料样品7，均为7.5厘米高，为了进行这种测定，将其切成10×10厘米的营养块。

将这些样品完全浸入液中达1小时之久，然后放置在覆盖住槽9底部的多孔材料8上。多孔材料，例如一种砂床，一开始即用水浸透。

槽9的底部经由一软管10与容器11相通，其水平面由一溢水系统决定。容器11在垂直支架上的位置可以任意调整。

负压d的测定借助于中等高度的样品系统地进行。使水平面连续发生各种变化，以与研究的各种PF值相对应。在水平面改变后的每种新条件下，将样品保存一段长时间，待取得平衡后，进行测定。

达到平衡后取出样品。称重、干燥，干燥后再称重。从其差别就可得出被持留水分的重量，由此得到每种吸收条件下水和空气的比例。

对于不同材料作为PF值的函数的水分持留曲线，可以用来比较不论栽培何种植物时不同材料的灌溉性能。

图4表示采用矿物纤维材料的曲线。在这些曲线上，横坐标表示吸附高度（厘米水柱）的对数，而纵坐标则表示水、空气和纤维在基质中所占的体积百分比。后者（纤维）在所举例子中始终占总数的5%左右。在图上，这些百分数分别用A、B和C来标明其范围。

对于由水所占据的部分，在PF1和PF2之间的百分率差，决定了可利用的水的数量。

矿物纤维基质的PF2值往往很低，各种材料间可利用水的主要差别来自PF1。曲线Ⅰ和Ⅱ表示这种差别的类型。它们分别相当于一种以普通石纤维基的基质和本发明所规定的基质，它们包括很细的纤维， 在一种相同的容重下作比较。在第二种情况下，有用的贮留量R2大得多。

测定的条件（样品7.5厘米厚）相当于普通的基质。虽然这些条件有可能对产品进行相互比较，但并不能证明本发明提出的较薄基质的固有优点。

对样品整个高度的分布研究表明，确定分布得很不均匀。上部含有极少量的水和相当多的空气，而在下部则相反。

因此，对本发明的和其他不符合已提及的特点的产品进行了系统的测定以便比较。这些测定包括区别容重、纤维细度和厚度的产品，尽管这些产品均由同样的玻璃构成，有着同样数量的湿润剂，相当于每立方米300克的毡子。

在PF1时对不同的纤维直径、2种容重和2种厚度的持水量测定结果如下：

厚度 公斤/米3φ 微米

（毫米）    8    6    4.5

80-85    80    61    86    95

80-85    40    46    57    81.5

20    40    25    54    86

在所有的情况下，结果显示随纤维平均直径减少，其持留量增加。容重和厚度愈小，增加愈明显。

当纤维很细时，通过选择厚度小和容重低的基质，就能得到相当大的持留量。

在一个和相同毡子上进行的不同厚度测定表明，由很细的纤维组成的毡子，其持留量十分稳定。

不同厚度的研究表明，由4.5微米的平均直径和40公斤/米3的纤维构成的毡子，其持留量如下：

厚度（毫米）20    35-40    55-60    80-85

PF的持留量：86    85    87    81.5

鉴于在这种测定中缺乏应有的精确性，所记录的差别没有意义。

从所进行的测定来看，容重高的毡子，尤其是其纤维平均直径较粗时，厚度对持留量有影响，即当厚度减少时持留量显著降低。

另一方面，我们必须再一次强调，没有湿润剂时，唯有细纤维毡才能使用。

考虑到这些结果，看来使用包含细纤维的较薄基质是十分有利的。

下列栽培实例是用本发明规定的基质进行的。

使用两种类型的基质：第一种由鼓风炉渣制得的矿物纤维片构成，第二种系玻璃纤维片。

这些基质的纤维成分分别如下：

鼓风炉渣纤维    玻璃纤维

二氧化硅    42.8%    二氧化硅    66.9%

三氧化二铝    11.9%    三氧化二铝    3.35%

氧化钙    38.7%    氧化钠    14.7%

氧化镁    3.6%    氧化钾    1%

三氧化二铁    1.2%    氧化钙    7.95%

鼓风炉渣纤维    玻璃纤维

SO30.3% 三氧化二铁 0.49%

其他 1.1% SO30.26%

氧化硼    4.9%

用甲酰苯酚粘结制成基质板，粘结剂约占全部重量的2.5%。使用褐块石棉时，基质也含有约1%的表面活性剂。

把基质片切成1000×200毫米大小，使用褐块石棉时厚度为50毫米，使用玻璃纤维时为25毫米。使用褐块石棉时的平均纤维直径为5微米（不算非纤维颗粒），用玻璃纤维的直径为4微米。

褐块石棉基质和玻璃纤维基质的容重，分别为40和25公斤/米3，其孔隙度分别为95%和98%。

这些基质在PF1的持水量均相当于70%。因此，这两种情况的水和空气均极为平衡，有利于植物生长。

Montfavet品种的番茄，按下述方法种植于温室中。

将番茄秧移植于75×75×60毫米的上述褐块石棉营养块中，在植株的第一簇出现阶段固定基质的位置。

通过比较，在普通的褐块石棉基质上进行栽培，基质厚度为75毫米，容重为70公斤/米3，其纤维直径平均为6微米。

这三种类型的基质使用相同的种植方法。株距30厘米，按基质的长度排列，相当于每平方米温室种植2.5株。供应装置为以前结合图1所述的那种类型。

使用Coic-lesaint型溶液灌溉，每升溶液含12.2毫克当量的硝态氮、2.2毫克当量的铵态氮和2.2毫克当量的磷酸盐，PH值调整在6左右。

根据基质中所含溶液的导电率的测定，间断地供给植株营养液。溶液导电率控制在最低限度之上，相当于其含量不少于每升12毫克当量的氮。

从放在固定位置上到完成栽培，约需24周的时间。

在所有的试验中，产量约为每英尺6.5公斤。尤其是在厚的或薄的石纤维基质上栽培，无明显的差别。同样，在薄的石纤维棉基质上或是薄的玻璃棉基质上，其生长效果也无重大差别。

已发现一种结构性能较好的玻璃棉基质，尽管其容重相对较低。此发现可能归因于出现了增强毡子粘性的较长纤维的缘故。

CPCH866195

文件名称    页    行    补正前    补正后

说明书    11    倒1    弹性板    弹性板6

14    倒1    氧化铊    氧化钛