生物基质应用研究进展与前景

孙锦

摘要：生物基质是有机基质和有益微生物在农业上的应用发展到一定阶段的产物，在满足基质基本功效的基础上，将有益微生物有效导入有机基质之中，赋予基质促长、抗病和抗逆等功能，可为发展绿色农业和可持续农业提供物质保障。在简述生物基质发展历程的基础上，重点总结了生物基质在提高作物产量、改善产品品质、增强防病抗逆能力、改善土壤理化性状、优化土壤微生物群落结构等方面的应用研究进展，并结合产业发展趋势，展望了生物基质在工厂化育苗、连作障碍克服、盐碱地改良中的应用前景，进一步提出了微生物制剂与基质融合研究、有机物料的抗病促长功能挖掘、含有多种微生物菌群和功能复合型的生物基质的重点研发任务，为推动生物基质和无土栽培的技术进步提供参考。

关键词：生物基质；无土栽培；有益微生物

中图分类号：S317               文献标志码：A               文章编号：2097-2172（2023）11-0981-09

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.001

Research Progress and Prospects on the Application of Biological Substrate

SUN Jin

（College of Horticulture， Nanjing Agricultural University， Nanjing Jiangsu 210095， China）

Abstract： Biological substrate is the product of the application of organic substrate and beneficial microorganisms in agriculture to a certain stage. On the premise of meeting the basic functions of the substrate， it is beneficial to effectively introduce beneficial microorganisms into organic substrate， endowing the substrate with functions such as promoting growth， disease resistance， and stress resistance， thereby providing material guarantee for the development of green agriculture and sustainable agriculture. In this study， based on a brief overview of the development process of biological substrate， we focus on summarizing the research progress of biological substrate in improving crop yield， enhancing the quality of agricultural products， strengthening disease resistance and stress tolerance， improving soil physicochemical properties， and optimizing soil microbial community structure. Furthermore， by considering industrial development trends， we explore the application prospects of biological substrate in industrialized seedling production， overcoming continuous cropping obstacles， and improving saline-alkali soil. Additionally， we propose key research tasks such as the integration of microbial preparations with substrate， exploring the disease resistance and growth-promoting functions of organic materials， and developing biological substrate with diverse microbial communities and functional compounds. These tasks aim to provide references for promoting the technological advancement of biological substrate and soilless cultivation.

Key words： Biological substrate; Soilless cultivation; Beneficial microorganism

收稿日期：2023 - 09 - 13

基金項目：宁夏回族自治区重点研发计划项目（2021BBF02005）；国家大宗蔬菜产业技术体系项目（CARS-23-B16）；泰州市科技支撑计划（农业）项目（TN202126）。

作者简介：孙   锦（1972 — ），男，甘肃民乐人，教授，博导，主要从事设施园艺与无土栽培方面的科研与教学工作。Email： jinsun@njau.edu.cn。

据统计，全世界已有100多个国家和地区应用无土栽培技术，采用无土栽培的蔬菜总面积达到19.7万hm2［1 ］。2020年我国无土栽培面积为5万hm2左右，其中有机基质无土栽培约占50%［1 ］，基质的年需求量在6 000万m3以上［2 ］。有机基质是无土栽培的核心，是栽培成功与否的关键，它质地较轻，具有良好的保水、保肥及通气性，克服了土壤栽培存在的部分缺陷，在作物栽培中表现出明显的优越性［3 ］。但传统有机基质的主要功能是固定作物，在促进作物生长、提高抗病性和抗逆性方面的作用甚微，从而导致有机基质无法完全替代土壤，甚至栽培效果不及土壤栽培，这成为制约有机基质无土栽培大面积推广应用的主要因素之一。在有机基质中加入有益微生物制成的生物基质，既可保障作物生长过程中所需的营养又具有简便快捷的优点，不仅可达到抗病的效果，而且可增强作物抗逆性，促进养分吸收，改善根际微生物结构，最终达到提高作物产量、改善品质和减缓病虫害发生的效果［4 ］。生物基质的应用，符合农业可持续发展和无公害农产品生产的要求，不仅有效利用了固体废弃物，而且可明显促进作物生长和提高作物抗性，对减少化肥与农药的使用量也具有积极作用。

1   生物基质的研发历程

生物基质的发展源于有机基质与有益微生物在农业领域的应用。在19世纪末，法国率先将枯枝落叶腐解物、松针和泥炭等有机物料与矿质土壤混合，用于盆钵植物栽培，开创了有机基质利用的先河［5 ］。20世纪初，欧洲的泥炭生产商开始使用泥炭制备无土栽培基质，开发出第一代基质产品。此后，美国科学家开展了采用河沙与泥炭制备混配基质的试验研究；1939年英国的John Inne Compost公司开发出以堆肥、泥炭和河沙为主要原料的混合栽培基质；1948年德国的Einheitserde公司将黏土和泥炭混合制成了新型栽培基质。与此同时，美国的土壤科学家开发了以泥炭加蛭石或泥炭加珍珠岩为原料的康奈尔基质，并实现了工业化生产；1950年，英国爱尔兰推出了全系混合基质和盆钵基质，随后德国的Pennings教授和芬兰的Puustjarvi教授分别研发了以泥炭为唯一原料的专业基质，开创了欧美專业基质工业化生产的新时代；自2000年以来，基质生产进入了计算机控制下的商品化生产阶段，特别是随着灌溉和施肥技术的不断进步，基质在园艺栽培中得到了广泛应用［5 ］。20世纪90年代，中国首次引入基质技术，第一个专业基质由云南大理州农业科学研究所研制，并在烟草漂浮育苗中广泛应用。随后，在“九五”国家科技攻关项目的支持下，东北师范大学泥炭研究所成功利用国产草本泥炭原料研制出固态基质，并实现了产业化生产。自2010年以来，中国对基质的市场需求持续增长，国外基质产品不断引入，国内基质制造企业也不断增多。专业基质制备技术得到了更多的关注，中国的基质产业进入了蓬勃发展的阶段［5 ］。

基质的研发历程可以分为四个阶段，每个阶段都有其明显的时代特征。第一阶段（1950年以前）是基质研发的起始阶段，被称为混配基质阶段。基质制备主要通过按比例混合几种原材料来实现，因此也被称为配合基质阶段。第二阶段（1950 — 1975年）是基质技术的标准化阶段。基质生产原材料按照工业标准进行处理，产品配方按照专业标准进行配制，产品经过统一标准方法进行检测，因此被称为标准化基质阶段。第三阶段（1975 — 2000年）为定制基质阶段。基质制备技术研究进一步深入，采用了颗粒大小分选和颗粒组合工艺技术，根据用户对基质的需求来制备定制基质，以满足用户专业化和个性化需求。第四阶段（自2000年开始）是生物基质阶段。深入研究基质的微生物学、物理学和化学性质之间的相互作用，在定制基质中添加了适量的有益微生物，以实现对病虫草害的有效控制［6 - 7 ］。基质的研发历程表明，基质制备技术已经取得了显著的进展，以满足不同用户和生产的需求，并通过整合生物学和化学的技术进步成果，为农业生产提供了重要的物质保障。

2   生物基质应用研究进展

2.1   生物基质对作物具有明显的促生作用

许多研究表明，生物基质可促进作物生长。生物基质对黄瓜、菠菜等蔬菜有促生及壮苗功能［8 ］。普通育苗基质中添加微生物菌剂（芽孢杆菌、丛枝菌根菌和安克菌等）制成的生物育苗基质，可促进黄瓜、辣椒、生菜和番茄等蔬菜作物生长［9 - 17 ］；张苗等［18 ］利用筛选出的生防菌株SQR9制成的生物基质栽培黄瓜和茄子，对生长均有促进效果；基质中接种哈茨木霉菌（SQR-T037）可以有效地在番茄根系上定殖并且促进植株生长，提高产量［19 ］。丛枝菌根真菌（AMF）接种于黄瓜播种时的基质，能够增加黄瓜地上部和地下部生物量的积累［20 ］；AMF能够促进番茄植株对N、P、K的吸收，从而促进植株生长［21 ］。在有机基质中添加生防菌剂AR156-2（BBS合剂），在不同蔬菜作物上都表现出良好的促生效果，对辣椒、西瓜、西兰花的促生效果分别达35.27%、63.13%、74.20%［22 ］。南京农业大学等单位研制的生物基质，可使蔬菜壮苗指数提高27% ～ 36%，增产12% ～22%［23 ］。

2.2   生物基质可改善农产品品质

研究结果表明，在基质中接种AMF能够显著提高甜瓜果实中维生素C（Vc）、总糖和可溶性固形物等风味成分的含量［24 ］。同时，这一处理还能够增加果糖和葡萄糖的含量［25 ］。另一项研究发现，在草炭、椰糠和珍珠岩的复合基质中添加解淀粉芽孢杆菌，不仅显著提高了空心菜的鲜重、干重、Vc、可溶性蛋白和可溶性糖的含量，还明显减少了空心菜叶片中硝酸盐的积累［26 ］。

2.3   生物基质具有显著的防病效果

生物基质不仅能促进作物生长，还可以防止病原菌对幼苗的侵染，而且比某些化学药物更有效［27 ］。基质中添加霉菌可用于防治真菌病害［28 ］，添加放线菌剂可防治十字花科软腐病、番茄早疫病、黄瓜黑星病等多种植物病害［29 ］，添加芽孢桿菌能够防治番茄青枯病及其他土传和地上部病  害［30 ］，添加生防菌能够有效降低黄瓜枯萎病的发病率［31 - 32 ］。基质接种AMF可以通过促进西瓜根系分泌化感物质抑制根际土壤的病原体繁殖，从而降低西瓜幼苗枯萎病的发病率［33 ］；AMF侵染植株后通过启动全身防御反应来增强番茄对早疫病的抗性［34 ］。王开宇等［35 ］在育苗基质中添加微生物菌剂提高了烟草对青枯病、黑胫病和花叶病的抗病能力；刘超杰［36 ］在醋糟与草炭体积比为1∶1的混配育苗基质中，添加2%微生物菌剂（BOF），明显增强了黄瓜和西瓜对枯萎病的预防效果；将易于在蔬菜作物根定殖的生防菌AR156-2接种在育苗基质中，不仅可以抑制有害病菌在幼苗期繁殖，还能够充分利用生防菌在幼苗期的根系进行定殖，实现一种类似于“接种疫苗”的效果，通过带基质移栽幼苗，将这一作用延续到大田生产阶段，对辣椒、西瓜、西兰花病害防治效果分别为79.5%、87.5%、83.1%［37 ］；木霉菌和芽孢杆菌复配后添加到基质中，对辣椒的疫病、炭疽病、枯萎病和灰霉病防治效果分别达到78.3%、71.9%、72.2%和59.7%［38 ］。Vitti等［39 ］在栽培基质中接种哈茨木霉菌（T-22）诱导番茄对黄瓜花叶病毒（CMV）产生了一系列的防御响应，通过活性氧、组织化学免疫以及相关抗氧化基因的表达分析显示T-22能够作为生物防治菌剂降低病害的发生；Pérez等［40 ］发现木霉菌在番茄根际定殖可提高几丁质酶和β-1，3-葡聚糖酶的活性，并显著抑制枯萎病菌丝的生长，从而降低番茄枯萎病的发生。

2.4   生物基质能提高作物的抗逆性

生物基质中的微生物在代谢过程中分泌的一些生长刺激物质，能够增强作物抗逆性［33 ］；在加工番茄育苗基质中添加AMF可以缓解盐碱土壤对番茄植株的危害［41 ］，还能够提高植物对低温、弱光和干旱的耐受性［42 - 44 ］；麦秆基质中添加分解纤维素真菌，能有效提高盐碱土壤豆科植物的固氮能力，同时其抗盐碱性也得到加强；基质中加入生防菌剂与腐植酸钾，提高了甜瓜种苗质量及抗逆能力［45 ］。

2.5   生物基质可以明显改善土壤理化性状

研究发现，以醋糟、菇渣和生物炭等工农业有机废弃物为原料的生物基质可改善土壤容重、孔隙度和粒级大小，提高土壤有机质、有效磷、钾和氮含量［46 - 47 ］；AMF真菌于黄瓜播种时接种基质，能够增加根际土壤中的有效氮、磷和钾养分［48 ］；李志洪等［49 ］在试验中发现，在石灰性盐碱地中施用微生物菌剂，根际土壤的pH有所下降，同时加强了土壤磷酸酶活性，以及促进难溶性磷分解，为作物生长发育提供了必要营养；侯乐梅等［50 ］在育苗基质中添加具有溶磷和解钾能力的功能菌，显著提高了土壤中的磷含量和钾含量。

2.6   生物基质可以优化土壤微生物群落结构

生物基质可提高土壤有益微生物丰度［13 - 16 ］。研究表明，生物基质通过促进土壤养分及有机质的积累，提高土壤微生物数量，对土壤细菌群落结构具有明显的改善作用［51 - 52 ］；AMF真菌接种于黄瓜育苗基质，可以降低连作土壤中的真菌数量、增加细菌数量，改善土壤微生物环境［20 ］；AMF基质对辣椒、黄瓜、番茄根际微生物多样性的改善具显著作用［9， 41， 53 ］，这促使根际微生物区系由“真菌型”向“细菌型”转变。

3   生物基质的应用前景

3.1   生物基质在工厂化育苗中的应用越来越广泛

据初步估算，我国蔬菜每年育苗量为6 000亿～7 300亿株［54 ］。随着工业化育苗产业的进步，生物基质的研究与开发得以加速。然而，当前育苗基质主要由草炭或经过农业废弃物发酵处理而成，存在着养分转化率低、肥力不足等问题。生物基质在中国育苗生产中的应用越来越受到欢迎，正是因为它既可以促进幼苗的生长，还可以防止病原菌对幼苗的侵害。如果将具有促生功能的微生物菌群引入到基质中，制备成生物基质，有望促进植物种苗的优质发育。这种生物基质能最大程度地发挥出促生类微生物的促生效果，提高作物的生长活性以及对病原菌的抗性。此外，这些经过生物基质培育的种苗在移栽至大田后，其生长稳定性将得到增强，进而提高作物的产量［55 ］。同时，基质育苗的特点是“带土移栽”，基质将在大田中伴随作物一生，秧苗移栽后，育苗基质依然能为根系和根际微生物提供生存活动的场所，可以在较长时期继续发挥作用，提高作物对土传病害以及其他非生物逆境胁迫的抗性。利用这一特点，推广应用具有抗病促生长的生物育苗基质，不仅可促进幼苗生长，还可以预防病害，将起到事半功倍的效果。

3.2   生物基质在克服土壤连作障碍中的作用日益凸显

近年来，随着农业产业结构的不断调整，我国设施蔬菜产业得到了快速发展。据相关统计数据，2016年我国设施蔬菜栽培面积达到391.5万 hm2，产量达到2.52亿 t，设施蔬菜占总蔬菜产量的30.5%，其面积和产量均位居世界第一［23 ］。设施蔬菜产业在推动农村经济发展、提高农民收入方面发挥着重要作用。然而，由于温室、塑料大棚等设施下的土壤缺乏雨水淋洗，形成了高温高湿、通气状况较差的特殊生态环境。此外，由于设施栽培处于高集约化、高复种指数、高肥料施用量的生产状态，加之不科学的管理措施，导致设施土壤出现酸化、盐渍化、养分失衡、微生物区系破坏、土传病害加重等一系列质量退化和连作障碍问题，严重影响设施蔬菜的产量和品质，给生产带来一定的经济损失［56 - 57 ］。其中酸化和盐渍化是最为突出的土壤障碍之一，不仅直接危害蔬菜作物的生长发育，而且还会引发其他生态环境恶化的问题，严重影响了设施蔬菜的可持续发展。为解决这些问题，应当加快研究防治设施土壤酸化和盐渍化步伐，采取科学的水肥管理措施，合理控制化肥的施用量，改善土壤生态环境，以防止连作障碍等问题的发生，从而有效提高设施蔬菜的产量和品质，保护生态环境，促进农业可持续发展。研究发现，以醋糟、菇渣和生物炭等工农业有机废弃物为原料的生物基质可缓解设施连作土壤酸化和盐渍化环境［46 - 47 ］。此外，许多有机固体废弃物经微生物分解发酵腐熟后形成的生物基质，均具有较好的理化性质和丰富的营养物质，例如生物炭、醋糟、木薯渣、牛粪等，可以用来改良土壤的理化性质，提高土壤肥力，促进作物的生长［58 - 61 ］。因此，生物基质的应用对我国设施蔬菜的可持续、健康发展具有十分重要的现实意义。

3.3   生物基质在盐碱地改良中的应用前景广阔

据最新估计，全球盐碱土壤面积逾 8.33×108 hm2，约占地球面积的 8.7%。这意味着盐碱土地的农业开发潜力非常巨大。在中国，我们目前拥有大约3.67×107 hm2各类可開发的盐碱土地资源，其中有大约6.67×106 hm2的土地具有较高的农业开发价值，且具备近期进行农业改良和利用的潜力［62 ］。然而，盐碱土壤本身的肥力通常较低，有机质含量较少，这导致许多土壤微生物无法在盐碱土壤中正常生长和繁殖。因此，将耐盐碱微生物菌剂添加到土壤基质中，将成为改良盐碱土地的一项重要措施。大量研究发现，有机基质在盐渍化土壤中能够改良土壤理化结构，调节pH和EC水平，改善微生物群落丰度，有效提高土壤养分，促进黄瓜、生菜、小白菜等蔬菜的生长发育，而且进一步耦合微生物菌剂后可显著增加矿质营养元素的积累［63 - 66 ］。盐碱地改良的生物基质具有“改良盐碱、保水、松土、增肥、透气”等功能，在这一过程中发挥的作用表现在多个方面，首先，微生物的活动代谢产生了代谢产物，这些产物具有能力活化盐碱土壤中的难溶元素，提高了养分的利用效率；其次，微生物代谢所生成的有机酸可以中和盐碱土壤的碱性，有助于调整土壤的pH值；此外，微生物制剂的代谢过程还会产生多糖和胶质物质，这些物质促使土壤形成团粒结构，增加土壤的疏松性，同时切断土壤毛细管孔隙，防止盐分返还到土壤表层。最重要的是，微生物制剂中的有益微生物衍生物还能够固氮和解磷，提供高效的肥料效果，加速难溶性磷酸盐和固化钾的释放，从而增加土壤中有效钾和有效磷含量［67 ］。

4   生物基质的研发重点

4.1   微生物制剂研发及其与基质融合研究

微生物制剂是通过将有益微生物与培养基和添加剂混合配制而成的。这些微生物在基质中的活动可以增加植物的养分供应，促进植物的生长，并提高作物的抗病性［68 ］。此外，微生物制剂还能改善农产品的品质和农业生态环境。目前，有关微生物制剂方面的大部分工作都停留在具有生物拮抗活性物质和田间防效方面，而实际分离的活性物质以及运用到生产实际的菌株也比较少。应通过提取与纯化其抗菌产物（包括抗生素与抗菌蛋白），才可以使微生物发酵制品变为真正的、符合标准的微生物制剂，以便于更高效地进行农业生产［69 ］。

生物基质研究的首要焦点应集中在筛选、评估以及应用可生物降解和修复污染物，从而提升土壤的肥力和活性的功能性微生物；其次，应重点关注微生物制剂中有益菌种资源的采集、储存、鉴定和培育，以及深入研究根际微生物的生长促进和抗逆机制；第三，开展复合微生物制剂的研发，利用不同功能的有益微生物，构建多种协同作用的复合微生物体系来促进植株生长以及防治植物病害；第四，鉴于国内外对复合微生物制剂的研究尚处于初级阶段，且该制剂具备无公害、无毒、无污染等显著优势，因此对其在植物病害防治和促生机理方面进行深入研究显得十分必要。

微生物菌剂是一种活体制剂，主要包含有益微生物，其有效性取决于这些微生物的繁殖和新陈代谢。有益微生物在繁殖和代谢过程中产生的物质转化和有益代谢产物对于植物生长和土壤健康具有重要作用。然而，微生物制剂的使用效果受到环境条件的影响，比如温度、水分、酸碱度、营养条件以及土壤中其他土著微生物的排斥作用等［70 ］。为了提高微生物制剂的效果，需要融合基质特性具体研究，并在使用微生物制剂时注意提供适宜的环境条件。

4.2   充分挖掘有机物料的抗病促长功能开发生物基质

工农业有机废弃物如作物秸秆、醋糟、酒糟等，在堆肥腐化过程中发生复杂的生物学变化，涉及的微生物种类众多和数量巨大。因此，这些堆肥被视为微生物资源库和根际促生菌资源库。多项研究表明，具有较强生防能力的堆肥通常富含丰富的植物促生菌。Huang等［71 ］研究表明，非致病性尖孢镰刀菌的存在可能是污泥堆肥能够较好的抑制黄瓜枯萎病发生的主要原因之一；Papasotiriou等［72 ］从橄榄厂废弃物堆肥中成功分离出两株对茄子黄萎病具有较强抑制作用促生菌菌株：酵母菌（Blastobotrys sp.）FP12和节杆菌（Arthrobacter sp.）FP15；Suárez-Estrella等［73 ］从蔬菜废弃物堆肥、杏仁壳堆肥以及污泥堆肥中分离出135株对番茄枯萎病菌具有潜在拮抗能力的菌株，并最终成功分离鉴定得到一株对甜瓜枯萎病和番茄细菌性斑点病均具有显著防治效果的拟青霉菌（Paecilomyces variotii）菌株MSW312。生产实践结果也表明，一些有机物料经堆置后对土传病害如黄萎病、腐霉病、疫霉病、立枯病等具有较好的抑制作用［71， 73 - 74 ］。Borrero等［75 - 76 ］采用葡萄渣堆肥显著降低了番茄枯萎病的发生，并发现葡萄渣、菇渣+草炭、橄榄油渣+棉渣+稻壳、软木屑堆肥对康乃馨枯萎病的抑制效果也较理想；Huang等［71 ］通过在草炭中添加20%体积的污泥堆肥显著降低黄瓜枯萎病病情指数高达60%；赵青松等［77 ］研究显示，采用醋糟基质作为栽培基质连续种植多茬黄瓜和番茄，2～3年内都没有出现明显的连作障碍，暗示醋糟基质具有较好的抗病性；林英［78 ］采用醋糟、草炭和蛭石混配作为黄瓜的栽培基质，发现醋糟基质对黄瓜枯萎病具有较好的抑制作用。因此，进一步对有机物料中的促生菌进行筛选、分离，并对其抗病促生长作用机制进行研究，将成为重要的研究内容之一，这一领域必将成为安全、高效、环境友好型的农业生产资源开发和利用的热点，将会越来越受到人们的关注和青睐。

4.3   研发作用稳定的抗病基质

通过在基质中添加生防菌，有助于培育壮苗、提高植株抗病性。然而，生防菌的防病效果与其生存的周围环境条件密切相关。有研究发现室内环境筛选出对枯萎病病原菌有较强抑制作用的生防菌有时在大田的防治效果并不好，且稳定性较差，这与室内培养基筛选生防菌的环境条件和大田土壤条件存在差异相关［79 ］。功能菌接种到基质载体后需要最佳环境条件，比如载体的含水量、通气状况、温度以及功能菌自身的接种浓度，这些因素都在一定程度上影响功能菌在载体中的生存。因此，要挖掘功能菌的最佳潜力，有必要研究清楚功能菌在基质载体中达到最佳点时的各个工艺参数条件，精确掌握优化参数点，应用到实践生产中，为根际促生细菌在基质中的有效定殖提供理论参考。因此，开发具有抗土传病害、稳定微生态系统的生物基质产品，仍是目前生物基质研发的重点。

4.4   含有复合微生物菌群的生物基质研发

生物基质可分为单一和复合两种。单一生物基质就是只有一种功能微生物与普通基质混合研制而成，我国最早开始应用的就是单一的生物基质。张扬［80 ］将根际促生菌G10与普通育苗基质联合，研制成单一生物育苗基质，表现出较为突出的根际定殖和促进幼苗生长的能力。随着国内外设施农业的发展，育苗工作日益受到重视，为了增加生物育苗基质的多样性，含复合菌群的功能型生物基质研发变得尤为迫切。复合菌群菌种多样化的特点使其能够适应各种生态环境［81 ］，相互协调［82 - 83 ］。在农业生产上，复合菌群能提高土壤肥力，加速土壤养分的分解转化［84 ］，从而节约肥料并促进植物根系的生长。20世纪80年代初日本比嘉照夫教授研发的一种EM菌生物肥料就是由10个属80多种微生物制而成的，这些微生物在土壤中代谢产生各种各样的酶类、激素等生理活性物质，可以直接或间接的促进作物的生长。因此，研发含复合菌群的生物基质，对促进作物增产、提高抗性具有重要意义。

4.5   功能复合型的生物基质研发

传统基质存在诸多不足，主要表现在基质养分难以有效释放、对作物促生作用不理想、在增强作物抵抗病原微生物侵染和提高應对不利环境能力的作用甚微、在保证透气性的同时保水能力降低的缺陷［1 ］。功能性基质是在原有基质的基础上添加功能性成分制备出具有促生、防病、抗逆、保水和物理结构保持等功能的一类基质。基质中添加助剂以提升基质栽培效果将会是未来基质研发的重要方向之一。大多数国外优良基质的成分都是经过人为调节的，例如添加营养驱动剂与保水剂，可对育苗基质主动性优化调节［85 ］；添加生物肥力驱动剂（专性生物菌剂）可对基质和栽培植株进行主动改造，用以增强根系吸收营养的能力，综合提高基质中各营养的利用效率［3 ］。研究结果表明，基质的保水和养分释放能力对于作物的生长和发育起着重要作用；为了更好地促进作物的生长和发育，可以通过添加控释肥料和保水剂等外源物质来提高基质的性能；这些外源物质的应用可以有效调节基质中的水分和养分供应，从而提供更适宜的生长环境，促进作物的健康生长［86 ］。通过在基质中添加保水剂，可明显促进油菜幼苗叶面积增长和生物量积累［87 ］；在茄子育苗基质中添加适量蚯蚓粪能显著提高育苗质量，并取得良好的经济和社会效益［88 ］；基质中添加除草剂、抗冷剂、放线菌剂等生物助剂可满足不同生产需要以及拓宽基质的使用范围［89 - 91 ］；基质中添加腐植酸钾和放线菌菌剂对促生防病也有明显的效果［92 ］；陈香等［93 ］研究表明改良后的普通栽培基质土增添适量的吲哚丁酸（IBA）和萘乙酸（NAA），能增强植株的光合速率、蒸腾速率和水分利用率。因此，在基质中添加一些助剂，开发具有特定功能如抗病性、抗虫性、抗逆性、保水性、肥效缓释等功能为一体的复合型生物基质，是一个值得期待的方向。

志谢：本论文的基础性资料搜集工作由硕士研究生袁明珠和博士研究生张帅威完成，特此致谢！

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