营养液的配制与管理

第2章营养液的配制与管理营养液是将含有植物生长发育所必需的各种营养元素的化合物(含少量提高某些营养元素有效性的辅助材料)按适宜的比例溶解于水中配制而成的溶液。无论是何种无土栽培形式，都是主要通过营养液为植物提供养分和水分。无土栽培的成功与否在很大程度上取决于营养液配方和浓度是否合适、营养液管理是否能满足植物不同生长阶段的需求，可以说营养液的配制与管理是无土栽培的基础和关键的核心技术。不同的气候条件、作物种类、品种、水质、栽培方式、栽培时期等都对营养液的配制与使用效果有很大的影响。因此，只有深入了解营养液的组成和变化规律及其调控技术，才能真正掌握无土栽培的精髓；只有正确、灵活地配制和使用营养液，才能保证获得高产、优质、快速的无土栽培效果，无土栽培才能取得成功。第一节营养液的原料及其要求在无土栽培中用于配制营养液的原料是水和含有营养元素的各种盐类化合物及辅助物质。经典或被认为合适的营养液配方须结合当地水质、气候条件及所栽培的作物品种，对营养液中的营养物质种类、用量和比例作适当调整，才能最大程度发挥营养液的使用效果。因此，只有对营养液的组成成分及要求有清楚的了解，才能配成符合要求的营养液。一、营养液对水源、水质的要求（－）水源要求配制营养液的用水十分重要。在研究营养液新配方及营养元素缺乏症等试验水培时，要使用蒸馏水或去离子水；无土生产上一般使用井水和自来水。河水、泉水、湖水、雨水也可用于营养液配制。但无论采用何种水源，使用前都要经过分析化验以确定水质是否适宜。必要时可经过处理，使之达到符合卫生规范的饮用水的程度。流经农田的水、未经净化的海水和工业污水均不可用作水源。雨水含盐量低，用于无土栽培较理想，但常含有铜和锌等微量元素，故配制营养●学习目标：理解营养液的成分与要求、营养液的种类与营养液浓度表示方法，掌握营养液的组配原则、营养液配方与类型、营养液的配制技术和管理技术●学习提示：复习有关无机化学知识，结合作物栽培对土壤条件的要求及无土栽培的实质来学习本章内容；多参与实践操作与管理，理论与实践相融合，从而进一步理解消化所学知识与技能。液时可不加或少加。使用雨水时要考虑到当地的空气污染程度，如污染严重则不能使用。雨水的收集可靠温室屋面上的降水面积，如月降雨量达到100mm以上，则水培用水可以自给。由于降雨过程中会将空气中或附着在温室表面的尘埃和其它物质带入水中，因此要将收集到的雨水澄清、过滤，必要时可加入沉淀剂或其它消毒剂进行处理，而后遮光保存，以免滋生藻类。一般在下雨后10min左右的雨水不要收集，以冲去污染源。以自来水作水源，生产成本高，水质有保障。以井水作水源，要考虑当地的地层结构，并要经过分析化验。无论采用何种水源，最好对水质进行一次分析化验或从当地水利部门获取相关资料，并据此调整营养液配方。无土栽培生产时要求有充足的水量保障，尤其在夏天不能缺水。如果单一水源水量不足时，可以把自来水和井水、雨水、河水等混合使用，又可降低生产成本。(二)水质要求水质好坏对无土栽培的影响很大。因此，无土栽培的水质要求比国家环保总局颁布的《农田灌溉水质标准》(GB5084-85)的要求稍高，与符合卫生规范的饮用水相当。无土栽培用水必须检测多种离子含量，测定电导率和酸碱度，作为配制营养液时的参考。水质要求的主要指标如下：1．硬度用作营养液的水，硬度不能太高，一般以不超过10o为宜。2．酸碱度（pH）一般要求在5.5～8.5之间。3．溶解氧使用前的溶解氧应接近饱和，即4～５mgO2/l。4．NaCl含量小于2mmol／1。不同作物、不同生育期要求不同。5．余氯主要来自自来水消毒和设施消毒所残存的氯。氯对植物根有害。因此，最好自来水进入设施系统之前放置半天以上，设施消毒后空置半天，以便余氯散逸。6．悬浮物小于10mg/L。以河水、水库水作水源时要经过澄清之后才可使用。7.重金属及有毒物质含量无土栽培的水中重金属及有毒物质含量不能超过国家标准(表2-1)。另外，从电导率（EC）值及pH值来看，无土栽培用优质水其电导率（EC值）在0.2ms／cm以下，pH5.5～6.0，多为饮用水、深井水、天然泉水和雨水；允许用水的EC值在0.2～0.4ms／cm，pH5.2～6.5。在无土栽培允许用水的水质中，包括部分硬水，要求水中钙含量在90～100mg／l以上，电导度在0.5ms／cm以下，不允许用水的EC值等于或大于0.5ms／cm。pH知识窗水的硬度水质有软水和硬水之分。水的硬度标准统一以每升水中CaO的含量来表示，1度相当于10mgCaO／l。0o～4o为极软水，4o～8o为软水，8o～16o为中硬水，16o～30o为硬水,30o以上为极硬水。石灰岩地区和钙质土地区的水多为硬水。人们常说的“水土不服”就是由于不同地区的水质，尤其是水的硬度不同引起的肠胃不良反应。≥7.0或pH≤4.5，且含盐量过高的水质，如因水源缺乏必须使用时，必须分析水中各种离子的含量，调整营养液配方和调节pH值使之适于进行无土栽培，如个别元素含量过高则应慎用。表2-1无土栽培水中重金属及有毒物质含量标准名称标准名称标准汞(Hg)≤0.005mg/l镉(Cd)≤0.01mg/l砷(As)≤0.01mg/l硒(Se)≤0.01mg/l铅(Pb)≤0.05mg/l六六六≤0.02mg/l苯≤2.50mg/lDDT≤0.02mg/l铜(Cu)≤0.10mg/l铬(Cr)≤0.05mg/l锌(Zn)≤0.20mg/l铁(Fe)≤0.50mg/l氟化物(F-)≤3.00mg/l酚≤1.00mg/l大肠杆菌≤1000个/L二、营养液对肥料及辅助物质的要求（一）肥料选用要求1．根据栽培目的不同，选择合适的盐类化合物在无土栽培中，要研究营养液新配方及探索营养元素缺乏症等试验，需用到化学试剂，除特别要求精细的外，一般用到化学纯级已可。在生产中，除了微量元素用化学纯试剂或医药用品外，大量元素的供给多采用农用品，以利降低成本。如无合格的农业原料可用工业用品代替，但肥料成本会增加。2．肥料种类适宜对提供同一种营养元素的不同化合物的选择要以最大限度地适合组配营养液的需要为原则。如选用硝酸钙作氮源就比用硝酸钾多一个硝酸根离子。一种化合物提供的营养元素的相对比例，必须与营养液配方中需要的数量进行比较后选用。3．根据作物的特殊需要来选择肥料铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）都是作物生长发育的良好氮源。铵态氮在植物光合作用快的夏季或植物缺氮时使用较好，而硝态氮在任何条件下均可使用。如果不考虑植物体中对人体硝态氮的积累问题，单纯从栽培效果来讲，二种氮源具有相同的营养价值，但有研究表明，无土栽培生产中施用知识窗试剂的分类根据化合物的纯度等级和使用领域，一般将化学工业制造出来的化合物的品质分为四类：①化学试剂类，又细分为三级，即：优级纯试剂〔GR（GuaranteedReagent），又称一级试剂〕、分析纯试剂〔AR（AnalyticReagent），又称二级试剂〕、化学纯试剂［CP（ChemicalPure），又称三级试剂］；②医药用，③工业用；④农业用。化学试剂类纯度最高，农业用的化合物纯度最低，价格也最便宜。硝态氮的效果远远大于铵态氮。现在世界上绝大多数营养液配方都使用硝酸盐作主要氮源。其原因是硝酸盐所造成的生理碱性比较弱而缓慢，且植物本身有一定的抵抗能力，人工控制比较容易；而铵盐所造成的生理酸性比较强而迅速，植物本身很难抵抗，人工控制十分困难。所以，在组配营养液时，两种氮源肥料都可以用，但以使用安全的硝态氮源为主，并且保持适当的比例。4．选用溶解度大的肥料如硝酸钙的溶解度大于硫酸钙，易溶于水，使用效果好，故在配制营养液需要的钙时，一般都选用硝酸钙。硫酸钙虽然价格便宜，但因它难溶于水，故一般很少用。5．肥料的纯度要高，适当采用工业品因为劣质肥料中含有大量惰性物质，用作配制营养液时会产生沉淀，堵塞供液管道，妨碍根系吸收养分。营养液配方中标出的用量是以纯品表示的，在配制营养液时，要按各种化合物原料标明的百分纯度来折算出原料的用量。原料中本物以外的营养元素都作杂质处理。但要注意这类杂质的量是否达到干扰营养液平衡的程度。在考虑成本的前提下，可适当采用工业品。6．肥料中不含有毒或有害成分。7．肥料取材方便，价格便宜。（二）无土栽培常用的肥料1．氮源主要有硝态氮和铵态氮两种。蔬菜为喜硝态氮作物，硝态氮多时不会产生毒害，而铵态氮多时会使生长受阻形成毒害。两种氮源以适当比例同时使用，比单用硝态氮好，且能稳定酸碱度。常用氮源肥料有硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵等。2．磷源常用的磷肥有磷酸二氢铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、过磷酸钙等。磷过多会导致铁和镁的缺乏症。3．钾肥常用的钾肥有硝酸钾、硫酸钾、氯化钾以及磷酸二氢钾等。钾的吸收快，要不断补给，但钾离子过多会影响到钙、镁和锰的吸收。4．钙源钙源肥料一般使用硝酸钙，氯化钙和过磷酸钙也可适当使用。钙在植物体内的移动比较困难，无土栽培时常会发生缺钙症状，应特别注意调整。5．营养液中使用镁、锌、铜、铁等硫酸盐，可同时解决硫和微量元素的供应。6．营养液的铁源pH值偏高、钾的不足以及过量地存在磷、铜、锌、锰等情况下，都会引起缺铁症。为解决铁的供应，一般都使用螯合铁。营养液中以螯合铁（有机化合物）作铁源，效果明显强于无机铁盐和有机酸铁。常用的螯合铁有乙二胺四乙酸一钠铁和二钠铁（NaFe-EDTA、Na2Fe-EDTA）。螯合铁的用量一般按铁元素重量计，每升营养液用3～5mg。7．硼肥和钼肥多用硼酸、硼砂和钼酸钠、钼酸钾。(三)辅助物质营养液配制中常用的辅助物质是螯合剂，它与某些金属离子结合可形成螯合物。无土栽培上用的螯合物加入营养液中，应具有以下特性：一是不易被其他多价阳离子所置换和沉淀，又必须能被植物的根表所吸收和在体内运输与转移；二是易溶于水，又必须具抗水解的稳定性；三是治疗缺素症的浓度以不损伤植物为宜。目前无土栽培中常用的是铁与络合剂形成的螯合物，以解决营养液中铁源的沉淀或氧化失效的问题。第二节营养液的组成营养液的组成直接影响到植物对养分的吸收和生长，涉及到栽培成本。根据植物种类、水源、肥源和气候条件等具体情况，有针对性地确定和调整营养液的组成成分，能更加发挥营养液的使用功效。－、营养液的组成原则1．营养元素齐全现已明确的高等植物必需的营养元素有16种，其中碳、氢、氧由空气和水提供，其余13种由根部从根际环境中吸收。因此，所配制的营养液要含有这13种营养元素。因为在水源、固体基质或肥料中已含有植物所需的某些微量元素的数量，因此配制营养液时不需另外加入。2．营养元素可以被植物吸收即配制营养液的肥料在水中要有良好的溶解性，呈离子态，并能有效地被作物吸收利用。通常都是无机盐类，也有一些有机螯合物。某些基质培营养液也选用一些其他的有机化合物，例如用酰胺态氮-尿素作为氮素组成。不能被植物直接吸收利用的有机肥不宜作为营养液的肥源。3．营养元素均衡营养液中各营养元素的数量比例应是符合植物生长发育要求的、生理均衡的，可保证各种营养元素有效性的充分发挥和植物吸收的平衡。在确定营养液组成时，一般在保证植物必需营养元素品种齐全的前提下，所用肥料种类尽可知识窗螯合剂也称络合剂，是一类能与金属离子起螯合作用的配位有机化合物。由一个大分子配位体与一个中心金属原子连接所形成的环状结构，即一个有机分子通过两个或两个以上的原子与一个金属离子结合形成的环状化合物。例如乙二胺与金属离子的结合物就是一类螯合物，因乙二胺与金属离子结合的结构很像螃蟹用两只螯夹住食物一样，故起名为螯合物。螯合物比组成相似、未能螯合的化合物稳定，其在溶液中与金属离子实际呈动态的反应状态。螯合剂也叫配体，既能有选择性地捕捉某些金属离子，又能在必要时适量释放出这种金属离子来。所有的多价阳离子(包括碱金属、碱土金属、过渡金属等)都能与相应的配体结合形成螯合物，但不同的阳离子和不同的配体形成螯合物的能力不同，其稳定性也不同。其中高铁螯合物较其他任何为植物生长所必需的金属螯合物都稳定。常见的络合剂有乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙酸三胺五乙酸(