无土栽培营养液原理与配制

无土栽培营养液原理、配制、管理上海孙桥农业技术有限公司第一节原料及其性质一.水的性质要求1.水自来水的井水来雨水源洁净的水库水2.水硬度:150较好质酸碱度:pH=5.5~8.5要溶解氧:4~5mg/LO2求NaCl含量:2mmol/L余氯:Cl0.3mg/L重金属及其它有害元素水分软水和硬水(指含有较多钙、镁盐的水)；钙盐主要是重碳酸钙[Ca(HCO3)2]、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)和碳酸钙(CaCO3)；镁盐主要为氯化镁(MgCl2)、硫酸镁(MgSO4)、重碳酸镁[Mg(HCO3)2]和碳酸镁(MgCO3)水的硬度表示法：10＝CaO10mg/L表1水的硬度划分标准硬度相当于CaO含量(CaOmg/L)名称0-4o0~40极软水4-8o40~80软水8-16o80~160中硬水16-30o160~300硬水30o300极硬水表2重金属及有害健康的元素容许限元素容许限元素容许限汞(Hg)0.005mg/L镉(Cd)0.01mg/L硒(Se)0.01mg/L砷(As)0.01mg/L铬(Cr)0.05mg/L铅(Pb)0.05mg/L铜(Cu)0.10mg/L锌(Zn)0.20mg/L铁(Fe)0.50mg/L氟(F)1.00mg/L简单的判断标准是——凡是能饮用的水一般都可以用来配制营养液二.营养元素化合物及辅助原料的性质及要求分级用途说明备注化学试剂严格试验杂质极少(分GR,AR时使用和CP)医药用试剂必要时用杂质较少工业用化合物生产常用农用化合物生产首选常含杂质,使用时应折算为纯品每次购买均需分析有效含量表3化合物的分级及选用第二节营养液的组成一.组成原则与配方实例(一)组成原则1.营养液必须含有植物所需的全部营养元素；2.各种化合物必须是植物根部可以吸收的形态；3.各种化合物的数量及比例应符合植物生长的要求；4.营养液中无机盐类构成的总盐分浓度及酸碱反应是符合植物生长要求的；5.组成营养液的各种化合物，在栽培过程中应在较长的时期内保持其有效性；6.营养液中化合物的总体，在被吸收过程中造成的生理酸碱反应是较平稳的。表4一种Arnon-Hoagland营养液配方化合物盐浓度(g/L)离子浓度(mol/L)Ca(NO3)2.4H2O0.708Ca2+3×10-3；NO3-6×10-3KNO31.011K+10×10-3；NO3-6×10-3NH4H2PO40.230NH4+2×10-3；H2PO4-2×10-3MgSO4.7H2O0.493Mg2+2×10-3；SO42-2×10-3FeSO4.7H2O0.0139Fe2+5×10-5；SO42-5×10-5配方剂量：1个剂量：按照配方规定用量而配制出来的营养液浓度称为1个剂量1/2剂量：将配方中规定的各种化合物用量减少一半所配制出来的营养液浓度称为1/2剂量或0.5剂量或半个剂量1/4剂量……如此类推二.营养液浓度的表示方法(一)直接表示法：在一定重量或一定体积的营养液中，所含有的营养元素或化合物的量来表示营养液浓度的方法统称之1.化合物重量/升(g/L，mg/L)例如：某营养液中含有：硝酸钙590mg/L，硝酸钾404mg/L，磷酸二氢钾136mg/L，硫酸镁246mg/L，硫酸亚铁13.9mg/L，乙二胺四乙酸二钠18.6mg/L，硼酸2.86mg/L，硫酸锰2.13mg/L，硫酸锌0.22mg/L，硫酸铜0.08mg/L，钼酸铵0.02mg/L工作浓度或操作浓度2.元素重量/升(g/L，mg/L)可以作为不同的营养液配方之间元素浓度的比较例如：一个配方中营养元素N、P、K的含量分别为150、80和170mg/L，即表示这一配方中每升含有营养元素氮150毫克、磷80毫克和钾170毫克。实际使用时要换算成为某种营养化合物重量才能称量。换算方法：将提供这种元素的化合物所含该元素的百分数来除以这种元素的含量。例如：一个配方的氮源是以Ca(NO3)2·4H2O1.0g/L来提供的，而另一配方的氮源是以NH4NO30.4g/L来提供的。单纯从化合物含量来看，前一配方的含量比后一配方的多了1.5倍，不能够比较这两种配方氮的含量的高低。经过换算后可知，1.0g/LCa(NO3)2.4H2O提供的N为118.7mg/L，而0.4mg/LNH4NO3提供的N为140mg/L，这样就可以清楚地看到后一配方的N含量要比前一配方的高。3.摩尔/升(mol/L)和毫摩尔/升(mmol/L)一摩尔某种物质的数量相当于这种物质的分子量、离子量或原子量，其质量单位为克(g)。在配制营养液的操作过程中，不能够以毫摩尔/升来称量，需要经过换算成重量/升后才能称量配制。换算方法：将每升营养液中某种物质的摩尔数(mol/L)与该物质的分子量、离子量或原子量相乘，即可得知该物质的用量。(二)间接表示法1.电导率(ElectricConductivity，EC)含义：电导率是指单位距离的溶液其导电能力的大小。它通常以毫西门子/厘米(mS/cm)或微西门子/厘米(μS/cm)来表示。营养液具有导电作用。其导电能力的大小用电导率来表示；在一定的浓度范围之内，营养液的电导率随着浓度的提高而增加；反之，营养液浓度较低时，其电导率也降低。因此，通过测定营养液中的电导率可以反映其盐类含量，也即可以反映营养液的浓度。用电导率对营养液浓度进行管理：根据所选用的营养液配方为1个剂量，并以此为基础浓度(S)，然后以一定的浓度梯度差(如每相距0.1或0.2个剂量)来配制一系列浓度梯度差的营养液，并用电导率仪测定每一个级差浓度的电导率值。由于营养液浓度(S)与电导率值(EC)之间存在着正相关的关系，这种正相关的关系可用线性回归方程来表示：EC=a+bS(a、b为直线回归系数)例如：电导率与营养液浓度之间的线性回归方程为：EC=0.279+2.12S(r(10)=0.9994)园试配方各浓度梯度差的营养液电导率值(山崎，1987)浓度梯度(S)测得的电导率(EC)各浓度级差大量元素含量(mg/L)2.04.4654.801.84.0304.321.63.6853.841.43.2753.361.22.8652.881.02.4352.400.82.0001.920.61.5751.440.41.1050.960.20.6280.48三.对营养液浓度的要求表5营养液总浓度范围表述单位最低适中最高渗透压(atm)0.30.91.5正负离子合计数123762(mmol/L)电导率(ms/cm)0.832.54.2总盐分含量(g/L)0.832.54.2一般地，控制营养液的总盐分浓度在0.4%~0.5%以下，对大多数作物来说都可以较正常地生长。不同作物对营养液的总浓度要求有较大差异，如：表8不同植物对营养液总浓度的要求总浓度(‰)11.5~222~33适杜鹃花鸢尾昙花甜瓜番茄宜仙人掌水仙葱头黄瓜芹菜种蕨类植物仙客来胡萝卜一品红甘蓝植胡椒百合草莓康乃罄的非洲菊花叶芋文竹植郁金香唐菖蒲物芥菜如果营养液的总盐分浓度超过0.4~0.5%，有些植物就会表现出不同程度的盐害症状。因此，在确定营养液配方的总浓度时要考虑植物的耐盐程度。(二)配方中营养元素的比例和浓度要求1.营养液配方的生理平衡性生理平衡：指植物能从营养液中吸收到符合其生理要求所需的一切营养元素，且吸收的数量比例要符合其生理要求。(g/KgDW)(mg/KgDW)植物体内矿质元素的含量影响因素：主要是营养元素之间的拮抗作用，它会使植物对某一种营养元素的吸收量减少以致出现生理失调的症状。例如，阳离子中Ca2+对Mg2+吸收的拮抗作用；NH4+、H+、K+会抑制植物对Ca2+、Mg2+、Fe2+等的吸收，特别是H+对Ca2+吸收的抑制作用尤其明显，如在酸度较低时，常会由于Ca2+的吸收受阻而出现缺钙的生理失调症状；而阴离子如H2PO4-、NO3-和Cl-之间也存在着不同程度的拮抗作用。营养液中的营养元素适宜的比例或浓度可以通过分析正常生长的植物体内各种营养元素的含量及其比例来确定制定生理平衡营养液配方的原则根据此原则制定配方时应注意：1.这样确定的营养液配方不仅适用于某一种作物，而且可以适用于某一大类作物。因此要选择其中有代表性的作物来进行营养元素含量和比例的化学分析，从而确定出适用于该类作物的营养液配方；2.以分析植物体内营养元素含量和比例所确定的营养液配方中的大量营养元素的含量可以在一定范围内变动，变幅大约在±30%左右植物仍可保持其生理平衡；3.同时了解整个植物生命周期中吸收消耗了的水分数量，也可以确定出营养液的总盐分浓度和营养液配方。2.营养液配方的化学平衡性化学平衡：主要是指营养液配方中，含有营养元素的化合物当其离子浓度达到一定水平时会相互作用形成难溶性化合物从营养液中析出，从而使得营养液中某些营养元素的有效性降低以致影响到营养液中各种营养元素之间的相互平衡。(1)Ca2+与SO42-产生CaSO4沉淀的可能性根据溶度积法则计算得：[Ca2+]×[SO42-]=[3×10-3]×[2×10-3]=6×10-6；查CaSO4的溶度积常数为：Sp-CaSO4=9.1×10-6，将营养液配方中Ca2+与SO42-的溶度积与CaSO4的溶度积常数比较可知：[Ca2+]×[SO42-]=6×10-6Sp-CaSO4=9.1×10-6即说明A-H配方中不会产生CaSO4沉淀。(2)Ca2+与磷酸根离子(HPO42-、PO43-)产生磷酸钙沉淀的可能性A-H配方配制的营养液在pH=6.0时会产生CaHPO4沉淀!防止沉淀产生的方法：①通过降低溶液pH值来防止磷酸钙沉淀的方法只有控制溶液的pH值5.43才能够保证A-H配方配制的营养液不会产生CaHPO4沉淀。②通过降低Ca、P浓度来防止沉淀产生的方法在pH6.0时，A-H配方的用量要降低至0.5剂量水平下才不会产生磷酸钙沉淀。实际生产也证明，用1/2剂量A-H配方所配制的营养液种植的植物，生长正常。(3)Fe3+与磷酸盐产生FePO4沉淀的可能性计算表明，A-H配方在pH6.0时，[Fe3+][PO43-]=5.0×10-5×5.3×10-11=2.65×10-15Sp-FePO4=1.3×10-22，可见肯定会造成FePO4的沉淀而致使作物出现缺铁症状。但事实上，在pH6.0时A-H配方配制的营养液不会出现FePO4的沉淀。这主要是由于采用了有机螯合物来螯合铁离子，使得Fe2+不易被氧化，而且不易与PO43-起化学反应而沉淀，从而使得Fe在营养液中可以保持较高的有效性。(4)Ca、Mg形成氢氧化物沉淀的可能性Ca、Mg形成氢氧化物沉淀的可能性主要是在营养液呈较强的碱性时才会发生。通过计算得知：形成Ca(OH)2沉淀的条件是：pH≥12.63；形成Mg(OH)2沉淀的条件是：pH≥9.98。产生的可能性：一般情况下，配方中的化合物所产生的生理碱性极少会达到这么高的pH值；只有在用碱液中和营养液的生理酸性时，若操作不当就有可能出现营养液中局部碱性很强、pH值过高而产生沉淀的可能。解决方法：在加碱液中和酸性时，要用浓度较稀的碱液，而且在加入碱液时要及时进行搅拌。四.营养液氮源的选择(一)植物吸收的氮素形态主要是铵态氮和硝态氮。植物对铵态氮和硝态氮的吸收速率都很快，而且在体内都可以迅速地被同化为氨基酸和蛋白质，因此说铵态氮和硝态氮具有同样的生理功效。Arnon(1937)的研究结论：无论给植物提供铵态氮还是硝态氮都可作为其良好生长的氮源。普良尼斯尼科夫的结论：假如为每一种氮源提供最适的条件，那么在原则上它们具有同样的营养价值，而如果在某一条件下比较这两种氮源对植物的优越性，则需视提供的条件是什么，有时铵态氮要好一些，而有时硝态氮要好一些。目前世界上大多数营养液配方，都是采用硝态氮作为氮源的。原因：主要是硝态氮所引起的生理碱性较为缓慢且易于控制，植物对于NO3--N的过量吸收也不会对植物本身造成伤害；而铵态氮引起的生理酸性较为迅速且难以控制，植物吸收NH4+-N过多则易出现中毒的症状。因此，利用硝态氮作为氮