无土栽培学第二章-营养液栽培

第二章营养液栽培【本章要点】1.营养液配制2.蔬菜营养失调3.水培第一节营养液营养液是无土栽培的核心。营养液的配制与管理是无土栽培的关键技术。一、营养液浓度营养液浓度表示法：直接表示法间接表示法（一）直接表示法1.化合物重量/体积（g/L，mg/L）实际配制时，可按数值直接称取化合物，故又称为工作浓度，或操作浓度。例如，某营养液配方Ca（NO3）2590mg/LKNO3404mg/LKH2PO4136mg/LMgSO4·7H2O246mg/L2.元素重量/体积（mg/L）某营养液配方中含N210mg/L，指该营养液每升中含有N元素210mg。该表示方法多用于直观地比较某种元素的用量，而不能直接用来操作。例如：N175mg/L。若采用NH4NO3（含N35%），则每升溶液需称取的重量为：175/0.35=500（mg）（二）间接表示法1.电导率（EC）配制营养液用的无机盐为强电解质，其水溶液具有导电能力。导电能力的强弱用电导率表示。电导率：指单位距离的溶液其导电能力的大小。单位：s/cm，ms/cm，即西门子/厘米，毫西/厘米。在一定范围内，溶液的含盐量与电导率成正比。电导率可代表营养液的总浓度，但不能反映各种无机盐分的单独浓度。电导率（EC）与营养液浓度（S）之间的关系EC=a+bS（a、b为直线回归系数）例如：日本园试配方营养液EC=0.279+2.12S（r=0.9994）若实测EC为0.72mS/cm，则S=0.21g/L电导率测定仪器——便携式电导仪2.渗透压溶液浓度越高，渗透压越大。渗透压单位：Pa（帕）无土栽培营养液的渗透压值，一般用下面的理论公式来计算。P=C×0.0224×（273+t）/273×1.01325×105P：溶液的渗透压（Pa）；C：溶液的浓度（正负离子总浓度，mmol/L）；t：使用时溶液的温度（℃）；公式中的常数：0.0224——范特荷甫（Van’tHoff）常数273——绝对温度与摄氏温度换算常数1.01325×105Pa=1标准大气压（atm）例如：某配方溶液每升含：Ca（NO3）2·4H2O4mmolKNO36mmol、NH4H2PO41mmolMgSO4·7H2O2mmol则溶液含有正负离子总浓度为30mmol/L。该营养液在20℃使用时，渗透压值为：P=30×0.0224×（273+20）/273×1.01325×105=73078.7（Pa）电导率与渗透压之间的关系经验公式P=0.36×105×EC单位：P（Pa）、EC（mS/cm）二、营养液配方组成依据（一）营养液的总浓度范围一般为0.3～1.5大气压，相当于0.4%的总盐分含量。（二）各种元素的比例和浓度1.生理平衡影响营养液生理平衡的主要因素是营养元素之间的相互作用包括协助作用和颉抗作用。例如：促进作用：NO3-、H2PO4-和SO42-——K+、Ca2+、Mg2+；颉抗作用：Ca2+——Mg2+NH4+——K+目前世界上流行的原则是：分析正常生长的植物体中各种营养元素的含量来确定其比例。配方中各种大量元素的数量，在±1/3幅度内变动时，仍可保持生理平衡，而不至于引起离子间的拮抗作用。但大规模使用变动配方前要进行试验。2.化学平衡营养液中有些营养元素的化合物，其离子浓度达到一定量后，会相互作用形成难溶性沉淀，使营养液中的离子比例失去平衡。具体讲，就是:Ca2+、Mg2+、Fe3+等阳离子与PO43-、SO42-、OH-等阴离子形成难溶性化合物沉淀。如：Ca3（PO4）2、Fe（PO4）等。因此，要计算以上几种元素产生沉淀的临界浓度，作为配制营养液时，所要考虑的该元素的浓度上限。三、营养液配方组成原则1.营养液必须含有植物生长所必需的全部营养元素2.营养液中的各种元素必须处于根系可吸收的状态。根据多数作物的吸肥特性，矿质元素只有溶解到水中，呈离子状态，才能被吸收。因此，无土栽培所多选用无机盐肥料，也有一部分采用有机螯合物。3.营养液中各种元素要均衡营养液中各种营养元素的数量比例，应符合作物生长发育的需要，做到均衡供应，不能产生单盐毒害和颉抗作用。4.营养液浓度和酸碱度要适宜，并在较长时间内保持有效状态。四、配制营养液常用的化合物（一）营养液对化合物的要求1.营养价值要高化合物所含的营养元素的数量，能最大限度地适合配制营养液的需要。如选用硝酸钙作氮源，比用硝酸钾多一个硝酸根离子。2.溶解度较大如硝酸钙的溶解度大于硫酸钙，使用效果好。虽然硫酸钙价格便宜，也很少使用。3.化合物的纯度要高纯度低时，会使配制的营养液产生沉淀，堵塞供液管道。同时不应含有害、有毒成分。（二）常用化合物的种类及其特性1.氮源有硝态氮和铵态氮两种。蔬菜喜硝态氮；铵态氮过量则会抑制蔬菜生长。两种氮源以适当的比例同时使用，比单用硝态氮效果好，且能使pH值稳定。常用的氮源化合物有：硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢铵、硫酸铵等。注意：（1）氯化铵为铵态氮肥，不能作为无土栽培的主要氮源。对忌氯蔬菜（如瓜类）不宜使用。（2）尿素一般也不作无土栽培的主要氮源，但可作补充氮源使用。2.磷源磷酸二氢铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、过磷酸钙等。注意：(1)磷过量会导致铁、镁缺乏症。(2)以过磷酸钙为磷源，一定要选用优质产品，否则杂质较多，应用效果不好。3.钾源主要有硝酸钾、硫酸钾、磷酸二氢钾等。钾的吸收快，要不断补给。但钾离子过量，会影响到钙、镁、锰的吸收。4.钙源一般使用硝酸钙、过磷酸钙等。钙在植物体内的移动性差，无土栽培常发生缺钙现象。5.硫源多使用镁、铁等硫酸盐，可同时解决硫和微量元素的供应。6.铁源无土栽培中，铁的供应十分重要。pH值偏高，钾不足，以及磷、锰、铜、锌过量，都会引起缺铁症。铁源常用螯合铁（NaFe-EDTA、Na2Fe-EDTA）；硫酸亚铁或氯化铁有不稳定性。用硫酸亚铁时，必须保证pH值在6.5以下，否则易变为硫酸铁。7.其他元素镁源：硫酸镁；锰源：硫酸锰；硼源：硼酸、硼砂；锌源：硫酸锌；铜源：硫酸铜；钼源：钼酸铵。五、营养液的配制（一）配制原则确保在配制后存放和使用时，都不产生难溶性化合物沉淀。任何均衡营养液配方中都必然含有Ca2+、Fe3+等阳离子和SO42-、PO43-等阴离子，当这些离子浓度较高时，会互相作用而产生难溶性物质。（二）配制技术母液（浓缩储备液）工作营养液（栽培营养液）母液浓度一般为工作液浓度的100～200倍。母液工作液1.母液配制（1）母液种类配方中的各种化合物一般分为三类：即A母液、B母液、C母液A母液：以钙盐为中心凡不与钙作用而产生沉淀的化合物，均可放置一起溶解。一般包括Ca（NO3）2、KNO3等，浓缩100～200倍。B母液：以磷酸盐为中心凡不与PO43-产生沉淀的化合物，均可放置一起溶解。一般包括NH4H2PO4、MgSO4等，浓缩100～200倍。C母液：由铁和微量元素在一起配制而成。浓缩1000～3000倍。（2）配制步骤①A、B母液：准确称量依次加入充分搅拌加水定容C1C2C3H2O全部溶解全部溶解全部溶解定容②C母液量取总体积2/3的清水分成2份2/31/31/3塑料容器A塑料容器B塑料容器C称取FeSO4·7H2O和EDTA-2Na分别加入两个容器搅拌溶解塑料容器BFeSO4·7H2OEDTA-2Na塑料容器C将FeSO4·7H2O溶液缓慢倒入EDTA-2Na溶液中，边加边搅拌。塑料容器BFeSO4·7H2OEDTA-2Na塑料容器C搅拌缓慢然后称取C母液所需的其它各种微量元素化合物分别放在小塑料容器中溶解ME1ME2ME3ME4搅拌再分别缓慢倒入已混合FeSO4·7H2O的EDTA-2Na溶液中加水定容塑料容器C搅拌缓慢塑料容器CH2O母液以日本园试通用配方为例配制浓缩100倍的A母液，配方组成：Ca(NO3)2∙4H2O945mg/lKNO3809mg/l配成1000ml的工作营养液。1.计算配制50ml母液所需化合物用量2.从50ml里取10ml放入容量瓶,和B液C液定容到1000ml.在荷兰、日本等国的现代化温室中，大规模进行无土栽培时，一般采用A、B两个母液罐（100倍）。ABCa（NO3）2KNO3NH4NO3NaFeEDTAK2SO4KH2PO4MgSO4MnSO4CuSO4ZnSO4Na2B4O7（NH4）6Mo7O242.工作营养液配制贮液池（1）贮液池中加入需要配制体积1/2～2/3的清水（2）取所需量的A母液，倒入池中，搅拌均匀H2O入水口1/2～2/3A母液（1）（2）（3）取所需量的B母液，缓慢倒入贮液池的清水入口处，让流水冲稀B母液带入池中，搅拌均匀。此时水量已达到总液量的80%左右。入水口B母液清水贮液池80%总液量水泵循环或搅拌d.C母液加入方法同B母液。加水至所需的量。（三）注意事项1.母液长时间贮存时，为防止沉淀，一般可加硝酸或硫酸酸化（至pH3～4），同时置于阴凉避光处保存。C母液最好用深色容器贮存。2.配制工作液时，如果发现由少量沉淀产生，应延长水泵循环流动的时间，以使产生的沉淀溶解。如果加入化合物的速度过快，造成局部浓度过高而出现大量沉淀，并且通过水泵较长时间循环后仍不能溶解，则应重新配制。六、营养液的管理营养液在使用中需要不断进行调整，必要时全面更新。植物选择性吸收根系分泌物环境条件植物不同生育阶段对营养液要求不同营养液浓度pH溶存氧液温影响因素（一）浓度调整1.调整原则EC控制在2-3毫西/厘米；2.调整方法浓度升高或降低时，可采用按时补充水分或养分的方法进行调整。补充养分的方法有2种。（1）关系曲线法测定标准营养液和一系列不同浓度营养液的电导率，计算达到标准浓度时需追加的母液量。画出电导率和母液追加量之间的关系曲线。每次测定使用中的营养液的电导率，查出相对应的母液追加量。（2）水分消耗量法根据无土栽培蔬菜水分消耗量和养分吸收量之间的关系，以水分消耗量推算养分补充量。（二）酸碱度的调整1.营养液酸碱度对蔬菜生长的影响大多数蔬菜根系在pH5.5～6.5生长最好。直接影响损伤根系营养液pH值间接影响养分有效性pH过高（大于7.0）时，导致Fe、Mn、Cu和Zn等微量元素沉淀；当pH值小于5时，由于H+浓度过高,对Ca2+产生拮抗作用，引起缺钙症。2.调整方法采用酸碱中和法。所用酸为H2SO4(稀)或HNO3(稀)；常用碱为NaOH（KOH）。用酸量确定：取一定体积的营养液，逐滴加入已知浓度稀酸（1-2mmol/L），测定pH值的变化，达到要求值后，计算出用酸量。然后推算整个栽培系统的总用酸量。贮液池缓慢加入稀酸，边加边搅拌，避免局部浓度过高而产生Ca的沉淀。调整后的营养液经一段时间种植后，其pH值仍会继续变化，需经常测定和调节，一般每周一次。（三）营养液的溶解氧溶解氧浓度（DO，DissolvedO2）：指一定温度、一定大气压下单位体积营养液中溶解的氧气数量（mg/L）。1.DO测定方法仪器测定法溶氧仪（测氧仪）化学滴定法2.影响因素DO温度大气压力植物根系微生物气候呼吸◎温度越高，大气压力越大，DO越低。◎温度越高，呼吸消耗营养液中的溶存氧越多，DO越低。夏季高温季节营养液缺氧？30℃下溶液中饱和溶解氧含量为7.63mg/L，植物呼吸耗氧量0.2～0.3mg·h-1·g-1，如果每升营养液中长有10g根系，则在不补给氧的情况下，营养液中的氧？h耗完。（2～3h）3.植物对DO的要求营养液栽培中维持溶存氧浓度在5mg/L以上，一般大多数植物都能够正常生长。4.补充营养液溶存氧的途径O2O2O2O2营养液（1）自然扩散O2（2）人工增氧进入数量极少，远远满足不了植物生长的需要搅拌法---------------------------压缩空气法化学增氧法循环流动法压缩空气法压缩泵起泡器施工难度大，成本较高，一般很少采用。化学增氧法化学增氧剂H2O2效果尚好，但价格高，生产上难以采用。循环流动法贮液池栽培槽水泵效果很好，生产上普遍采用。营养液循环流动增氧效果液中含氧量704520625873（饱和溶解度的%）经过的时间（h）0122436485256循环流动的起止开始停止流