无土栽培营养液配方设计及选择

 一、             营养液配方设计及选择

营养液是土栽培的核心，必须认真地了解和掌握有关营养液的知识。主要对营养液配方的选择、配制的技术和营养液管理等。有人认为，从书本上抄来一个他人正在使用而行之有交接效的配方就行了，其实这是很危险. 由于无土栽培设施的不同，生产条件的差异都会导致失败。要真正筛选出一好的配方，是需要通过自己的实践和探索。因此必须从理论和实践中认识营养液的组成及其变化规律。只有这样者能在复杂的生产实践中灵活又正确地使用营养液，以取利良好的效果。

（一）            组成营养液配方的原则 组成一个营养液配方，必须考虑以下几个原则问题。

１．           营养液中必须含有植物生长所必须的１６种元素，其中由于碳、氢、氧可来自于大气，所以营养液配方都以其余１３种营养元素组成。

   植物所必须的１６种元素中，氮、磷、钾、钙、镁、硫６种营养元素，植物需要量大；铁、锰、铜、锌、钼、和氯七种，植物量很小。由于植物各类不同，其各生育阶段对养分的要求也不相司，因此很难确定植物对营养元素的绝对需要量。然而，根据对植物干物质是营养元素的分析，可基本上了解到植物对各种营养元素的相对需求。这对研究无土栽培营养液配方具有重要的意义。

植物可利用的必须营养元素形态及体内含量范围

营养元素

植物可利用的形态

植物干组织中大约含量范围％

大量元素

碳

Co2

45

氧

O2H2O

45

氢

H2O

6

氮

1.5

钾

1.0

钙

0.5

镁

0.2

磷

0.2

硫

0.1

微

量

元

素

铁

0.01

氯

0.01

锰

0.005

硼

0.002

锌

0.002

铜

0.0006

钼

0.00001

上面已经提到，植物所需的碳、氢、氧可来自大气和水，所以一般情况下并不需要担心植物缺乏这三种元素，但在保护地栽培时，由于保护地条件下的ＣＯ２浓度低于大气的浓度，因此有时需要施用二氧化碳，增施ＣＯ２既可采用简单的方法，如在大樱中分散放置盛有碳酸氢铵的盆钵，在需要时加入一定量的流酸，使之释放出ＣＯ２，也有些现代化的无土栽培温室都装有发生器，可根据不同作物的要求，调节温室中的ＣＯ２浓度。当温室中的ＣＯ２低于浓度值时，即可释放ＣＯ２。

２．所采用的营养元素化化合物应是植物根系可直接吸收的形态。因此营养元素化合物应是水溶性的无基盐或是有机螯合物，例如：植物能吸收的氮素元。主要是铵态氮（ＮＨ４－Ｎ）和硝态氮（ＮＯ３－Ｎ），许多种维量元素，以有机的螯合核效果最好，如ＥＤＴＡ－ＦＥ，了解植物对营养元素的吸收形态，将有得利于正确选用相应的化合物，这对设计不同作物营养液配方有重要的意义。

３．各种营养元素的数量，比例都应符合植物生长发育的要求。尤其是元素之间的比例应是养分平衡的原则，必须按不同作物的要求配给。

４．营养液的总盐份浓度及酸碱反应都应适合植物生长发育的要求。配制营养液的元素主要是无浓度，按配方用量加入水中而配成的具有一定浓度的营养液，营养液的浓度又称为盐份浓度，盐类容于水中后，经电离后形成带有正负离子的两种微粒，所以营养液浓度了可用离子浓度来表示，营养液的总盐份浓度通常用电导测定，以电导质表示，符号为ＥＣ，ＥＣ值越高，含盐量越大，溶液的渗透性越大。

资料表明，盐分浓度明显的影响作物正常生长，经过多年的研究，外国学者所认为营养液的总浓度的电导电（ＭＳ／ＣＭ）范围不能超过４．２，最低也不能低于０．８８，较适宜的数值是２．５。

在无土栽培中营养液的酸碱度也是很重要的，不同的作物，ＰＨ值要求也不同，西瓜、南瓜、马铃署要求略低，为５．５－６；而甘兰、胡萝卜、芹菜、菜花、适宜的ＰＨ为６．５－７．５；多数植物为５．５－６．５之间。

营养液的ＰＨ值影响作物的代谢和作物对营养元素的吸收。如铁对营养液的ＰＨ特别敏感，在碱性条件下，无基铁易转化为三价铁而沉淀，有效性也随之降低。

各种营养液配方的主要差异是氮、磷给源的选择。作物生育期间，氮素对营养液反应最大，常用的含氮无基盐主要有铵盐和硝酸盐两种。随着作物对养份的吸收，硝酸盐呈生理碱性反应，使营养液的ＰＨ升高，铵盐呈生理酸性反应，使ＰＨ下降，引起酸化反应，适当调节铵态和硝态氮的比例,使溶液的PH稳定.

营养液是磷酸盐，不仅植物的主要营养元素，而且对缓冲有一定的作用，通常用一代磷酸盐和二代磷酸盐，以形成缓冲体系，为了利高营养液的缓冲性能，添加ＣＡ３（ＰＯ４）２、ＦＥ（ＰＯ４）３等难溶性的盐，可获得一定的效果。

（二）             常用营养液配方简介

目前世界上已发表了许多营养液配方，其中以美国营养学家霍格兰研究的配方最中有名。

表11-14 霍格兰营养液的成份

盐

营养液(一)

营养液(二)

G/L

摩尔浓度

G/L

摩尔浓度

Ca(No3)2.4h2o

1.18

0.005

0.95

0.004

KNO3

0.51

0.005

0.61

0.006

MgSo4.7h2o

0.49

0.002

0.49

0.002

KH2po4

0.14

0.001

NH6H2po4

0.12

0.001

酒石酸铁

0.005

0.005

１９６３年休伊特提出过一种营养液配方

盐类

MG/L

营养元素浓度(MG/KG)

毫摩尔浓度(MOL/L)

硝酸钾

505

K195;N70

5

硝酸钙

820

CA200;N140

5

磷酸二氢钠含水

208

P41

1.33

硫酸镁含水

369

MG24

3

柠檬酸铁

24.5

FE5.6

0.1

硫酸锰

2.23

MN0.55

0.1

硫酸铜含水

0.24

CU0.064

0.001

硫酸锌含水

0.29

ZN0.065

0.001

硼酸

1.86

B0.37

0.033

锰酸铵含水

0.035

MO0,019

0.0002

硫酸钴含水

0.028

CO0.006

0.0001

氯化钠

5.85

CI3.55

0.1

早期提出的各种营养液配方中，多数仅含７种大量元素，其它微量元素养分者必须另外补充，所需微量元素的种类和浓度可参考休伊特营养液的微量元素成份；也可用阿农（ＡＲＮＯＮ）的微量元素混合液，每升溶液中添加微量元素１ＭＬ，即可成为养分种类齐全的完全营养液。

在日本的营养液栽培中采用的是一种称为园式配方均衡营养液，目前正被广泛的应用。

表：阿农微量元素混合液的成份

盐类

Ｇ／Ｌ

硼酸

2.86

含４个水的氯化镁

1.81

含７个水的硫酸锌

0.22

含５个水的硫酸铜

0.08

含４个水的锰酸（８５％ＭoＯ２）

0.09

表：园试配方均衡营养液（堀１９６９，Ｇ／１０００Ｌ）

大量元素

微量元素

微量元素

Ca(NO3)2.4H2O 950

NaFe-EDTA     15-25

ＣuSO4.5H2O   0.55

KNO3          810

H2BO3         3

Na2MoO4.2H2O 0.02

MgSO4.7H2O   500

MnSO4.4H2O    2

或(NH4)2MoO4.4H2O

NH4H2PO4     155

ZnSO4.7H2O     0.22

０．２２

（三）营养液的制备 制备营养液应按一定的操作步骤进行，总的原则是要避免在府中出现难溶性物质沉淀。一个合格的营养液配主所含营养液是不会产生沉淀的，但是如果操作步骤掌握不好，就会出现觉淀现象。

生产上制备营养液一般分浓缩贮备液（母液）和营养液（栽培营养液），浓缩营养液一般是生产营养液的１００倍。稀释前要在即将盛放营养液的容器中加８０％左右的水，别入一种盐类溶液后充分搅动，混合好后再加入另一种。加入的顺序是先加最易溶的，然后加能使ＰＨ值降低的，这样可抑制磷酸盐的沉淀。

在制备浓缩营养液时，不能将所有营养化合物的盐类都溶解在一起，因为浓度高时，一些盐类易发生化学反应而产生觉淀，稀释后的溶液则不产生此问题。

在制备营养液的许多盐类中，硝酸盐最易与其它化合物发生反应，如硝酸钙和硫酸钾混合在一起，易产生硫酸钙沉淀，硝酸钙与浓磷酸盐发生磷酸钙沉淀。因此在配制营养液时，硝酸钙要单独溶解，并放在一个容器中，稀释后者能和其它的盐类混合。

除硝酸钙外，还有其它大量元素和微量元素的盐类，可混合溶进一个容器中，如母液长期贮存，就将其酸化，以防止产生沉淀。一般可用硝酸把ＰＨ值调到３－４。

制备营养液的操作规程是：

（１）             配方中各种盐用量计算经过反复核对无误。

（２）             细心阅对有关肥料和化学试剂的说明书或复核包装上标签说明，各原材料名称相符后方可称量使用。

（３）             盛装母液容器必须分别有不同颜色的标记。

（４）             全部原料齐备后放到配制现场，进行一次核对。

（５）             全部操作过程应有记录，备查。

（６）             按照规定量制备好的营养液，须测试ＰＨ值。如有必要，可用硫酸或氢氧化钾溶液进行ＰＨ调整。

（一）             无土栽培对水质的要求

１．            水源 在研究营养液新配方时，需要蒸馏水；在生产中则可使用雨水、井水、或自来水。

对边疆、海防、荒岛等水质不良的地方，收集雨水是十分重要的水源，收集时一般下雨时１０－２０分钟的不要收集。

井水和自来水必须对水质进行调查，化验，一般说营养液的水源与饮用水相当。

２．水质的要求 水质的好坏，对无土栽培的影响很大，最主要的几项指标是硬度、酸碱度和有毒物质的含量。

（１）硬度，水有软硬之分。主要是根据水中含钙镁离子的浓度来划分。其含量标准统一用氧化钙多少来表示，含氧化钙在９０－１００ＭＧ／Ｌ以上的称为硬水，不足９０ＭＧ／Ｌ的称为软水，电导度在０．５ＭＳ／ＣＭ左右，水质较好，适宜作为无土栽培用。

硬水或软水配营养液和用肥量（母液ＫＧ／L水，灌溉时别水稀释１００倍）比较如下：

硬水

软水

硝酸钙

５ＫＧ

６．５ＫＧ

硝酸钾

８ＫＧ

６．２ＫＧ

硫酸镁

４ＫＧ

１．３ＫＧ

硫酸钾

４ＫＧ

２．３ＫＧ

硝酸铵

６００Ｇ

螯合铁

３００Ｇ

１５０Ｇ

硫酸锰

４０Ｇ

３０Ｇ

硼酸

２４Ｇ

１５Ｇ

硫酸铜

８Ｇ

６Ｇ

硫酸锌

８Ｇ

６Ｇ

钼酸铵

１Ｇ

１Ｇ

硝酸

６Ｌ

１Ｌ

磷酸

３Ｌ

（２）酸碱度要调整到６．５－８．５。

（３）氯化钠的含量不宜超过５０ＭＧ／Ｌ，水中钠离子和氯离子最好小于１．５ＭＯＬ／Ｌ。

城市的自来水含有一定量的氯气，对植物是有害的。要放置一段时间再用。

（４）重金属及有害健康的元素许限量如下：（ＭＧ／Ｌ）

汞０．０５ 铬０．０５ 镉０．０１ 铜０．１   砷０．０１

锌０．２   硒０．０１ 铁０．５   铅０．０５ 氟１

（五）营养液的管理 无土栽培中营养液的管理是一个十分重要环节。特别是在自动化、标准化程度不高的情况下，营养液的管理更为重要，如果管理不当，则直接影响作物的生长发育。

１．营养液浓度的管理   在无土栽培中营养液使用一段时间后，由于营养液中的元素不断被作物吸收、自然蒸发等，面而使营养液的浓度不断发生变化，一般说随着时间的延长，营养元素会逐步减少，此时要进行检查和补充。补充的方法大体有３种：

（１）对营养液进行化验   了解溶液中ＮＯ３－Ｎ的含量，然后按比例推算出其它养分元素的消耗量，并别以补充。

（２）以减少的水量来推算。这需要各种作物在无土栽培过程中，水份消耗量和养分消耗量之间的关系，根据实际水分养活量来推算出养分的补充量，并别以调整。例如黄瓜吸收硝态氮与水分的比例是７０：１００左右，而总液量是１００００Ｌ，现在被消耗了５０００Ｌ，根据推算需添加３５００Ｌ营养液（５０００＊０．７），添加后总液量中需加水１５００Ｌ。

（３）根据电导仪测定的ＥＣ值推算出母液补充量

   ３．营养液酸碱度的管理 营养液的ＰＨ值常发生变化。其变化的方向与营养液配方中所用的盐类种类有着密切的关系，如用硝酸钙、硫酸钾等时，多呈生理酸性反应，因此要尽量使几种不同的盐类。

当营养液ＰＨ值升高时，可用硫酸或硝酸中和，这两种酸应交替使用，防止酸化或Ｎ营养过多。加入酸时，不能一次加得过多，要边加边搅拌。当营养液的ＰＨ值下降是，要用氢氧化钠或氢氧化钾进行中和，ＮＡ离子不是营养元素，会使溶液的盐份浓度升高。Ｋ离子则要好得多，但价格较贵。应灵活选用。

３．营养液的管理 营养液的温度直接影响作物对营养元素的吸收，一般讲，夏季的温度不超过２８度，冬季不低于１８度。

４．营养液加氧措施 在无土栽培中加氧有两个方法，一是靠存于营养液中的氧，二是靠植物体内的输导组织从地上部分向根系输氧。但不是所有植物都有输导组织，所以补充氧显得很重要。增氧的方法一是使营养液流动或用压缩空气向营养液中增氧。

５．营养液的更换   循环使用营养液，在使用一段时间后，就需要配制新的营养液，决定是否更换可通过化学测定，当电解率居高不降，而氮、磷、钾含量又很低时，即可进行更换。在没有仪器时可根据使用时间的长短来经验更换。一般来说，用软水配制的营养液大约三个月更换一次，生长期较长作物可在中期更换一次，生长期短的作物可两到三茬一次，不必每收获一茬都更换营养液。

如果用硬水配制的营养液，常需进行酸碱中和的，则需每月更换一次，如水的硬度很高，更换的时间则要求更短。当发现营养液中有污染或出现藻类时，则要尽快全部了更换。

第二节      栽培基质

一、 基质的作用

无土栽培的生产中，栽培基质的使用是一个非常重要的环节，在有基质营养液栽培中它是一个不可缺少的基础物质，即使是在无基质的水培中，至少在育苗阶段或定植时也要用少量的栽培基质来支撑作物。

近年来，随着科学技术的发展，对基质的研究日益增多，由于生产上工厂化育苗技术的推广，开发出具有良好性能的新型基质，如岩棉，在西欧和北美出现了以各种基质栽培取代利用溶液循环的营养液栽培，因为，基质栽培具有性能稳定、设备简单，投资较少，管理比较容易等特点。

基质的主要作用可归纳为：

（一） 支持锚定作物

（二） 吸持水份

（三） 调节水份和空气两者间的关系

   此外，一些栽培基质有物理化学的吸附功能。因而具有缓冲能力。缓冲作用可使根系的生产环境比较稳定。当外来物质或根系自身代谢过程产生的有害物质过多时，由于栽培基质具有的缓冲力使之减轻。

二、 基质的种。类及常见基质的理化性质

１． 基质的分类 用于无土栽培的基质很多。随着科学技术的发展，新型的栽培基质还在不断的被发现，因此只能从不同的角度对其进行分类。

２． 常用基质的理化性质

（１） 砂

（２） 石砾

（３） 岩棉 岩棉是一种吸水能力强的棉状矿物制品，１９６８年发明于丹麦，１９７０年用于无土栽培，现在荷兰无土栽培种植蔬菜，８０％是利用岩棉做基质的。英国、比利时等西方发达国家也在大力发展岩棉栽培。现在，它不仅在蔬菜、花卉、栽培 上广泛使用岩，而且在组织培养、试管育苗的养殖上也有用岩棉的。

岩棉的化学成份以６０％的辉绿石，２０％的石灰石和２０％的焦炭为原料，混合后在１５００－２０００度高温炉中溶化，然后将溶融物质喷成直径为０．０５ＭＭ的细丝，加上粘合剂压成板而制作，在栽培中不会引起变形。岩棉对人体无害，在酸性和中性环境下稳定，在强碱性条件下会被溶解。

（４） 蛭石 一种由云母片烧至８５０度膨胀而成。

（５） 珍珠岩

（６） 膨胀陶粒

（７） 泡沫塑料

（８） 泥炭 泥炭是人们认为最好的基质材料，它与其它基质混合使用，效果更好。

组成

比例

用途

泥炭 珍珠岩 砂

２：２：１

盆栽植物

泥炭 珍珠岩

１：１

盆栽蓍、菜及插条养殖

泥炭 砂

１：１

盆栽蓍、菜及插条养殖

泥炭 蛭石

１：１

袋栽蓍、菜、花卉插条

泥炭 浮石 砂

２：２：１

盆栽植物

（９） 炭化稻壳

（１０） 锯末

三 基质的利用

从原则上讲，选用基质要考虑其适用性和经济性。

基质要消毒可选用蒸气消毒和化学消毒。