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1、第一节 营养液的基本组成 第二节 营养液的配制技术 第三节 营养液的管理,营养液,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和少量为使某些营养元素的有效性更为长久的辅助材料，按一定的数量和比例溶解于水中所配制而成的溶液。 无论是固体基质培还是非固体基质培的无土栽培形式，都主要靠营养液来为作物生长发育提供所需的养分和水分。 营养液的配制与管理是无土栽培技术的核心。,一、营养液的原料及其要求 水 各种营养元素化合物 辅助物质-络合剂,第一节 营养液的基本组成,(一)营养液的水质要求 硬度： 根据水中含有钙盐和镁盐的数量可将水分为软水和硬水两大类型。硬水中的钙盐主要是重碳酸钙Ca(HCO
2、3)2、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)和碳酸钙(CaCO3)，而镁盐主要为氯化镁(MgCl2)、硫酸镁(MgSO4)、重碳酸镁Mg(HCO3)2和碳酸镁(MgCO3)等。 水的硬度统一用单位体积的CaO含量来表示，即每度相当于10mg CaO/L。一般利用15以下的水进行无土栽培较好。,表2-1 水的硬度划分标准,酸碱度：pH5.58.5之间均可使用。 悬浮物：10mg/L。 氯化钠含量：200mg/L。 溶解氧：最好是在未使用前3mgO2/L。 氯：主要来自自来水中消毒时残存于水中的余氯和进行设施消毒时所用含氯消毒剂。 重金属及有毒物质含量：不能超过规定标准。,表2-2 无土栽培
3、水中重金属及有毒物质含量标准,(二)无土栽培的水源选择,自来水 井水 雨水 水库水或河水,积雨池,积雨罐,(三)无土栽培的水量,不管采用何种水源，无土栽培要求有足够的水量供配制营养液用，尤其在夏天不能缺水。例如，番茄在生长旺盛期，据测定每株每天耗水11.5L 。一般而言，如果当地的年降雨量超过1000以上，则通过收集雨水可以完全满足无土栽培生产的需要。 在实际无土栽培生产中，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。,化合物的纯度等级,化学试剂：严格试验时使用，杂质极少 -保证试剂(Guaranteed Reagent, GR)，又称一级试剂 -分析纯
4、试剂(Analytic Reagent, AR)，又称二级试剂 -化学纯试剂(Chemical Pure, CP)，又称三级试剂 医药用 ：必要时用，杂质较少 工业用 ：生产常用 农业用 ：生产首选,常含杂质,使用时应折算为纯品,含氮化合物 含磷化合物 含钾化合物 含钙、镁化合物 含铁化合物 微量元素化合物,表2-3 各种营养元素化合物,表2-4 各种营养元素化合物,表2-5 各种营养元素化合物,各种营养元素化合物的生理酸碱性,碱金属或碱土金属的硝酸盐为氮源的均会表现出生理碱性，其中，硝酸钠最强，硝酸钾和硝酸钙次之。 铵态氮作为氮源时，都表现出生理酸性，使得介质的PH下降。氯化铵和硫酸铵最强，
5、硝酸铵稍弱。 尿素在根系的脲酶作用下，转换为碳酸铵，表现出生理酸性，也可使营养液的PH降至3.44.0 。 钾盐：硝酸钾-生理碱性，硫酸钾-生理酸性，磷酸二氢钾-不明显。 磷酸盐的生理酸碱性反应不强烈，而且对于溶液PH变化有一定的缓冲能力。,常见的螯合剂,乙二胺四乙酸（EDTA），292.25 二乙酸三胺五乙酸（DTPA）, 393.20 1,2-环己二胺四乙酸（CDTA）, 346.34 乙二胺N, N双邻羟苯基乙酸 (EDDHA), 360 羟乙基乙二胺三乙酸（HEEDTA）, 278.26,无土栽培中较常用的络合剂,EDTA-2NaFe,390.04,黄色结晶粉末 EDTA-NaFe,3
6、67.05,黄色结晶粉末,二、营养液的组成原则,营养液中必须含有植物生长所必需的全部营养元素。 （齐全） 营养液中的各种化合物都必须以植物可以吸收的形态存在。（可利用） 营养液中的各种营养元素的数量和比例应符合植物正常生长的要求，而且是生理均衡的，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。（合理）,营养液中的各种化合物在种植过程中，能在营养液中较长时间地保持其有效性。（有效） 营养液中各种化合物组成的总盐分浓度及其酸碱度应是适宜植物正常生长要求的。 （适宜） 营养液中的所有化合物在植物生长过程中由于根系的选择吸收而表现出来的营养液总体生理酸碱反应是较为平稳的。（稳定）,表2-6 营养
7、液总浓度范围,三、确定营养液组成的方法,营养液的剂量： 在营养液配制中我们会经常提到，用配方的1个剂量或1/2剂量，像日本的园式配方，在栽培中多是用其1/2剂量作为营养液配置的初始浓度。 1个剂量：按照营养液配方规定的用量而配制出来的营养液浓度 1/2剂量：营养液配方中规定的各种化合物的用量都减少一半的所配制出来的营养液浓度。,1、理论依据 Hoagland & Arnon(1938):通用配方，1/2剂量 园试配方（日本）：通用配方， 1/2剂量 山崎配方（日本） 斯泰纳配方理论（荷兰） 华南农大叶菜类配方：广东大面积使用，也可通用,2. 营养液的总盐分浓度的确定 根据不同作物种类、不同品种
8、、不同生育期在不同气候条件下对营养液含盐量的要求，来大体确定营养液的总盐分浓度。一般控制在0.4%-0.5%以下。 不同作物对营养液总盐分浓度的要求差异很大，如番茄、甘蓝、康乃馨要求0.2%-0.3%,草莓、郁金香要求0.15%-0.2%。,3. 营养液中各种营养元素的用量和比例确定,（1）生理平衡 能够满足植物按其生长发育要求吸收到一切所需的营养元素，又不会影响到其正常生长发育的营养液，它是生理平衡的营养液。 影响营养液生理平衡的因素主要是营养元素之间的相互作用。一是协助作用；二是拮抗作用。,营养液中的营养元素适宜的比例或浓度的确定： 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
9、定生理平衡营养液配方的原则。 Hoagland和Arnon（1938）以此为原则确定营养液配方。,例一：Arnon-Hoagland以植株化学分析确定番茄营养液配方的方法,例二：山崎肯哉根据植物吸收营养液中的养分和水的比值来确定营养液配方的方法：,（2）化学平衡,这里所指的营养液配方的化学平衡主要是指营养液配方中的有些营养元素的化合物当其离子浓度达到一定的水平时就会相互作用而形成难溶性化合物而从营养液中析出，从而使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这些营养元素之间的相互平衡。,在植物所必需的16种营养元素之间，Ca2+、Mg2+、Fe3+等阳离子和PO43-、SO42-、OH-
10、等阴离子之间在一定的条件下会形成溶解度很低的难溶性化合物沉淀，例如CaSO4、Ca3(PO4)2、FePO4、Fe(OH)3、Mg(OH)2等。 几乎所有平衡的营养液配方中都存在着产生沉淀的可能性。是否会形成这些难溶性化合物，可以根据溶度积法则来确定。,Sp-AxBy=Am+xBn-y 式中：Sp溶度积常数 A阳离子的摩尔数（mol） B阴离子的摩尔数（mol） x、y难溶性化合物中阳离子和阴离子的数目 m、n阳离子和阴离子的价数 AxBy难溶性化合物的分子式 例如，CaSO4在水中会解离为Ca2+和SO42-，CaSO4的溶度积常数为： Ca2+ SO42- =Sp- CaSO4=9.110
11、-6,这些沉淀的产生与阴阳离子的浓度有关，而 有些阴离子如PO43- 、OH-的浓度高低与溶液的酸 碱度又有很大的关系。 因此要避免在营养液中产生难溶性化合物就要： 适当降低阴阳离子浓度的方法来解决。 通过适当降低溶液的pH值使得某些阴离子的 浓度降低的方法。,4. 营养液氮源的选择 植物根系一般以吸收硝态氮和铵态氮为主，在各自最适条件下吸收速率都很快，而且吸收到体内两种氮源都可迅速被同化为氨基酸和蛋白质，在生理上具有同等功能。 两种氮源的盐类化合物所伴随的性质主要区别在于各自所产生的生理酸碱性及其离子的特性上。铵态氮源都是生理酸性盐，硝态氮源除硝铵外都是生理碱性盐。,铵态氮源都是生理酸性的，
12、例如NH4Cl、(NH4)2SO4，甚至NH4NO3，特别是NH4Cl和(NH4)2SO4的生理酸性更强，这是由于多数植物优先选择吸收NH4+，而伴随离子的Cl-、SO42-、NO3-的吸收速率较慢，同时植物在吸收NH4+之后根系大量分泌出H+，使得介质的pH下降。 同时，过多的H+和NH+是一价阳离子，对二价离子具有拮抗作用，尤其对Ca2+和Mg2+的吸收具有明显的抑制作用，所以使用铵盐化合物作氮源时易出现缺钙和缺镁导致作物生长不良，甚至伤害根系，出现根系腐烂现象。,硝态氮源除NH4NO3 外，NaNO3 、Ca(NO3)2 、KNO3等都是生理碱性盐，植物根系优先选择吸收NO3-，而相对地
13、把Na+、Ca2+、K+等阳离子剩余在营养液中，同时根系向营养液中分泌出OH- ，使得根际介质的pH上升，造成一些营养元素如Fe、Mg和Mn在高pH下产生沉淀而失效，使植株出现缺铁和缺镁症状。,一般情况下，硝酸盐所造成的生理碱性比较弱、变化缓慢，植物根系本身可以短时间忍耐和抵抗，而且人工调节和控制比较容易，植物吸收较多的NO3-时也不会造成伤害； 铵盐所造成的生理酸性比较强、变化迅速，人工控制十分困难，植物根系难以适应、很难抵抗，且植物吸收NH4+过多时易出现中毒现象。 所以利用硝态氮作为氮源较为安全，易于管理。这也是营养液配方中常采用硝态氮作为主要氮源的原因。 植物有“喜铵植物”和“喜硝植物
14、”之分，但大多数作物一般以硝态氮作为氮源时生长较好。,用硝酸盐作为氮源时，由于植物对NO3-N普遍存在着“奢侈吸收”的问题即吸收进入植物体内的NO3-N数量远远超过其生理活动所需的数量。这就会使得许多植物特别是绿叶类和根茎类蔬菜类作物的硝酸盐含量大大超过WHO/FAO的容许标准(432mg/kg，鲜重)，从而影响到人体的健康。如何降低产品的硝酸盐含量的问题，近年来越来越受到人们的关注。,加强栽培管理，促进硝态氮代谢 。 利用多种氮源，控制硝酸盐的含量。 采收前断氮，降低产品中硝酸盐的含量。,控制作物体内硝酸盐含量可采取下列的一些措施：,5. 营养液的pH (1)营养液pH的变化 营养液的pH在
15、栽培作物过程中会发生一系列的变化，主要决定于以下三方面的原因： 营养液中生理酸性盐和生理碱性盐用量及其比例。其中又以氮源和钾源类化合物所引起的生理酸碱性变化最大。 每株植物占有营养液量的大小。盐类化合物的生理酸碱性是由于植物根系对营养液中不同离子间的选择性吸收引起的，由此而产生的pH的变化需要一定的过程。 营养液的更换速率。营养液pH变化的幅度随着营养液使用时间的延长而加大，通过营养液的更换可以减轻pH变化的幅度和延缓其变化的速度。,(2)营养液的pH对植物生长的影响 直接影响：pH过高或过低(一般在49外)都会伤害植物的根系； 间接影响：使营养液中的营养元素有效性降低以至失效 一般将营养液的
16、pH控制在5.56.5范围。,(3)营养液PH的控制 酸碱中和的方法(治标)：用稀酸或稀碱溶液来中和营养液，使其pH值回复到合适的水平(具体方法见“营养液管理”一节)。 调整营养液配方的方法(治本)：通过调整营养液配方中所使用的生理酸性盐和生理碱性盐的种类、用量和相互之间的比例，使得营养液在种植作物的过程中其本身的酸碱度的变化可以稳定在一个适宜作物生长的范围之内。,营养液浓度是指在一定重量或一定体积的营养液中，所含有的营养元素或其化合物的量。 无土栽培营养液常用一定体积的溶液中含有多少营养元素或其化合物的量来表示其浓度。,四、营养液浓度的表示方法,（一）直接表示方法,化合物重量/升（g/L，mg/L） 即每升营养液中含有某种化合物的重量（g，mg）-工作浓度或操作浓度。 元素重量/升（g / L，mg / L） 即每升营养液中含有某种营养元素的重量（mg）。 摩尔/升（mol / L ） 即每升营养液中含有某种物
