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1、無土栽培營養(yǎng)液 原理、配制、管理,上海孫橋農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司,第一節(jié) 原料及其性質(zhì),一.水的性質(zhì)要求,1. 水 自來水 的 井水 來 雨水 源 潔凈的水庫水,,2. 水 硬度:45mg/LO2 求 NaCl含量:<2mmol/L 余氯:Cl<0.3mg/L 重金屬及其它有害元素,,水分軟水和硬水(指含有較多鈣、鎂鹽的水)； 鈣鹽主要是重碳酸鈣Ca(HCO3)2、硫酸鈣(CaSO4)、氯化鈣(CaCl2)和碳酸鈣(CaCO3)； 鎂鹽主要為氯化鎂(MgCl2)、硫酸鎂(MgSO4)、重碳酸鎂Mg(HCO3)2和碳酸鎂(MgCO3) 水的硬度表示法：10 Ca

2、O 10mg /L,表2 重金屬及有害健康的元素容許限 元素 容許限元素 容許限 汞(Hg) 0.005mg/L 鎘(Cd) 0.01mg/L 硒(Se) 0.01mg/L 砷(As) 0.01mg/L 鉻(Cr) 0.05mg/L 鉛(Pb) 0.05mg/L 銅(Cu) 0.10mg/L 鋅(Zn) 0.20mg/L 鐵(Fe) 0.50mg/L 氟(F) 1.00mg/L,,,,,簡單的判斷標(biāo)準(zhǔn)是 凡是能飲用的水一般都可以用來配制營養(yǎng)液,二.營養(yǎng)元素化合物及輔助原料的性質(zhì)及要求,,,,分 級 用 途 說 明 備注,,化學(xué)試劑 嚴(yán)格試驗 雜質(zhì)極少 (分GR,AR

3、 時使用 和CP),醫(yī)藥用試劑 必要時用 雜質(zhì)較少,工業(yè)用化合物 生產(chǎn)常用,農(nóng)用化合物 生產(chǎn)首選,常含雜質(zhì),使用時應(yīng)折算為純品,每次購買均需分析有效含量,,表3 化合物的分級及選用,,第二節(jié) 營養(yǎng)液的組成,一.組成原則與配方實例,表4 一種Arnon-Hoagland營養(yǎng)液配方,,化合物 鹽濃度(g/L) 離子濃度(mol/L),,Ca(NO3)2.4H2O 0.708 Ca2+ 310-3 ； NO3- 610-3,KNO3 1.011 K+ 10 10-3 ； NO3- 610-3,NH4H2PO4 0.230 NH4+ 210-3

4、 ； H2PO4- 210-3,MgSO4.7H2O 0.493 Mg2+ 210-3 ； SO42- 210-3,FeSO4.7H2O 0.0139 Fe2+ 510-5 ； SO42- 510-5,,,二.營養(yǎng)液濃度的表示方法,(一)直接表示法：在一定重量或一定體積的營養(yǎng)液中，所含有的營養(yǎng)元素或化合物的量來表示營養(yǎng)液濃度的方法統(tǒng)稱之,1. 化合物重量/升(g/L，mg/L) 例如：某營養(yǎng)液中含有： 硝酸鈣590mg/L， 硝酸鉀404mg/L， 磷酸二氫鉀136mg/L， 硫酸鎂246mg/L， 硫酸亞鐵13.9mg/L， 乙二胺四乙酸二鈉18.6

5、mg/L， 硼酸2.86mg/L， 硫酸錳2.13mg/L， 硫酸鋅0.22mg/L， 硫酸銅0.08mg/L， 鉬酸銨0.02mg/L,,工作濃度或操作濃度,2.元素重量/升(g/L，mg/L),可以作為不同的營養(yǎng)液配方之間元素濃度的比較,,例如：一個配方中營養(yǎng)元素N、P、K的含量分別為150、80和170mg/L，即表示這一配方中每升含有營養(yǎng)元素氮150毫克、磷80毫克和鉀170毫克。 實際使用時要換算成為某種營養(yǎng)化合物重量才能稱量。換算方法：將提供這種元素的化合物所含該元素的百分?jǐn)?shù)來除以這種元素的含量。,例如：一個配方的氮源是以Ca(NO3)24H2O 1.0

6、g/L來提供的，而另一配方的氮源是以NH4NO3 0.4g/L來提供的。單純從化合物含量來看，前一配方的含量比后一配方的多了1.5倍，不能夠比較這兩種配方氮的含量的高低。經(jīng)過換算后可知，1.0g/L Ca(NO3)2.4H2O提供的N為118.7mg/L，而0.4mg/L NH4NO3提供的N為140mg/L，這樣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.摩爾/升(mol/L)和毫摩爾/升(mmol/L),一摩爾某種物質(zhì)的數(shù)量相當(dāng)于這種物質(zhì)的分子量、離子量或原子量，其質(zhì)量單位為克(g)。 在配制營養(yǎng)液的操作過程中，不能夠以毫摩爾/升來稱量，需要經(jīng)過換算成重量/升后才能稱量配制

7、。 換算方法：將每升營養(yǎng)液中某種物質(zhì)的摩爾數(shù)(mol/L)與該物質(zhì)的分子量、離子量或原子量相乘，即可得知該物質(zhì)的用量。,(二) 間接表示法,1. 電導(dǎo)率 (Electric Conductivity，EC),含義：電導(dǎo)率是指單位距離的溶液其導(dǎo)電能力的大小。它通常以毫西門子/厘米(mS/cm)或微西門子/厘米(S/cm)來表示。 營養(yǎng)液具有導(dǎo)電作用。其導(dǎo)電能力的大小用電導(dǎo)率來表示；在一定的濃度范圍之內(nèi)，營養(yǎng)液的電導(dǎo)率隨著濃度的提高而增加；反之，營養(yǎng)液濃度較低時，其電導(dǎo)率也降低。因此，通過測定營養(yǎng)液中的電導(dǎo)率可以反映其鹽類含量，也即可以反映營養(yǎng)液的濃度。,用電導(dǎo)率對營養(yǎng)液濃度進(jìn)行管理： 根據(jù)所

8、選用的營養(yǎng)液配方為1個劑量，并以此為基礎(chǔ)濃度(S)，然后以一定的濃度梯度差(如每相距0.1或0.2個劑量)來配制一系列濃度梯度差的營養(yǎng)液，并用電導(dǎo)率儀測定每一個級差濃度的電導(dǎo)率值。由于營養(yǎng)液濃度(S)與電導(dǎo)率值(EC)之間存在著正相關(guān)的關(guān)系，這種正相關(guān)的關(guān)系可用線性回歸方程來表示： EC=a+bS (a、b為直線回歸系數(shù)),例如：,電導(dǎo)率與營養(yǎng)液濃度之間的線性回歸方程為： EC= 0.279 + 2.12S (r(10)=0.9994),三.對營養(yǎng)液濃度的要求,(一) 總鹽濃度的要求,表5 營養(yǎng)液總濃度范圍,,表述單位 最 低 適 中 最 高,,滲透壓(atm)

9、 0.3 0.9 1.5,正負(fù)離子合計數(shù) 12 37 62,(mmol/L),電導(dǎo)率(ms/cm) 0.83 2.5 4.2,總鹽分含量(g/L) 0.83 2.5 4.2,,一般地，控制營養(yǎng)液的總鹽分濃度在0.4%0.5%以下，對大多數(shù)作物來說都可以較正常地生長。,不同作物對營養(yǎng)液的總濃度要求有較大差異，如：,,,,如果營養(yǎng)液的總鹽分濃度超過0.40.5%， 有些植物就會表現(xiàn)出不同程度的鹽害癥狀。,,因此，在確定營養(yǎng)液配方的總濃度時 要考慮植物的耐鹽程度。,(二) 配方中營養(yǎng)元素的比例和濃度要求 1

10、. 營養(yǎng)液配方的生理平衡性 生理平衡：指植物能從營養(yǎng)液中吸收到符合其生理要求所需的一切營養(yǎng)元素，且吸收的數(shù)量比例要符合其生理要求。,,,,影響因素：主要是營養(yǎng)元素之間的拮抗作用，它會使植物對某一種營養(yǎng)元素的吸收量減少以致出現(xiàn)生理失調(diào)的癥狀。 例如，陽離子中Ca2+對Mg2+吸收的拮抗作用；NH4+、H+、K+會抑制植物對Ca2+、Mg2+、Fe2+等的吸收，特別是H+對Ca2+吸收的抑制作用尤其明顯，如在酸度較低時，常會由于Ca2+的吸收受阻而出現(xiàn)缺鈣的生理失調(diào)癥狀； 而陰離子如H2PO4-、NO3-和Cl-之間也存在著不同程度的拮抗作用。,營養(yǎng)液中的營養(yǎng)元素適宜的比例或濃度可以通過分析正常生

11、長的植物體內(nèi)各種營養(yǎng)元素的含量及其比例來確定制定生理平衡營養(yǎng)液配方的原則,,根據(jù)此原則制定配方時應(yīng)注意：,1. 這樣確定的營養(yǎng)液配方不僅適用于某一種作物，而且可以適用于某一大類作物。因此要選擇其中有代表性的作物來進(jìn)行營養(yǎng)元素含量和比例的化學(xué)分析，從而確定出適用于該類作物的營養(yǎng)液配方；,2. 以分析植物體內(nèi)營養(yǎng)元素含量和比例所確定的營養(yǎng)液配方中的大量營養(yǎng)元素的含量可以在一定范圍內(nèi)變動，變幅大約在30%左右植物仍可保持其生理平衡；,3. 同時了解整個植物生命周期中吸收消耗了的水分?jǐn)?shù)量，也可以確定出營養(yǎng)液的總鹽分濃度和營養(yǎng)液配方。,2. 營養(yǎng)液配方的化學(xué)平衡性 化學(xué)平衡：主要是指營養(yǎng)液配方中，含有營

12、養(yǎng)元素的化合物當(dāng)其離子濃度達(dá)到一定水平時會相互作用形成難溶性化合物從營養(yǎng)液中析出，從而使得營養(yǎng)液中某些營養(yǎng)元素的有效性降低以致影響到 營養(yǎng)液中各種營養(yǎng)元 素之間的相互平衡。,(1) Ca2+與SO42-產(chǎn)生CaSO4沉淀的可能性,根據(jù)溶度積法則計算得： Ca2+SO42-=310-3210-3=610-6； 查CaSO4的溶度積常數(shù)為： Sp-CaSO4=9.110-6， 將營養(yǎng)液配方中Ca2+與SO42-的溶度積與CaSO4的溶度積常數(shù)比較可知： Ca2+SO42-=610-6< Sp-CaSO4=9.110-6 即說明A-H配方中不會產(chǎn)生CaSO4沉淀。,(2) Ca2+與磷酸根離子(

13、HPO42-、PO43-)產(chǎn)生磷酸鈣沉淀的可能性,,A-H配方配制的營養(yǎng)液在pH=6.0時會產(chǎn)生CaHPO4沉淀!,防止沉淀產(chǎn)生的方法：, 通過降低溶液pH值來防止磷酸鈣沉淀的方法 只有控制溶液的pH值<5.43才能夠保證A-H配方配制的營養(yǎng)液不會產(chǎn)生CaHPO4沉淀。, 通過降低Ca、P濃度來防止沉淀產(chǎn)生的方法 在pH6.0時，A-H配方的用量要降低至0.5劑量水平下才不會產(chǎn)生磷酸鈣沉淀。實際生產(chǎn)也證明，用1/2劑量A-H配方所配制的營養(yǎng)液種植的植物，生長正常。,(3) Fe3+與磷酸鹽產(chǎn)生FePO4沉淀的可能性,計算表明， A-H配方在pH6.0時， Fe3+PO43-=5.010-5

14、5.310-11 =2.6510-15Sp-FePO4=1.310-22， 可見肯定會造成FePO4的沉淀而致使作物出現(xiàn)缺鐵癥狀。,但事實上，在pH6.0時A-H配方配制的營養(yǎng)液不會出現(xiàn)FePO4的沉淀。這主要是由于采用了有機(jī)螯合物來螯合鐵離子，使得Fe2+不易被氧化，而且不易與PO43- 起化學(xué)反應(yīng)而沉淀，從而使得Fe在營養(yǎng)液中可以保持較高的有效性。,(4) Ca、Mg形成氫氧化物沉淀的可能性,Ca、Mg形成氫氧化物沉淀的可能性主要是在營養(yǎng)液呈較強(qiáng)的堿性時才會發(fā)生。,通過計算得知：形成Ca(OH)2沉淀的條件是：pH12.63； 形成Mg(OH)2沉淀的條件是：p

15、H9.98。,產(chǎn)生的可能性：一般情況下，配方中的化合物所產(chǎn)生的生理堿性極少會達(dá)到這么高的pH值；只有在用堿液中和營養(yǎng)液的生理酸性時，若操作不當(dāng)就有可能出現(xiàn)營養(yǎng)液中局部堿性很強(qiáng)、pH值過高而產(chǎn)生沉淀的可能。 解決方法：在加堿液中和酸性時，要用濃度較稀的堿液，而且在加入堿液時要及時進(jìn)行攪拌。,四. 營養(yǎng)液氮源的選擇,(一) 植物吸收的氮素形態(tài),主要是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。植物對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收速率都很快，而且在體內(nèi)都可以迅速地被同化為氨基酸和蛋白質(zhì)，因此說銨態(tài)氮和硝態(tài)氮具有同樣的生理功效。,Arnon(1937)的研究結(jié)論：無論給植物提供銨態(tài)氮還是硝態(tài)氮都可作為其良好生長的氮源。,普良尼斯尼科夫的結(jié)

16、論：假如為每一種氮源提供最適的條件，那么在原則上它們具有同樣的營養(yǎng)價值，而如果在某一條件下比較這兩種氮源對植物的優(yōu)越性，則需視提供的條件是什么，有時銨態(tài)氮要好一些，而有時硝態(tài)氮要好一些。,目前世界上大多數(shù)營養(yǎng)液配方，都是采用硝態(tài)氮作為氮源的。,,原因：主要是硝態(tài)氮所引起的生理堿性較為緩慢且易于控制，植物對于NO3--N的過量吸收也不會對植物本身造成傷害；而銨態(tài)氮引起的生理酸性較為迅速且難以控制，植物吸收NH4+-N過多則易出現(xiàn)中毒的癥狀。,因此，利用硝態(tài)氮作為氮源對植物是較為安全的。,(二) 營養(yǎng)液配方常用的氮源,銨態(tài)氮源都是生理酸性鹽，例如NH4Cl、(NH4)2SO4，甚至NH4NO3，特

17、別是NH4Cl和(NH4)2SO4的生理酸性更強(qiáng)，這是由于多數(shù)植物優(yōu)先選擇吸收NH4+，而伴隨離子的Cl-、SO42-、NO3-的吸收速率較慢，同時植物在吸收NH4+之后根系大量分泌出H+，使得介質(zhì)的pH下降。,介質(zhì)中高濃度的H+對植物吸收Ca2+有很強(qiáng)的拮抗作用，易使植物出現(xiàn)缺鈣的癥狀；甚至還會對植物根系造成直接的傷害，產(chǎn)生根系腐爛等現(xiàn)象。,硝態(tài)氮源均為生理堿性鹽，例如Ca(NO3)2、 KNO3 、 NaNO3 等。植物優(yōu)先選擇吸收NO3-，而對其伴隨的陽離子的吸收速率較慢，同時植物在選擇吸收硝酸鹽時根系會分泌出OH-，使得介質(zhì)的pH值上升，其結(jié)果是可能造成某些營養(yǎng)元素在高pH值下產(chǎn)生沉淀

18、而使其有效性降低，如Fe、Mn、Mg等元素。,芥菜,生菜,五.營養(yǎng)液的酸堿度,(一) 酸堿度的概念,溶液的酸堿度：是指溶液中氫離子(H+)或氫氧根離子(OH-)濃度(以mol/L表示)的多少。,表示方法：一般采用索侖生(Sorensen)提出的H+濃度的負(fù)對數(shù)來表示。這個負(fù)對數(shù)值稱為氫離子指數(shù)或pH值，這里的p是指負(fù)對數(shù)的意思，即 pH=lgH+。,,在25時，純水的離子積常數(shù)Kw=H+OH-=110-14， 即H+=OH-=10-7mol/L，即有110-7mol/L的水解離為H+和OH-。 純水的離子積常數(shù)Kw(H2O)會隨溫度的升高而升高。一般以 25時 Kw(H2O

19、)=110-14 作為計算的標(biāo)準(zhǔn)。,溶液中的H+離子濃度和OH-離子濃度之間存在著嚴(yán)格的比例關(guān)系，一般用pH來表示溶液中H+和OH-離子之間的關(guān)系，這時稱為酸度；偶爾也有人用pOH來表示，這時稱為堿度。,H+、OH-、pH、pOH與溶液酸、堿性的關(guān)系：,一般地， 中性溶液：H+ =10-7mol/L， 即H+=OH-，pH7 酸性溶液：H+10-7mol/L，即H+OH-，pH7 堿性溶液：H+10-7mol/L，即H+OH-，pH7,因為：H+OH-=110-14 所以： pHpOH14,(二) 營養(yǎng)液的pH值對植物生長的影響,直接影響： pH過高或過低(一般在49外)都會傷害植物的根系

20、；,間接影響：使?fàn)I養(yǎng)液中的營養(yǎng)元素有效性降低以至失效,不同作物的最適pH值范圍有所不同。,一般將營養(yǎng)液的pH控制在5.56.5范圍。,表314幾種作物的最適pH值范圍,(三) 營養(yǎng)液的酸堿度變化,主要受以下因素的影響： 營養(yǎng)液中生理酸性鹽和生理堿性鹽的用量和比例 其中以氮源和鉀源的化合物所引起的生理酸堿性變化最大。 每株植物所占有營養(yǎng)液體積的大小 營養(yǎng)液的更換頻率 通過營養(yǎng)液的更換可以減輕pH值變化的強(qiáng)度和延緩其變化的速度。但在生產(chǎn)中使用不經(jīng)濟(jì)且費時費力。只有在進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)試驗時才會用到這種方法。 配制營養(yǎng)液的水質(zhì) 如果使用硬水來配制營養(yǎng)液，其pH值在栽培過程中會升高，這可通過適當(dāng)調(diào)整配方

21、中的Ca2+、Mg2+用量以及用稀酸液中和的方法來進(jìn)行控制。,(四) 營養(yǎng)液pH值的控制,1. 酸堿中和的方法 (治標(biāo)) 營養(yǎng)液管理的內(nèi)容,2. 調(diào)整營養(yǎng)液配方的方法 (治本) 通過調(diào)整營養(yǎng)液配方中所使用的生理酸性鹽和生理堿性鹽的種類、用量和相互之間的比例，使?fàn)I養(yǎng)液的pH值在種植作物的過程中可以穩(wěn)定在一個適宜作物生長的范圍之內(nèi)。,六. 營養(yǎng)液的鐵源,無機(jī)鐵鹽：最早使用，但易氧化，也易產(chǎn)生 沉淀；,有機(jī)酸鐵：如檸檬酸鐵、酒石酸鐵，穩(wěn)定性 較差；,螯合鐵：效果很好，最常用的螯合劑是 EDTA。產(chǎn)品有NaFe-EDTA和 Na2Fe-EDTA。,,七.

22、微量元素的供給,通常是指B、Mn、Zn、Cu、Mo五種，它們在營養(yǎng)液中供給的濃度范圍較狹小。,表315 微量元素使用的濃度范圍及推薦用量,第三節(jié) 營養(yǎng)液的配制技術(shù),一. 營養(yǎng)液配制的原則,營養(yǎng)液配制的原則：避免沉淀的產(chǎn)生。即確保在配制和使用營養(yǎng)液時不會產(chǎn)生難溶性化合物的沉淀。,注意：任何營養(yǎng)液配方都有產(chǎn)生沉淀的可能性！,二.營養(yǎng)液的配制技術(shù),(一) 原料及水的純度計算,1. 原料 配制營養(yǎng)液的原料大多使用工業(yè)原料或農(nóng)用肥料，常含有吸濕水和其它雜質(zhì)，純度較低，因此，在配制時要按實際含量來計算。,(二)營養(yǎng)液的配制方法,配制,濃縮營養(yǎng)液 (母液),工作營養(yǎng)液 (栽培營養(yǎng)液),,,,,,,,1.

23、 濃縮營養(yǎng)液(母液)稀釋法,首先把相互之間不會產(chǎn)生沉淀的化合物分別配制成濃縮營養(yǎng)液，然后根據(jù)濃縮營養(yǎng)液的濃縮倍數(shù)稀釋成工作營養(yǎng)液。,,(1) 濃縮營養(yǎng)液的配制,濃縮倍數(shù)：根據(jù)配方中各種化合物的用量及其溶解度來確定。大量元素一般可配制成濃縮100、200、250或500倍液；微量元素由于其用量少，可配制成500或1000倍液。,化合物分類：把相互之間不會產(chǎn)生沉淀的化合物放在一起溶解。我們將一個配方的各種化合物分為不產(chǎn)生沉淀的2類，分兩個小包裝： A肥以鈣鹽為中心，凡不與鈣鹽產(chǎn)生沉淀的化合物均可放置在一起溶解； B肥以磷酸鹽為中心，凡不與磷酸鹽產(chǎn)生沉淀的化合物可放置在一起溶解； 同時將微

24、量元素放在一起溶解。,(2) 濃縮液稀釋為工作營養(yǎng)液,不斷循環(huán) 或攪拌 H2O,A肥,B肥,2. 直接稱量配制法大規(guī)模生產(chǎn)常用,配制方法的選擇： 據(jù)生產(chǎn)上的操作方便與否來決定，有時可將兩種方法配合使用。 例如，配制工作營養(yǎng)液的大量營養(yǎng)元素時采用直接稱量配制法，而微量營養(yǎng)元素的加入可采用先配制濃縮營養(yǎng)液再稀釋為工作營養(yǎng)液的方法。,三. 營養(yǎng)液配制的注意事項,營養(yǎng)液原料的計算過程和最后結(jié)果要反復(fù)核對,確保準(zhǔn)確無誤； 稱取各種原料時要反復(fù)核對稱取數(shù)量的準(zhǔn)確,并保證所稱取的原料名實相符。特別是在稱取外觀上相似的化合物時更應(yīng)注意； 已經(jīng)稱量的各種原料在分別稱好之后要進(jìn)行最后一次復(fù)核，以確定配制營養(yǎng)液的各種原料沒有錯漏； 建立嚴(yán)格的記錄檔案，將配制的各種原料用量、配制日期和配制人員詳細(xì)記錄下來，以備查驗。,上海孫橋農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司 地址： 上海市浦東新區(qū)沔北路185號B2-2 (孫橋農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)) 電話： 021-58575641 021-50201731 傳真： 021-50201732 E-mail： ,