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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)技術有限公司,第一節(jié) 原料及其性質,一.水的性質要求,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,,,,,簡單的判斷標準是 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及要求,,,,分 級 用 途 說 明 備注,,化學試劑 嚴格試驗 雜質極少 (分GR,AR
3、 時使用 和CP),醫(yī)藥用試劑 必要時用 雜質較少,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,使用時應折算為純品,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數(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),一摩爾某種物質的數(shù)量相當于這種物質的分子量、離子量或原子量，其質量單位為克(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)液中某種物質的摩爾數(shù)(mol/L)與該物質的分子量、離子量或原子量相乘，即可得知該物質的用量。,(二) 間接表示法,1. 電導率 (Electric Conductivity，EC),含義：電導率是指單位距離的溶液其導電能力的大小。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)液具有導電作用。其導電能力的大小用電導率來表示；在一定的濃度范圍之內(nèi)，營養(yǎng)液的電導率隨著濃度的提高而增加；反之，營養(yǎng)液濃度較低時，其電導率也降低。因此，通過測定營養(yǎng)液中的電導率可以反映其鹽類含量，也即可以反映營養(yǎng)液的濃度。,用電導率對營養(yǎng)液濃度進行管理： 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，并用電導率儀測定每一個級差濃度的電導率值。由于營養(yǎng)液濃度(S)與電導率值(EC)之間存在著正相關的關系，這種正相關的關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,正負離子合計數(shù) 12 37 62,(mmol/L),電導率(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行營養(yǎng)元素含量和比例的化學分析，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數(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)液配方的化學平衡性 化學平衡：主要是指營養(yǎng)液配方中，含有營
12、養(yǎng)元素的化合物當其離子濃度達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- 起化學反應而沉淀，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，若操作不當就有可能出現(xiàn)營養(yǎng)液中局部堿性很強、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，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
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，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+，使得介質的pH下降。,介質中高濃度的H+對植物吸收Ca2+有很強的拮抗作用，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-，使得介質的pH值上升，其結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+濃度的負對數(shù)來表示。這個負對數(shù)值稱為氫離子指數(shù)或pH值，這里的p是指負對數(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 作為計算的標準。,溶液中的H+離子濃度和OH-離子濃度之間存在著嚴格的比例關系，一般用pH來表示溶液中H+和OH-離子之間的關系，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：使營養(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值變化的強度和延緩其變化的速度。但在生產(chǎn)中使用不經(jīng)濟且費時費力。只有在進行嚴格的科學試驗時才會用到這種方法。 配制營養(yǎng)液的水質 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行控制。,(四) 營養(yǎng)液pH值的控制,1. 酸堿中和的方法 (治標) 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，使營養(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,無機鐵鹽：最早使用，但易氧化，也易產(chǎn)生 沉淀；,有機酸鐵：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,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,(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，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果要反復核對,確保準確無誤； 稱取各種原料時要反復核對稱取數(shù)量的準確,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注意； 已經(jīng)稱量的各種原料在分別稱好之后要進行最后一次復核，以確定配制營養(yǎng)液的各種原料沒有錯漏； 建立嚴格的記錄檔案，將配制的各種原料用量、配制日期和配制人員詳細記錄下來，以備查驗。,上海孫橋農(nóng)業(yè)技術有限公司 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： ,
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