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Hoagland’s营养液配方及配制方法
改良霍格兰配方:
四水硝酸钙945mg/L
硝酸钾506mg/L
硝酸铵80mg/L
磷酸二氢钾136mg/L
硫酸镁493mg/L
铁盐溶液
微量元素液5ml
pH=
铁盐溶液:七水硫酸亚铁
乙二胺四乙酸二钠()
蒸馏水500ml
pH=
微量元素液:碘化钾l
硼酸L
硫酸锰L
硫酸锌L
钼酸钠L
硫酸铜L
氯化钴L
若作为复合肥使用,可以采用天然水配制,省略微量元素液。若作为无土栽培营养液需用人工软水配制,如蒸馏水,微量元素液必须加入。
经常将上述营养液配成10倍或20倍浓度,用时稀释即可。注意用前调整pH。
Hoagland’s(霍格兰氏)营养液配方:
硝酸钙945mg/L
硝酸钾607mg/L
磷酸铵115mg/L
硫酸镁493mg/L
铁盐溶液L
微量元素5ml/L
pH=
改良霍格兰配方: 四水硝酸钙945mg/L 硝酸钾506mg/L 硝酸铵80mg/L 磷酸二氢钾136mg/L 硫酸镁493mg/L 铁盐溶液 微量元素液5ml pH=
铁盐溶液:七水硫酸亚铁乙二胺四乙酸二钠()蒸馏水500ml pH=
微量元素液:碘化钾l 硼酸L 硫酸锰L 硫酸锌L 钼酸钠L 硫酸铜L 氯化钴L 若作为复合肥使用,可以采用天然水配制,省略微量元素液。若作为无土栽培营养液需用人工软水配制,如蒸馏水,微量元素液必须加入。 经常将上述营养液配成10倍或20倍浓度,用时稀释即可。注意用前调整pH。
水培营养液配制
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按适宜的比例溶解于水中配制而成的溶液。无土栽培主要通过营养液为植物提供养分和水分。无土栽培的成功与否在很大程度上取决于营养液配方和浓度是否合适、营养液管理是否能满足植物不同生长阶段的需求。因此,只有深入了解营养液的组成和变化规律及其调控技术,只有正确、灵活地配制和使用营养液,才能保证获得高产、优质、快速的无土栽培效果。

无土栽培中配制营养液的原料是水和无机盐类化合物。合适的营养液配方须结合当地水质、气候条件及所栽培作物品种对营养液中的营养物质种类、用量和比例作适当调整,才能最大程度发挥营养液的使用效果。

栽培使用的营养液必须具备如下条件:营养元素以离子状态存在于营养液中;各种离子溶于水中比例要适宜,总离子浓度要适当;营养液中还必须有根呼吸所必要的氧气;不能含有害离子;pH值一般在6~范围内;连续栽培营养液的浓度、元素间的比例、pH等变化不大。
、水质的要求

配制营养液的用水十分重要。在研究营养液新配方及营养元素缺乏症等试验水培时,要使用蒸馏水或去离子水;无土生产上一般使用井水和自来水,河水、泉水、湖水、雨水也可用于营养液配制。但无论采用何种水源,使用前都要经过分析化验以确定水质是否适宜。
雨水含盐量低,用于无土栽培较理想,但常含有铜和锌等微量元素,故配制营养液时可不加或少加。使用雨水时要考虑到当地的空气污染程度,如污染严重则不能使用。雨水的收集可靠温室屋面上的降水面积,如月降雨量达到100mm以上,则水培用水可以自给。由于降雨过程中会将空气中或附着在温室表面的尘埃和其它物质带入水中,因此要将收集到的雨水澄清、过滤,必要时可加入沉淀剂或其它消毒剂进行处理,而后遮光保存,以免滋生藻类。一般在下雨后10min左右的雨水不要收集,以冲去污染源。
以自来水作水源,生产成本高,水质有保障。以井水作水源,要考虑当地的地层结构,并要经过分析化验。无论采用何种水源,最好对水质进行一次分析化验或从当地水利部门获取相关资料,并据此调整营养液配方。
无土栽培生产时要求有充足的水量保障,尤其在夏天不能缺水。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。

水质好坏对无土栽培的影响很大。在配制营养液时,首先要做好营养液原水的水质检查。检查项目包括:水的酸碱度(PH)、电解质浓度(EC)及硝态氮(NO3-)、氨态氮(NH4+)磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na))、铁(Fe)、氯(CI)的含量。由于地理环境和水来源的差异,上述成分有较大的差别。
水质要求的主要指标如下:
:用作营养液的水,硬度不能太高,一般以不超过10o为宜。
(pH):一般要求在~之间。
:使用前的溶解氧应接近饱和,即4~5mgO2/l。
:小于2mmol/1。不同作物、不同生育期要求不同。
:主要来自自来水消毒和设施消毒所残存的氯。氯对植物根有害,因此最好自来水进入设施系统之前放置半天以上,设施消毒后空置半天,以便余氯散逸。
:小于10mg/L。以河水、水库水作水源时要经过澄清之后才可使用。
:无土栽培的水中重金属及有毒物质含量不能超过国家标准(表1-1)。
表1-1无土栽培水中重金属及有毒物质含量标准
名称标准
名称标准
汞(Hg)≤l
镉(Cd)≤mg/l
砷(As)≤mg/l
硒(Se)≤mg/l
铜(Cu)≤mg/l
铬(Cr)≤mg/l
锌(Zn)≤mg/l
铁(Fe)≤mg/l
铅(Pb)≤mg/l
六六六≤mg/l
苯≤mg/l
DDT≤mg/l
氟化物(F-)≤mg/l
酚≤mg/l
大肠杆菌≤1000个/L
另外,从电导率(EC)值及pH值来看,无土栽培用优质水其电导率(EC值)在/cm以下,~,多为饮用水、深井水、天然泉水和雨水。允许用水的EC值在~/cm,pH~。在无土栽培允许用水的水质中,包括部分硬水,要求水中钙含量在90~100mg/l以上,电导度在/cm以下。EC值等于或大于/cm,pH≥或pH≤,且含盐量过高的水质不允许使用。如因水源缺乏必须使用时,必须分析水中各种离子的含量,调整营养液配方和调节pH值使之适于进行无土栽培,如个别元素含量过高则应慎用。


,选择合适的盐类化合物
在无土栽培中,要研究营养液新配方及探索营养元素缺乏症等试验,需用到化学试剂,除特别要求精细的外,一般用到化学纯级已可。在生产中,除了微量元素用化学纯试剂或医药用品外,大量元素的供给多采用农用品,以利降低成本。如无合格的农业原料可用工业用品代替,但肥料成本会增加。

对提供同一种营养元素的不同化合物的选择要以最大限度地适合组配营养液的需要为原则。如选用硝酸钙作氮源就比用硝酸钾多一个硝酸根离子。一种化合物提供的营养元素的相对比例,必须与营养液配方中需要的数量进行比较后选用。

铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)都是作物生长发育的良好氮源。铵态氮在植物光合作用快的夏季或植物缺氮时使用较好,而硝态氮在任何条件下均可使用。如果不考虑植物体中对人体硝态氮的积累问题,单纯从栽培效果来讲,二种氮源具有相同的营养价值,但有研究表明,无土栽培生产中施用硝态氮的效果远远大于铵态氮。现在绝大多数营养液配方都使用硝酸盐作主要氮源。其原因是硝酸盐所造成的生理碱性比较弱而缓慢,且植物本身有一定的抵抗能力,人工控制比较容易;而铵盐所造成的生理酸性比较强而迅速,植物本身很难抵抗,人工控制十分困难。所以,在组配营养液时,两种氮源肥料都可以用,但以使用安全的硝态氮源为主,并且保持适当的比例。

如硝酸钙的溶解度大于硫酸钙,易溶于水,使用效果好,故在配制营养液需要的钙时,一般都选用硝酸钙。硫酸钙虽然价格便宜,但因它难溶于水,故一般很少用。
,适当采用工业品
因为劣质肥料中含有大量惰性物质,用作配制营养液时会产生沉淀,堵塞供液管道,妨碍根系吸收养分。营养液配方中标出的用量是以纯品表示的,在配制营养液时,要按各种化合物原料标明的百分纯度来折算出原料的用量。原料中本物以外的营养元素都作杂质处理。但要注意这类杂质的量是否达到干扰营养液平衡的程度。在考虑成本的前提下,可适当采用工业品。
。


主要有硝态氮和铵态氮两种。蔬菜为喜硝态氮作物,硝态氮多时不会产生毒害,而铵态氮多时会使生长受阻形成毒害。两种氮源以适当比例同时使用,比单用硝态氮好,且能稳定酸碱度。常用氮源肥料有硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵等。

常用的磷肥有磷酸二氢铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、过磷酸钙等。磷过多会导致铁和镁的缺乏症。

常用的钾肥有硝酸钾、硫酸钾、氯化钾以及磷酸二氢钾等。钾的吸收快,要不断补给,但钾离子过多会影响到钙、镁和锰的吸收。

钙源肥料一般使用硝酸钙,氯化钙和过磷酸钙也可适当使用。钙在植物体内的移动比较困难,无土栽培时常会发生缺钙症状,应特别注意调整。
、锌、铜、铁等硫酸盐,可同时解决硫和微量元素的供应。

pH值偏高、钾的不足以及过量地存在磷、铜、锌、锰等情况下,都会引起缺铁症。为解决铁的供应,一般都使用螯合铁。营养液中以螯合铁(有机化合物)作铁源,效果明显强于无机铁盐和有机酸铁。常用的螯合铁有乙二胺四乙酸一钠铁和二钠铁(NaFe-EDTA、Na2Fe-EDTA)。螯合铁的用量一般按铁元素重量计,每升营养液用3~5mg。
、硼砂和钼酸钠、钼酸钾。

营养液配制中常用的辅助物质是螯合剂,它与某些金属离子结合可形成螯合物。无土栽培上用的螯合物加入营养液中,应具有以下特性:一是不易被其他多价阳离子所置换和沉淀,又必须能被植物的根表所吸收和在体内运输与转移;二是易溶于水,又必须具抗水解的稳定性;三是治疗缺素症的浓度以不损伤植物为宜。目前无土栽培中常用的是铁与络合剂形成的螯合物,以解决营养液中铁源的沉淀或氧化失效的问题。

营养液的组成直接影响到植物对养分的吸收和生长,涉及到栽培成本。根据植物种类、水源、肥源和气候条件等具体情况,有针对性地确定和调整营养液的组成成分,能更加发挥营养液的使用功效。


现已明确的高等植物必需的营养元素有16种,其中碳、氢、氧由空气和水提供,其余13种由根部从根际环境中吸收。因此,所配制的营养液要含有这13种营养元素。因为在水源、固体基质或肥料中已含有植物所需的某些微量元素的数量,因此配制营养液时不需另外加入。

即配制营养液的肥料在水中要有良好的溶解性,呈离子态,并能有效地被作物吸收利用。通常都是无机盐类,也有一些有机螯合物。某些基质培营养液也选用一些其他的有机化合物,例如用酰胺态氮-尿素作为氮素组成。不能被植物直接吸收利用的有机肥不宜作为营养液的肥源。

营养液中各营养元素的数量比例应是符合植物生长发育要求的、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。在确定营养液组成时,一般在保证植物必需营养元素品种齐全的前提下,所用肥料种类尽可能地少,以防止化合物带入植物不需要和引起过剩的离子或其他有害杂质(表2-1)。
表2-1营养液中各元素浓度范围

营养液中总浓度(盐分浓度)应适宜植物正常生长要求。

营养液中的各种营养元素在栽培过程中应长时间地保持其有效态。其有效性不因营养空气的氧化、根的吸收以及离子间的相互作用而在短时间内降低。

营养液的酸碱度及其总体表现出来的生理酸碱反应应是较为平稳的,且适宜植物正常生长要求。

蔬菜完成一个生育周期进行正常的生长发育、开花结果所需要的必要的无机元素,叫作必需元素。目前已知的必需元素有C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)、K(钾)、Ca(钙)、Mg(镁)、P(磷)、S(硫)、Cl(氯)、Fe(铁)、Mn(锰)、B(硼)、Zn(锌)、Cu(铜)、Mo(钼),共16种。栽培上所考虑的必需元素只有11种。其中氮、磷、钾、钙、镁等因需要量大,称之为大量元素;铁、锰、硼、铜、锌需要量小,称之为微量元素。
在规定体积的营养液中,规定含有各种必需营养元素的盐类数量称为营养液配方。配方中列出的规定用量,称为这个配方的一个剂量。通常营养液中各元素的浓度是:
大量元素:硝态氮5~15mg/L,按态氮0~3mg/L,磷~L,钾2~8mmol/L,钙3~5mmol/L,镁~2mmol/L,硫~2mmol/L
微量元素:硼~L,锰~mg/L,锌~mg/L,铜~L,钼~mg/L
营养液中各元素是以离子状态存在,可采用电导率仪来测定离子总浓度,单位是ms/cm(毫西门子/厘米)。如果使用时将各种盐类的规定用量都只使用其一半,则称为用某配方的半剂量或1/2剂量。
现在世界上已发表了无数的营养液配方。营养液配方根据应用对象不同,分为叶菜类和果菜类营养液配方;根据配方的使用范围分为通用性配方,如霍格兰配方、园试配方(表2-2)和专用性营养液配方(见表2-3);根据营养液盐分浓度的高低分为总盐度较高和总盐度较低的营养液配方。
表2-2 营养液配方实例
表2-3专用营养液配方
由于水中含有锌、铜、相等必须微量元素,而铁、锰、硼则需要补给。由于铁、锰等在营养H值较高时不易溶化被植物吸收,所以应考虑加入在PH值高时也易溶解的整合物。微量元素配方见表(2-4)。
表2-4)微量元素配方

营养液的种类有以下几种提法:原液、浓缩液、稀释液、栽培液和工作液。
。
、母液,是为了贮存和方便使用而把原液浓缩多少倍的营养液。浓缩倍数是根据营养液配方规定的用量、各盐类在水中的溶解度及贮存需要配制的,以不致过饱和而析出为准。其倍数以配成整数值为好,方便操作。
。一般稀释液是指稀释到原液的浓度,如浓缩100倍的浓缩液,再稀释100倍又回到原液,如果只稀释50倍时,浓度比原液大50%。有时是根据作物种类、生育期所需要的浓度稀释的稀释液,所以稀释液不能认为就是原液。
,一般用浓缩液稀释而成。可以说稀释液就是栽培液,因为稀释的目的就是为了栽培。

营养液浓度的表示方法很多,常用一定体积的溶液中含有多少数量的溶质来表示其浓度。
(mg/L、g/L)
即每升溶液中含有某化合物的重量数,重量单位可以用克(g)或毫克(mg)表示。例如,/l是指每升营养液中含有的硝酸钾。这种表示法通常称为工作浓度或操作浓度。就是说具体配制营养液时是按照这种单位来进行操作的。
(mg/L、g/L)
即每升溶液含有某营养元素的重量数,重量单位通常用毫克(mg)表示。例如,N-210mg/l是指每升营养液中含有氮元素210mg。用元素重量表示浓度是科研比较上的需要。但这种用元素重量表示浓度的方法不能用来直接进行操作,实际上不可能称取多少毫克的氮元素放进溶液中,只能换算为一种实际的化合物重量才能操作。换算方法为:用要转换成的化合物含该元素的百分数去除该元素的重量。例如,NH4NO3含N为35%,要将氮素175mg转换成NH4NO3,则175/=500mg,即175mgN相当于500mg的NH4NO3。
(摩尔/升)
即每升溶液含有某物质的摩尔(mol)数。某物质可以是元素、分子或离子。由于营养液的浓度都是很稀的,因此常用毫摩尔/升(mmol/1)表示浓度。

渗透压表示在溶液中溶解的物质因分子运动而产生的压力。单位是帕斯卡(Pa)。可以看出溶解的物质愈多,分子运动产生的压力愈大。营养液适宜的渗透压因植物而异,根据斯泰钠的试验,当营养液的渗透压为507~1621百帕时,对生菜的水培生产无影响,在202~1115百帕时,对番茄的水培生产无影响。渗透压与电导率一样,只用以间接表示营养液的总浓度。无土栽培的营养液的渗透压可用理论公式计算:
P=C××(273+t)/273
式中:P为溶液的渗透压,以标准大气压(atm)为单位;C为溶液的浓度(以溶液中所有的正负离子的总浓度表示,即正负离子mmol/L为单位);t为使用时溶液的温度(℃);为范特行甫常数;273为绝对温度。
(EC)
电导率,又称电导度,代表营养液的总浓度。常用单位为毫西门子/厘米,符号为ms/cm,一般简化为ms(毫西门子)。在一定浓度范围内,溶液的含盐量与电导率成正比,含盐量越高,电导率越大,渗透压也越大。所以电导率能间接反映营养液的总含盐量,从而可用电导率值表示营养液的总盐浓度,但电导率不能反映营养液中某一无机盐类的单独浓度。
电导率值用电导率仪测定。其和营养液浓度(g/L)关系,可通过以下方法来求得。在无土栽培生产中为了方便营养液的管理,应根据所选用的营养液配方(这里选用日本园试配方为例),以该配方的1个剂量(配方规定的标准用盐量)为基础浓度S,然后以一定的浓度梯度差(如每相距或个剂量)来配制一系列浓度梯度差的营养液,并用电导率仪测定每一个级差浓度的电导率使(如表2-7)。
表2-7 日本园试配方各浓度梯度差的营养液电导率值
由于营养液浓度(S)与电导率(EC)之间存在着正相关的关系,这种正相关的关系可用线性回归方程来表示:
EC=a+bS(a、b为直线回归系数)
从表3-6中的数据可以计算出电导率与营养液浓度之间的线性回归方程为:EC=+(相关系数r=)
通过实际测定得到某个营养液配方的电导率与浓度之间的线性回归方程之后,就可在作物生长过程中,测定出营养液的电导率,并利用此回归方程来计算出营养液的浓度,依此判断营养液浓度的高低来决定是否需要补充养分。例如,栽培上确定用日本园试配方的1个剂量浓度的营养液种植番茄,管理上规定营养液的浓度降至个剂量时即要补充养分恢复其浓度至1个剂量。当营养液被作物吸收以后,其浓度已成为未知数,今测得其电导率(EC)为mS/cm,代入方程(1)得:S=,小于,表明营养液浓度已低于规定的限度,需要补充养分。
营养液浓度与电导率之间的回归方程,必须根据具体营养液配方和地区测定予以配置专用的线性回归关系。因为不同的配方所用的盐类形态不尽相同,各地区的自来水含有的杂质有异,这些都会使溶液的电导率随之变化。因此,各地要根据选定配方和当地水质的情况,实际配制不同浓度梯度水平的营养液来测定其电导率值,以建立能够真实反映情况,较为准确的营养液浓度和电导率之间的线性回归方程。
电导率与渗透压之间的关系,可用经验公式:P(Pa)=×105×EC(mS/Cm)来表达。换算系数×105不是一个严格的理论值,它是由多次测定不同盐类溶液的渗透压与电导。率得到许多比值的平均数。因此,它是近似值。但对一般估计溶液的渗透压或电导率还是可用的。