营养液讲稿.ppt

第三章营养液 营养液是无土栽培的核心 只有掌握了营养液配制的原理 配制技术和变化规律 才能使无土栽培获得成功 营养液是将含有园艺作物生长发育所需要的各种营养元素的化合物 溶解于水中配制而成 第一节营养液的原料及其性质 一 营养液对水的要求 自来水 井水 河水和雨水 是配制营养液的主要水源 水源 自来水和井水使用前对水质应作化验 无土栽培对水质要求一般和饮用水相当 收集雨水要考虑当地空气污染程度 污染严重不可使用 一般年降雨量达到1000mm以上 方可做为水源 雨水收集装置 水质有软水和硬水之分 硬水是水中各种钙 镁的总离子浓度较高 硬度统一以每升水中CaO的重量表示 1o 度 10mgCaO L 用做营养液的水 硬度不能太高 一般以不超过15o为宜 水质 0 4o很软水 4 8o软水 8 16o中硬水 16 30o硬水 30o以上极硬水 水的pH 6 5 8 5 溶解氧 使用前应接近饱和 NaCL含量 2mmol L 重金属及有害元素含量 不超过饮用水标准 二 对肥料的要求 大量元素通常使用价格便宜的农用化肥 但要求纯度高 微量元素一般使用化学试剂 注意的几个问题 营养液配方中标出的用量是以纯品表示的 商品标示不明 技术参数不清的原料严禁使用 原料中本物以外的营养元素都作杂质处理 使用时要注意这些杂质的量是否达到干扰营养液平衡的程度 第二节营养液的组成 营养全面 营养液必须含有植物生长所必需的全部营养元素 一 营养液组成的原则 可用状态 含各种营养元素的化合物必须是根部可以吸收的状态 就是可以溶于水的呈离子状态的化合物 营养均衡 营养液中各营养元素的数量比例应符合植物生长发育的要求 而且是均衡的 满足需要 营养液中各营养元素的无机盐类构成的总盐分浓度及其酸碱反应应是适合植物生长要求 长期有效 组成营养液的各种化合物 在栽培植物的过程中 应在较长时间内保持其有效状态 pH平稳 组成营养液的各种化合物的总体 在被根系吸收过程中造成的生理酸碱反应应是比较平稳的 二 营养液浓度表示法 化合物重量 升 g L或mg L 元素重量 升 摩尔 升 mol L 渗透压 atm 电导率EC mS cm 用测定营养液的电导率值来表示其总盐分浓度的高低十分可靠 电导率与渗透压之间的经验式 P atm 0 36EC 电导率与含盐量之间的经验公式 盐分 g L 1 0 EC 三 对营养液浓度的要求 总盐分浓度 根据Hewitt对许多无土栽培研究结果的总结 以渗透压表示的营养液的浓度 其范围一般在0 3 1 5atm之间 适中浓度为0 9atm 经浓度转换 不同表示方法之间的范围如表 不同营养元素比例与浓度的要求 营养液中总浓度按植物生理要求确定后 还要考虑各营养元素在其中的比例与浓度 这两个指标的确定要考虑生理平衡与化学平衡的适宜性 生理平衡就是植物能在营养液中按其生理要求吸收到所需的一切营养元素 且要吸收到符合比例的数量 影响营养液生理平衡的因素主要是营养元素之间的拮抗作用 根据生理平衡设计营养液配方的实例 Arnon Hoagland以植株化学分析确定番茄营养液配方的方法 山崎肯哉根据植物吸收营养液中养分和水的比值来确定营养液配方的方法 化学平衡就是要考虑营养液中某些营养元素的化合物 当其离子浓度达到一定值时 会相互作用形成难溶性沉淀而从营养液中析出 使营养液中营养元素的比例失去平衡 主要要通过调节浓度及营养液pH来避免 四 营养液氮源的选择 氮源的选择主要集中在NO3 N和NH4 N何者为优的问题上 土壤栽培常用哪种氮源 无土栽培会有什么不同 在无土栽培尤其是水培条件下 要考虑两种氮源的盐类所伴随性质的主要区别及其对营养液平衡带来的影响 NO3 N和NH4 N对植物生长具有同等效果 为什么NH4 N难以真正取代NO3 N 硝酸盐所造成的生理碱性比较弱而缓慢 植物本身具有一定的抵抗能力 人工控制较容易 而铵盐所造成的生理酸性比较强而迅速 植物本身难以抵抗 人工控制很难 五 营养液的pH 营养液的pH对植物生长的影响 直接的影响 营养液pH的过高或过低 都会直接伤害植物的根系 其伤害范围在pH 4 9之外 间接的影响 使营养液中营养元素的有效性降低以致失效 pH 7时 P Ca Mg Fe B Zn有效性会降低 尤其会影响Fe的吸收 pH 5时 H 浓度过高对Ca2 的吸收会产生拮抗 营养液pH变化 营养液pH的变化受以下三方面因素影响 营养液中生理酸性盐和生理碱性盐的用量和比例 其中又以氮源和钾源的盐类起最大作用 每株植物占有的营养液体积的大小 营养液的更换速率 Ca NO3 2KNO3和NaNO3作氮源 pH会如何变化 使用NH4Cl NH4 2SO4 NH4NO3作氮源 pH会如何变化 K2SO4 KCl作钾源 pH会如何变化 营养液pH的控制 治标不治本的方法 治本的方法 六 营养液的铁源 最初使用无机盐 在pH升高时很容易变成FePO4 Fe OH 3沉淀而失效 常造成植物缺铁 以后改用有机酸铁 但本身很不稳定 故其效果也不理想 近代明确螯合铁用于无土栽培营养液中作铁源 效果很好 常用螯合剂有 EDTA乙二胺四乙酸 DTPA二乙三胺五乙酸 CDTA环已烷 1 2二胺四乙酸 EDDHA乙二胺双 邻羟苯基乙酸 EDTA Fe在pH6 5以上不稳定 易被Ca2 所置换 Fe DTPA Fe CDTA在pH7 2以上不稳定 而Fe EDDHA在整个pH范围都是稳定的 营养液微量元素的供给 微量元素是指在植物体内含量低于千分之一以下 植物所必须的7种微量元素 除Fe外 其他微量元素在一般水源及使用的非纯品肥料中都附带有植物所需要的量 营养液的有机营养问题 二 营养液配制的原则 容易与其他化合物起作用而产生沉淀的盐类 在浓溶液时不能混合在一起 即避免难溶性物质产生沉淀 生产上配制的营养液分为浓缩储备液和栽培营养液两种 第三节营养液的配制技术 浓缩贮备液 为避免在浓缩液的情况下产生沉淀 一般将浓缩贮备液分成A B两种母液 A母液以钙盐为中心 凡不与钙作用而产生沉淀的盐都可溶在一起 如Ca NO3 2和KNO3 浓缩100 200倍 B母液以磷酸盐为中心 凡不会与磷酸根形成沉淀的盐都可溶在一起 如NH4H2PO4MgSO4和EDTA Fe 浓缩100 200倍 栽培营养液 一般用浓缩贮备液配制 在加入各种母液过程中也要防止沉淀产生 配制步骤为 1 在大贮液池中先放入相当于要配制的营养液体积的40 水量 将A母液应加入量倒入其中 开动水泵使其扩散均匀 2 再将应加入B母液慢慢从注水口加入 让水源冲稀B母液后带入贮液池中参与扩散 3 最后将水补足 用pH计测其pH值 用电导率仪测EC值 看是否与预配的值相符 4 若需调pH 则应先取配制营养液用稀磷酸调试 然后按比例将所需酸量边搅拌边加入贮液池中 三 营养液配制的操作规程 用量的准确计算 并做记录 各原料的名实是否相符与用量称取是否准确 A B浓缩液的倍数要详细标记 第四节营养液的管理 营养液管理是蔬菜无土栽培与土壤栽培根本不同的管理技术 技术性强 是无土栽培 尤其是水培成败的技术关键 营养液配成后到给与作物的流程如图 全过程每一步都要精心管理 一 营养液配方的管理 作物的种类不同 营养液配方也不同 即使同一种作物 不同生育期 不同栽培季节 营养液配方也应略有不同 要根据作物的种类 品种 生育阶段 栽培季节进行配方管理 二 营养液浓度管理 不同作物营养液管理指标不同 同一作物的不同生育期营养液浓度管理也不相同 不同季节营养液浓度管理也不同 营养液浓度的管理不仅影响作物的产量 还会影响作物的品质 无土栽培网纹甜瓜 番茄收获前的浓度管理与品质密切相关 三 营养液pH值的管理 营养液的pH值一般要维持在最适pH范围 尤其水培 对于pH值的要求更为严格 这是因为各种肥料成分均以离子状态溶解于营养液中 pH值高低会直接影响各种肥料的溶解度 从而影响作物的吸收 尤其在碱性情况下 会直接影响金属离子的吸收而发生缺素的生理病害 pH升高用什么调整 pH下降呢 各有何利弊 四 营养液温度的管理 营养液温度对植物生育影响很大 液温适宜可以减小气温过低或过高对作物的影响 一般来说 夏季的液温保持不超过25 冬季的液温保持不低于15 对适应于该季栽培的大多数作物都是适合的 在非全天候温室内 可以通过以下措施使液温相对稳定 种植槽采用隔热性能高的材料建造 如泡沫塑料板块 水泥砖块等 加大每株的用液量 设深埋地下的贮液池 装置增温和降温设施 如可在地下贮液池中安装热水装置和冷却装置以提高或降低贮液池中营养液的温度 五 供液方法与供液次数的管理 基质栽培或岩棉培通常采用间歇供液方式 每天供液1 3次 每次5 10分钟 供液量一般以见到20 30 回液量为度 供液次数多少要根据季节 天气 苗龄大小 生育期来决定 无土栽培的供液方法有连续供液和间歇供液两种 水培有间歇供液的 也有连续供液的 间歇供液一般每隔2小时一次 每次15 30分钟 连续供液一般是白天连续供液 夜晚停止 但无论哪种供液方式 其目的都在于用强制循环方法增加营养液中的溶氧量 以满足根对氧气的需要 六 营养液的补充与更新 对于非循环供液的基质栽培或岩棉培由于所配营养液一次性使用 所以不存在营养液的补充与更新 而循环式供液方式就存在营养液的补充与更新问题 在循环供液过程中 每循环一次 营养液被作物吸收 消耗 液量会不断减少 因此必须进行水分和养分的及时补充 水分的补充需要每天进行 每天的补水次数 要根据作物长势 每株占液量和耗水快慢而定 一般以不影响营养液正常循环流动为原则 养分的补充 一般当营养液浓度降到原来浓度的1 2或70 需及时补充养分 营养液更新就是把使用一段时间以后的营养液全部排弃 重新配制 虽然说所配营养液是均衡营养液 但只是相对而言 使用时间长了 营养液组成浓度也会发生变化 阻碍作物正常生长的物质就会在营养液中积累 为了避免植株生育缓慢或发生生理病害 一般在营养液连续使用2个月以后进行一次全量或半量的更新 妨碍营养液平衡的物质主要来源于以下几个方面 营养液配方所带的非营养成分 中和生理酸碱性所产生的盐分 使用硬水作水源时所带的盐分 植物根系的分泌物和脱落物以及由此而引起的微生物分解产物等 七 营养液的消毒 在国外 营养液消毒最常用的方法是高温热处理 处理温度为90 但需要消毒设备 也有用紫外线照射消毒的 用臭氧 超声波处理的试验也有报道 无土栽培过程中地上部一些病菌也会通过空气 水以及使用的装置 器具等传染 尤其是营养液循环使用的情况下 如果栽培床上有一棵病株 就会有通过营养液传染整个栽培床的危险 所以需要对使用过的营养液进行消毒 高温消毒 原理 利用高温使病原微生物机体蛋白质变性 从而杀死营养液里的致病微生物 广泛使用的营养液消毒方法高温消毒温度的研究 95 10s 90 2min 85 3min 60 保持2min只能选择性地杀死真菌 细菌和线虫 优点是降低设施投入和运行成本 氧化剂消毒 原理 强氧化剂在营养液中发生氧化还原反应 迅速分解溶液中的病原微生物 用于营养液消毒的氧化剂主要是臭氧 O3 杀菌效果与暴露时间及臭氧浓度有关 臭氧消毒的成本较高 营养液需要一些预处理及防护措施 虽然研究结果表明臭氧消毒效果较好 但在生产中的应用并不普遍 紫外线消毒 紫外线是电磁辐射 其杀菌原理是通过紫外线对微生物的照射 以破坏其机体内核蛋白或DNA的结构 使其立即死亡或丧失繁殖能力 具有杀菌效果的紫外线是UV C 波长在200 280nm 254nm的杀菌效果最好 因为DNA对254nm的紫外线吸收最强 紫外线消毒的使用剂量因杀灭对象的不同而不同 还受紫外线在溶液中透射因子的影响 过滤消毒 用于消毒的过滤分为膜过滤和慢砂过滤两种 膜过滤根据所用膜的不同 又分为反渗透 高 极细 超和微滤等 反渗透过滤可以滤除溶液中的所有离子 因此主要用作消毒水源 包括消毒收集的雨水 高滤或微滤虽然从原理上可以滤除病菌 但生产上使用成本较高 而且由于堵塞或破漏造成性能不稳定 也会滤掉部分盐分积累的营养液 所以 膜过滤在生产上很少使用 1hm2无土栽培温室营养液消毒成本 慢砂过滤和紫外线消毒的成本相对较低 是有望在中国逐步推广的技术 各种消毒方法的消毒效果 高温消毒和紫外线消毒是目前世界上应用最广泛的营养液消毒方法 慢砂过滤 营养液消毒的新理念 最早的慢砂过滤设备出现于1804年的苏格兰 由JohnGibb开发 用于生产纯净水 营养液流入 滤皮 营养液流出 慢砂过滤器的设计很灵活 可以是金属罐或塑料容器 也可以是室外的人工池塘 过滤器的大小由无土栽培温室面积及过滤速度决定 慢砂过滤除菌机理 慢砂过滤的除菌机理包括机械作用 物理作用和生物作用三方面 前两种作用指的是过滤介质对病原菌的阻挡与吸附等 生物作用是慢砂过滤与众不同的特点 在过滤介质的表面会自然形成一层生物膜 这层生物膜由细菌 真菌 藻类和原生动物等组成 营养液流过时 其中的病原菌附着在生物膜上 被膜中的微生物分解 最终被矿化 慢砂过滤可以消灭所有疫霉属和腐霉属的真菌 但镰刀菌 病毒和线虫只能去除90 99 9 慢砂过滤使用的过滤介质不仅有砂 还可以用珍珠岩 粒状岩棉 玻璃丝 砾石等 慢砂过滤的除菌效果与过滤材料的种类 粒径以及过滤速度有关 慢砂过滤被认为是最有发展前景的营养液消毒方法 八 营养液溶存氧的管理 生长在营养液中的根系 其呼吸所需氧的两个来源 溶存于营养液中的氧和依靠植物体内形成的氧气