无土栽培与管理技术（全套课件474P）

无土栽培与管理技术第一章无土栽培概述（一）无土栽培(SoillessCulture，Hydroponics，SolutionCulture)的定义又称为营养液栽培、溶液栽培、水耕、水培、养液栽培等。无土栽培就是不用天然土壤来种植植物的方法。科学的定义就是不用天然土壤、而利用含有植物生长发育所必需的元素的营养液来提供营养，并可使得植物能够正常地完成整个生命周期的种植技术。一、无土栽培的定义和分类1.无固体基质无土栽培类型(1)无固体基质无土栽培:是指根系生长的环境中没有使用固体基质来固定根系，根系生长在营养液或含有营养的潮湿空气之中。(2)类型：水培和喷雾培两种类型。A、水培——是指植物根系直接生长在营养液液层中的无土栽培方法。

（二）分类营养液膜技术(NutrientFilmTechnique，NFT)——1-2cm左右的浅层流动营养液来种植植物的。深液流水培技术(DeepFlowTechnique，DFT)——营养液液层深度最少也有4～5cm，最深约为8-10cm(有时可以更为深厚)的。浮板毛管水培技术(FloatingCapillaryHydroponics，FCH)——在较深的营养液液层(约5-6cm)中放置一块上铺无纺布的泡沫塑料，根系生长在湿润的无纺布上的。根据营养液液层的深浅不同分为多种类型又可称为雾培或气培：是将植物根系悬空在一个容器中，容器内部装有喷头，每隔一段时间通过水泵的压力将营养液从喷头中以雾状的形式喷洒到植物根系表面，从而解决根系对养分、水分和氧气的需求。喷雾培是目前所有的各种无土栽培技术中解决根系氧气供应最好的方法，但由于喷雾培对设备的要求较高，管理不甚方便，而且根系温度受到气温的影响较大，易随气温的升降而升降，变幅较大，需要较好的控制设备，而且设备的投资也较大，因此在实际生产中的应用并不多。B、喷雾培喷雾培中有一种类型它不是将所有的根系均裸露在雾状营养液空间，而是有部分根系生长在容器(种植槽)中的一层营养液层里，另一部分根系生长在雾状营养液空间的无土栽培技术，称为半喷雾培。有时也可把半喷雾培看作是水培的一种。（1）概念：指植物根系生长在以各种各样的天然的或人工合成的材料作为基质的环境中，利用这些基质来固定植株并保持和供应营养和空气的方法。2．有固体基质无土栽培类型（2）优点：由于有固体基质无土栽培类型的植物根系生长的环境较为接近千万年来植物长期适应的土壤环境，因此在进行有固体基质的无土栽培中可更方便地协调水、气的矛盾，而且在许多情况下它的投资较少，便于就地取材进行生产。（3）缺点：在生产过程中基质的清洗、消毒再利用的工序繁琐，费工费时，后续生产资料消耗较多，成本较高。槽式基质培---指把盛装基质的容器做成一个种植槽，然后把种植所需的基质以一定的深度堆填在种植槽中进行种植的方法。例如沙培、砾培等。槽式基质培适宜于种植大株型和小株型的各种植物。袋式基质培---指把种植植物的生长基质在未种植植物之前用塑料薄膜袋包装成一袋袋，在种植时把这些袋装的基质放置在大棚或温室中，然后根据株距的大小在种植袋上切开一个孔，以便在这个孔中种植植物的方法。（4）类型无土栽培的分类

（一）萌芽时期(?一1840年)由于在这一时期中人们对于作物吸收什么作为营养这个问题的了解很肤浅，因此无土栽培只是人们的一种无意识的种植行为。但也有许多人们试图尝试不用土壤来种植作物，这些最早的无土栽培雏形。二、无土栽培技术的发展简史（二）试验研究时期(1840--1930年)二、无土栽培技术的发展简史(三)生产应用时期(1930—1960年)格里克的水培植物装置(四)大规模集约化、自动化生产应用时期(1960年一现在)（一）无土栽培(SoillessCulture，Hydroponics，SolutionCulture)的定义（一）无土栽培的优点1.产量高。

2.品质好、商品价值高。

3.省水、省肥、省工。

4.病虫害少，无连作障碍，生产过程可实现无公害化。5.充分利用土地资源。

6.实现农业生产的现代化。

三、无土栽培的优缺点、应用范围及客观评价几种作物无土栽培与土壤栽培产量比较

几种作物无土栽培与土壤栽培的品质比较1.投资较大。2.技术上要求较高。3.如管理不当，易造成某些病害的大范围传播。

（二）无土栽培的缺点1．在经济较为发达的地方应用。2．在沙漠、荒滩、礁石岛等不适宜农业耕作的地方应用3.土地受到污染、侵蚀或其他原因而产生严重退化，而又要在原来的土地上进行农业耕作的地方，可用无土栽培进行作物生产。（三）无土栽培的客观评价及应用范围4.在家庭中应用5.为中小学校的教具和作为高等院校、科研院所的研究工具6.在开发太空事业中的应用第二章无土栽培的理论基础

一、植物的矿质营养学说与无土栽培

1．1563年，Palissy认为植物灰分是植物的营养，荷尔蒙特(VanHelmont)从柳条试验中得出水是植物营养的结论，G1auber认为植物的营养要素是硝石(KN03)而不是水。2.在1755年FrancisHome指出植物的营养要素不是一种，而是多种，可能包括空气、水、土、盐、油和火等。3．泰伊尔(Thaer)在1809年提出腐殖质营养学说。总之，在1840年以前，认为植物是以腐殖质作为其营养的。4．1840年德国的李比希(Liebig)创立了植物的矿质营养学说，作为其营养的问题才得以根本的解决。5．在1858年Knop和Sachs用盐类制成的人工营养介质栽培植物成功，证明了矿质营养学说的正确性。二、植物的根系及其功能

（一）根系的形态和结构1．根系的形态

主根——从胚中长出的根。侧根——在主根上长出侧根。根系——一株植株所有的根的总体。

根系类型根系特点

直根系：凡是有一个明显主根的根系叫直根系.

直根系的作物根系主次分明，分层清楚，伸人土壤较深。须根系：凡是没有明显主根的根系称为须根系。在种子萌发之后，胚根生长不久，就停止了生长而由下胚轴和茎下部的节上长出许多不定根。须根系作物的根系主次不清，伸人土壤较浅，整个根系呈须状。2．根系的结构根系的外观是圆柱形的，从根基部到根尖逐渐变细。根从根尖向根基部观察:

根冠分生区伸长区成熟区(根毛区)如果根尖结构从根的横切面从外向根内观察:

表皮

(外)皮层

内皮层

中柱

（二）根系的功能

1．根系的支撑功能2．根系的吸收功能3．根系的输导功能4．根系的代谢功能5．根系的贮藏功能6．根系与其他微生物共生的功能7．根系的繁殖功能根系的吸收功能根系吸收的物质包括水分、无机盐类的分子或离子、简单的小分子有机化合物以及气体等。根系不同的部位，由于其成熟程度不同，从根尖开始至根基部来看：

根冠对水和养分的吸收能力较差.

靠近生长点附近的分生区对养分吸收能力最强.

吸收最旺盛的则是在根毛区.随着远离根尖而靠近根基部，随着组织的老熟，水分和养分的吸收能力逐渐降低。根系的代谢功能

(1)根系吸收了NO-3-N或NH4+-N以后，有一部分迁移至地上部参与代谢，另一部分在根系内部形成氨基酸等有机氮化合物之后才运输至地上部参与代谢。(2)根系还能够合成对植物生长有很大影响的激素和生物碱，例如植物体内约1／3的赤霉素是在根内合成的；细胞分裂素主要是在根尖的分生组织中合成的。(3)根系在生长的过程中，还会分泌出有机酸等有机化合物，它们可以在一定的程度上溶解介质中难溶性的化合物而成为植物易吸收态的，也可以促使根际微生物的生长。(4)根系分泌物往往会在养分缺乏、过多或干旱等逆境胁迫的条件下而大幅度增加。在干旱时，根系还会分泌出水分以溶解养分，使之易被根系吸收。(三)根系对淹水的适应性

按植物生长的生态环境及根系对淹水的适应性不同分为三类：水生植物的根系——有些只是起到固定植株的功能，其吸收功能主要依靠叶片来进行。沼泽性或半沼泽性植物根系——体内具有输导氧气到根系以供根系生长所需的生理途径或通道，在较长时间的淹水仍可正常生长；旱生植物根系——在长期的进化过程为了适应旱地生态环境，根系的根尖部分形成了根冠，为了增大根系的吸收面积而产生了浓密的根毛，而叶片逐渐变成以气体交换和光能利用为主的光合作用场所。三．无土栽培的生理学基础（一）植物吸水的过程吸收绝大部分是通过根系进行的，叶片和茎秆的表面也可以吸收部分的水，但其数量很少。一般认为是通过渗透作用和毛细管作用来进行的。水分从介质到植物体内以及在植物体内的运输可分为3个阶段：（1）由介质迁移到根系皮层组织，再运送到木质部导管；（2）由根系木质部导管向地上部运输并分配到各器官中；（3）由地上部器官(主要是叶片)以气态水的形式(水蒸气)释放到空气中。渗透作用——水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统迁移的现象称为.半透膜——植物根系吸收组织的质膜、液泡膜和各种细胞器的膜系统都属于。根系吸收组织的细胞及细胞内的细胞器中含有较多的物质(如矿物质、糖、酸等)，因此具有较低的水势，而介质中水分的水势较高，这样根外水势高的系统的水分就会通过膜系统向根内水势低的系统迁移而进入根内。根系外皮组织的细胞壁为多孔结构，这些微孔直径通常<l0nm，介质中的水分就可以通过毛细管作用而被吸收到这些微孔中，这种毛细管作用实际上是细胞壁对水分产生的基质势（ψm)，它可低至-10MPa。当基质势小于介质水势时，植物根系就可以向介质吸水。水势——是指在一定的温度和压力条件下，1摩尔容积的水溶液与1摩尔容积的纯水之间的自由能的差值。纯水的自由能最大，水势也最高。由于水势的绝对值难以测定，因此只能是把同样的温度和压力条件下的纯水和水溶液的水势作为比较。把纯水的水势定为零，其余的含有溶质的水溶液(如营养液)的水势均为负值。溶液的浓度越高，水势越低。表示水势的单位为大气压(atm)或巴(Pa)。

1巴=0.987大气压。进入到根系表皮细胞壁间隙的水分可通过2个途径进入到木质部导管中：质外体途径——在近根尖的幼嫩部位，由于内皮层细胞尚未形成凯氏带，因此水分可以在细胞间隙的质外体中较为畅顺地移动至木质部导管；共质体途径——在发育较为成熟的根段，由于内皮层的凯氏带已经形成，同时组织木栓化程度较高，阻碍了水分通过质外体途径进入木质部，水分以共质体途径就成为向心运输的主要方式。通过共质体和质外体途径运输到根部的木质部导管中的水分，会使导管中的水势降低，同时由于木质部导管中的细胞壁对水分的物理吸附力的作用，从而使植株中自根系向地上部之间形成一个压力，即根压。在幼苗或长势旺盛的植物，由于根压强烈，常在清晨时见到叶尖有水珠分泌出来，这就是植物的吐水现象。（二）蒸腾作用及其生理意义

1．蒸腾作用与蒸腾系数(1)蒸腾作用——植物吸收的水分除了一部分参与体内的代谢活动和作为植物本身的构成之外，绝大多数是从地上部的叶片和茎秆中以水蒸气的状态扩散到大气中的。水分的这种从植物体内由地上部以水蒸气的形式扩散的过程称为。(2)蒸腾拉力——蒸腾作用对植株体内水分自根系向地上部所产生的拉力称为。吸水过程完全是由于蒸腾作用而产生的蒸腾拉力所引起的，而蒸腾拉力传导到根系而引起的吸水过程是一个被动的过程。(3)植株蒸腾作用的部位主要是叶片：通过气孔蒸腾和角质层蒸腾这两个途径来进行。气孔蒸腾：通过密布在叶背的气孔来进行的.角质层蒸腾：通过除了气孔之外的角质层来进行蒸腾的，其蒸腾量的大小与角质层的厚薄程度有关。一般而言，幼嫩的叶片或生长在荫蔽地方的植物的角质层较薄，蒸腾量较大；而老熟的叶片或在阳光充足下生长的植物，其角质层往往较厚，蒸腾量较小。植物的蒸腾作用主要是通过气孔来完成的，气孔的蒸腾量占总蒸腾量的80％～90％以上。(4)蒸腾系数蒸腾系数：指在一定的生长时期内的蒸腾失水量与其干物质累积量的比值。通常用每生产单位重量(g)干物质所蒸腾散失的水量(g)来表示。蒸腾系数也可以理解为水分的利用效率，即蒸腾系数越大，植物的水分利用效率越低，也即生产同等重量的干物质，蒸腾系数大的植物耗水量较多，而蒸腾系数小的耗水量就少。几种作物的蒸腾系数

耗水量(g)/干物质（g）(二)蒸腾作用的生理意义

1.提供了一个水分从地下部到地上部上升的垂直拉力，保证了水分在植株中的运输，为各种生理代谢的正常进行提供了充足的水分；2.使得植物在夏季高温时植株体内及叶表面保持一定的温度，避免或减少高温的危害。3.因为液态的水汽化为水蒸气时要吸收大量的热量(1g水汽化为水蒸气需500c~的热量)，在蒸腾作用正常进行时，叶片的蒸腾作用就可消耗大量的热量，使得植物表面及内部的温度不至于过高。3.有利于植物根系对养分的吸收。现在一般认为，植物吸水过程是被动吸收过程，而对于许多养分离子的吸收则是主动吸收过程。虽然它们的吸收机理不同，但存在着很大的关系。水分吸收不足时，养分的吸收数量也会减少，生长会受到影响。番茄在不同供水条件下茎和叶片的氮、磷含量4.利于植物生物合成的物质在体内的进一步分配。植物体内合成的物质必须借助水这一溶剂在不同的组织或器官甚至在同一细胞的不同细胞器之间来进行迁移。而蒸腾作用使得植株的吸水过程得以进行，利于体内物质的运输。例如在根系可合成许多激素、生物碱、氨基酸等物质，它可通过蒸腾流而运输到地上部，供植物生长所需。(三)影响根系吸水的因素

1．植物的生长状况

2．温度3．介质中溶液的浓度4．根系病害5．根系的通气状况6．空气湿度四．植物对矿质营养的吸收（一）植物的营养成分植物体内的组成很复杂，新鲜的植物含有75％～95％的水分和5％～25％的干物质，所有高等植物必需的营养元素有16种，即碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、钼(Mo)、氯(C1)。高等植物必需的营养元素要符合以下的三个标准：Arnon和Stout(1939)提出①该元素是植物正常生长所不可缺少的，如果缺少了，植物就不能完成其生活史，也即营养元素的必要性；②该元素在植物体内的营养功能不能被其他元素所代替，即营养元素功能的专一性；③该元素必须是直接参与植物的代谢作用，即起直接作用的，而不是起其他的间接作用的，也即营养元素功能的直接性。有益元素:硅(S㈠对水稻是必需的，钠(Na)、钴(Co)、镍(Ni)、铝(A1)、钒(V)、碘(I)等元素在一定浓度下可能对作物生长有利。这些元素称为。植物必需的16种营养元素

大量元素(包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、

S这9种)

微量元素(包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl

这7种)中量元素或次量元素(有时也把Ca、Mg、S这三种营养元素称为)这16种必需营养元素中，C、H、O三种元素主要是来自空气和水，而其他的13种必需营养元素主要是从根系生长的介质以离子形态吸收的，所以也称矿质营养元素。植物体内必须元素含量及其相对比例（与Mo含量比较）（二）植物根系对无机态离子养分的吸收

植物对养分的吸收是一个很复杂的过程，是从根外介质到根表的迁移，从根表进入根内的移动以及养分在植物体内共质体间的运输这三个途径来进行的。1．养分从根外介质到根表的迁移

有三个途径：即截获、质流和扩散。1）截获生长在介质中的根系与介质颗粒紧密接触时，根表面所吸附的H+离子与介质吸附的阳离子的水膜重迭时，就能够产生离子的交换作用，这样介质表面的离子就可以迁移到根系的表面，这一过程称为截获。2）质流当生长在介质中的植物根系吸收水分时，靠近根表附近的水就会减少，而远离根表的水分就会向着根表迁移，在这个水流动的过程中，水中的离子就会随着这个质流迁移到根表。植物蒸腾量的大小与离子以质流的形式迁移的数量呈正相关关系。当气温较高，空气湿度较小，植物蒸腾的数量就增大。当溶液中离子浓度较高时，迁移的离子数量也较多。3）扩散当根系对离子的吸收速率大于离子由质流迁移到根表的速率时，就会出现根表附近离子浓度较低的区域(有时称为养分亏竭区或耗竭区)，而远离根表的离子浓度则较高。这时根表与介质的溶液之间就会产生了浓度梯度(化学势梯度)，根表外高浓度的离子就会顺着化学势梯度向低浓度的根表迁移，这个过程称为扩散。离子的扩散受许多因素的影响。例如介质中水分含量、养分的扩散系数、介质温度及其质地等。如N03-、K+、C1-在水中的扩散系数较大，而磷酸根的则较小。一般地，易被介质吸附的阳离子，其扩散系数较小。通过扩散迁移到根表的离子数量的多寡还与根表与远离根表之间的浓度梯度有关。植物吸收得越多，通过扩散到达根表的离子数量也越大。通过截获、质流和扩散这三种方式对离子迁移到根表的贡献是不相同的。一般是根系先通过截获吸收其首先遇到的离子，然后才通过质流，最后才是通过扩散来获得的。当然，这三个过程不是截然分开的，而是相互联系、互为重迭的。离子迁移到根表的过程可大致归纳为：截获取决于根表与介质接触面积的大小，质流取决于根表与其周围水势的高低，而扩散则取决于根表与周围养分浓度梯度的高低。而所有的这三个途径都与根系的活力有密切的关系。2.植物根系对离子态养分的吸收离子进入植物体内的路径：一般是从外部介质一根表一细胞壁一细胞膜一膜内细胞质及各细胞器一参与代谢。凡是离子进入植物体内的过程需要消耗代谢能的称为主动吸收；而凡是离子进入植物体内的过程不需要消耗代谢能的称为被动吸收。主动吸收和被动吸收的区别在于主动吸收需要消耗代谢能、吸收过程对离子有选择性而且可以逆浓度梯度进行；被动吸收不需要消耗代谢能、吸收过程对离子没有选择性而且吸收过程只能是顺着浓度梯度来进行。1）被动吸收“自由空间”(FreeSpace)是指细胞之间的空隙、细胞壁微孔以及细胞壁到质膜之间的那部分空间。分为水分自由空间(WaterFreeSpace):水分自由空间是指被水分占据的那部分空间.

杜南自由空间(DunanFreeSpace):杜南自由空间是指植物的细胞壁和原生质膜所带的负电荷能够吸附溶液中的阳离子所占据的那部分空间。

杜南自由空间与植物根系的阳离子交换量(CationExchangeCapacity，CEC)有直接关系，CEC大的根系其杜南自由空间也较大。而每一种植物的根系阳离子交换量是不相同的，而且同一植物不同生育期的根系阳离子交换量也不一样。离子态养分的被动吸收主要是通过通道蛋白和运输蛋白这两种可能存在于原生质膜上物质以异化扩散的形式从质膜外运输到质膜内部。这种运输过程现在还不很清楚。但它是一种顺化学势梯度的吸收，其运输过程是靠化学势来驱动的，一旦质膜内外的化学势相等时，吸收过程就停止了。2）主动吸收这个过程就是根系需要消耗代谢能、对吸收的离子有选择性而且能够逆浓度梯度的主动吸收过程。主动吸收的过程现在也不是了解得很清楚。主要为以下两种假说来阐述，即离子泵假说和载体假说。离子泵假说认为原生质膜上分布的三磷酸腺苷酶(ATP酶)起着将离子“泵”人原生质膜内的功能，而这个过程需要消耗三磷酸腺苷(ATP)这种代谢能。载体学说是认为原生质膜上存在着一些能够携带离子透过质膜的大分子(即载体)，而载体对离子的运载过程也要消耗代谢能ATP。（三）植物根系对有机态养分的吸收

目前普遍认为，有机态养分对植物的营养作用绝大多数是通过其分解为无机态养分后再被植物吸收利用，而直接以有机态养分起营养作用的数量和比例是微乎其微的。但也不排除某些有机态养分对于促进植物生长有一定的作用，或者对于土壤中某些无机态养分的有效性的提高有促进作用。五．矿质营养元素的生理功能（一）氮素的生理功能1．形式：作物吸收的氮素以硝酸根离子(NO3-)、铵离子(NH4+)和亚硝酸根离子(N02-)等无机态离子为主。作物还可以吸收某些分子较小的可溶性有机态氮，如尿素、氨基酸、小分子蛋白质等。2．含量：作物体内氮的含量约为干重的0.3％～5％，其含量随作物种类、器官和生育期的不同而异。生长旺盛的器官、种子等的含量较高，茎秆的含量较低。3．功能：（1）作物体内的蛋白质是氮素的主要存在形式。蛋白质中氮含量约为16％～18％。蛋白质是构成生命物质的主要形式。作物细胞的细胞核、细胞质和各种酶类的构成都离不开蛋白质。细胞的增大和新细胞的形成必须要有蛋白质存在，否则将出现作物生长发育迟缓以致停滞。（2）氮也是构成核酸的组成成分。核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)是合成蛋白质和传递遗传信息的物质。（3）氮还是作物体内各种酶类的组成成分。酶本质就是蛋白质。体内进行的各种代谢过程都必须要有相应的酶类参与，因此，氮也间接地影响到作物体内的各种代谢过程。（4）氮参与了叶绿素的组成。叶绿素是植物进行光合作用的场所，它与光合产物、碳水化合物的形成密切相关。缺氮时，植株表现出叶绿素含量减少，叶色浅淡，光合作用减弱，碳水化合物含量减少，植株瘦弱。（5）植物体内的一些生命活性物质如维生素B1、B2、B6

、生长素、细胞分裂素等也含有氮。这些物质对促进植物生长发育有着重要的作用。一旦缺乏，这些含氮物质就不能形成，代谢产生紊乱。(二)磷素的生理功能

1．形式：植物吸收的磷素主要是以正磷酸形态的磷为主，即H2P04-、HPO4-和PO4-，其中H2P04-最易被植物吸收。此外，植物还可以吸收偏磷酸(PO3-)和焦磷酸(P2O74-)形态的磷，但数量较少。作物还可以吸收有机态的磷，如一些磷酸脂、核酸、植素等。2．含量：作物体内的含磷量约为干重的0.05％～0.5％，并随着作物种类、器官和生长期的不同而异。生长前期的含量高于后期，幼嫩组织的高于老熟组织的。3．功能：（1）磷是植物体内许多重要化合物的组成元素，例如核酸、核蛋白、磷脂、植素以及多种的含磷生物活性物质[三磷酸腺苷(ATP)、三磷酸胞苷(CTP)、三磷酸尿苷(UTP)和三磷酸鸟苷(GTP)等]。（2）磷还能促进体内多种代谢过程，如磷能够加强光合作用和碳水化合物合成与运转，促进氮的代谢和脂肪代谢。（3）磷素营养充足还能够提高作物对干旱、寒冷和病虫害等不良环境的抗逆性。（4）由于磷在作物体内一部分是以无机磷形态存在的，由此能够增加细胞液的缓冲性能，使原生质的pH保持稳定状态，有利于细胞的正常生命活动。（三）钾的生理功能

钾是作物生长非常重要的一种元素，与氮和磷合称为植物营养的三要素。1．含量：作物体内的钾含量约占干重的1％左右，它是体内所有金属元素中含量最高的。2．形式：存在于体内的钾无固定的有机化合物形态，主要以离子态钾的形式存在。钾在作物体内的移动性较大，再利用能力很强，所以钾集中分布在代谢最活跃的器官和组织中，如幼叶、嫩芽、生长点等部位。因此，钾缺乏时的症状首先出现在老的组织或器官中。作物是以钾离子(K+)的形态吸收的。3．功能：（1）促进了多种酶的活性，因此也促进了体内许多的代谢过程，钾能够促进作物对光能的利用，增强光合作用；（2）钾能够影响植物气孔的开闭，调节二氧化碳渗入叶片和水分蒸腾的速率；钾有利于植物正常的呼吸作用，改善能量代谢，也可增强体内物质的合成和运转。（3）它能够使得光合作用的产物向贮藏器官运送。（4）钾还可提高蛋白质和核蛋白的形成，也有利于豆科植物根瘤菌的固氮作用。（5）充足的钾营养有利于作物抗寒、抗旱、抗盐以及抵御病虫害能力的提高。（6）钾对于改善作物品质方面有良好的作用，因此钾被称为是“品质元素”。例如在无土栽培甜瓜时，适当地增加营养液中钾的用量，可使得甜瓜的糖度提高1％一3％。（四）钙的生理功能

1．含量：钙也是植物体内含量较高的一种元素，干物质中含钙量约为0．5％～3％，不同植物含钙量有所不同。豆科植物的含钙量较多，禾本科作物的较少，蔬菜作物的含钙量也较多。作物体内钙的移动性很小，难以再利用，一般地上部比根系的含量高，茎叶的含钙量较多，果实和籽粒的较少。因此，钙缺乏的症状首先出现在幼叶、嫩芽、根尖等生长较为旺盛的部位。2．功能：（1）植物中的钙大部分是作为细胞壁的果胶质的结构成分，它与果胶酸结合形成果胶酸钙而被固定下来。钙是细胞分裂所必需的，在细胞核分裂时分隔两个子细胞的就是由果胶酸钙组成的中胶层，钙缺乏时就会由于细胞不能分裂而造成生长点死亡。（2）钙还能维持细胞膜系统的稳定性，活化膜上的ATP酶，增强根系对养分选择性吸收的能力。（3）钙还能结合在钙调蛋白上形成复合物而复合细胞中的许多酶类，对细胞的代谢调节起着重要的作用。（五）镁的生理功能

1．含量：植物体内含镁量约为干重的0.05％～0.7％，种子含镁较多，茎叶次之，根系较少。2．功能：（1）镁是叶绿素的组成成分，它存在于叶绿素分子结构的卟啉环中心，因此，镁与叶绿素的形成和光合作用的进行密切相关，所以在缺镁时，叶绿素含量减少，叶色褪绿，光合作用受阻。（2）镁还是多种酶类的催化剂，它可以活化几十种酶类，因此可以促进体内的多种代谢过程，例如，镁可以促进糖酵解、三羧酸循环和ATP的合成，从而增加呼吸作用，它还可以参与碳水化合物、脂肪和类脂的合成，并且能够参与蛋白质和核酸的合成过程。（六）硫的生理功能1．含量：植物体内的含硫量约为干物重的0.1％～0.5％，十字花科和豆科作物的含硫量较高。2．形式：植物的硫营养以根系吸收SO42-为主，也可以从叶片吸收气态的S02。植物体内硫的移动性很小，难以再利用，因此，缺硫时的症状首先表现在幼叶上。植物体内硫主要以硫氢基(-SH)和二硫基(-S-S-)的形态参与形成含硫的有机化合物，另外的硫以SO42-的形态存在。3．功能：（1）硫是蛋白质和酶的组成元素，蛋白质中一般含硫量为0.3％～2.2％，在蛋白质中有三种含硫的氨基酸，即胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸；而蛋氨酸是人类及非反刍动物所不能合成的。（2）硫参与多种酶类和生物活性物质的组成，例如氨基转移酶、磷酸化酶、丙酮酸脱氢酶、生物素、硫胺素、乙酰辅酶A、铁氧还蛋白等。谷胱甘肽、半胱氨酸都含有一SH基，能够调节植物体内氧化还原过程。（3）：硫是豆科植物固氮酶中钼铁氧还蛋白和铁氧还蛋白这两个组分的组成元素，硫缺乏往往会影响到豆科作物根瘤的固氮能力。（七）铁的生理功能

1．铁是血红蛋白和细胞色素的组成成分，也是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等许多酶类的组成成分。2．铁虽然不是叶绿素的组成成分，但它是叶绿素形成不可缺少的，因为叶绿素分子中的卟啉环是由吡咯形成的，而吡咯的形成需要有铁的存在，因此，铁影响到叶绿素的形成和光合作用的进行。体内约80％的铁是存在于叶绿体内的铁蛋白中，而铁蛋白作为光合作用的氧化还原系统电子传递链的组成部分，参与循环式光合磷酸化作用。3．铁还与核酸和蛋白质代谢有关。（八）锰的生理功能1．含量：植物体内的锰含量约占干物重的十万分之几至千分之几，不同作物及不同的部位的含量有较大差异。一般叶片的含锰量较高，茎次之，种子较少。2．功能：（1）植物体内的锰存在着价数的变化(Mn2+→Mn4+)，能直接影响体内的氧化还原过程。在光合作用中，锰主要在光系统Ⅱ(PSll)中参与水的光解，从水中衍生出2个活化的电子和释放出氧气。（2）锰虽然不是叶绿素的组成成分，但与叶绿体的形成有关。（3）锰作为羟胺还原酶的组成成分，参与硝酸还原过程，因此对植物氮的代谢有着重要的影响。（4）锰还影响到组织中生长素的代谢，锰能活化吲哚乙酸(1AA)氧化酶，促进IAA的氧化和分解。锰在作物体内的移动性较小，缺乏时首先在幼叶上表现出失绿的症状。（九）锌的生理功能1．含量：植物体内锌的含量约为10～200mg／kg(干物计)。存在于植物体内的锌其移动性很小，缺乏时往往在幼叶部位首先出现症状。2．功能：（1）植物体内的锌是蛋白酶、肽酶和脱氢酶的组成成分。主要存在于叶绿体中的碳酸酐酶能够催化C02水合作用生成重碳酸盐，有利于碳素的同化作用。（2）锌还参与了体内生长素(吲哚乙酸，IAA)的合成。吲哚乙酸合成的前体为色氨酸，而由吲哚和丝氨酸合成色氨酸的过程需要有锌的参与，因此，锌也间接地影响到吲哚乙酸的形成。（3）锌与植物的氮代谢有密切的关系，缺锌时可使体内核糖核酸和核糖体的含量降低，影响到蛋白质的形成，从而造成葡萄糖和非蛋白质氮的含量相对增加。（十）铜的生理功能1．含量：植物体内铜的含量较少，约为4～50mg／kg。2．功能：（1）铜可催化植物体内多种酶促反应。体内的许多氧化酶含有铜，例如多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶等。在超氧化物歧化酶(SOD)中也含有铜，这种酶可使得超氧化物基(O2-)起歧化作用以保护植物细胞免受伤害。（2）在叶绿体中铜的含量较高，铜是叶绿体蛋白—质体蓝素的组成成分，因此缺铜会对光合作用产生不良影响。（3）铜还参与了蛋白质和碳水化合物的代谢。缺铜时，蛋白质的合成会受到阻碍，体内可溶性含氮物质增加，还原糖含量减少，植物的抗逆性降低。（十一）钼的生理功能1．含量:钼是植物必需营养元素中含量最少的，在体内的含量大多在数mg／kg(干物重计)以下。豆科作物的含量较高，可达其干物重的百万分之几至十万分之几，而非豆科作物只有亿分之几至百万分之几。豆科作物的根瘤中的含量最高。2．功能：（1）植物体内钼的生理功能主要表现在氮素代谢方面。在生物固氮中，钼起着很重要的作用，固氮酶的2个组分中，钼铁氧还蛋白中含有钼，如钼营养缺乏，则固氮酶的形成受到影响，固氮的过程不能进行。（2）钼还是组成硝酸还原酶的成分，缺钼时体内的硝酸盐的还原过程会受到影响，使得硝酸盐在体内累积，蛋白质合成减少。（3）钼还影响到各种磷酸脂活性。缺钼也会造成体内维生素C含量的降低。六．植物矿质营养失调的症状（一）氮营养缺乏或过多的症状缺氮时植株生长受到显著抑制，叶片细小直立，与茎的夹角小，叶色淡绿，严重时呈淡黄色，失绿叶片色泽均一，一般不会出现斑点，因植株体内的氮素具有高度的再利用性，当缺氮时，体内的氮素会从老叶转移到新叶，所以缺氮症状首先从老叶开始表现并逐渐向上部叶片发展，幼叶颜色仍保持绿色。有些植物如番茄，在缺氮时由于体内花青甙的累积，其叶脉和叶柄上出现紫色。缺氮植株茎秆细长，茎基部呈黄色或红黄色，同时，繁殖器官的形成和发育也受到影响，花和果实稀少，成熟提早。缺氮植株根系比正常的根量少，但较细长。氮素过多时会促进植株体内叶绿素和蛋白质大量形成，植株徒长，叶片面积增大，叶色浓绿，叶片下垂，茎秆软弱，易倒伏，抗病虫害能力下降。根系发育也不良，根短而少，易早衰。氮素过多还易造成体内硝态氮含量过高，特别是以NO3--N为氮源是更易出现这种情况。（二）磷营养缺乏或过多的症状

缺磷时植株生长受到严重抑制，生长迟缓，植株矮小、瘦弱，直立，分枝少或不分枝，根系不发达，根细长，总根量减少。植株成熟延迟，籽实小。缺磷时叶片中由于细胞体积减小的速率比叶绿素减少的速率来得大，因此，叶绿素在叶片中相对累积而使叶绿素浓度增加，表现出叶色暗绿，无光泽。缺磷严重时体内形成花青甙较多，一些作物如番茄、蕹菜的茎叶上出现紫红色斑点或条斑，症状向上部发展。磷素过多时会使植株的呼吸作用增强，碳水化合物的消耗增大，植株早衰。磷素过多也易引起缺铁、缺镁和缺锌的症状。（三）钾营养缺乏或过多的症状

钾在植物体内具有高度的再利用性，因此缺钾的症状首先在老叶出现，然后才逐渐向新叶扩展，如新叶也表现出缺钾症状，则说明钾的缺乏已经是很严重了。缺钾的老叶从叶缘先变黄，进而变为褐色，呈烧焦状，叶片上出现褐色斑点或斑块，但叶中部及叶脉仍保持绿色，随着缺钾程度的加重，整个叶片呈红棕色或干枯状，坏死脱落。有些作物叶片的叶肉组织凸起，叶脉下陷，叶片向下卷曲。钾素过多时植株表现出的症状一般不明显。（四）钙营养缺乏的症状

缺钙时植物生长受阻，节间较短，组织软弱。由于钙在植物体内的移动性很小，因此，缺钙时首先在幼嫩的部位表现出症状。缺钙时植株的顶芽、侧芽和根尖等分生组织容易腐烂死亡，幼叶卷曲畸形，有时叶缘会出现变黄坏死.例如莴苣、白菜、芥菜、甘蓝因缺钙而发生的腐心病。由于果实的蒸腾量小，缺钙时经常会在果实中出现症状，例如番茄的脐腐病。（五）镁营养缺乏的症状缺镁时植株矮小，生长较缓慢，由于镁在植物体内较易移动，缺乏的症状首先在中下部叶片出现叶脉间叶肉组织的失绿，叶脉仍然保持绿色，以后叶肉的失绿部分逐步由淡绿色变为黄色或白色，往往还会出现大小不一的褐色或紫红色斑点或条纹，并逐渐向叶基部和嫩叶发展。不同作物缺镁的症状表现得不尽相同。例如:

番茄缺镁的果实会由红色褪为淡橙色，果肉黏性减少，品质较差。生菜、萝卜、芥菜通常会在脉间出现不均一分布的褐色斑点。当植株表现出缺镁症状时，往往已经是缺乏比较严重的了。因此通过植株的化学分析方法或营养液及固体基质中镁供应状况的分析来判断镁的供应水平就显得很重要了。

（六）硫营养缺乏或过多的症状

硫在植物体内移动性较小，因此缺硫时的症状首先在植株的顶部表现出黄化，而且叶片黄化得比较均匀，严重时甚至整张叶片变成黄白色或白色，植株表现瘦弱，根系不发达，分枝少，植株开花结实延迟。这些症状与缺氮的症状相似，但缺硫症状首先在幼叶上表现出来，而缺氮的症状首先在老叶上表现，通过这一点的不同可将它们区别开来。无土栽培中由于配制营养液所用的原料有许多是含硫的肥料，如硫酸镁、硫酸钾、硫酸锰等，因此，在无土栽培中不易出现缺硫的情况。在工业污染较为严重的地方，如果空气中的SO2含量高时，也可能对植物产生硫过多的毒害。出现硫过多的症状首先表现在叶片变成暗黄色或暗红色，继而叶片中部或叶缘受害，叶片产生水渍状区域，最后发展为白色的坏死斑点。（七）铁营养缺乏或过多的症状

铁在植物体中的移动性很小，缺铁时首先在幼嫩叶片上表现出脉间失绿，叶脉仍保持绿色，严重时整个叶片变为全叶黄化甚至变成乳白色，缺铁时叶片不会出现坏死症状。有时番茄缺铁时叶片会出现紫色或桃红色。无土栽培中如果营养液的pH较高或配制过程操作不当，也可能造成铁营养失效而使作物出现缺铁症状。在无土栽培中，十字花科作物如芥菜、白菜、菜心以及旋花科的蕹菜等较易出现缺铁，而菊科的生菜则不容易表现缺铁。对于易缺铁作物的无土栽培，一方面要增大营养液中铁的含量，另一方面要控制营养液的pH不超过7.5。铁过多时可能会影响到植物对锰、磷、锌等营养元素的吸收而表现出这些元素缺乏的症状。（八）锰营养缺乏或过多的症状

锰在植物体内的移动性较小，缺锰时首先在上部叶片出现脉间失绿黄化，而叶脉及叶脉附近的区域仍保持绿色，脉纹清晰。其症状类似缺镁，但缺镁是表现在中下部叶片。严重缺锰时叶脉间出现黑褐色小斑点，并逐渐扩大、坏死，散布在整个叶片上。植物缺锰时体内的硝酸盐和亚硝酸盐含量会增加。因此，保证植物锰营养的供应对于控制体内硝酸盐和亚硝酸盐的累积有一定的帮助。不同的作物表现出的缺锰症状有很大的差异。例如番茄缺锰时坏死的斑点为圆形，呈棕色或橙色，而甜椒缺锰时坏死的斑点呈矩形状。锰过多时植物也会出现毒害的症状。表现为老叶出现棕色斑块，而且在斑块上会出现锰的氧化物沉淀。锰过多时容易引起缺铁失绿症状。（九）锌营养缺乏或过多的症状植物体内锌的移动性中等。缺锌时植株矮小，叶片小，畸形，脉间失绿或整张叶片白化，并常有不规则的斑点出现。不同的植物表现的症状有所不同。例如番茄和甜椒在缺锌时叶片畸形，叶柄向下卷曲，叶缘呈波浪状或叶片向上卷曲，叶上有灼烧或坏死的斑点，叶淡黄色或黄绿色。锌过多时会表现出上部叶片黄化并有不规则的褐色斑点，有时叶片甚至出现黄白色或白色褪绿症状。根尖变褐、腐烂，根分枝少，根系死亡。在无土栽培中如果使用镀锌水管作为供排水管道，则有可能出现锌中毒的问题，因此应避免使用镀锌水管或其他金属管道。（十）铜营养缺乏或过多的症状铜营养缺乏时植株生长瘦弱，中下部老叶常呈暗绿色，新生叶失绿发黄，呈凋萎干枯状，叶尖发白卷曲，叶缘黄绿色，叶片上出现坏死斑点，分枝增加，呈丛生状，繁殖器官生长发育受阻，花不育，难以结籽。植物对铜的需要量很少，无土栽培中一般不易出现铜营养的缺乏。铜营养过多时则易产生中毒症状，表现出与缺铁相似的症状。即生长受到抑制，铁吸收减少，叶片失绿，根系生长受阻，侧根和根毛数量减少，严重中毒时植株萎蔫，叶片失绿。（十一）硼营养缺乏或过多的症状

硼在植物体内的移动性很小，因此缺硼的症状首先出现在生长点和繁殖器官上。缺硼的症状是生长点坏死，叶片畸形、皱缩，加厚，植株矮小，根细长，根尖坏死，开花受精不良，果实发育受阻，常出现“花而不实”的现象。有些作物缺硼时会出现茎秆或果实开裂的现象。不同的植物表现出硼营养缺乏的症状不尽相同，例如，黄瓜缺硼时瓜畸形，瓜内组织木质化，汁液减少。硼过多时表现出的中毒症状为叶尖发黄，脉间失绿，最后叶片坏死。（十二）钼营养缺乏的症状

缺钼时植株生长不良，矮小，叶片脉间失绿，枯萎以致坏，叶缘枯黄，向内卷曲，并由于组织失水而呈凋萎状，最先出现于叶基部的失绿部位穿孔。缺钼症状一般在老叶先出现，然后向幼叶发展，直至死亡。缺钼也影响到植物的开花和结果，如番茄缺钼时花形变小，并且不能正常开放，花粉发育受到影响。在植物必需的16种营养元素中，植物对钼的需求量是最少的，无土栽培中常由其他肥料、水源或固定的基质中所含的钼已可满足植物生长所需了，往往可以不用另外添加。（十三）氯营养失调症状由于水源、固体基质和含氯肥料的使用，无土栽培中极少出现氯营养失调的症状。有些作物对氯离子较敏感，Cl-的存在可能影响到其产量和品质，即所谓的“忌氯作物”，如甜瓜等，这时尽量不使用含氯的肥料。如果以氯气(C12)消毒的自来水作为无土栽培的水源，残留较多的氯气，应将自来水放置过夜后才可使用，否则过高浓度的Cl2可能对植物产生伤害。植物必须元素缺乏或过量症状几种作物的营养缺乏及过量的诊断作物营业元素缺乏症状检索表第三章无土栽培的

营养液

营养液----

根据植物生长对养分的需求，把肥料按一定的数量和比例溶解于水中所配制的溶液称为。一．营养液配制的水质要求

（一）无土栽培的水源选择自来水——价格较高而提高了生产成本，但由于自来水是经过处理的，符合饮用水标准，因此作为无土栽培生产的水源在水质上是较有保障的。井水——如果以井水作为水源，要考虑到当地的地层结构，开采出来的井水也要经过分析化验。雨水——因降雨过程会将空气中的尘埃和其他物质带入水中，要将收集的雨水澄清、过滤，必要时可加入沉淀剂或其他消毒剂进行处理。如果当地空气污染严重，则不能够利用雨水作为水源。一般而言，如果当地的年降雨量超过1000mm以上，则可以通过收集雨水来完全满足无土栽培生产的需要。水库水或河水:较为清洁，未经污染。农田的水：不能够利用流经农田的水作为水源。在使用前要经过处理及分析化验来确定其是否可用。（二）无土栽培的水质要求

1．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。硬水钙盐——重碳酸钙[Ca(HC03)2]、硫酸钙(CaS04)、氯化钙(CaCl2)和碳酸钙(CaCO3)，镁盐——氯化镁(MgCl2)、硫酸镁(MgS04)、重碳酸镁[Mg(HC03)2]和碳酸镁(MgC03)等。软水的盐类含量较低。水的硬度统一用单位体积的CaO含量来表示，即每度相当于10mgCaO／L。无土栽培的水15度以下。水的硬度划分标准2．酸碱度:pH5.5～8.5之间的均可使用。3．悬浮物:≤10mg／L。在利用河水、水库水等要经过澄清之后才可使用。4．氯化钠含量:≤100mg／L。5．溶解氧:无严格要求。最好是在未使用之前≥3mgO2／L。6．氯(C12):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如次氯酸钠(NaClO)或次氯酸钙[Ca(ClO)2]残留的氯应≤0.01％。二．营养液配制的原料

（一）含氮营养物质1．硝酸钙——含有氮（11.9%）和钙（17%）两种营养元素，生理碱性盐。硝酸钙是目前无土栽培中用得最广泛的氮源和钙源肥料。特别是钙源，绝大多数营养液配方都是由硝酸钙来提供的。2．硝酸铵——因硝酸铵（34-35%N）中含有50％的铵态氮和50％的硝态氮，较强的生理酸性，但当硝态氮和铵态氮都被作物吸收之后，其生理酸性逐渐消失。在用量较高时，对于铵态氮较敏感的作物会影响到其他养分的吸收和生长，在使用硝酸铵作为营养液的氮源时要特别注意其用量。3．硝酸钾——它能够提供氮源（13.9%）和钾源（38.7%），是一种生理碱性肥料。4．硫酸铵——（N20-21%）多数作物根系对NH4+的吸收速率比SO42-来得快，硫酸铵是一种生理酸性肥料。在作为营养液氮源时要注意其生理酸性的变化。5．尿素——（N46%）在植物根系分泌的脲酶作用下，会逐渐转化为碳酸铵[(NH4)2C03]，并在水中解离为NH4+和CO3-，由于作物对NH4+的选择吸收速率较快，为生理酸性肥。无土栽培的水培中除了少数的配方是使用尿素作为氮源的以外，很少使用。在基质栽培中可以混入基质中使用。（二）含磷营养物质1．过磷酸钙—一种水溶性磷肥。过磷酸钙溶解于水中时会产生沉淀，是难溶性的硫酸钙，但不要误会为过磷酸钙是一种缓效性的或难溶性的肥料。(磷酸一钙30-50%，硫酸钙40%，其它杂质）过磷酸钙吸湿后，磷酸一钙会与Fe、Al化合物形成难溶性的磷酸铁和磷酸铝等化合物，这时磷酸的有效性就降低了，这个过程称为磷酸的退化作用。2．磷酸二氢钾—由于磷酸二氢钾溶解于水中时，磷酸根解离有不同的价态，因此对溶液pH的变化有一定的缓冲作用，它可同时提供钾和磷二种营养元素，是无土栽培中重要的磷源。3．磷酸二氢铵—它可同时提供氮（11-13%）和磷（62%）两种营养元素。对溶液pH变化有一定的缓冲能力。4．磷酸一氢铵——作为肥料用的磷酸一氢铵（纯P54%N21%）常含有一定量的磷酸二氢铵（P20%N18%），它对营养液或基质pH的变化有一定的缓冲能力。5．重过磷酸钙[Ca(H2P04)2]——有效成分为磷酸二氢钙（磷酸一钙P40-52%），不含有硫酸钙，水溶液呈酸性，其吸湿性和腐蚀性都比过磷酸钙强，不存在着磷酸的退化作用。无土栽培中主要用于预混入固体基质中使用，很少作为水培营养液的磷源使用。6．偏磷酸铵[NH4P03]——（P70-73%N17%）水溶液呈弱酸性，是一种含氮、磷的高浓度肥料，在生产（三）含钾营养物质

1．硫酸钾—作为农用肥料的硫酸钾（K50-52%S18%）多为白色或浅黄色粉末。水溶液呈中性，属生理酸性肥料。2．氯化钾—作为肥料用的氯化钾（K50-60%CL47%）常为紫红色或浅黄色或白色粉末，属生理酸性肥料。用得较少，主要是由于氯化钾含有较多的氯离子，“忌氯作物”的产量和品质有不良的影响。3．磷酸二氢钾见“含磷营养物质”部分。（四）中、微量元素肥料及其他辅助物质

1．硫酸镁——（Mg10%S13%）水溶液为中性，属生理酸性肥料。它是无土栽培中最常用的镁源。2．氯化钙——(Ca36%CL64%)水溶液呈中性，属生理酸性肥料，作为钙源用得较少，主要用于作物钙营养不足时叶面喷施，也可用于不用硝酸钙作为钙源的方中。不宜在“忌氯作物”上使用，其他作物上使用时也要慎重。3．硫酸钙——硫酸钙又称石膏(Ca23%S19%)，生理酸性，水培营养液配制时大多不使用，有极个别的配方中可能使用硫酸钙作为钙盐，一般在基质栽培中可混入基质中作为钙源的补充。4．硫酸亚铁——黑矾、绿矾(Fe19-20%S12%)。工业副产品，来源广泛，价格便宜，是良好的铁源。大多数营养液配方中都是用络合铁或硫酸亚铁与络合剂(如EDTA或DTPA等)先行络合之后才使用，以保证其在营养液中维持较长时间的有效性。注意营养液的pH不要过高(>7.5)，否则也会因高pH而产生沉淀，导致铁有效性的降低。5．三氯化铁——(Fe21%CL65%)作物对三价Fe3+的利用率较低，而且营养液的pH较高时，三氯化铁易产生沉淀而降低其有效性。现较少单独使用三氯化铁作为营养液的铁源。6．络合剂——也称螯合剂，即凡是两个或两个以上含有孤对电子的分子或离子(即配位体)与具有空的价电子层轨道的中心离子相结合的单元结构的物质。同时具有一个成盐基团和一个成络基团与金属阳离子作用，除了有成盐作用之外还有成络作用的环状化合物称为螯合物。其他的多价阳离子都可与络合剂形成螯合物，但不同的阳离子和不同的络合剂形成螯合物的能力不一样，其稳定性也不同。不同金属阳离子形成的螯合物的稳定性以下列顺序递增：Mg2+<Ca2+<Mn2+<Fe2+<Zn2+<Cu2+<Fe3+常见的络合剂主要有以下几种：

(1)EDTA—乙二胺四乙酸(2)DTPA—二乙酸三胺五乙酸(3)CDTA—1，2—环己二胺四乙酸(4)EDDHA—乙二胺N，N′双(邻羟苯基乙酸)(5)HEEDTA—羟乙基乙二胺三乙酸7．螯合铁——上述的几种络合剂都可以与铁盐形成螯合铁，但无土栽培中较常用的是乙二胺四乙酸二钠铁[EDTA-2NaFe]，易溶于水。有时也用乙二胺四乙酸一钠铁[EDTA-NaFe]。8．硼酸——(B17.5%)冷水中的溶解度较低，热水中较易溶解，水溶液呈微酸性，是无土栽培营养液中良好的硼源。9．硼砂——(B11.3%)易溶于水，是营养液中硼的良好来源。10．硫酸锰——(Mn25-32%)易溶解于水中。11．硫酸锌——(Zn23%)是无土栽培重要的锌营养来源。12．氯化锌——(Zn37%)由于溶解在水中会水解而生成白色氢氧化锌沉淀，故在无土栽培中较少用作锌源。13．硫酸铜——(Cu25%S13%)易溶于水，它是无土栽培良好的铜营养来源。14．氯化铜——(Cu37%)易溶于水。三．营养液浓度的表示方法和计算

（一）直接表示法在一定重量或一定体积的营养液中，所含有的营养元素或化合物的量来表示营养液浓度的方法统称为直接表示法。在无土栽培的营养液配制中最常用的是用一定体积的营养液含有营养元素或化合物的数量来表示其浓度。1．化合物重量／升(g／L，mg／L):即每升(L)营养液中含有某种化合物重量的多少。这种营养液浓度的表示法又称工作浓度或操作浓度。2．元素重量／升(g／L，mg／L):指在每升营养液中某种营养元素重量的多少。此方法在营养液配制时不能直接应用，因为实际称量时不能称取某种元素，要换算成化合物才能称量。可以作为不同营养液配方之间浓度的比较。Ca(NO3)2.4H2O1.0g/L;NH4NO30.4g/L3．摩尔／升(mol／L):指在每升营养液中某种物质的摩尔数(mo1)。由于无土栽培营养液的浓度较低，因此，常用毫摩尔／升(mmol／L)来表示。

（二）间接表示法

1.电导率电导率指单位距离溶液导电能力大小，毫西门子/厘米（ms/cm)作为配制营养液的盐类溶解于水后而电离为带正负电荷的离子，因此，营养液的浓度又称为盐度或离子浓度。营养液中的盐度不同，其导电性也不相同。营养液的电导率随着浓度的提高而增加；营养液浓度较低时，其电导率也降低。通过测定营养液中的电导率可以反映其盐类含量，也即可以反映营养液的浓度。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为1个剂量，并以此为基础浓度(S)，然后以一定的浓度梯度差(如每相距0.1或0.2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值。由于营养液浓度(S)与电导率值(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)园试配方各浓度梯度差的营养液电导率值例如，山崎(1987)用园试配方的不同浓度梯度差所配制的营养液的电导率值见上表。从表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=0.279+2.12S(r（10）=0.9994)

2.渗透压(Osmosis)

渗透压是指半透性膜(水等分子较小的物质可自由通过而溶质等分子较大的物质不能透过的膜)阻隔的两种浓度不同的溶液，当水从浓度低的溶液经过半透性膜而进入浓度高的溶液时所产生的压力。浓度越高，渗透压越大。因此，可以利用渗透压来反映溶液的浓度。渗透压和电导率之间一个经验公式：渗透压（P，atm)=0.36×EC(ms/cm)生理失水植物根细胞的原生质膜为半透性的。根系生长在介质：当营养液的浓度低于根细胞内溶液的浓度时，营养液的水可透过根细胞的原生质膜而进入根细胞；当营养液浓度高于根细胞内的溶液浓度时，根细胞中的水反而会通过原生质膜而渗透到营养液中，这个过程即为。渗透压的单位用帕(Pa)表示。它与大气压(atm)的关系为：1atm=101325Pa渗透压的测定可以用冰点下降法、蒸汽压法和渗透计法等来进行，测定的方法很繁琐，不易进行，一般可用下列的范特荷甫稀溶液渗透压定律的溶液渗透压计算公式来进行理论计算：

P=C×0.0224×(273+t)/273

式中P——溶液的渗透压，以大气压(atm)为单位；

C——溶液的浓度，以溶液中所有正负离子的总浓度来表示，以每升毫摩尔(mmol／L)为单位；

t——溶液的液温(℃)；

0.0224——范特荷甫常数；

273——绝对温度。

华南农业大学番茄配方1个剂量的化合物及离子浓度（mmol/L）P=19.5×0.0224×(273+25)/273=0.4768对已知各种溶质和浓度的溶液可以采用上述方法进行测量，而溶液的浓度是未知的则不能进行测量，可以通过测定营养液的电导率值根据经验公式计算。四.营养液的配方组成(一)营养液配方组成的原则

均衡的营养液配方组成要遵循原则：1．配方中必须含有植物生长所需的所有营养元素。2．营养液配方中的各种化合物都必须是植物可以吸收的形态，也即这些化合物在水中要有较好的溶解性，同时能够被植物有效地吸收利用。3．营养液配方中的各种营养元素的数量和比例应是适宜植物正常生长所要求的，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。保证品种齐全的前提下，种类尽可能少。

4．营养液配方中的各种化合物在种植过程中应在营养液中较长时间地保持其有效性。5．营养液配方中的各种化合物的总浓度(盐分浓度)应是适宜植物正常生长要求的。6．营养液配方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。(二)营养液配方

营养液配方：在一定体积的营养液中，规定含有某些化合物种类和数量，称为。例如在1L的营养液中含有硝酸钙590mg，硝酸钾404mg，磷酸二氢钾136mg，硫酸镁246mg，硫酸亚铁13．9mg，乙二胺四乙酸二钠18．6mg，硼酸2．86mg，硫酸锰2．13mg，硫酸锌0．22mg，硫酸铜0．08mg，钼酸铵0．02mg。这就是一种营养液配方，如果按照这个规定用量而配制出来的营养液浓度称为1个剂量；如果将上述配方中的各种化合物用量减少一半所配制出来的营养液浓度称为0．5剂量或1/2剂量或半个剂量，其余照此类推。两种营养液配方的比较(微量元素略）(三)营养液配方的浓度要求

1.营养液配方的盐分总浓度要求作物种类不同，同一作物的不同品种甚至同一株植物不同的生长时期对营养液的总盐分浓度的要求也不相同。一般地，控制营养液的总盐分浓度在40/00～50/00以下，对大多数作物来说都可以较正常地生长，但不同的作物对营养液的总浓度要求还是有较大差异的。如果营养液的总盐分浓度超过40/00～50/00以上，有些植物就会表现出不同程度的盐害。不同植物对营养液总浓度的要求2.配方中营养元素的用量和比例的确定

（1）营养液配方的生理平衡性

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。营养元素的相互作用分为两种:

协助作用:即营养液中一种营养元素的存在可以促进植物对另一种营养元素的吸收；拮抗作用:即营养液中某种营养元素存在会抑制植物对另一种营养元素的吸收，从而使植物对某一种营养元素的吸收量减少以致出现生理失调的症状。利用分析植物正常生长吸收营养元素的含量和比例确定营养液配方时要注意以下几方面问题：(1)对生长正常的植物所进行化学分析的结果而确定的营养液配方是符合生理平衡的要求的。(2)由于种植季节、植物本身特性以及供应作物的营养元素的数量和形态等的不同，可能会影响到对植物的化学分析的结果，有时分析的结果可能还会有较大的不同。(3)通过化学分析确定的营养液配方中的各种营养元素的含量和比例并非严格固定的，它们可在一定的范围内变动而不致于影响植物的生长，也不会产生生理失调的症状。Arnon—Hoagland以植株化学分析确定番茄营养液配方的方法步骤1：用化学分析的方法来确定正常生长的番茄植株一生中吸收各种营养元素的数量(微量元素的吸收量较少，这里只考虑大量营养元素N、P、K、Ca、Mg、S的数量)。步骤2：将分析所得的植株体内各种营养元素的数量(g／株)换算成毫摩尔数(mmo1)，以便确定配方的过程中进行计算。步骤3：计算出每一种营养元素吸收的数量占植株吸收的所有营养元素总量的百分比。步骤4：通过番茄吸收消耗的水量来确定出营养液适宜的总盐分浓度为37mmol，并根据每一种营养元素占所有营养元素吸收总量的百分比计算出每一种营养元素在此总盐分浓度下所占的数量(mmo1)。步骤5：选择合适的化合物作为肥源，按照每种营养元素所占的数量来计算出选定的每种化合物的用量，这是营养液配方确定最后，也是最关键的一步。步骤6：将确定了的各种盐类的用量从mmol／L转换为用mg／L来表示，即为工作营养液浓度。经过上述步骤确定出来的营养液配方只是大量营养元素的用量，而微量元素的用量并不包括进去。现在除了一些作物对某些微量元素用量有特殊需要外，一般的微量元素用量可采用较为通用的配方来提供，具体的微量元素的供应问题在后面的章节中另述。（2）营养液配方的化学平衡性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，从而使得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。在溶液中是否会形成这些难溶性化合物(或称难溶性电解质)是根据溶度积法则来确定的。溶度积法则是指存在于溶液中的两种能够相互作用形成难溶性化合物的阴阳离子，当其浓度(以mol为单位)的乘积大于这种难溶性化合物的溶度积常数(sp)时，就会产生沉淀，否则，就没有沉淀的产生。难溶性化合物的溶度积常数(sp)可在有关的化学手册中查得。Sp-AxBy=〔Am+〕x×〔Bn+〕y

式中Sp——溶度积常数；

A——阳离子的摩尔数(mo1)；

B——阴离子的摩尔数(mo1)；

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，Ca3(P04)2在水中会解离为Ca2+和P043-，溶度积常数为：

[Ca2+]3×[P043-]2=Sp-Ca3(PO4)2=2×10-29

根据营养液配方中的离子浓度，利用溶度积法则即可很方便地计算出该配方是否存在着产生难溶性化合物沉淀的可能。几乎是任何平衡的营养液配方中都存在着以下产生沉淀的可能：这些沉淀的产生与阴阳离子的浓度有关，而有些阴离子如磷酸根、氢氧根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采取适当降低阴阳离子浓度的方法来解决，或者通过适当降低溶液的pH使得某些阴离子的浓度降低的方法。现以阿农—霍格兰(Amon—Hoagland)番茄营养液配方(简称A—H配方)为例来说明产生难溶性化合物的可能性。

Ca2+与SO42-产生CaS04沉淀的可能性从表可知，A—H配方中S042-浓度为2mmol，Ca2+的浓度为3mmol，根据溶度积法则计算得：[Ca2+]×[S042-]=[3×10-3]×[2×10-3]=6×10-6；查CaS04的溶度积常数为：

Sp—CaSO4=9.1×10-6。

将营养液配方中Ca2+与S042-的溶度积与CaS04的溶度积常数比较可知：

[Ca2+]×[S042-]=6×10-6<Sp—CaSO4=9.1×10-6

即说明A-H配方中不会产生CaS04沉淀。(四)营养液氮源的选择植物在生长过程中根系可以吸收硝态氮(N03-—N)、铵态氮(NH4+—N)、亚硝态氮(N02-—N)和少量的小分子有机态氮。一般以吸收铵态氮和硝态氮为主，亚硝态氮吸收量大时对植物有毒害作用。植物对铵态氮和硝态氮的吸收速率都是很快的，而且吸收到体内的这两种氮源都可以迅速被同化为氨基酸和蛋白质，也就是说铵态氮和硝态氮具有同样的生理功效。以往的科学工作者认为铵态氮比硝态氮更容易被植物吸收利用。不同氮源比例与日照强度对鸭儿芹产量的影响（g/株）铵态氮和硝态氮的伴随离子不同，其盐类性质的差异主要表现在它们所产生的生理酸碱性和它们本身的离子特性上。铵态氮源都是生理酸性的，例如NH4Cl、(NH4)2SO4，甚至NH4NO3，特别是NH4Cl和(NH4)S04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-、S042-、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。吴正宗(1989)利用不同比例的铵态氮和硝态氮作为氮源来种植小白菜时，铵态氮用量超过20％以上，在种植后的第5天就表现出营养液的pH