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| 无土栽培技术基础 |
| 来源：中国仪器仪表大市场信息中心 时间：2008/7/24 浏览数：6074 【我要关闭】 |
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（一）无土栽培的分类
无土栽培从最早的模式开始，至今经历了100多年。其从实验室走向大规模的商品生产过程中，经过许多代人的努力已经发展出多种类型。不少人从不同的角度对它进行过许多分类，现将最通常的分类介绍如下：
有固体基质类型 砂培（Sand culture）
砾培（Gravet culture）
泥炭培（Peat culture ）
锯末培（Sawdust culture）
珍珠岩培（Peaslite culture）
蛭石培（Vermiculite culture）
岩棉培（Rockwool culture）
无固体基质类型 水培（Hydroponics） 营养液膜技术（NFT）
深液流技术（DFT）
雾培（Spray culture）
无土栽培的核心是营养液代替了土壤。应该把握住这个核心实质去理解本分类系统属下的各级名称，才不致误解。不管名称如何叫法，它都包含使用营养液这个核心在内。例如砾培，它的全称应该是在砾石锚定植株的情况下，用营养液栽培作物的一种方法，余类推。
（二）营养液
营养液是无土栽培的核心，必须认真地了解和掌握，才能真正掌握无土栽培技术。有人认为从别人那里抄来一个别人正在使用而行之有效的营养液配方就行了。这是一种天真的想法，知其然不知其所以然地滥用营养液配方去作无土栽培生产，将会导致不必要的损失。
1.水质要求
（1）水的来源
在研究营养液配方及某种营养元素的缺乏症等实验水培时，需要使用蒸馏水或去离子水。在大生产中可使用雨水、井水和自来水。
雨水的收集靠温室屋面上的降水面积，如月降雨量达到100毫米以上，则水培用水可以自给。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。即使断定无污染，在下雨后10分钟左右的雨水不要收集，以冲去尘埃等污染源。
井水和自来水是常用的水源，使用前必须对水质进行调查化验，以确定其可用性。一般的标准是水质要和饮用水相当。如用河水作水源，必须经过处理，使达到符合卫生规范的饮用水的程度才好使用。
（2）水质的要求
总的要求和符合卫生规范的饮用水相当。现将几项和无土栽培营养液的平衡有密切关系的及有累积性公害影响的指标介绍如下。
①硬度
水质有软水和硬水之分。所谓硬水就是指水中含有的钙、镁盐〈一般为重碳酸钙〈Ca(HCO3)2>、重碳酸镁<Mg(HCO3)2>、硫酸钙〈CaSO4>、硫酸镁〈MgSO4>、氯化钙〈CaCl2>、氯化镁〈MgCl2>等〉的浓度比较高，达到一定的标准。其标准统一以每升水中CaO的重量来表示，1度＝10毫克CaO/l。硬度的划分为：0～4。很软水，4～8。软水，8～16。中硬水，16～30。硬水，30。以上极硬水。在钙质土和石灰岩地区的水常为硬水（如北京地区）。用硬水配制营养液必须将其中钙和镁的含量计算出来，以便减少配方中规定的钙、镁用量，否则其总盐分过高。用作营养液的水，硬度不能太高，一般以不超过10。为宜。
②酸碱度 pH6.5～8.5。（如：KL-03II型酸度计，科立龙公司生产）
③溶解氧 使用前的溶解氧应接近饱和。
④NaCl含量 小于2 mmol/l。
⑤余氯
自来水消毒时常用液氯（Cl2），故水中常含Cl2＞0.3mg/l。这对植物根有害。因此，水进入栽培槽之后应放置半天，以使余氯散逸后才好定植。
⑥重金属及有害健康的元素容许限：
Hg 0.005mg/l Cd 0.01mg/l As 0.01mg/l
Se 0.01 mg/l Pb 0.05mg/l Cr 0.05mg/l
Cu 0.10 mg/l Zn 0.20mg/l Fe 0.50mg/l
F 1.00mg/l
总之，对用水的要求是不允许含有重金属和病菌虫卵等污染物，或在允许值以下。因此含盐量低的雨水最理想，年雨量多的地方，可积水备用。井水、地下水则因母岩、近海与否成分很不一致，如硬水地区，应当测定Ga2+、Mg2+的含量并从肥料用量中减掉进行矫正，过硬的水不宜使用，要处理以后再用。铁在水中可能含量多，但易沉淀，不会有问题。如果NaCl（Na+含量高水呈碱性，Cl-含量高水呈酸性）、H2S等有害物质大量存在，则宜用自来水或河水。自来水含氯气（次氯酸钠消毒所致），宜放置1～2天后使用，如急用可在水中加硫代硫酸钠（2.5克/吨）中和后使用。另外pH过高也应调整后使用。
2.肥料
一般将化学工业制造出来的化合物的品质分为四类：①化学试剂，又细分为三级，即：保证试剂（GR），又称一级试剂；分析试剂（AR），又称二级试剂；化学纯试剂（CP），又称三级试剂。②医药用。③工业用。④农业用。
化学试剂的纯度最高，其中GR级又最高，但价格昂贵。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业用品，以降低成本。如无合格的农业原料可用工业用品代替，但工业用原料的价格比农用的贵。
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除原料的用量。此外，肥料应贮藏于干燥的地方，如因贮藏不当而吸潮显著，使用时应减去吸湿量。
3.营养液配方
（1）营养液组成原则
①营养液必须含有植物生长所必需的全部营养元素（除C、H、O之外其余13种：N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl）。
②含各种营养元素的化合物必须是根部可以吸收的状态，即可以溶于水的呈离子状态的化合物，通常都是无机盐类，也有一些是有机螯合物，如铁。
③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、均衡的。
④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该是适合植物生长要求的。
⑤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。
⑥组成营养液的各种化合物的总体，在被根吸收过程中造成的生理酸碱反应应该是比较平稳的。
（2）营养液配方实例
现在世界上已发表了无数的营养液配方，广泛使用配方如：
Hoagland配方：Ca(NO3)2.H2O 945 mg/l，KNO3 607 mg/l，NH4H2PO4 115 mg/l，MgSO4.H2O 493 mg/l。
日本园试配方：Ca(NO3)2.H2O 945 mg/l，KNO3 809 mg/l，NH4H2PO4 153 mg/l，MgSO4.H2O 493 mg/l。
日本山崎系列配方（mg/l）:
表21 山崎系列配方（mg/l）
甜瓜 黄瓜 番茄 甜椒 莴苣 茼蒿 茄子 小芜菁 鸭儿芹 草莓
四水硝酸钙 826 826 354 354 236 472 354 236 236 236
硝酸钾 607 607 404 607 404 809 708 506 708 303
磷酸二氢铵 153 115 77 96 57 153 115 57 192 57
硫酸镁 370 483 246 185 123 493 246 123 246 123
微量元素用量：(mg/l) 螯合铁 20～40，硼酸 2.86，硫酸锰 2.13，硫酸锌 0.22，硫酸铜 0.08，钼酸铵 0.02。
4.营养液配制
（1）浓缩贮备液
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，可包括硝酸钙和硝酸钾，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，可包括磷酸二氢铵和硫酸镁，浓缩100～200倍。
C母液：是由铁和微量元素合在一起配制而成的，因其用量小，可以配成浓缩倍数很高的母液，一般为1000倍浓缩液。
以上母液均应贮存于黑暗容器中。
（2）工作营养液
一般用浓缩贮备液配制，在加入各种母液的过程中，也要防止沉淀的出现。配制步骤为：在大贮液池内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，开动水泵使其流动扩散均匀。然后再将应加入的B母液慢慢注入水渠口的水源中，让水源冲稀B母液后带入贮液池中参与流动扩散，此过程所加的水量以达到总液量的80%为度。最后，将C母液的应加入量也随水冲稀带入贮液池中参与流动扩散。加足水量后，继续流动一段时间使达到均匀。
5.营养液的管理
营养液的管理主要是指在栽培作物过程中循环使用的营养液管理，开放式基质培营养液滴灌系统中的营养液不回收使用，其管理见基质培部分。
作物的根系大部分生长在营养液中，并吸收其中的水分、养分和氧气，从而使其浓度、成分、pH、溶存氧等都不断发生变化，同时根系也分泌有机物于营养液中及少量衰老的残根脱落于营养液中，致使微生物也会在其中繁殖。外界的温度也时刻影响着液温，因此，必需对上述诸因素的影响进行监测和采取措施予以调控，使其经常处于符合作物生长发育的需要状态。
（1）溶存氧（培养液中溶氧量）
生长在营养液中的根系，其呼吸所需的氧，可以有两个来源：溶存于营养液中的氧以及植物体内形成的氧气输导组织从地上部向根系输送的氧。
一般可将作物对氧的要求大致分为三类：不耐淹渍的旱地作物（如大多数蔬菜作物），其体内不具备氧气输导组织，营养液中溶存氧的供给充足与否是栽培成败的关键因素之一；耐淹浸的旱地作物，此类作物在遇到淹浸环境时会适应形成氧气输导组织，如芹菜、鸭儿芹等，此外，据研究，番茄、节瓜、丝瓜、直叶莴苣也具有这种功能。
培养液的溶氧量依液温或营养液供液方式而有很大变化，尤其是液温升高时，根的呼吸增强，营养液中氧气不足，因此必须补充氧气，具体补氧气的方法有：搅拌（此法有一定效果，但技术上较难处理，主要是种植槽内有许多根系存在，容易伤根）；用压缩空气通过起泡器向液内扩散微细气泡（此法效果较好，但主要在小盆钵水培上使用，在大生产线上大规模遍布起泡器困难较大，所以一般不采用）；用化学试剂加入液中产生氧气（此法效果尚好，但价格昂贵，生产上目前不可能使用）；将营养液进行循环流动（此法效果很好，是生产上普遍采用的方法，其具体的增氧效果，由于不同设计而有差异，循环时落差大、溅泼面较分散、增加一定压力形成射流等都有利于增大补氧效果）。
（2）浓度管理（培养液的补充与调整）
在栽培过程中，营养液会因蒸发和作物蒸腾而逐渐减少，如果随时补充水分，使之保持原有的容积，则又会因盐分的被吸收而使浓度变低，因此，营养液的补充与调整十分重要。
补充与调整的方法有：
①按减水量估算补液量
适用于单株作物平均有较多量营养液的无土栽培。果菜类生育盛期每天每株可消耗水分1～2升，叶菜类蔬菜约为0.15～0.2升，但在这一容量里所含的盐分，只有一部分被作物吸收，其数量约为该容积内盐分含量的50～70%，记录贮液槽中的耗液量，当液量减少到原有液量的70%时，就加水到原有液量，再加入补水量所需肥料盐的50～70%，即可使液量及其浓度恢复到原有水平。
②电导率法
纯水并不导电，水中离子愈多，导电能力愈强，据此将营养液配制成不同浓度的标准液，用电导仪测定电导率（EC），并绘制成标准曲线。当营养液使用一段时间以后，浓度变低（盐分被吸收，水分补充到原有体积）。可用电导仪（如：KL-1382型电导率，科立龙公司生产）测定其电导率，再从标准曲线找出其相应之浓度%及应补施之肥料量。例如：浓度减低到原有浓度的60%时，则补施全槽应施肥料的40%，即可使浓度恢复到原有水平。不过电导仪测得的EC值与硝态氮的浓度呈显著正相关，而与K+等浓度的变化无相关现象，因此，现在有改用离子电极测定的。
③养分分析法
培养液使用一段时间之后，需要用化学分析方法测定其浓度，以确定植物吸收量，其测定值与刚配制时营养液中各元素含量的差，可以说明应向营养液中补充各元素的数量，使恢复到原来的浓度。除测定培养液一般元素外，还要测定不同离子如Na+、SO4-、Cl-是否过量积聚，以及有毒重金属元素是否过量存在。象荷兰等国有专门为农家进行化学分析的咨询机构。
④营养液浓度与pH的自动调控装置：目前荷兰等国还广泛采用微电脑来自动调整培养液浓度与pH值（型号：KL-201，科立龙公司制造）。例如根据日总辐射量来定蒸腾量，根据蒸腾量计算出追肥量，再根据EC感受器测得的营养液浓度（型号：KL-208，KL-2385，科立龙公司制造），通过电脑系统自动补液。
（3）pH的变化与调整
培养液中pH值与作物养分吸收具有密切关系，当pH发生变化时，养分吸收状况也发生变化，其结果又会影响培养液中pH值的变化。在水培中培养液的pH变化较复杂，发生变化的原因大体上有以下几点：第一，由于使用固体基质的化学性质的不同引起pH的变化，例如以岩棉、熏炭为基质的pH易升高，泥炭则下降，而用珍珠岩其pH的变化最少、最稳定，至于石砾与砂则依其母质的化学成分而异。第二，作物吸收养分时，阴离子与阳离子吸收比例的不同，会使pH发生变化，例如园试均衡培养液中NO3-的吸收量多时，使K、Ca残留在培养液中使pH上升。第三，水质的化学性质、CO2浓度、从根部分泌或腐败而产生的有机酸浓度也会改变pH值。
检测培养液pH可用pH测定仪，现在有一种手持简便型数字式的pH计较适合田间测定用。（如：KL-009I型酸度计，科立龙公司生产）
调整pH的方法是以酸或碱来中和，当pH过高时，以酸中和，常用的有硫酸、盐酸、硝酸和磷酸，其用量、种类依培养液的新旧和水质而异，据试验，一吨水中加8～10毫升浓硫酸，可使pH降低1个单位左右。长期使用硫酸、盐酸，会使培养液中积累SO42-、Cl-、引起EC值升高，用硝酸来调整pH在欧洲广泛使用，又是氮源。岩棉培则多用磷酸来调整（因强酸易溶解纤维），但磷酸易引起铁沉淀而发生缺铁症。除磷酸外，使用各种酸时要注意防止灼伤皮肤。
pH值过低时，以碱中和，常用的有KOH和NaOH，通常用10%的溶液来调整。
所有用酸或碱中和时，均需先稀释成100倍左右的稀释液（如8～10毫升稀释至1升），因为少量的高浓度的酸或碱加入大量培养液中，一时不易均匀，务必防止根系不会因遇到过浓的酸碱造成损伤为原则，要少量分次逐渐混入之。
另外，还可以利用pH自动调节装置来调节培养液中的pH值。
（4）液温的管理
液温影响作物的养分吸收和培养液中的溶氧量，液温过低影响根系生理活性，抑制了根系对P、NO3--N和K的吸收，但对Ca与Mg的吸收影响不大；同时高液温下根系吸收增强，培养液中氧气的浓度下降，易发生根腐烂，而且高液温下Ca的吸收也困难，尤其是番茄在高温时易出现缺Ca，引起脐腐病。因此，液温过高过低均使生长受抑制，其适宜的根际液温与土壤耕作条件下的土温是相同的。
为保持适温，宜进行加温或冷却液温，依水培设施种类的不同，方式也各异。冬季液温加温的方法有：在贮液槽下部设加温管（类似热得快），砾培床还可以在槽内植株下部5～10厘米处铺设电热线，于夜间不供液时加温。夏季降低液温还缺少有效的方法，可用地下水或将贮液槽修成地下式，设在不受阳光直射处，使营养液加快循环，栽培床上敷设寒冷纱等，均可在一定程度上防止液温升高。（可使用温度计进行测温，型号：KL-9806，KL-9816）
(5)营养液的更换
一般来说，用软水配制的营养液，若所选用的配方又比较平衡，则不需经常作酸碱中和。应用此营养液，一茬生长期较长的作物（番茄一茬5～6个月），可在生长中期（约3个月）更换一次就可以了。生长期短的作物（有的叶菜类种一茬20～30天），可种3～4茬更换一次，不必每茬收获之后即更换营养液，这样可节省用水。每茬收获时，要将脱落的残根滤去。可在回水口安置网袋或用活动网袋打捞，然后补足所欠的营养成分（以总剂量计算）。如用硬水配制营养液，常需作酸碱中和的，则每个月要更换一次。如水质的硬度偏高，更换的时间可能更要缩短，这要根据实际情况来决定。如果一定要使用硬度较高的水源来搞无土栽培，管理人员必需有较高的知识水平和实际经验，并最低限度地配备有电导率仪和酸度计，以好应付复杂的局面。
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