 植物生长的原料源于两个方面：一是有机营养，主要通过光合作用形成，即叶片利用光能将二氧化碳和水合成为碳水化合物； 二是矿质营养，通过根系吸收，无土栽培营养液就是保证矿质营养的供应。 所谓营养液，既是根据植物生长对养分的需求，把一定量的肥料按适宜的比例溶解于水配制而成的溶液。营养液是无土栽培的基础和关键，无论是使用固体基质，都是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、浓度、各种营养元素的比例、酸碱度、溶氧量、液温是否合适，以及植物生长过程中的营养液管理是否能满足各个不同生长阶段的需求。 一、配制营养液的水源选择： （一）水源的选择 ①地表水 主要是指洁净的河水、湖水，一般含有少量有机质（腐殖质），但含量不能过高，否则会降低氢离子浓度，影响PH值和微量元素的供应。有的地区地表水可能遭受到农药、工业污水或废弃物的污染，污染轻者需经过处理，重者则不能使用。要特别注意不能利用流经农田的水作为水源。 ②雨水 直接收集现代化大型温室天沟流出来的雨水用于配制营养液是解决无土栽培用水的好办法。需要特别注意的是，由于降雨过程会将空气中或附着在温室表面的尘埃和其他物质带入水中，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他消毒剂进行处理，而后遮光保存，以免滋生绿藻。如果当地空气污染严重，则不能用雨水作水源。 ③地下水 一般指井水，要考虑到当地的地层结构，北方硬水地区，要特别注意检验钙、镁离子含量。此外，也要关注其他离子，例如，近海地区地下水中可能含有大量钠离子，需要加入地表水将其稀释方可使用；有些地区地下水中钼、硼元素的含量足以满足植物需求，在配制营养液时就可以省略这两种元素。 ④其他 自来水，可直接作为无土栽培水源；蒸馏水、去离子水，多用于严格的无土栽培试验。 （二）对水质的要求： ①硬度 根据水中钙、镁离子的含量可将地下水粗略分为软水和硬水。目前将CaO含量在80毫克/升（也有人安按100毫克/升界定）以上的水称为硬水，不足80毫克/升的称为软水。石灰岩和钙质土地区的水多为硬水，以我国华北地区为多。而南方除了石灰岩地区外大多为软水，适于配制营养液。100毫克/升以下者可直接使用，超过100毫克/升，由于硬水中含有钙盐、镁盐较多，如果按一般营养液配方中的用量来配制营养液，常会使营养液中钙、镁元素含量过高，甚至总盐分浓度也过高，要先检测钙、镁元素含量，再从营养液配方中将其扣除，而后按经过调整的配方配制营养液。经试验表明，150毫克/升以下的硬水皆可用于无土栽培。 ②可溶性固体物质 指水中的可溶性盐类，浓度过高会对植物造成危害。不同地区地下水中可溶性固体物质含量差异很大，南方较低，一般为几十到几百毫克/升。含量可以用电导度法测定，单位为毫西/厘米，1毫西/厘米的数值相当于500毫克/升氯化钠的量。 ③酸碱度 范围较广，PH值5.5-8.5的均可使用，配制成营养液后，可通过加酸或加碱再对PH值进行调整。 ④悬浮物 无土栽培用水的悬浮物含量应小于10毫克/升。因此，在用河水、湖水、水库水、雨水等配制营养液时，使用前经过澄清处理。 ⑤氯化钠 一般植物进行无土栽培时，水中理想的氯化钠含量不应超过2毫摩/升，如果超过50毫克/升对植物的生长就有不良影响。水培系统中，植物能耐受的Na+、Cl-离子的上限浓度分别为138毫克/升、248毫克/升。 ⑥溶解氧 无严格要求，最好是在为使用之前大于3毫克/升。 ⑦氯 主要来自自来水中消毒是残存于水中的余氯和进行设施消毒时所用含氯消毒剂，如次氯酸钠或氯酸钙，残留的氯应小于0.01％。 二、营养液配方组成原则： 一定体积营养液中各种必需营养元素的盐类含量称为营养液配方。营养液配方组成原则如下： ①必须含有植物必需的全部矿质元素 植物必需营养元素有16种，其中碳由空气中的二氧化碳提供，氢、氧由水和空气提供，其余13种为矿质元素。无土栽培中，除有些固体基质能提供部分元素外，大部分矿质由营养液提供。因此，营养液中必须包括除碳、氢、氧以外的植物生长所必备元素，即氮、磷、钾大量元素和钙、镁、硫中量元素和铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯等微量元素。此外某些高等植物还需要硅、钠、硒等元素，这几种称为部分植物必需元素。 ②各种元素必须处于根系可吸收状态 矿质元素只有溶解到水中并呈离子状态才能被吸收，因此多选用溶解度高的无机盐配制营养液。有时为了提高某元素的有效性，也使用有机螯合物，如用螯合铁替代硫酸亚铁。另外，有些配方中也选用一些有机物，如酰胺态氮。尿素作为氮源，但由于尿素难于直接被吸收，因而仅限于在基质栽培中使用，因为基质栽培中尿素可以与氧气接触，氧化为氮后被植物吸收。再有，不能被作物直接吸收的有机肥不宜直接配制营养液。 ③各种营养元素要均衡 营养液中各种元素的比例应符合植物生长发育所需。这是因为，一是植物根系对矿质元素吸收有选择性，所吸收离子的数量同溶液中离子浓度并不成正比关系；二是植物在只有一种盐类的溶液中不能生长，称为“单盐毒害”，加入其他盐类毒害才会被消除；三是某种元素的过量会抑制另一种元素的吸收利用，称为“抗作用”，常见的有氮钾、钾镁、铁锰、磷锌之间的拮抗等；四是一种离子的存在可促进植物对另一种离子的吸收，称为“协同作用”，例如镁离子是许多酶的活化剂，能促进磷的吸收。 ④各种元素应具有较强的稳定性 在种植过程中，各种化合物应长时间地保持其有效性，有效性不应因营养液中空气的氧化、根的吸收以及离子之间的相互作用而在短时间内降低。 ⑤总盐浓度要适宜 根据对无土栽培相关研究成果总结，营养液配方的总浓度（盐分浓度）范围，最高浓度一般控制在0.4％-0.5％，能保证多数植物正常生长，这一浓度相当于中度盐碱土（含盐量0.3％-0.5％）。不同作物或不同品种甚至同一株植物不同生长时期对营养液的总盐分浓度的要求也不同。例如，芥菜的适宜营养液总浓度为0.15％-0.2％，洋葱、胡萝卜、草莓为0.2％，甜瓜、黄瓜为0.2％-0.3％，番茄、芹菜、甘蓝为0.3％。 ⑥酸碱度要适宜 任何一种植物都有一个适宜的PH值范围，且要求营养液使用过程中PH值较为稳定。营养液中多数元素也需要在一个狭窄酸碱度范围内才呈溶解的离子状态，PH值不适应会降低营养元素的有效性。 三、营养液配制的原料及特性： 可用于配制营养液的化合物很多，要在无土栽培中灵活而有效地管理营养液，就必须了解配制营养液所用的营养液所用的营养物质及辅助材料性质。 （一）化学制剂的纯度 化学制剂按用途可分为化学试剂（分优级纯、分析纯、化学纯三级，纯度依次降低）、医用品（纯度高）工业用品（纯度较低）、农用品（纯度低），纯度依次降低。无土栽培要求肥料溶解度大、纯度高。各种化学制剂均可用于无土栽培。如果做比较精确的无土栽培试验或进行植物营养研究，配制营养液时要选用化学纯或分析纯以上的试剂。在生产上，可采用工业用品或农业用品，以降低成本。微量元素用量少，最好用化学纯试剂或医用品。 （二）肥料及特性： ①氮源： ⑴硝酸钙；能够提供可溶性钙和硝态氮，是目前用得最广泛的氮源和钙源肥料。分子量为164.1，含钙24.43％，含硝态氮17.07％。常用的硝酸钙含结晶水，钙含量17.0％，氮含量11.9％。为白色细小晶体，易溶于水，在空气中易吸水潮解。因此，要密闭保存并放置于阴凉处。 ⑵硝酸钾； 别名火硝，是良好的氮、钾肥源，分子量101.10，含硝态氮13.85％，含钾38.67％，氮、钾比约为1：3。为无色或白色晶体，未提纯是略带黄色，中性，长期存于较潮湿的环境下会结块。易溶于水，强氧化剂，具有助燃性和爆炸性，遇火易爆炸，易受潮结块。不要猛烈撞击，不要与易燃物混存一起。 ⑶磷酸二氢铵；氮源和磷源，分子量为115.03，纯品为白色晶体，含氮12.18％，含磷26.93％，工业用磷酸二氢铵略带灰色，含氮11％-13％，含磷12％-24％，在空气中稳定，易溶于水。 ⑷硝酸铵； 白色晶体，含杂质时为浅黄色，农用及部分工业用硝酸铵为了防潮常加入疏水性物质并将其制成颗粒状。含氮34％-35％，铵态氮和硝态氮含量各占一半。溶解度很大。吸湿性强，易板结，具有助燃性和爆炸性。 ⑸硫酸铵；含氮量为20％-21％，外观为白色晶体，易溶于水。物理性状良好，不易吸湿。 ⑹尿素；酰胺态肥料，氮含量为46％，纯品尿素为白色针状结晶，吸湿性很强。为了降低其吸湿性，作为肥料的尿素常被制成颗粒状，外包一层石蜡等疏水物质。尿素需要在有氧的条件下转化后方可被植物吸收利用。因此，水培营养液通常都不用尿素作为氮源，仅在基质栽培中使用。 ②磷源： ⑴磷酸二氢铵； 也称磷酸一铵，纯品为白色晶体，作为肥料用的多为灰色结晶。易溶于水。纯品含氮12.18％，含磷26.92％。可同时提供氮和磷两种营养元素。 ⑵磷酸氢二铵； 也称为磷酸一氢铵、磷酸二铵或磷二铵。为白色结晶，分子量132.06，纯品含氮21.21％，含磷23.46％，一般产品中含氮16％-21％，含磷20％-21％。 ⑶磷酸二氢钾； 分子量为136.09，纯品含钾28.73％，含磷22.76％，为白色结晶或白色粉末，性质稳定，不易潮解，但在高温处存放也会吸湿结块。易溶于水。可同时提供钾、磷两种元素，是无土栽培重要的磷钾源。 此外，还有过磷酸钙、重过磷酸钙、偏磷酸铵等。 ③钾源：除前述磷酸二氢钾、硝酸钾外，还有两种。 ⑴硫酸钾； 分子量174.25，含钾52.44％，含硫18.4％，为无色坚硬结晶。作为农用肥料的硫酸钾多为白色至浅黄色粉末。在空气中稳定，易溶于水，但溶解度稍小，吸湿性弱，不结块，是一种很好的无土栽培肥料。 ⑵氯化钾； 分子量74.55，含钾52.44％，含氯47.56％，纯品为无色结晶或白色结晶颗粒，无土栽培用的氯化钾因含有杂质，常为紫红色、浅黄色或白色粉末，这与生产时不同来源的矿物颜色有关。易溶于水。这种钾肥在生产中用得少，主要是由于氯化钾含有过多氯离子对蔬菜有不良影响。 ④其他肥源： ⑴铁源 螯合铁、硫酸亚铁。 ⑵钙源 多数配方用硝酸钙提供钙离子，也可使用氯化钙，但很少用硫酸钙。 ⑶硼源 硼酸、硼砂。 ⑷锌源 硫酸锌、氯化锌、锌螯合物。 ⑸铜源 硫酸铜。 ⑹锰源 硫酸锰、锰螯合物。 ⑺硫源 营养液中使用镁、铁等硫酸盐，可同时解决硫、镁、铁元素的供应。 ⑻镁源 硫酸镁。 ⑼钼源 钼酸铵。 （三）辅助物质： 营养液配制中常用的辅助物质是螯合剂，螯合剂与某些金属离子结合可形成螯合物，从而能长期保持金属离子的有效性。例如，为了解决在无土栽培营养液中铁源的沉淀或氧化失效的问题，常将铁源与螯合剂乙二胺作用形成稳定性较好的铁螯合物。乙二胺的结构就会使之像螃蟹用两只螯夹住食物一样，将其保护起来，螯合物故而得名。螯合铁作为营养液的铁源不易被其他阳离子所取代，不易产生沉淀，即使营养液的PH值较高，仍可保持较高的有效性。 常见的螯合剂有乙二胺四乙酸、二乙酸三胺五乙酸、一环己二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸。 除铁以外，其他的金属离子如猛、铜、锌等在营养液中的有效性一般较高，无须制成螯合物使用。 四、营养液配制技术 无土栽培的第一步就是用正确的方法配制营养液，配制营养液的关键是保持营养液中各种元素的有效性，避免产生沉淀。 （1）配制原则 营养液配制的最基本原则是不能产生沉淀，是否产生沉淀取决于浓度。某些化合物在高浓度是混合会形成沉淀，但分别稀释一定倍数后再混合就不会产生沉淀。因此，在配制浓缩液时要先将容易产生沉淀的肥料分类溶解。容易产生沉淀的离子是钙盐、硫酸盐和磷酸盐，必须分开。混在一起容易产生沉淀。 （2）硬水营养液配方的调整 中国北方硬水地区地下水含钙量很高，配制营养液前应先对营养液配方加以调整，适当减少硝酸钙用量，甚至不使用硝酸钙，因为普通的营养液配方除特别说明外，均以纯水为水源设计的。 （3）肥料纯度及水中利用营养的计算 如前所述，无土栽培肥料多为工业用品和农业用品，常含有吸湿水和其他杂质，纯度较低，称量前有必要按实际纯度对用量进行修正。例如，配方要求四水硝酸钙450克，而农业四水硝酸钙纯度只有90％，则实际称取量应为450/0.9＝500克。微量元素肥料多为分析纯或化学纯试剂，而且实际用量很少，可直接称量。 （4）浓缩液稀释法营养液配制技术 ①先将肥料分组，配制浓缩液，使用时再稀释成栽培液。 确定浓缩倍数 根据配方中各种化合物的用量及其溶解度来确定其浓缩倍数。浓度倍数太高，肥料溶解较慢，操作不便，溶解的肥料还会因过饱和而析出。通常，大量元素肥料配制成浓缩100、200、250或500倍液。配制成整数倍是为了操作方便。 ②分罐 把相互之间不会产生沉淀的化合物放在一起溶解。分别盛放浓缩液A、B、C三个贮液罐。浓缩A液 以钙盐为中心，凡不与钙盐产生沉淀的化合物均可放置一起溶解。浓缩B液 以磷酸盐为中心，凡不与磷酸盐产生沉淀的化合物放置一起溶解。浓缩C液 以微量元素放在一起溶解，使用螯合剂时，要先将螯合剂与金属离子配制成螯合物后，再用于配制浓缩液。 五、营养液的管理： 营养液的管理主要指循环供液系统中营养液在使用过程中的浓度、酸碱度、溶解氧、液温等指标的调节。 （一）浓度的调整 ①浓度发生变化的原因 在封闭式无土栽培系统中，由于作物在生长过程对营养液中养分和水分的不均衡吸收，以及营养液中的水分蒸发，会引起营养液浓度、组成的不断变化。 ②营养液浓度的调整原则 用测量营养液电导度（EC值）的方法检测营养液总盐浓度，绝大多数作物要求营养液电导度不应低于2毫西/厘米，电导度最适值又因作物种类、发育阶段和环境的不同而有差异。当光照充足、蒸腾旺盛时，不应高于3毫西/厘米。 ③营养液浓度调整方法 在缺少自动监测和调控装置时，必须定期进行人工检测，通过补充水分、浓缩液的方法调整，通常不进行单一元素含量的测定和补充。 养分的补充：根据营养液浓度降低的程度，确定补充养分的时机。对于少数的高浓度营养液配方，应每间隔1-2天测定1次营养液电导度，当总盐浓度降到1/2～1/3剂量时就补充养分，恢复到初始浓度。对于绝大多数的低浓度营养液配方，应每天检测营养液浓度，当营养液浓度下降到配方浓度的1/3时，即补充至原来的水平。 水分的补充：营养液浓度偏高是需要补水，确定补水量的简易方法是：水泵启动前在贮液池侧壁上标记刻度，水泵启动一段时间后再停机，栽培槽中过多的营养液全部流回贮液池后，如发现液位降低较多，就必须补充水分至原来的液位。 （二）酸碱度的调节 ①营养液酸碱度对植物生长的影响 不同作物的适宜PH值不同，这是在进化过程中形成的，多数作物以PH值5.5-6.8的弱酸性环境最理想，PH值过高或过低会损伤根系。PH值还间接影响着营养液中多种元素的有效性。 ②营养液酸碱度发生变化的原因 好的营养液配方具有较强的PH值缓冲能力，栽培过程中表现稳定。但也不尽然，由于根系对各种离子吸收具有选择性，会导致营养液中各种离子比例失衡。另外，不同盐类的生理酸碱性反应的表现势必导致PH值变化。例如，配方中的硝酸盐如硝酸钾、硝酸钙的用量较多，则营养液大多呈生理碱性；如果配方主要用铵态氮、尿素自己硫酸钾作为氮源和钾源，则营养液大多会呈生理酸性。一般呈生理碱性的配方PH值变化幅度小且易控制，生产上选用这类配方可减少调节PH值的次数。此外，水质较差，基质化学性质不稳定，或植株生长过快营养液被迅速消耗时，也会引发PH值变化。 ③营养液酸碱度的检测 对于循环供液系统，最好每天测定和调整1次PH值，营养液非循环利用是只是在配制是调整1次PH值。目前，检测的方法之一是比色法，即用PH试纸比色。其次是电位法，使用的仪器称为PH测定仪，此法检测简单、快速、准确。 ④营养液酸碱度的调整方法 当营养液PH值高于适宜值时要用稀（10％）硫酸或稀硝酸中和，也可以用磷酸。低于适宜值时，可用稀碱溶液如氢氧化钠、氢氧化钾来中和。 （三）提高溶解氧的方法 ①溶解氧概念与作用 溶解氧是指营养液中的氧气。如果营养液的溶解氧含量不能达到正常水平，就会阻碍根系吸收营养，导致生长异常甚至死亡。营养液的氧气含量与温度的关系最为密切，温度越高，饱和溶氧量越低；反之，温度越低，饱和溶氧量越高。因此，高温季节水培植物根系最容易缺氧。 ②植物对溶解氧浓度要求 不同植物种类、不同生长时期、不同气候条件对营养液中溶解氧浓度不同。有些沼泽性果半沼泽性植物（如豆瓣菜、水芹）、耐淹的旱地植物（如芹菜、生菜），可从地上部向根系大量输送氧气以满足根呼吸所需，水培时不强调对营养液增氧，甚至可以进行静止水培。而大多数的十字花科和豆科植物，对营养液低氧环境较为敏感，因此增氧是栽培能否成功的关键。处于生长旺盛时期、单株占有营养液量少时，溶解氧的消耗速度快。不同天气，植物对营养液中溶解氧的消耗量也不同，晴天时，温度越高，光照越强，植物对溶解氧的消耗越多。水培中营养液的浓度至少应维持在4～5毫克/升，相当于在15℃～27℃时饱和溶解度的50％左右。 ③提高营养液溶氧量的方法 基本原则是增加营养液和空气的接触面积，可采用空气自然扩散和人工增氧两种方法。水培及多数基质栽培中人工增氧方法，可以采用压缩空气泵将空气直接以小泡的形式打入营养液中。 （四）营养液温度管理 营养液温度简称液温，直接影响根系对水分、养分的吸收和作物的生长。由于在漫长的进化过程中，根系适应了温度相当稳定的地下环境，与地上部分相比，根系对温度变化更敏感，适宜温度范围更窄。如果液温长期超过28℃，多数植物会出现生长缓慢、发育受阻现象。一般黄瓜、番茄、辣椒、菜豆等喜温性蔬菜的适宜液温为15℃～25℃，芹菜、韭菜、樱桃萝卜、白菜的适宜液温为15℃～22℃。在营养液管理中，夏季的液温应不超过28℃，冬季的液温应不低于15％。 加温方法是在贮液池中安装不锈钢螺纹管，通过循环热水加温，也可以电热管来加温，并可加装温度自控仪实现自动控制。降温则是用制冷机组产生的冷死进行强制降温，或抽取深层井水或泉水通过设在贮液池中的螺纹管进行循环降温。 营养液管理除前述外，还包括营养液供液时间和供液次数的设定、营养液的更换等，需要视具体栽培方式而定。
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