无土栽培营养液的组成

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。

－、营养液的组成原则

1．营养元素齐全 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。

2．营养元素可以被植物吸收 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。

3．营养元素均衡 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2-2)。

表2－2　营养液中各元素浓度范围

4．总盐度适宜 营养液中总浓度(盐分浓度)应适宜植物正常生长要求(表2－4)。

5．营养元素有效期长 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。

6．酸碱度适宜 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。

二、营养液组成的确定方法

营养液配方，是作物能在营养液中正常生长发育、有较高产量的情况下，对植株进行营养分析，了解各种大量元素和微量元素的吸收量，据此利用不同元素的总离子浓度及离子间的不同比率而配制的。同时又根据作物栽培的结果，再对营养液的组成进行修正和完善。

(一)确定营养液组成的理论依据

由于科学家使用方法的不同，因而提出的营养液组成的理论也不同。目前，世界上主要有三派配方理论，即日本园艺试验场提出的园试标准配方、山畸配方和斯泰纳配方。

1.园试标准配方是日本园艺试验场经过多年的研究而提出的，其根据是从分析植株对不同元素的吸收量，来决定营养液配方的组成。

2.山崎配方是日本植物生理学家山崎肯哉以园试标准配方为基础，以果菜类为材料研究提出的。他根据作物吸收元素量与吸水量之比，即表观吸收成分组成浓度（n／w值）来决定营养液配方的组成。

3.斯泰纳配方是荷兰科学家斯泰纳依据作物对离子的吸收具有选择性而提出的。斯泰纳营养液是以阳离子（Ca2+、Mg2+、K +）之摩尔和与相近的阴离子（NO3-、PO43-、SO42-）之摩尔和相等为前提，而各阳、阴离子之间的比值，则是根据植株分析得出的结果而制订的。根据斯泰纳试验结果，阳离子之比值为：K +： Ca2+： Mg2+ ＝ 45：35：20，阴离子比值为：NO3－：PO43-： SO42- ＝60：5：35时为最恰当。

(二)营养液的总盐度的确定

首先，根据不同作物种类、不同品种、不同生育时期在不同气候条件下对营养液含盐量的要求，来大体确定营养液的总盐分浓度。一般情况，营养液的总盐分浓度控制在0.4～0.5％以下，对大多数作物来说都可以较正常地生长；当营养液的总盐分浓度超过0.5％以上，很多蔬菜、花卉植物就会表现出不同程度的盐害。不同作物对营养液总盐分浓度的要求差异较大，例如番茄、甘蓝、康乃馨对营养液的总盐分浓度要求为0.2～0.3％，荠菜、草莓、郁金香对营养液的总盐分浓度要求为0.15～0.2％，显然前者比后者较耐盐。因此，在确定营养液的盐分总浓度时要考虑到植物的耐盐程度。营养液总盐分浓度列表2－4，以供参考。

表2-4　营养液总浓度范围

(三)营养液中各种营养元素的用量和比例的确定

主要根据植物的生理平衡和营养元素的化学平衡来确定各种营养元素的适宜用量和比例。

1.生理平衡　能够满足植物按其生长发育要求吸收到一切所需的营养元素，又不会影响到其正常生长发育的营养液，是生理平衡的营养液。影响营养液平衡的因素主要是营养元素间的协助作用或拮抗作用(图2－1)。目前世界上流行的原则是分析正常生长的植物体中各种营养元素的含量来确定其比例。根据植物体分析结果设计生理平衡配方步骤为：

第一步，对正常生长的植物先进行化学分析，确定每株植物一生中吸收各种营养元素的数量。

第二步，将以g／株表示的各种元素的吸收量转化成以mmol/L表示，以便设计过程中的计算。

第三步，确定营养液的适宜的总浓度（例如总浓度确定为37mmol/L），然后按比例计算出各种营养元素在总浓度内占有的份额（mmol/L）。

第四步，选择适宜的肥料盐类，按各营养元素应占的mmol数选配肥料的用量。含某种营养元素的肥料一般有多种化合物形态，选择哪一

种，要经研究和比较试验决定。

图2－1　元素间的相互作用

微量元素的用量和比例，按表2－5直接引用。

表2－5　营养液微量营养元素用量（各配方通用）

第五步，可将以mmol表示的剂量转化为用g表示的剂量，以方便配制。

2．化学平衡　化学平衡是指营养液配方中的几种化合物，当其离于浓度高到一定程度时，是否会相互作用而形成难溶性的化合物沉淀，从而使营养液中某些营养元素的有效性降低，以致影响营养液中这些营养元素之间的平衡。营养液是否会形成沉淀根据“溶度积法则”就可推断出来。

三、营养液配方

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(表2-6)。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，余类推。现在世界上已发表了无数的营养液配方(见附录)。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(如霍格兰配方、园试配方)和专用性营养液配方；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2－6　营养液配方实例

四、营养液的种类

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。吉山花瑶

(一) 原液

是指按配方配成的一个剂量标准液。

(二) 浓缩液

又称浓缩贮备液、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。

(三)稀释液

是将浓缩液按各种作物生长需要加水稀释后的营养液。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。

(四)培养液或工作液

是指直接为作物提供营养的人工营养液，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。

五、营养液浓度的表示方法

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。

(一) 化合物重量／升

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，KNO3-0.81 g／l是指每升营养液中含有0.81g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。

(二) 元素重量／升

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 175／0.35= 500mg，即175mgN相当于500mg的NH4NO3。

(三)摩尔／升（mol／l）

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。

（四）渗透压

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×0.0224×（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（℃）；0.0224为范特行甫常数；273为绝对温度。

（五）电导率(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）。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使（如表2－7）。

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＝ 0.279＋ 2.12S……（1）（相关系数 r＝ 0.9994）

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0.3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0.72 mS／cm，代入方程（1）得： S= 0．21，小于 0.3，表明营养液浓度已低于规定的限度，需要补充养分。

表2-7　日本园试配方各浓度梯度差的营养液电导率值

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）＝0．36×105 ×EC（mS／Cm）来表达。换算系数0.36×105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。

电导率与总含盐量的关系，可用经验公式：营养液的总盐分（g／L）＝1.0×EC（ms／cm）来表达。换算系数1.0的来源和渗透压与电导率之间的换算系数来源相同。