鱼菜共生技术详谈—6.3：鱼菜系统的营养元素

作者：室农 / 关注公众号：ARVRYSL  发布：2018-06-21

室农
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生营养需求
除了光合作用的这些基本要求之外，植物还需要许多营养素，也称为无机盐。 这些营养素对于促进光合作用，促进生长和繁殖的酶是必需的。 这些营养素可以来自土壤。 但是，在没有土壤的情况下，这些营养素需要以另一种方式供应。 在鱼菜系统中，所有这些必需营养物质都来自鱼类废物。有两大类营养素：常量营养素和微量营养素。 这两种营养素对植物都是必不可少的，但用量不同。 需要大量的六种常量营养素，而微量营养素只需要很少。 尽管所有这些营养物质都存在于固体鱼类废物中，但一些营养物质在水生动物中的量可能有限，并导致缺陷，例如钾，钙和铁。 了解每种营养素的功能对了解它们如何影响植物生长很重要。 如果营养不足发生，重要的是要确定哪些元素缺失或缺乏系统并相应地通过添加补充肥料或增加矿化来调整系统。
宏量营养素
植物需要六种营养物质，其含量相对较高。 这些营养素是氮，磷，钾，钙，镁和硫。以下讨论概述了植物中这些常量营养素的功能。 还列出了缺陷的症状，以帮助发现问题。氮（N）是所有蛋白质的基础。 它对组织结构，光合作用，细胞生长，新陈代谢过程和叶绿素的产生至关重要。 因此，氮是碳和氧之后植物中最常见的元素，它们都是从空气中获得的。 因此，氮是水培养营养液中的关键元素，并且可作为其他营养物质的易于测量的替代指标。 通常，溶解的氮以硝酸盐的形式存在，但植物可以利用适量的氨和甚至游离氨基酸来促进其生长。 氮素缺乏是显而易见的，包括老叶变黄，茎细，活力差（图6.5a）。 氮可以在植物组织内重新分配，因此可以从较老的叶子移动并转移至新的生长，这就是在老叶子中可见缺陷的原因。 过量的氮可能导致过量的营养生长，导致郁郁葱葱的植物容易受到疾病和昆虫的伤害，并且造成花卉和水果的缺陷。
磷（P）被植物用作DNA（脱氧核糖核酸）的骨架，作为磷脂膜的结构成分，以及作为三磷酸腺苷（用于在细胞中储存能量的成分）。 它对光合作用以及油和糖的形成至关重要。 它鼓励幼苗发芽和根部发育。 磷缺乏通常会导致根部发育不良，因为能量无法通过植物正常运输而年长的叶子呈现暗绿色或甚至略带紫褐色，叶尖出现烧焦。
钾（K）通过受控的离子流通过膜用于细胞信号传导。 钾还能控制气孔开放，并涉及花和果实集。 它涉及糖的生产和运输，吸水，抗病和水果成熟。 钾缺乏表现为老叶上的灼伤斑和植物活力和膨大不良（图6.5b）。 没有钾，鲜花和水果不会正常发育。 边缘可能出现叶间黄化，或叶脉纹理发黄。
钙（Ca）被用作细胞壁和细胞膜的结构组分。 它参与加强茎，并促进根系发展。缺钙在水培中很常见，并且在新种植中一直很明显，因为钙在植物体内不动。莴苣的尖端烧焦和西红柿和西葫芦的开花腐烂是缺陷的例子。 通常情况下，新的叶子扭曲与钩尖和不规则的形状。 钙只能通过活性木质部蒸腾作用传输，太潮湿时钙可以被利用，但又由于植物没有蒸腾而被锁住。 通风口或风扇增加空气流量可以防止此问题。 添加珊瑚砂或碳酸钙可用于补充钙与缓冲pH。
镁（Mg）是叶绿素分子中的中心电子受体，是光合作用的关键元素。 缺陷可以看作是叶脉之间的叶片变黄，尤其是在植物的老叶子。 虽然镁的浓度在鱼菜系统中含量低，但它似乎不是一种限制性营养素，并且向系统添加镁通常是不必要的。
硫（S）对于生产一些蛋白质（包括叶绿素和其他光合酶）是必不可少的。 氨基酸甲硫氨酸和半胱氨酸都含有硫，这有助于一些蛋白质的三级结构。 不足之处很少见，但包括整个叶片在新的生长中发生的泛黄（图6.5c）。 叶子可能会变黄，变硬和变脆，并脱落。
微量营养素
以下是仅需痕量需要的营养素列表。 大多数微量营养素缺乏症包括叶片黄化（如铁，锰，钼和锌）。 然而，铜缺乏会导致叶子变绿。铁（Fe）用于叶绿体和电子传递链，对于适当的光合作用至关重要。 缺陷被认为是静脉变黄，随后整个叶片变成淡黄色（褪绿），最终变成白色，具有坏死斑块和叶
片边缘扭曲。 由于铁是一种不可移动的元素，如果新叶子出现褪绿，很容易发现铁缺乏（图6.5d）。 铁必须作为螯合铁加入，否则被称为螯合铁或Fe * EDTA，因为铁在pH大于7时易于沉淀。建议的添加量为每毫升5毫升2生长床，只要怀疑缺陷; 较大的量不会损害系统，但会导致存储设备和管道变色。 有人建议，潜水泵可以螯合铁，并且是当前研究的主题。
锰（Mg）用于催化光合作用过程中的水分解，因此锰对整个光合作用系统很重要。不足之处表现为生长速度降低，灰色外观暗淡，静脉之间发生静脉变黄，继而发生坏死。 症状与铁缺乏类似，包括黄化症。 当pH值大于8时，锰吸收很差。
硼（B）用作分子催化剂，特别涉及结构性多糖和糖蛋白，碳水化合物转运以及植物中一些代谢途径的调节。 它也参与细胞的繁殖和水分吸收。 缺陷可以被看作是不完整的芽发育和花集，生长中断和尖端坏死，以及茎和根坏死。
锌（Zn）被酶和叶绿素所使用，影响整个植物的大小，生长和成熟。可能会引起缺陷为 活力不佳，生长发育不良，节间长度和叶片大小减少以及可能与其他缺陷相混淆的静脉缺绿现象。
铜（Cu）被某些酶使用，特别是在繁殖中。 它也有助于加强茎。 缺陷可能包括萎黄和褐色或橙叶尖，果实生长缓慢和坏死。 有时，铜缺乏表现为异常深绿色的生长。
钼（Mo）被植物用于催化不同形式的氮的氧化还原反应。 如果没有足够的钼，尽管存在氮，但植物可能会出现缺氮症状。 在pH低于5时钼是生物不可用的。许多这些营养物质的可用性取决于pH值（关于pH依赖性可用性，请参阅第6.4节），尽管营养物质可能存在，但由于水质的原因，它们可能无法使用。
有关本出版物范围之外的营养素缺乏的更多详细信息，请参阅深入阅读部分以获取图示的识别指南。
鱼菜系统营养素来源
氮素主要以硝酸盐的形式供应给水培植物，通过细菌硝化作用从鱼类废物的氨转化而来。 其他一些营养物质溶解在鱼废弃物中的水中，但大多数营养物质仍处于植物无法获得的固态。 固体鱼废物被异养细菌分解; 这一行动将必需的营养物质释放到水中。 确保植物不遭受缺陷的最佳方法是保持最佳的水体pH值（6-7）并为鱼类提供平衡和完整的食物，并利用饲料比率来平衡鱼类对植物的摄食量。 然而，随着时间的推移，即使是完美平衡的水培养系统也可能缺乏某些营养素，最常见的是铁钾或钙。
这些营养素的缺乏是鱼饲料成分的结果。 鱼饲料颗粒（在第7章中讨论过）是鱼类的完整食物，这意味着它们提供鱼类生长所需的一切，但不一定是植物生长所需的一切。 鱼根本不需要植物需要的相同数量的铁，钾和钙。 因此，这些营养素可能会出现缺陷。 这对于植物生产可能会有问题，但有解决方案可以确保这三个要素的合适数量。
一般来说，铁在水培养体系中经常作为螯合铁添加，以达到约2mg /L的浓度。当将水缓冲到正确的pH值时，添加钙和钾，因为硝化是酸化过程。 它们以氢氧化钙或氢氧化钾的形式添加，或以碳酸钙和碳酸钾的形式添加（详见第3章）。 缓冲液的选择可以根据栽培的植物类型来选择，因为叶菜类蔬菜可能需要更多的钙，结果植物更多的钾。 此外，第9章讨论了如何从堆肥生产简单的有机肥料作为鱼类废物的补充，确保植物始终接受适量的营养物质。