无土栽培营养液配方及配制知识

无土栽培营养液资料

1.营养液配方中各种离子的浓度

营养液配方是根据作物正常生长发育，获得一定产量所需各种元素的量，配制成不同浓度，经过栽培试验筛选出的最佳配方。因此能够满足作物生长发育的需要。然而植物根系是以吸收离子的形式利用养分，而且并不是全部吸收，所以营养液中某种离子的浓度过高或过低都会引起作物的生育障碍。因此，在营养液的配方和配制营养液的时候，应考虑营养液中各种离子的浓度和总的离子浓度。

1.1营养液的组成浓度范围

表1   营养液的组成浓度范围  

营养液组成	最低	最适	最高	单位
NO3-	4	16	25	mN/L
	56	224	350	mg/L
NH4+			4	mN/L
			56	mg/L
P	2	4	12	mN/L
	20	40	120	mg/L
K	2	8	15	mN/L
	75	312	585	mg/L
Ca	3	8	36	mN/L
	60	160	720	mg/L
Mg	1	4	8	mN/L
	12	48	96	mg/L
S	1	4	90	mN/L
	16		1440	mg/L
Na			10	mN/L
			230	mg/L
Cl			10	mN/L
		1.75	350	mg/L

 

表2   营养液中微量元素及其化合物的适宜浓度   (山崎 1973)

元素	适宜浓度a (mg/L)	分子式	分子量	含量b (%)	化合物浓度a/b ( mg/L)	溶解度 (g/L)
Fe	3	FeEDTA	421	12.5	24	421
		FeSO47H2O	270	20.0	15	260
B	0.5	H2BO3	62	18.0	3	100
		NaB4O710H2O	381	11.6	4.5	25
Mn	0.5	MnCl24H2O	198	28.0	1.8	735
		MnSO44H2O	223	23.5	2	629
Zn	0.05	ZnSO47H2O	288	23.0	.022	550
Cu	0.02	CuSO45H2O	250	25.5	0.05	220
Mo	0.01	Na2MoO4	206	47.0	0.02
		(NH4)2MoO4	196	49.0	0.02

 

1.2 NO3—N与NH4+—N的比例

大多数蔬菜作物喜硝态氮，如果铵态氮吸收过多则引起NH4中毒，产生生育障碍，并抑制Ca、Mg吸收导致生育不良。另方面硝态氮被作物吸收后需要还原成铵态氮才能进入氮代谢过程，否则硝态氮积累过剩对人体造成危害。硝态氮的还原过程需要在光照充足的情况下，有酶和能量参与完成。因此无土栽培的营养液氮源应以硝态氮为主，配合一定比例的铵态氮有利与作物的生育。在低温、弱光的冬季适当提高铵态氮的比例，高温、强光的夏季可降低铵态氮的比例，甚至可以不加铵态氮。一般番茄硝态氮和铵态氮的比例为5:1～11.5:0.5；黄瓜最好不超过3:1。

 

2.营养液的总浓度

在设计营养液配方和配制营养液是不但要求对组成元素进行精确计算而且要考虑营养液的总浓度是否适合作物生育要求。因为营养液的总浓度过高直接影响作物根系吸收，造成生育障碍、萎蔫甚至死亡。

表3   营养液总的浓度范围   

浓度单位	最低	最适	最高
mg/L(ppm)	830	2500	4200
mS/cm	0.83	2.5	4.2
渗透压(pa)	0.3×105	0.9×105	1.5×105
mmol/L	12	37	62
%	0.1	0.3	0.4～0.5

 

不同无土栽培系统要求营养液的总浓度不同。开放式无土栽培系统，营养液的EC值应控制在2～3 mS/cm；封闭式无土栽培系统，不低于2 mS/cm即可。

各种作物对营养液的总浓度的要求有所不同。黄瓜EC值控制在1.8～2.5 mS/cm，岩棉培EC值在2~2.5 mS/cm；番茄EC值在2～2.5 mS/cm, 岩棉培EC值在2.5~3 mS/cm；茄子EC值在2.5 mS/cm；甜椒EC值在2.0 mS/cm；甜瓜EC值在2 mS/cm；莴苣EC值在1.4～1.7 mS/cm；叶菜EC值在2 mS/cm。此外，苗期营养液的总浓度可略低于成株期，夏季营养液的总浓度低于冬季。

因此在栽培过程中，应对营养液进行监测，防止由于栽培期间水份蒸发、根系吸收后残留的非营养成分、中和生理酸硷性所产生的盐分、使用硬水所带的盐分等原因造成营养液浓度过高，盐分积累，使作物发生盐害。最简单常用的方法是采用电导仪直接测定营养液的EC值。当营养液配制使用后，往往通过补充水分使营养液面保持一定深度的方法，维持营养液的浓度。水培一般每周测定1～2次EC值，较先进的水培设施采取时时监控，如果EC值超过适宜范围就要更换营养液。作物根系吸收养分后营养液的EC值应该降低，但是实际生产中由于盐分的积累可能出现EC值虽然高，而营养成分很低的状况。如果忽视就会造成营养缺乏及盐害。此时补充营养作物仍能正常生长，说明营养液盐分过多，最好通过测定营养液中主要营养元素(N、P、K)含量来确定，如果营养元素含量低，EC值很高，需要更换营养液。一般情况果菜类蔬菜生育期3～6个月左右，生育期间不需要更换营养液，待下茬生产时更换即可。生育期1～2个月的叶菜可连续生产3～4茬更换一次营养液。基质栽培中如果发现从基质中流出的营养液EC值过高，或发现植物出现盐害受到抑制症状，应及时浇灌清水洗盐。浇几次清水或降低营养液浓度浇灌几次，或更换营养液。

3.营养液的酸碱度

营养液的PH值直接影响作物根系细胞质对矿质元素的透过性，同时也影响盐分的溶解度，从而影响营养液总浓度，间接影响根系吸收。无土栽培的营养液PH为5.8～6.2的弱酸范围生长最适宜，不能超过PH5.5～6.5范围。PH＞7时Fe、Mn、Cu、Zn等易产生沉淀；PH＜5时营养液具有腐蚀性，有些元素溶出，植物中毒，根尖发黄、坏死，叶片失绿。

植物对营养液的PH值比EC值的适应范围窄，而且影响营养液的PH值的因素较多。例如根系优先选择吸收硝态氮，则营养液的PH值上升；而优先选择吸收铵态氮，则PH值下降。另外营养液的PH值受根系分泌物的影响而变化。

营养液PH值的测定方法最简单的是用PH试纸，即简单又准确的方法是用电导仪。营养液的PH值多采用NaOH、KOH、NH4OH、HNO3、H2SO4、HCl、H3PO4调节。但是在硬水地区， H3PO4使用过多，营养液的P超过50mg/L会造成Ca沉淀，因此应磷酸与配合使用。使用硫酸成本低，但是过多的硫酸会造成SO4=积累，使营养液的离子浓度升高，但一般情况下影响不大。

4.营养液的容存氧

4.1植物对营养液中氧气的要求

植物根系生长发育需要充足的氧气，要求营养液中能够充分的溶解氧气，来满足根系生长及吸收的需求。营养液中氧气溶解量可以用溶存氧浓度表示。

溶存氧浓度(DO)  是指在一定温度、一定大气压力条件下，单位体积营养液中溶解的氧气的数量，以毫克/升(mg/L)表示。

氧的饱和溶解度  是指在一定温度、一定压力条件下，单位营养液中能够溶解的氧气达到饱和时的溶存氧含量。由于在一定温度、一定压力条件下，溶解于溶液中的空气，其氧气占空气的比例是一定的，因此也可用空气饱和百分数(%)来表示，此时溶液中的氧气含量相当于饱和溶解度的百分比。

营养液中的溶存氧浓度可以用溶氧仪(测氧仪)测定。方法简便、快捷。一般是测定溶液的空气饱和百分数(A)，然后通过溶液的夜温与氧气含量的关系表查出该溶液液温下的饱和溶存氧含量(M)，并用下列公式计算出此营养液中实际的溶存氧含量M0。

M0=MA

M0—在一定温度和压力下营养液的实际溶存氧含量(mg/L)

M—在一定温度和压力下营养液中饱和溶存氧含量(mg/L)

A—在一定温度和压力下营养液中的空气饱和百分数(%)

表4   在一个标准大气压下不同温度溶液中饱和溶存氧含量

温度

(℃)	溶存氧 (mg/L)	温度 (℃)	溶存氧 (mg/L)	温度 (℃)	溶存氧 (mg/L)	温度 (℃)	溶存氧 (mg/L)
1	14.23	11	11.08	21	8.99	31	7.50
2	13.84	12	10.83	22	8.83	32	7.40
3	13.48	13	10.60	23	8.68	33	7.30
4	13.13	14	10.37	24	8.53	34	7.20
5	12.80	15	10.15	25	8.38	35	7.10
6	12.48	16	9.95	26	8.22	36	7.00
7	12.17	17	9.74	27	8.07	37	6.90
8	11.87	18	9.54	28	7.92	38	6.80
9	11.59	19	9.35	29	7.77	39	6.70
10	11.33	20	9.17	30	7.63	40	6.60

营养液中溶存氧的多少与液温和大气压有关，温度越高，大气压力越小，营养液的溶存氧含量越低；反之越高。此外，还与植物根系和微生物的呼吸有关，温度越高呼吸强度越大，呼吸消耗营养液中的溶存氧越多。另外，不同作物呼吸强度不同，需氧量不同。一般营养液中的溶存氧含量维持在4～5mg/L以上，都能满足大多数植物的正常生长。但是无土栽培中特别是水培中营养液中的溶存氧很快就会消耗掉，因此必须采取一些方法补充植物根系对溶存氧的需求。

4.2补充营养液中溶存氧含量的途径

(1) 落差法  在营养液循环流动进入贮液池时，用机械方法将营养液提高，人为造成落差，然后落入贮液池中溅起水泡，溅泼面分散来给营养液加氧。效果较好，是一种普遍采用的方法。

(2) 喷雾  使营养液以喷雾的形式喷射出，在雾化的过程中与空气接触给营养液加氧。效果较好，是一种普遍采用的方法。

(3) 营养液循环流动  通过水泵使营养液在贮液池和种植槽之间循环流动，此过程中增加营养液和空气的接触面来提高营养液的溶存氧含量。效果较好，是一种普遍采用的方法。但是不同的设施效果有差别。

(4) 增氧器   在进水口安装增氧器或空气混入器，提高营养液中溶存氧，在较先进的水培设施中普遍采用。

(5) 间歇供氧  利用停止供氧供液时，营养液从种植槽流回贮液池的间歇期间，根系暴露于空气中吸收氧气，效果较好。

(6) 滴灌 采用基质无土栽培方式时，通过控制滴灌流量及时间，使根系得到充足的氧气，效果好。基质栽培普遍采用。

(7) 搅拌 利用机械方法搅拌营养液让空气溶解于营养液中，效果好。但是操作困难，易伤根，很少使用。

(8) 压缩空气  用压缩空气泵通过气泡器，将空气直接以细微气泡的形式在营养液中扩散，提高营养液的溶存氧，效果好。但是在大规模生产中在种植槽上安装大量通气管道和气泡器，施工难度大，成本高，一般很少使用。

(9) 反应氧  用化学增氧剂加入营养液中产生氧气的方法。如日本的双氧水缓慢释放装置。效果好，但价格昂贵，生产上很难使用，目前主要用于家庭用小型装置。

5.无土栽培对营养液温度的要求

植物根系生长除需要营养液适宜的PH值、EC值外，主要的是要求适宜、恒定的温度。一般植物生长要求营养液液温范围在13～25℃，最适温度在18～20℃。但是由于营养液的温度比土温变化快，温差大。特别是地上无土栽培设施，水培比基质培的营养液温度变化快、变幅大。因此营养液温度的保持和调节在无土栽培中非常重要。

一般的方法是把贮液池设置的地下，同时加大贮液池的容量，保持营养液温度比较恒定。同时冬季利用泡沫板等保温材料作种植槽保温，种植槽外部覆盖黑膜吸热；夏季在用泡沫板等材料作种植槽隔热，种植槽外部覆盖反光膜色薄隔热。在现代化温室无土栽培的贮液池设有增温、降温等调温设备。例如利用电热和锅炉加温热水管循环升温、冷水管循环降温。但是我国目前的无土栽培中多数没有调温设备，难以控制营养液温度。

6.无土栽培对水质的要求

6.1对水质的要求

水质的好坏直接影响到营养液的组成和某些成分的有效性。因此 进行无土栽培之前首先要对当地的水质进行分析检验。要求比国家环保局颁布的《农田灌溉水质标准》(GB5084-85)的要求稍高，但是可低于饮用水水质的要求。水质要求的主要指标如下：

(1) 水质的硬度  根据水中含有钙盐和镁盐的多少将水分为软水和硬水。硬水中含有的钙盐主要有重碳酸钙[Ga(HCO3)2]、硫酸钙[CaSO4]、氯化钙[CaCl2]、碳酸钙[CaCO3]，镁盐主要有氯化镁[MgCl2]、硫酸镁[MgSO4]、重碳酸镁[Mg(HCO3)2]、碳酸镁[MgCO3]等。软水中的钙盐和镁盐含量较低。

硬水中含有较多的钙盐、镁盐，导致营养液的PH值较高，同时造成营养液浓度偏高，盐应分浓度过高。因此在利用硬水配制营养液时，将硬水中的钙、镁含量计算出，并从营养液配方中扣除。一般利用15度以下的水进行无土栽培较好。我国在石灰岩地区和钙质地区多为硬水。华北地区许多地方的水是硬水；南方地区除石灰岩地区之外，大多为软水。

水的硬度  用单位体积的水中CaO含量表示，即每度相当于10mg/L。水的硬度划分见下表：

表5 水的硬度划分标准

水质种类	CaO含量(mg/L)	硬度(度)
极软水	0～40	0～4
软水	40～80	4～8
中硬水	80～160	8～16
硬水	160～300	16～30
极硬水	＞300	＞30

(2) 水质的酸碱度  PH5.5～8.5之间的水均可使用。

(3) 水质的悬浮物  悬浮物≤10mg/L的水可以用。水中的悬浮物超标，容易造成输水管道的滴头堵塞。如果利用河水、水库水、雨水作水源需要经过沉淀，澄清后才能使用。

(4) 水的氯化钠含量  要求水中的氯化钠含量≤200mg/L。还应根据不同作物个别考虑。

(5) 水的溶存氧含量   无严格要求，最好在使用之前水的溶存氧含量≥3mg/L。

(6) 氯(Cl2)  主要来自自来水和设施消毒的残留。因此在用自来水配制营养液在进入栽培系统之前放置半天，设施消毒后空置半天，以便剩余的氯挥发掉。

(7) 重金属  如果当地的空气和地下水、水库水、河水等水源污染严重，水中会含有重金属、农药等有毒物质对造成危害。在无土栽培的水中重金属及有毒物质含量不能超过以下标准。

 表6   无土栽培水中重金属及有毒物质含量标准

名称	标准(mg/L)	名称	标准(mg/L)
汞 (Hg)	≤0.001	镉 (Cd)	≤0.005
砷 (As)	≤0.05	铅 (Pd)	≤0.05
硒 (Se)	≤0.02	铬 (Cr)	≤0.05
铜 (Cu)	≤0.10	锌 (Zn)	≤0.2
氟化物 (F)	≤3.0	大肠杆菌	≤1000个/L
六六六	≤0.02	DDT	≤0.02

 

6.2无土栽培用水源的选择

(1)  自来水  符合饮用水标准，在水质上有保障。但是成本高。

(2)  井水(地下水)  需要经过分析化验后使用。防止地下水污染。

(3)  收集雨水、水库水、河水  需要沉淀过滤后使用。如果当地的空气污染严重则不能用雨水作为水源。

7.介绍几种园艺作物营养液浓度配方

7.1目前世界上三大配方理论

（1）日本园式标准配方理论  通过分析植物对不同元素的吸收量来决定营养液配方的组成。

（2）山崎配方理论  日本植物生理学家山崎以园式标准配方为基础，以果菜类为试材，根据作物吸收的元素量与吸水量之比，即吸收浓度(n/W)值来决定营养液配方的组成。

（3）斯泰纳配方理论 荷兰科学家斯泰纳依据作物对离子的吸收具选择性而提出的。

7.2介绍几种园艺作物营养液浓度配方

（1）日本山崎配方

表7   按几种蔬菜的吸收浓度确定的营养液的肥料配合     (山崎1978)  

肥料

大量元素	溶解度 20℃ (g/L)	当量重 (mg/mN)	厚皮甜瓜 ×mN/L mg/L	黄瓜 ×mN/L mg/L	番茄 ×mN/L mg/L	草莓 ×mN/L mg/L	甜椒 ×mN/L mg/L
Ca(NO3)24H2O	1270	118	×7  826	×7 826	×3 354	×2 26	×3 354
KN03	315	101	×6  606	×6 606	×4 404	×3 303	×6 606
NH4H2PO4	368	38	×4  152	×3 114	×2 76	×1.5 57	×2.5 95
MgSO47H2O	252	123	×3  369	×4 492	×2 246	×1 123	×1.5 185
EC(mS/cm)			2.0	2.0	1.1	0.75	1.3
渗透压(气压)			0.74	0.7	0.41	0.29	0.51
			结球莴苣	茼蒿	茄子	小芜箐	三叶芹
Ca(NO3)24H2O			×2 236	×4 472	×3 354	×2 236	×2 236
KN03			×4 404	×8 808	×7 707	×5 505	×7 707
NH4H2PO4			×1.5 57	×4 152	×3 114	×1.5 57	×5 190
MgSO47H2O			×1 123	×4 492	×2 246	×1 123	×2 246
EC(mS/cm)			0.85	2.0	1.5	0.95	1.6
渗透压(气压)			0.33	0.75	0.59	0.38	0.51

续   表

微量元素各作物共用	溶解度 20℃ (g/L)	分子量	含有率 (%)	适宜浓度 (mg/L)	含有成分 (mg/L)	备注
FeEDTA	421	421	12.5	16	Fe 2	采用井水时用
H3BO3	46	62	18.0	1.2	B 0.2
MnCl24H2O	735	198	27.7	0.72	Mn 0.2
ZnSO47H2O	366	288	23.0	0.09	Zn 0.02	采用雨水情况下追加的量
CuSO45H2O	168	250	25.5	0.04	Cu 0.01
(NH4)2MoO4	100	196	49.0	0.01	Mo 0.005
NaCl	2	58	61.0	1.	Cl 1.00

（2）日本园式均衡配方(黄瓜)

N	P	K	Ca	Mg	Mn	B	Mo	Cu	Zn	Fe
224	40	312	160	48	1.5	0.5	0.05	0.02	0.05	2

（3）日本园式配方( 堀1966)通用             单位：mmol/L

盐类浓度	NH4+-N	NO3--N	P	K	Ca	Mg	S
2400	1.33	16.0	1.33	8.0	4.0	2.0	2.0

采用以下化合物用量为：四水钙945mg/L、钾808 mg/L、磷酸二氢铵153 mg/L、七水硫酸镁493 mg/L。是日本著名配方，用1/2剂量较妥。

（4）斯泰纳通用配方

浓度单位	N	P	K	Ca	Mg	S
mg/L	168	31	273	180	48	11.2
mmol/L	12	1	7	4.5	2	3.5
mN/L	12	3	7	9	4	7

（5）Hoagland和Snyde(1938)通用             单位：mmol/L

盐类浓度	NH4+-N	NO3--N	P	K	Ca	Mg	S
2515		15.0	1.0	6.0	5.0	2.0	2.0

采用以下化合物用量为：四水钙1180mg/L、钾506 mg/L、磷酸二氢钾136 mg/L、七水硫酸镁693 mg/L。是世界著名配方，用1/2剂量较妥。

（6）Hoagland和Snyde(1938)通用     单位：mmol/L

盐类浓度	NH4+-N	NO3--N	P	K	Ca	Mg	S
2160	1.0	14.0	1.0	6.0	4.0	2.0	2.0

采用以下化合物用量为：四水钙945mg/L、钾607 mg/L、磷酸二氢铵136 mg/L、七水硫酸镁493 mg/L。是世界著名配方，用1/2剂量较妥。

（7）Hewitt (1952)通用                     单位：mmol/L

盐类浓度	NH4+-N	NO3--N	P	K	Ca	Mg	S
2215		15.0	1.33	5.0	5.0	1.5	1.5

采用以下化合物用量为：四水钙945mg/L、钾607 mg/L、磷酸二氢铵136 mg/L、七水硫酸镁493 mg/L。是英国著名配方，用1/2剂量较妥。

（8）荷兰花卉研究所岩棉滴灌用                     单位：mmol/L

盐类浓度	NH4+-N	NO3--N	P	K	Ca	Mg	S
1394	0.8	8.94	1.5	5.24	2.2	0.6	0.6

采用以下化合物用量为：四水钙600mg/L、钾378 mg/L、铵 mg/L、磷酸二氢钾204 mg/L、七水硫酸镁148 mg/L。以非洲菊为主，也可通用。

（9）荷兰花卉研究所岩棉滴灌用                     单位：mmol/L

盐类浓度	NH4+-N	NO3--N	P	K	Ca	Mg	S
1536	0.25	10.3	1.5	4.87	3.3	0.75	0.75

采用以下化合物用量为：四水钙786mg/L、钾341 mg/L、铵20 mg/L、磷酸二氢钾204 mg/L、七水硫酸镁185 mg/L。以非洲玫瑰为主，也可通用。

8.营养液的配制

8.1营养液配制的原则

配制营养液一般有两种，一种是浓缩贮备液(母液)，一种是工作营养液(栽培营养液)。母液稀释成工作营养液，工作营养液是直接用于生产的。营养液配制总的原则是确保在配制后和使用时营养液都不会产生沉淀，又方便存放和使用。

母液的配制  为了营养液存放、使用方便，一般先配制浓缩的母液，使用时再稀释。但是母液不能过浓，否则化合物可能会过饱和而析出且配制时溶解慢。因为每种配方都含有相互之间会产生难溶性物质的化合物，这些化合物在浓度高时更会产生难溶性的物质。因此一般母液分三类或更多类配制。最好存放在有色容器中，放在荫凉处。

(1) A母液   以钙盐为中心，凡不与钙作用产生沉淀的化合物在一起配制。一般包括Ca(NO3)2、KNO3，浓缩100～200倍。

(2) B母液  以磷酸盐为中心，凡不与磷酸根产生沉淀的化合物在一起配制。一般包括NH4H2PO4、MgSO4，浓缩100～200倍。

(3) C母液  由铁和微量元素在一起配制而成。微量元素用量少，浓缩倍数可较高浓缩倍数1000～3000倍。

工作营养液的配制  可利用母液稀释而成，也可直接配制。为了防止沉淀，首先在贮液池中加入大约配制营养液体积1/2～2/3的清水，然后按顺序一种一种的放入所需数量的母液或化合物，不断搅拌或循环营养液，使其溶解后再放入另外一种。

酸液  为调节母液酸度需配制酸液，浓度为5-10%。单独存放。

8.2营养液浓度的表示方法

（1）化合物重量/升 (g/L，mg/L)   这种方法可以直接称量化合物进行营养液配制，通常称为工作浓度或操作浓度。1mg/L=1g/L=1l/L。

（2）元素重量/升 (g/L，mg/L)   这种方法不能直接用来配制营养液，必须换算成某种化合物才能应用。但是它可以用来与其他配方进行比较。

（3）摩尔/升 (mol/L)  由于营养液的浓度较低，用摩尔浓度或毫摩尔浓度表示更合适。这种方法也不能直接用来配制营养液。

（4）电导率 (EC)  是指单位距离的溶液其导电能力的大小，国际上通常以毫西门子/厘米 (mS/cm) 或微西门子/厘米 (S/cm) 来表示。在一定浓度范围内，溶液的含盐量与电导率呈正相关，含盐量越高，溶液的电导率越大，渗透压也越大。因此电导率能反映出溶液中的盐分含量的多少，但是不能反映出溶液中各种元素的浓度。电导率可以用电导仪测定，简单快捷，是生产上常用的检测营养液总浓度(盐分)的方法。

（5）渗透压  用Pa表示，可以用渗透计法、蒸气压法、冰点下降法测量。但是使用并不方便。