在植物的生长过程中，各类营养元素发挥着不可或缺的作用。无论是大量元素，还是中微量元素，它们的平衡与协调直接关系到植物的健康状况、产量与品质。了解这些元素的生理功能、缺乏或过剩的症状，以及如何科学地调配营养液，对于农业生产，尤其是现代化的无土栽培技术而言，具有重要意义。

镁：光合作用的关键参与者

镁以二价镁离子的形式被植物吸收，其吸收过程与植物根系的阳离子交换量紧密相关。阳离子交换量高的作物，对镁的吸收能力更强。不过，植物对镁的需求量整体上比钙少很多，在植物体内的含量约为0.1% - 0.3%。以番茄为例，其不同节位叶片中的钙含量均高于镁。

镁与钙有着明显的区别。钙在植物体内不可移动，而镁具有较强的移动性。当植物缺镁时，老叶中的镁会优先向幼嫩部位和器官转移，因此缺镁症状通常表现在老叶上。如果植物的叶脉是平行的，缺镁时老叶会呈现肋骨状黄化；若为网状叶脉，则会出现斑块状黄化。相比之下，钙缺乏的症状，如番茄脐腐病、花发育异常、包心菜烧心等，多发生在幼嫩、蒸腾拉力小的部位，且由于钙的不可移动性，常出现在远离植株茎部的幼嫩植株部位或叶片上，像番茄从8楂叶、10楂叶到13楂叶及以上不同节位，钙含量各不相同。

镁离子在光合作用旺盛的叶片和细胞分裂活跃的部位大量富集，主要存在于细胞核、细胞质液和液泡中。镁在光合作用中起着关键作用，参与光化学磷酸化反应，同时还参与碳酸固定反应、碳水化合物和脂肪及核酸的合成反应、丙酮酸的脱碳酸反应、柠檬酸合成酶反应、TCA循环以及ATP反应等各种物质代谢过程。此外，镁与磷的吸收和在体内的移动性密切相关，种子中的磷化合物植酸钙镁也离不开镁盐。在谷物发育后期，镁的用量会增大，在谷物结实期会聚集，此时谷物周围的叶片就容易出现缺镁症状。在南方的红壤、黄壤地区，由于土壤条件等因素，比较容易出现缺镁现象。在大量元素中，镁的用量仅次于钾和钙，多于磷。

铁：能量转换的核心元素

铁属于中量元素，各种作物主要以二价和三价离子形态吸收铁。在pH值较高时，铁容易与氢离子结合形成氢氧化铁沉淀，所以通常以螯合铁的形式供应铁元素，以满足植物生长需求。

铁在植物体内参与合成铁卟啉、细胞色素、过氧化氢酶、硝酸还原酶等。在二价铁和三价铁的氧化还原变化过程中，实现了电子能量的移动，促进了植物体内的呼吸作用，是重要的能量载体，尤其是铁氧化还原蛋白在叶绿素光合作用中发挥着关键作用。铁的移动性不强，当植物铁元素输送不足时，首先在嫩叶上表现为退绿黄化。缺铁不仅会加剧钾元素的缺乏，还可能导致磷、铜、锌、锰等元素的过量吸收。目前，螯合铁的稳定性比传统铁肥更高，能更好地为植物提供铁元素。

铜、锌、锰：不可或缺的微量元素

铜以二价铜离子的形式被吸收，是一种微量元素，在营养液配方中含量大概为0.02ppm。别看其含量少，却是植物生长必不可少的。有些地区的水中含有铜元素，但在配置营养液时仍需精确计算和供给。铜主要参与细胞色素、抗坏血酸以及多酚和氨基等物质氧化酶的构成，对植物的呼吸作用和光合作用起着重要作用。缺铜时，植物首先表现为叶尖凋萎，严重时会导致坏死和落叶。而且，缺铜会导致铁和锰吸收过剩；反之，铜过量吸收也会引起缺铁和缺锰的症状，所以当叶片出现黄化时，需要仔细判断是缺铁还是铜过量。

锌也是以二价锌离子的形式被植物吸收，同样属于微量元素，在营养液中的配比大概是0.05ppm。虽然用量极少，但对植物生长至关重要，它与多种酶的活性息息相关，缺乏会导致光合作用、呼吸作用等各种代谢不正常。在植物体内，锌是碳酸以及蛋白质结合体分解时脱氢酶的构成物质，也是植物生长激素合成的重要组成成分。当植物缺锌时，茎会短缩，叶片会丛生且变小，叶脉间出现斑点状黄斑。

植物主要吸收三价和六价的锰。锰与硝酸还原酶关系密切，对氮的代谢影响很大，在营养液中供给量一般为0.01ppm。缺锰时，植物体内硝态氮不能还原，豆科作物的根瘤菌固氮以及硝态氮的代谢会受到影响，所以对于豆科作物来说，锰肥十分重要。此外，锰还与维生素合成和抗病毒性相关。在种植叶菜类作物时，如果硝酸还原酶活性受影响，硝酸盐含量会升高，影响叶菜品质。锰还能抑制有机磷酸酯水解和磷酸酶的活动。缺锰时，叶片会变得细碎且呈杯状。

氯与硼：独特作用的元素

氯虽然在营养液配方中一般不专门添加，但硝酸钾肥料中的杂质以及部分地区自来水中的氯就足够满足植物需求。氯以一价氯离子的形式被吸收，在培养液中的浓度大概1 - 2ppm即可，它类似于中量元素。大多数作物对氯的耐受有一定限度，一般最好不超过35ppm，否则会影响品质和生长代谢，但也有一些耐氯作物，耐受度可高达350ppm。氯和锰共同参与光合作用中水的分解产氧阶段，直接影响光合作用，还与淀粉酶的活化以及细胞汁液pH值的调节有关。缺氯症状表现为从叶尖开始凋萎，然后整叶发黄，最后变褐枯死。

硼以硼酸的形式参与植物代谢并被吸收运转，以硼酸根离子的形式存在，属于阴离子。在培养液中的需求量大概是0.5ppm。硼在植物体内移动性较差，所以在追肥时，需要直接施用于花的部位，因为硼对促进花粉发育至关重要。硼参与同化糖和络合物的形成，有利于提高细胞膜的透性，在花粉培养液的配置中，除了以糖为基料外，还必须混入硼砂，通常添加0.01% - 0.1%的硼酸来促进花粉的萌芽与发育。从其他生理功能来看，硼与细胞壁果胶结构有关，尤其是在一些分裂旺盛的顶部薄壁组织细胞疏导形成过程中发挥作用。缺硼时，植物枝条脆易折断，顶端易折断，叶片皱缩变黄，果实僵化不膨胀甚至开裂，根部导管会变成黑褐色，表皮出现细微裂纹，花器官花粉发育异常，无法受精。硼过剩的症状与缺钾相似，都是从叶尖开始黄化，但硼过剩多表现在嫩叶叶尖，而缺钾是从老叶开始黄化。

元素平衡与营养液配方创新

元素过剩和缺乏一样，都会对植物造成危害，都是一种营养不良的表现。例如，硝酸还原酶活性不强时，会出现亚硝酸积累过剩；铁缺乏会导致铜和锰的过量吸收。在元素匹配方面，尤其是微量元素，它们之间的平衡十分重要。这也是气雾栽培和土壤栽培的重要区别，土壤栽培可以相对随意地增减肥料，因为土壤有强大的缓冲性，肥料与土壤颗粒结合后会缓慢矿化、释放；而气雾栽培或水培没有这种缓冲性，直接作用于根系，所以对配方中元素的平衡性要求极高。随意添加有机肥可能会改变原有配方的离子平衡，导致效果不佳甚至产生反作用。如果将鱼菜共生和营养液结合，建议白天供应营养液，晚上供应有机养鱼水，避免两者混合影响配方平衡性。

针对瓜类和果类作物，未来计划采用分根物培的方式，设计两个并排的种植槽，一部分根系在基础营养液配方中，另一部分根系在特定元素营养液中，这样既能提高产量，又能提升品质。同时，在研究营养液配方时，引入了新的模型，通过将营养液供给设置为六格池，分别盛放磷酸二氢铵、硝酸钾、硝酸钙、硫酸镁、铁肥和其他微量元素。作物移栽时将根系分成六股，分别进入不同的化合物池，在作物生长过程中，定期检测每个容器中pH值和EC值的变化，利用模型就可以计算出作物在相应时间内吸收的离子数量，从而得出营养液配方。这种研究方法大大提高了配方研究的效率，以前研究一个配方可能需要一年时间，现在一两个月就能完成，而且更加准确，还能针对苗期、开花挂果期、成熟期等不同阶段制定相应配方。研究时将根系分成六路是为了便于计算，实际种植时分成两路即可，一路是基础营养，一路是特定营养。这种方法一旦成功应用，将是营养液技术研究领域的一场革命，能够实现配方的批量化生产，把原本复杂庞大的工作简化为简单的测序工作，就像蛋白质结构与测序一样，效率得到百倍提升。

对植物营养元素的深入了解和科学运用，是推动现代农业发展的关键。通过不断探索和创新，我们能够为植物提供更精准、更高效的营养支持，实现农业的可持续发展。明天，我们将继续深入探讨糖、维生素和其他元素对植物生长的影响，期待与您再次相聚。