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2019年4月4日 作者:xwz2367609 [返回]
支撑垂直农业与垂直农场发展的温室设施技术(4)

第五节,营养液技术创新

营养液技术是支撑未来垂直农场与垂直农业的关键技术,各类作物的正常生长与高产优质都取决于营养液配方的科学性;对于营养液技术的研究,目前大多数还是以植物所需的17种元素(氮、磷、钾、钙、镁、硫、铜、锌、锰、铁、钼、硼、钠、氯、硅、铝、硒)的科学比配为研究内容,不同的作物按照其生长需肥特性及不同阶段的生理需求进行元素之间比例及浓度的调整,以适应生长发育高产优质之需求。是基于李比希矿质学说的具体生产应用,植物吸肥的机理都是以元素的离子态吸收,所以在配制营养液时必须以能溶于水的化合物为肥料进行配制。在具体生产应用上,大多数以无机化合物为原料,也有以发酵的有机液作为营养液,以下就营养液的研究方法及研发成果作创要介绍。

一、常用的营养液配方研究方法

营养液配方的研究方法较多,但较为科学快速确定一种作物的营养液配方,通常使用成份分析法;要制定某种植物的配方,首先选择生长正常发育良好的植株进行全株的灰份分析,一般采用原子吸收光谱仪进行元素成份测定,按照测定结果计算出各元素之间的比例关系;再从该植株所生长的土壤环境中取部份样品,确定根系周围的土壤溶液浓度;以上述两项测定为基础,确定配方的总盐浓度,再按比例关系计算出各元素的占比浓度,以此为基础确定了该作物的基础配方。以基础配方为依据开展栽培试验,栽培试验一般进行大量元素30%波动范围之内的变量试验,通过变量试验确定各元素的最佳浓度阈值,从中选择试验配方组合中对产量与品质影响度最大的比配作为生产配方应用;采用上述研究法需注意以下几方面问题:

1、根据对生长正常的植株进行化学分析的结果来确定营养液配方是否符合生理平衡要求的。这样确定的营养液配方不仅适用于一种作物,而且可以适用于这一大类作物,但不同大类的作物之间的营养液配方可能有所不同,因此要根据作物大类的不同而选择其中有代表性的作物来进行营养元素含量和比例的化学分析,从而确定出适用于该类作物的营养液配方。

 2、由于种植季节、植物本身特性以及供给作物的营养元素的数量和形态等的不同,可能会影响到植物体的化学分析结果,有时分析的结果可能还会有较大的不同。例如,硝态氮可能会由于外界供给量的增大而出现大量的奢侈吸收,导致植物体内含量大幅度增加,这样测定的结果不能真实地反映植物的实际需要量。

3、通过化学分析确定的营养液配方中的各种营养元素的含量和比例并非严格不能变更的,它们可在一定的范围内变动而不致于影响植物的生长,也不会产生生理失调的症状。这是因为植物对营养元素的吸收具有较强的选择性,只要营养液中的各种营养元素的含量和比例不是极端地偏离植物生长所要求的范围,植物基本上能够通过选择吸收其生理所需要的数量和比例。一般而言,以分析植物体内营养元素含量和比例所确定的营养液配方中的大量营养元素的含量可以在一定范围内变动,大约变幅在±30%左右仍可保持其生理平衡。

在大规模无土栽培生产中,不能够随意变动原有配方中的营养元素含量,新的调整配方必须经过试验证明对植物生长没有太大的不良影响时,方可大规模地使用。

二、丽水市农科院自主研发的营养液配方

丽水市农科院通过近15年的无土栽培研究与推广,在蔬菜、瓜果、果树、花卉等经济植物上作了广泛的试验,形成了具一定覆盖度的系列化营养液配方(12-1),适合于各类作物的无土化营养液栽培,以下就丽水农科院自主研究并在生产上得以验证的几款配方作简要介绍。营养液配方分为理论配方,理论配方只表述各元素的浓度比例关系,无法在生产实践上配制使用,而生产配方则是以理论配方为依据,以不同地区的水质报告为参考,计算出适合该水质的化合物混合组配,也就是说只有换算成化合物的使用量,方可在生产上操作配制。

12-1  丽农营养液配方集

备注:水稻为喜硅植物,在上述配方基础上添加100ppm的硅元素。

以上述黄瓜的元素组配为例,计算大连某地区井水为原水的生产配方;首先对井水进行钙镁离子及PH值的检测,该井水的钙离子含量为47.7ppm,镁离子含量为16.0ppmPH值为7.06;按照上述黄瓜配方的理论组配进行生产配方的调整如下(12-2)

122 按地区水质进行黄瓜配方的调整

元素种类

N

P

K

Mg

Ca

S

Fe

Zn

B

Mn

Cu

Mo

理论组配

140

50

350

50

200

150

3

0.1

0.3

0.8

0.07

0.03

生产组配

140

50

350

34

152.3

150

3

0.1

0.3

0.8

0.07

0.03

上述列表中的生产配方为理论组配扣除原水中的钙镁离子含量所得,再按照生产组配计算营养液配方的化合物组成,在计算配方时一般都是以硫为自由度,因为作物对硫的适应范围较广,最低值为16ppm,最高值可达1440ppm;通过计算适合该水质的化合物配方如下(表12-3.

12-3  适合该地区水质的化合物组配

序号

种类

用量(g/t

1

四水硝酸钙

932.2

3

硫酸钾

786

3

磷酸二氢铵

183.4

4

七水硫酸镁

344.8

5

螯合铁

23.077

6

一水硫酸锰

2.461

7

硼酸

1.716

8

五水硫酸铜

0.275

9

二水钼酸钠

0.076

10

二水硫酸锌

0.302

按照上述比配配制的营养液理论浓度为1.9ms/cm 

12-3化合物组配的实际元素含量与表12-1的元素比配的计算误差如下(表12-4):

12-4  化合物组配的计算误差

元素种类

理论比配(ppm)

实际比配(ppm)

误差(±%)

N-NO3-

119

110.561

-7.1%

N-NH4+

21

22.344

+6.4%

K

350

350

0%

P

50

49.392

-1.2%

Mg

34

34

0%

Ca

152.3

158.198

+3.9%

S

150

188.945

+26%

Fe

3

3

0%

Zn

0.1

0.1

0%

B

0.3

0.3

0%

Cu

0.07

0.07

0%

Mo

0.03

0.03

0%

Mn

0.8

0.8

0%

上述配方计算以硫(S)为自由度,其它元素±误差控制在10%以内,该化合物组配可用于该水质用于黄瓜生产专用配方使用。

在具体生产的应用上,除非所用的原水为反渗透纯水,否则都需对原水的水质进行水质分析,重点测定钙镁离子及PH值,其它元素对配方及作物生产影响不大,但对于一些有污染的原水还必须进行其它指标的测定,以防重金属超标。

 

 

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