无土栽培原理课件.ppt

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1、第三章 无土栽培原理,第一节 固体基质,一、固体基质的种类,无机基质 砂子、砾石、珍珠岩、蛭石、岩棉、矿棉、陶粒、聚乙烯、聚丙烯、酚类树脂、尿醛泡沫塑料、炉渣有机基质 草炭、泥炭、木屑、秸秆、稻壳、树皮、棉籽壳、蔗渣、椰糠,二、固体基质的作用,支持固定保持水分保持和提供营养提供氧气缓冲作用,三、对固体基质的要求,(一)理想基质应具备的条件1.适于多种植物种植和植物各生长阶段2.容重轻，便于搬运3.总孔隙度大，饱和吸水后能保持大量通气孔隙4.吸水、持水力强，浇水次数少；多余水分容易排除。5.有一定弹性和伸长性，对根系固定性好。6.水少时不易断裂伤根，水多时不妨碍根系呼吸。7.绝热性好，温度稳定,

2、8.不带病、虫、草害9.不因变温、药剂而发生变质，便于消毒10.有一定肥力和对养分和pH的缓冲能力，不干扰营养液的营养构成和pH11.pH值易调节12.不污染环境,（二）基质的物理特性,1.容重 基质干重/基质体积（g/cm3）以0.10.8g/cm3为好。对于容重小而吸水多的基质，湿容重更重要,2.总孔隙度持水空隙和通气空隙总和占基质体积的百分数总孔隙度=(1-容重/比重)100总孔隙度在5496%较适宜 大空隙占5%以下属低孔隙度，占530%属中等孔隙度，大于30%属高孔隙度。高孔隙度基质持水量低，易干燥,3.气水比（大小空孔隙比）一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值，以基质大孔隙和小孔

3、隙之比表示，并以大孔隙值作为1 大小孔隙比=通气孔隙（%）/持水空隙（%）气水比124范围内为宜，基质持水量大，通气性好 用孔隙度衡量就是总孔隙度中同时能够提供20%的大孔隙和2030%的小空隙,4.颗粒大小（粒径）基质颗粒可分五级：1mm、15mm、510mm、1020mm、2050mm以0.55mm为好，小于0.5mm的颗粒最好不超过基质总量的5%,表 基质的物理性状及pH值,（三）基质的化学特性,1.基质的酸碱度（pH值）植物生长适宜pH为5.67石灰质砂石富含CaCO3，不适合作基质酸性或碱性基质用前应水洗、调节酸碱基质酸碱度的测定方法,2.基质的盐基交换量（CEC）指阳离子代换量，即

4、在一定酸碱条件下，基质含有的可代换性阳离子的数量 以100g基质代换吸收阳离子的毫克当量（me/100g基质）表示 盐基代换量越大则缓冲能力越强 缓冲能力顺序：有机基质无机基质惰性基质营养液,高位草炭为140160中位草炭为7080蛭石为100150树皮为7080砂、砾、岩棉等惰性基质为0.11.0 盆栽基质在10100比较适宜,盐基代换量（me/100g）,3.基质的电导率（EC）已电离盐类溶液浓度，用毫西门子/厘米（mS/cm）表示 花卉基质电导率小于0.370.5 mS/cm时，达1.32.75 mS/cm时不用施肥蔬菜作物基质的电导率应大于1mS/cm基质可溶性盐不宜超过1000mg/

5、kg，最好500mg/kg,4.基质的化学成分及稳定性无土栽培中要求基质有很强的化学稳定性不含有毒物质减少营养液受干扰的机会，保持营养液的化学平衡,表 几种基质的营养元素含量*为百分数（%）,5.基质的碳氮比一般基质栽培要求碳氮比宜低，不宜高，通常碳氮比在300:1左右较为适宜 C/N值在200:1500:1属中等，小于200:1属低等，大于500:1属高等,表 基质的化学特性,四、几种固体基质的特性,（一）无机基质1.岩棉 质地轻，易般运；理化性稳定；高温合成，不带病菌；吸水力强，水分供给充足；水分张力小，易沤根;不腐烂，育苗后定植到土壤中造成污染,2.砾石、砂,容重大，搬运不方便；持水性差

6、，便于排水通气，不利于保水保肥，气水比矛盾大，缓冲能力差含有一定的微量元素Fe、Mn、B等，但有时会引起微量元素中毒，特别是在酸性条件下 大量元素含量少，不会影响营养液浓度平衡带菌少，消毒容易石灰性砂子含有大量的氧化钙，一般含量超过20%的不能作基质使用,3.蛭石,容重小，体轻，搬运方便，保水保肥能力强，通气性好有较强缓冲能力和离子交换能力，矿质营养能适量释放，供植物吸收利用，但氮磷较少用12次后会破碎，孔隙变小，影响通气和排水。pH6.59.0，与酸性基质混合使用较好国外园艺用蛭石按直径大小分为4级,4.珍珠岩,容重小，体轻，易搬运，易漂浮，固定性差持水性好，通气性好，易排水理化性状稳定，盐

7、基代换量低，没有缓冲能力和离子交换性能不易分解，不对营养液产生干扰；但易碎带菌少氧化钠含量不宜超过5%常用颗粒大小34mm。与其他基质混合使用,6.膨胀陶粒,容重大，大孔隙多，通气排水性好，持水性差。pH4.99.0，有一定盐基代换量，CEC621 me/100g，碳氮比低。多数颗粒横径0.51cm，坚硬不碎，可反复使用，但连续使用后表面吸收的盐分易造成小孔堵塞,7.炉渣,容重适中，通气排水性好，持水性差不单独使用，混合用量不超过60%，粒径为15mm电导率1.83mS/cm，含一定大量元素和微量元素，对营养液成分影响大。PH值较高使用前应清洗或用酸液中和资源丰富，价廉，带菌少,8.泡沫塑料,

8、特别是脲醛泡沫体轻，固定性极差，通气排水性好，持水性强，受到一定外力压缩后能恢复原状pH6.57.0，可随意调节；富含氮、磷、钾、硫、锌等元素，单独种植观赏花卉，不需要生长量时，可只浇清水可用酸碱和高温处理，不带病虫、草籽,（二）有机基质,1.草炭(泥炭)容重小，体轻，易搬运；通气性强，持水量大草炭的PH值 3.06.5,个别达到7.07.5 盐基代换量中等或高 有机质和全氮含量高，如有机质含量达到40%以上，最好与其他基质混合使用，以增加容重，改善结构，混合比例为2575%（体积比）,草炭可分为三类：,低位草炭 高位草炭 中位草炭,2.芦苇末(人工泥炭),容重0.200.4g/cm3总孔隙度

9、80%90%气水比0.51.0电导率1.21.7 mS/cmpH7.08.0盐基代换量6080me/100g，具有较强的缓冲能力 营养元素含量丰富,3.甘蔗渣,容重为117g/cm3大孔隙44.9%，小空隙46.3%气水比1:1.03pH为4.865.3蔗渣的粒径为515mm,4椰糠(金椰粉、压缩植物培养料),吸水力强、持水量大、通气性和排水性较好，保肥能力较强，容重适中PH适中，但是碳氮比较高，容易出现缺素现象 与其他基质混合使用，是盆栽培花卉比较理想的基质,5.腐叶,有较好的盐基交换量、持水性、透气性 是花卉常用的混合基质的种类之一，不适合单独使用,（三）混合基质(复合基质),基质混合的原

10、则是基质的理化形状可相互补充，混合后复合基质的理化性状更好；配比合理以23种基质混合为宜1：1的草炭：蛭石、1：1的草炭：锯末、1：1：1的草炭：蛭石：锯末、1：1：1的草炭：蛭石：珍珠岩,（四）基质的消毒,1.蒸汽消毒 在有蒸汽的地区使用经济实用、效果好，安全，无污染但是较其他方法比成本高,2.化学药剂消毒,成本低廉，效果好但是应避免药物残毒，安全性差，易造成环境污染 是目前无土栽培中一种常用的消毒方法,(1)40%甲醛(福尔马林)杀菌效果好、杀虫效果差 40%甲醛稀释4050倍，喷洒在基质上混匀，每米3基质喷洒药液2040L，然后覆盖塑料薄膜密闭24小时以上。使用前基质风干两周左右,(2)

11、氯化苦 化学名称三氯硝基甲烷(Cl3CNO2)，在1520下效果好。将基质堆成30cm厚，每隔30cm打一孔，孔深1015cm，注入氯化苦35ml，立即将孔堵住。然后再堆第二层基质，打孔放入药剂。共处理23层，然后覆盖塑料薄膜密闭710天，使用前基质风干78天左右。,(3)威百亩 对线虫、杂草和某些真菌有效。施用时1L威百亩加入1015L水稀释，喷洒在10米3基质上，然后覆盖塑料薄膜密闭15天,(4)漂白粉化学名称次氯酸钠或次氯酸钙。方法简单迅速，特别适于砾石、砂子消毒配制0.31%的药液浸泡基质0.5小时以上，然后用清水冲洗消除残留氯。也可用次氯酸代替漂白粉用于基质消毒。,3.太阳能消毒,是

12、一种安全、廉价、简单实用的基质消毒方法 在夏季温室、大棚休闲期间进行将基质喷水，使其含水量达到80%，堆成2025cm高，覆盖塑料薄膜，密闭温室、大棚升温1015天。,第三章 无土栽培原理,第二节 营养液,一、无土栽培对营养液的要求,（一）营养液配方中各种离子的浓度1.营养液的组成浓度范围,表 营养液的组成浓度范围(清水茂 1977),表 营养液中微量元素及其化合物的适宜浓度(山崎 1973),2.NO3-N与NH4+N的比例,营养液氮源以硝态氮为主，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

13、和铵态氮的比例为5:111.5:0.5；黄瓜最好不超过3:1,（二）营养液的总浓度,表 营养液总的浓度范围,开放式无土栽培系统，营养液的EC值应控制在23 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 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。,栽培过程中，应对营养液进行监测，最简单常用的方法是采用电导仪直接测定营养液的EC值 一般情况果菜类蔬菜生育期36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12个月的叶菜可连续生产34茬更换一次营养液,（三）营养液的酸碱度,无土栽培的营养液PH为5.86.2的弱酸

14、范围生长最适宜，不能超过PH5.56.5范围。PH7时Fe、Mn、Cu、Zn等易产生沉淀PH5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 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,（四）营养液的容存氧,1.植物对营养液中氧气的要求溶存氧浓度(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)表示一般营养液中的溶存氧含量维持在45mg/L以上,测定用溶氧仪(测氧仪)。方法简便、快捷一般是测定溶液的空气饱和百分数(A)

15、，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=MAM0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 在一个标准大气压下不同温度溶液中饱和溶存氧含量,2.补充营养液中溶存氧含量的途径,(1)落差法(6)滴灌(2)喷雾(7)搅拌(3)营养液循环流动(8)压缩空气(4)增氧器(9)反应氧(5)间歇供氧,(五)无土栽培对营养液温度的要求,要求适宜、恒定的温度营养液适宜温度范围在1325最适温度在18

16、20 处理方法贮液池设置于地下，加大贮液池的容量用保温材料及黑色薄膜或反光膜保温设有增温、降温等调温设备（现代化）,（六）无土栽培对水质的要求,1.对水质的要求 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,(1)水质的硬度水中钙和镁盐的含量是软、硬水划分标准硬水中钙、镁盐多我国北方地区多为硬水 水的硬度单位体积：用CaO含量表示，每度相当于10mg/L CaO用15度以下的水进行无土栽培较好,表 水的硬度划分标准,(2)水的 PH5.58.5之间均可使用(3)水的悬浮物 10mg/L可以使用(4)要求水的氯化钠含量 2

17、00mg/L(5)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(7)重金属,表 无土栽培水中重金属及有毒物质含量标准,2.无土栽培用水源的选择,(1)自来水 水质上有保障，成本高(2)井水(地下水)需要经过分析化验后使用(3)收集雨水、水库水、河水 需要沉淀过滤后使用,二、园艺作物营养液浓度配方,（一）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

18、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,（二）介绍几种园艺作物营养液浓度配方,1.日本园式均衡配方(黄瓜),2.日本园式配方(堀1966)通用 单位：mmol/L,3.山崎(1978)表-1按几种蔬菜的吸收浓度确定的营养液肥料配合,表-2 按几种蔬菜的吸收浓度确定的营养液的肥料配合(山崎1978),续 表,4.斯泰纳通用配方,5.Hoagland和Snyde(1938)通用 单位：mmol/L,采用以下化合物用量为：四水硝酸钙1180mg/L、硝酸钾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,

19、6.Hoagland和Snyde(1938)通用 单位：mmol/L,采用以下化合物用量为：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾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,采用以下化合物用量为：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾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,采用以下化合物用量为：四水硝酸钙600mg/L、硝酸钾378 mg/L、硝酸铵64 mg/L、磷酸二氢

20、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,采用以下化合物用量为：四水硝酸钙786mg/L、硝酸钾341 mg/L、硝酸铵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,三、营养液的配制,（一）营养液配制的原则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1.母液的配制 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100200倍,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

21、配制。一般包括NH4H2PO4、MgSO4，浓缩100200倍 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10003000倍,2.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1/22/3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,（二）营养液浓度的表示方法,1.化合物重量/升(g/L，mg/L)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),不能直接用来配制营养液

22、，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，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,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,（三）营养液配方浓度的计算方法,以斯泰纳通用配方为例计算：,

23、1.根据元素的mg/L数按比例计算法,配方中钙的浓度为每升水含180mg钙，如果用Ca(NO3)2作为钙盐，Ca(NO3)2的分子量为164，而在164mg硝酸钙中含有40mg钙。按比例法计算为：40164=180X X=(164180)/40=738(mg/L Ca(NO3)2的纯度为90%Ca(NO3)2的实际用量为：738mg90%820(mg/L),然后计算820mg硝酸钙中的能提供的氮素量含量，以此类推就可以计算出配方中各种元素相应的化合物的用量。结果为：Ca(NO3)2 820 mg/L K2SO4 290 mg/LKNO3 319 mg/L MgSO4 526 mg/LKH2PO4 139 mg/L,2.配方计算方法,与按比例计算的原理相同，只是先计算1mg/L元素所需化合物的量，然后乘以配方中各元素的量，既为所需元素相应的化合物的用量。还可将计算好的1mg/L元素所需化合物的用量列表，然后查表计算,3.毫摩尔计算法,利用化合物配平的方法列表计算,用配平结果的摩尔数乘以化合物的分子量，计算得到各元素所用化合物用量结果如下：Ca(NO3)2 4.516490%820 mg/L KNO3 310195%319 mg/L KH2PO4 113693%=139 mg/L K2SO4 1.517490%=290 mg/L MgSO4 21200.45=533 mg/L,