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1、营养液处方制作基础刘和风 段春玲 张瑞英一、在培养液栽培中营养液的重要性培养液栽培法是由各种系统组成的，在不同的系统中，独自专一的营养液是培养液栽培的重点。营养液的适合性、专一性包括营养液的组成、合成分的比例、营养液的浓度以及管理方法等。除此以外，还要受栽培环境、植物种类和发育阶段的影响。从这个意义上来看。无论哪个系统都有一个共同的问题，那就是都会对营养液的管理产生影响，而且还不仅仅只是单纯地对营养液的管理产生影响，在这其中，对营养液的测定、控制都会造成很大的困难。营养液的组成和浓度的管理，也就是所谓的肥料管理，是实现现代化、商品化、规模化生产的基础，也是现代化农业的一个重要组成部分。我国在营
2、养液栽培方面起步较晚，目前还没有自己独立的理论体系。日本在营养液的配方研究、开发方面起步较早，开发了多种配方，并在实际生产中得到大量的应用。为了促进我国营养液栽培方面的发展，现以日本山崎处方为例，介绍一下营养液处方制作的基础知识。二、营养液制作的条件植物生长发育必需的无机养分，主要元素有氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)；微量元素有铁(Fe)、硼(B)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Mo)；还有作为副成分出现的硅(Si)、氢(CI)、铝(AI)、钠(Na)等。水培使用的培养液，除了需要这些元素(成分)的适当比例的同时，还必须包含适当的浓度。另外在营养液的配
3、制时，一定不要忘记原木的水质情况，原水通常指地下水、自来水、河水等。在原水所含的各种成分中，可以作为肥料出现的有Ca、Mg、Na等离子。在使用这些水配制营养液时。要相应地减少这些离子的含量。由于植物不能完全吸收，就会在植物的栽培基质中积累下来，久而久之，就会变成有害的物质，出现一些危害植物生长的现象。表一 大量元素的原子量、吸收形态、离子价数、当量重 元素元素符号原子量离子形态价数当量重氮N14NO3-、NH4+114/1=14磷P31PO43-331/3=10.3钾K39K+139/1=39钙Ca40Ca2+240/2=20镁Mg24Mg2+224/2=12三、营养液制作的理论知识在营养液的
4、成分中，必须清楚的是作为肥料的五大元素，氮、磷、钾、钙、镁。这五个元素的原子量和价数必须熟记(见表一)。这些元素和元素组成的化合物(盐肥料)，在水中分别溶解为阳离子或阴离子。被植物吸收，肥料就是由这些阳离子和阴离子以等同的当量数结合起来，这一点很重要。举例说明，如果把101克KNO3(硝酸钾)溶解在1升的水中，就可以得到1摩尔的KNO3溶液。此时，溶液中就含有1当量的K(39克升)和1当量的NO3(62克升)。再把它稀释1000倍，它的千分之一就是毫克当量。通常使用的浓度就是毫克当量。对于KNO3来说，把10l毫克溶解在1升的水中，它就变成1毫克当量。为什么不使用百分数(%)或百万分之一(pp
5、m)来表示溶液的浓度呢?这是因为，肥料的成分是以溶解的离子状态发挥作用的，即阴离子和阳离子两种形式，因此必须考虑到双方能否以离子状态(不结合成易挥发、沉淀的物质)存在。如果使用摩尔浓度和当量浓度的话，处理的数据能够实现整数化和单纯化，关于肥料的计算也比较容易。作为不用考虑以阴、阳离子状态存在的微量元素来说，完全可以只用ppm浓度来表示。表二是主要肥料盐的分子式、当量重和成分含量，如果以此为基础，可以计算肥料中有效成分的含量。表三列出了作为肥料使用的一些盐的成分(阴离子、阳离子)，以它们为基础进行肥料设计时使用的基本数据，特别是溶解度在营养液配制过程中很重要，在不考虑溶解方法的条件下，尽量使用容
6、易溶解的肥料盐。目的是在浓缩的肥料桶内不要形成沉淀，浓缩的A液和B液中必须考虑到是否会有两种离子结合成沉淀物，如Ca2+和C032-就不能同处在一个肥料桶里，否则就会形成碳酸钙沉淀。四、营养液的基本性质以国试处方均衡培养液(贝表四)为例，来看一下营养液的基本性质。国试处方是日本最普遍使用的水培养液处方。表的内容可以从以下几个方面分别叙述。表四 园试处方均衡营养液 肥料盐阳离子浓度（meq/l）阴离子浓度（meq/l）摩尔浓度(mM/l) 分子量肥料盐浓度(mg/l)NH4-NKMgCaH计NO3-NPO4-PSO计Ca(NO3)24H2O 88884236.2944.6KNO388888101
7、.1808.9NH4H2PO44/38/34444/3115.0153.4MgSO47H2O44442496.0496.0合计4/38488/324164424表五 营养液的设计表 肥料盐阳离子浓度（meq/l）阴离子浓度（meq/l）摩尔浓度(mM/l) 分子量肥料盐浓度(mg/l)NH4-NKMgCaH计NO3-NPO4-PSO计Ca(NO3)24H2O 236.2KNO3101.1NH4H2PO4115.0MgSO47H2O496.6合计1. 无论什么盐都用当量单位表示，阳离子和阴离子浓度的当量数是相等的；2. 肥料中所有阳离子和阴离子合计的当量数也理所当然的相等；3. 不同的盐在水中分
8、解成离子，阴、阳离子的价数是完全相等的。如果由不同的盐提供的Ca2+和SO42-处在同一溶液中就会结合成沉淀物CaSO4，为了避免出现类似的情况，肥料浓缩液往往分为A液和B液，使它处在不同的容器。当然。最后这些离子还是要处在同一容器内或植物生长的同一基质内的，只是离子的浓度很低，不至于形成沉淀物。在园试处方中，应该记住的是氮16、钾8、钙8、磷4、镁4这几个数字，记住这几个数字对营养液的配制是很有必要的。这些数字全部是它们的毫克当量数。简单的记法可以是16、4、8、8、4(N、P、K、Ca、Mg)，如果象这样用当量来表示营养液浓度的话，就会使之简单并容易记住。让我们再看一下表四，将肥料盐溶入水
9、中，变成以阴、阳两种离子存在的可以用当量来表示浓度液。对Ca(NO3)2来说，Ca和NO3中的N其离子浓度都是8毫克当量。此时溶液中全部的阴离子和阳离子毫克当量的合计数都是24(这时溶液的EC值大约是合计值的十分之一，即2.4dsm)。在这个表里还有摩尔浓度这一项。1分子量(g)的元素或盐溶解在1升水中得到的溶液的浓度是1摩尔浓度。摩尔浓度很容易和当量浓度混淆，1摩尔的溶液里，如果某个阴离子的价数是2价的话，那么它就是2个当量，如果是3价的话，它就是3个当量。从这里看，用当量作基本单位，要比摩尔更合适。构成分子的元素，可以判断出在分子中离子的价数，以Ca(NO3)2为例，Ca的价数是2价，可以
10、和1价的2个NO3进行结合。所以，把1毫摩尔的这种肥料溶解，就可以得到40毫克的Ca和28毫克的NO3，其当量数都是2毫克当量，这一点也要很好的理解。五、营养液的设计和处方1. 营养液的设计营养液的设计，使用表五的设计用纸比较好理解，以下是它的设计程序。首先，在营养液设计表酌供求栏里，写上阴、阳离子的目标浓度；设计主要元素时，要尽量高效率地使用肥料盐。在变换肥料盐改变元素的平衡(浓度比)时。要尽量避免一些对植物的生长发育产生不利影响的如SO42-、C1-、Na+等离子的使用；对各元素的阴、阳离子的总量进行平衡；一定不能对SO42-、Cl、Na+等离子不加限制地使用，因为它们会对植物造成危害。所
11、以一定要把它们的浓度控制在使植物免遭危害的范围内；当离子的总量增加到一定程度时，培养液的溶解能力就会降低，对水的吸收就会受到抑制。一些不需要的离子就会结合成盐而从培养液中沉淀，例如，Na+和SO42-要是过剩的话。就会结合成Na2SO4而变成沉淀；在选择肥料时，溶解度可能比较大，但是它们所分解后形成的阴、阳离子再组合的，溶解度可能会变小，这种情况也一定要考虑进去；选择使用肥料盐，写到左边的一栏里，要尽量使用溶解度高的肥料盐。另外，含钙的盐溶解度一般都不高，在使用时，设计钙的磷酸盐和硝酸盐可能比较好一些，再就是在选择肥料盐时，要把价格的因素也考虑进去；最后，计算出肥料盐的摩尔浓度、当量浓度以及浓
12、度为1摩尔盐溶液所需要肥料的盐的量，并把它们记入相应的栏内。此时，要注意肥料盐的结晶水的数量，因为同一种肥料盐含结晶水不一样的情况很多。表六 几种蔬菜叶中无机成分（主要元素）的含有率（干物质重%）种类全NPKCaMg黄瓜4.620.776.163.860.78西红柿5.150.546.782.920.76菜椒5.910.517.021.830.82胡萝卜5.331.084.663.120.51菠菜5.760.628.380.721.43表七 培养液处方的计算方法（以表六中黄瓜为例） 全NPKCaMg含有率原子量lme(mg)me比me(k=8)4.620.776.163.860.7814313
13、94024140.33940/2=2024/2=124.62/14=0.330.77/10.3=0.0756.16/39=0.163.86/20=0.190.78/12=0.065k;8/0.16=50,各数值乘以50，毫克当量比可变成以下数值0.33x500.075x500.16x500.19x500.065x5016.53.789.53.32. 山峙法是从植物的无机成分的含有率或含有量来设计培养处方的园试处方是日本农学家山崎先生，通过分析黄瓜(见表六)的五大元素的含量而制出的。采用这种方法，能够分析出各元素的吸收比例，当然也就可以根据这一结果制订出黄瓜的营养液处方。表七就是以表六黄瓜栏为基
14、础，将营养处方的制作方法表示出来。首先根据各元素的含有率(%)和1毫克当量数计算出毫克当量比为0.827；为了便于进一步考虑培养液处方的制订，把K元素的毫克当量数变成8，其他元素也变成相应的值了。其结果在表七的最下面一栏。当然它的值除了K元素以外，其他值都和园试处方有所不同；将表七的结果放入表四中，选择合适的肥料盐。山崎先生用这个毫克当量比为基础，分别按14、12、1、2，四个单位进行试验，结果发现毫克当量比为1时，蔬菜生长最好，这个组成又是在均衡培养液的框架下配制出来的。所以把它当作后园试处方进行推广使用。3. 以植物离子吸收浓度为基础，设计营养液处方山崎先生研究的方法主要是将植物进行水培，
15、间隔一段时间测定营养液以及植物体中各元素含量，将一定期间内吸收的肥料作为n，同时吸收的水量作为W，而形成不同的nw比，这里的W是叶面蒸腾量、液面蒸发量和生长吸收量之和，而并非真正的吸水量，nW尽管不是根的吸收浓度，但对营养液管理中的浓度管理有一定参考意义，能显示作物的特性。植物对吸收养分的吸收浓度称为nW。植物对培养液吸收的组成、浓度、循环方式在培养液中的变化很小。从保证植物生长发育良好的角度考虑，每种植物都要先测定其主要元素的含有率，然后使用山崎的计算方法，确定其肥料处方，这也称为山崎处方。在al的容器内加入m的肥料，使之溶解后，培养液的浓度就用m/a来表示，在一定的时间内植物生长发育消耗的水分为wl，吸收的肥料为n，培养液的浓度就用m-n/a-W表示。这种方法的特点是在计算n/m的同时，培养液的组成和浓度也同时确定了。4、花卉的营养液处方这种植物的培养液处方设计方法在花卉生产方面也得到了广泛的应用，尤其是在大规模生产经营上，起到了重要的作用。但是由于花卉的品种比较好，对肥料的要求存在着差异，同时，不同生产地的水质情况也一样，需要对处方作进一步的调整。所以，到目前为止，真正成熟的处方还不多，下面列举的是几个比较固定的花卉的营养液处方(见表八)。
