無土栽培營養液的管理

營養液的管理主要指循環供液系統中營養液的管理，非循環使用的營養液不回收使用，管理方法較為簡單，將在以后章節中敘述。營養液的管理是無土栽培的關鍵技術，尤其在自動化、標準化程度較低的情況下，營養液的管理更重要。如果管理不當，則直接關系到營養液的使用效果，進而影響植物生長發育的質量。

一、營養液中溶存氧的調整

無土栽培尤其是水培，氧氣供應是否充分和及時往往成為測定植物能否正常生長的限制因素。生長在營養液中的根系，其呼吸所用的氧，主要依靠根系對營養液中溶存氧的吸收。若營養液的溶解氧含量低于正常水平，就會影響根系呼吸和吸收營養，植物就表現出各種異常，甚至死亡。

（一）水培對營養液溶存氧濃度的要求

在水培營養液中，溶存氧的濃度一般要求保持在飽和溶解度50％以上，相當于這在適合多數植物生長的液溫范圍（15～18℃）內，4～5 mg/L的含氧量。這種要求是對栽培不耐淹浸的植物而言的。對耐淹浸的植物（即體內可以形成氧氣輸導組織的植物）這個要求可以降低。

(二)影響營養液氧氣含量的因素

營養液中溶存氧的多少，一方面是與溫度和大氣壓力有關，溫度越高、大氣壓力越小，營養液的溶存氧含量就越低；反之，溫度越低、大氣壓力越大，其溶存氧的含量就越高。另一方面是與植物根和微生物的呼吸有關，溫度越高，呼吸消耗營養液中的溶存氧越多，這就是為什么在夏季高溫季節水培植物根系容易產生缺氧的原因。例如，30℃下溶液中飽和溶解氧含量為7.63mg/L，植物的呼吸耗氧量是0.2～0.3mg／(h?g) 根，如每升營養液中長有10g根，則在不補給氧的情況下，營養液中的氧2～3h就消耗完了。

（三）增氧措施

1.溶存氧的消耗速度　主要決定于植物種類、生育階段及單株占有營養液量。一般瓜類、茄果類作物的耗氧量較大，葉菜類的耗氧量較小。植物處于生長茂盛階段、占有營養液量少的情況下，溶存氧的消耗速度快；反之則慢。日本山崎肯哉資料：夏種網紋甜瓜白天每株每小時耗氧量，始花期為12.6mg／株·時；結果網紋期為40mg／株·時。若設每株用營養液15L，在25℃時飽和含氧量為8.38×15 ＝125.7mg，則在始花期經6h后可將含氧量消耗到飽和溶氧量的50％以下；在結果網紋期只經2h即將含氧量降到飽和溶氧量的50％以下。

2.增氧措施　溶存氧的補充來源，一是從空氣中自然向溶液中擴散；二是人工增氧。自然擴散的速度較慢，增量少，只適宜苗期使用，水培及多數基質培中都采用人工增氧的方法。

人工增氧措施主要是利用機械和物理的方法來增加營養液與空氣的接觸機會，增加氧在營養液中的擴散能力，從而提高營養液中氧氣的含量。具體的加氧方法有落差、噴霧、攪拌、壓縮空氣、循環流動、間歇供液、滴灌供液、夏季降低液溫、降低營養液濃度、使用增氧器和化學增氧劑等。多種增氧方法結合使用，增氧效果更明顯。

營養液循環流動有利于帶入大量氧氣，此法效果很好，是生產上普遍采用的辦法。循環時落差大、濺潑面較分散、增加一定壓力形成射流等都有利于增大補氧效果。從日本板木利隆資料（表1）中得知，停止流動8h，營養液的含氧量從飽和溶解度的70％降至54％，降了16個百分點，即每小時降 2個百分點。設每株黃瓜占營養液281（板木資料平均值）。則每株每小時耗氧量為：5.03mg＋5.03mg（自然擴散值）＝10.06mg／株·時。恢復流動8h，含氧量從飽和溶解度的2％上升至73％，即每小時上升8.9個百分點。說明這種流速（在14001液量中每分鐘進入231，占總液量的1.64％）的增氧量大大超過黃瓜的耗氧量（每株占液281，生育期為盛果期）。即可計算出安排間歇流動的時間：停4h，流動lh。

在固體基質的無土栽培中，為了保持基質中有充足的空氣，可選用如珍珠巖、巖棉和蛭石等合適的多孔基質，還應避免基質積水。

二、營養液濃度的調整

由于作物生長過程中不斷吸收養分和水分，加之營養液中的水分蒸發，從而引起營養液濃度、組成發生變化。因此，需要監測和定期補充營養液的養分和水分。

（－）水分的補充

水分的補充應每天進行，一天之內應補充多少次，視作物長勢、每株占液量和耗

表1　營養液循環流動增氧效果

水快慢而定。以不影響營養液的正常循環流動為準。在貯液池內劃上刻度，定時使水泵關閉，讓營養液全部回到貯液池中，如其水位已下降到加水的刻度線，即要加水恢復到原來的水位線。

（二）養分的補充

養分的補充方法有以下幾種：

方法一：根據化驗了解營養液的濃度和水平　先化驗營養液中NO3－N的減少量，按比例推算其他元素的減少量，爾后加以補充，使營養液保持應有的濃度和營養水平。

方法二：從減少的水量來推算　先調查不同作物在無土栽培中水分消耗量和養分吸收量之間的關系，再根據水分減少量推算出養分的補充量，加以補充調整。例如：已知硝態氮的吸收與水分的消耗的比例，黃瓜為70：100左右；番茄、甜椒為50：100左右；芹菜為130：100左右。據此，當總液量10000 L消耗5000L時，黃瓜需另追加3500L（5000×0.7）營養液，番茄、辣椒需追加2500 L(5000×0.5)營養液，然后再加水到總量10000 L。其他作物也以此類推。但作物的不同生育階段，吸收水分和消耗養分的比例有一定差異，在調整時應加以注意。

方法三：從實際測定的營養液的電導率值變化來調整　這是生產上常用方法。根據電導率與營養液濃度的正相關性，求出線形回歸方程（EC＝a bS）（見本章前面所述），再通過測定工作液的電導率值，就可計算出營養液濃度，據此再計算出需補充的營養液量。

在無土栽培中營養液的電導率目標管理值經常進行調整的。營養液EC值不應過高成過低，否則對作物生長發生不良影響。因此，應經常通過檢查調整，使營養液保持適宜的EC值。在調整時應逐步進行，不應使濃度變化大大。電導率調整的原則是：

1.針對栽培作物不同調整EC值 不同蔬菜作物對營養液的EC值的要求不同，這與作物的耐肥性和營養液配方有關。如在相同栽培條件下，番茄要求的營養液比萵苣要求的濃度高些。雖然如此，各種作物都有一個適宜濃度范圍。就多數作物來說，適宜的EC值范圍為0.5～3.0ms/cm。過高不利于生育。

2.針對不同生育期調整EC值 作物在不同生育期要求的營養液EC值不應完全一樣，一般苗期略低，生育盛期略高。如日本有的資料報道，番茄在苗期的適宜EC值為0.8～1.0ms／cm，定植至第一穗花開放為1.0～1.5 ms／cm,，結果盛期為1.5～2.0 ms／cm。

3.針對不同栽培季節、溫度條件調整EC值　營養液的EC值受溫度影響而發生變化，在一定范圍內，隨溫度升高有增高的趨勢。一般來說，營養液的EC值，夏季要低于冬季。據Adams認為，番茄用巖棉栽培冬季栽培的營養液EC值應為3.0～3.5 ms／cm，夏季降至2.0～2.5 ms／cm,為宜。

4.針對栽培方式調整EC值 同一種作物采用無土栽培方式不同，EC值調整也不一樣。例如，番茄水培和基質培相比，一般定植初期營養液的濃度都一樣，到采收期基質培的營養液濃度比水培的低，這是因為基質會吸附營養之故。

5.針對營養液配方調整EC值 同樣用于栽培番茄的日本山崎配方和美國A－H營養液配方，它們的總濃度相差1倍以上。因此在補充養分的限度就有很大區別（以每株占液量相同而言）。采用低濃度的山崎配方補充養分的方法是：每天都補充，使營養液常處于1個劑量的濃度水平。即每天監測電導率以確定營養液的總濃度下降了百分之幾個劑量，下降多少補充多少。采用高濃度的美國A－H配方種植時補充養分的方法是：以總濃度不低于1／2個劑量時為補充界限。即定期測定液中電導率，如發現其濃度已下降到1／2個劑量的水平時，即行補充養分，補回到原來的濃度。隔多少天會下降到此限，視生育階段和每株占液量多少而變。各人應在實踐中自行積累經驗而估計其天數。初學者應每天監測其濃度的變化。

應該注意的是營養液濃度的測定要在營養液補充足夠水分使其恢復到原來體積時取樣，而且一般生產上不作個別營養元素的測定，也不作個別營養元素的單獨補充，要全面補充營養液。

三、營養液酸堿度的控制

（一）營養液PH值對植物生長的影響

營養液的PH對植物生長的影響有直接的和間接的兩方面。直接的影響是，當溶液pH過高或過低時，都會傷害植物的根系。據Hewitt概括歷史資料認為：明顯的傷害范圍在pH4～9之外。有些特別耐堿或耐酸的植物可以在這范圍之外正常生長。例如，蕹菜在PH3時仍可生長良好。在PH4～9范圍內各種植物還有其較適的小范圍。間接的影響是，使營養液中的營養元素有效性降低以至失效。PH＞7時，P、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn等的有效性都會降低，特別是Fe最突出；PH＜5時，由于H 濃度過高而對Ca2 產生顯著的拮杭，使植物吸不足Ca2 而出現缺Ca癥。有時營養液的pH雖然處在不會傷害植物根系的范圍（pH在4～9之間），仍會出現由于營養失調而生長不良的情況。所以，除了一些特別嗜酸或嗜堿的植物外，一般將營養液PH控制在5.5～6.5。

（二）營養液pH值發生變化的原因

營養液的PH變化主要受營養液配方中生理酸性鹽和生理堿性鹽的用量和比例、栽培作物種類、每株植物根系占有的營養液體積大小、營養液的更換速率等多種因素的影響。生產上選用生理酸堿變化平衡的營養液配方，可減少調節pH值的次數。植株根系占有營養液的體積越大，則其pH值的變化速率就越慢、變化幅度越小。營養液更換頻率越高，則pH值變化速度延緩、變化幅度也小。但更換營養液不控制pH值變化不經濟，費力費時，也不實際。

（三）營養液pH值的檢測方法

檢測營養液PH的常用方法有試紙測定法和電位法兩種：

1．試紙測定法 取一條試紙浸入營養液樣品中，半秒鐘后取出與標準色板比較，即可知營養液的PH值。試紙最好選用PH4.5～8的精密試紙。

2．電位法　電位法是采用PH計測定營養液PH值的方法。在無土栽培中，應用PH計測試PH值，方法簡便、快速、準確、精度較高，適合于大型無土栽培基地使用。常用的酸度計為PHS－2型酸度計。

（四）營養液pH值的控制

控制有兩種含義：一是治標，即pH值不斷變化時采取酸堿中和的辦法進行調節。二是治本，即在營養液配方的組成上，使用適當比例的生理酸性鹽和生理堿性鹽，使營養液內部酸堿變化穩定在一定范圍內。

1．選用生理平衡的配方　營養液的PH因鹽類的生理反應而發生變化，其變化方向視營養液配方而定。選用生理平衡的配方能夠使PH變化比較平穩，可以減少調整的麻煩，達到治本的目的。

2．酸堿中和　PH上升時，用稀酸溶液如H2SO4或HNO3溶液中和。H2SO4溶液的SO42－雖屬營養成分，但植物吸收較少，常會造成鹽分的累積；NO3－植物吸收較多，鹽分累積的程度較輕，但要注意植物吸收過多的氮而造成體內營養失調。生產上多用H2SO4調節pH值。中和的用酸量不能用pH值作理論計算來確定。因營養液中有高價弱酸與強堿形成的鹽類存在，例如K2HPO4、Ca（HCO3）2等，其離解是逐步的，會對酸起緩沖作用。因此，必須用實際滴定曲線的辦法來確定用酸量。具體做法是取出定量體積的營養液，用已知濃度的稀酸逐滴加入，隨時測其PH的變化，達到要求值后計出其用酸量，然后推算出整個栽培系統的總用酸量。應加入的酸要先用水稀釋，以濃度為l～2mol／l為宜，然后慢慢注入貯液池中，隨注隨攪拌或開啟水泵進行循環，避免加入速度過快或溶液過濃而造成的局部過酸而產生CaSO4的沉淀。

pH下降時，用稀堿溶液如NaOH或KOH中和。Na 不是營養成分，會造成總鹽濃度的升高。K 是營養成分，鹽分累積程度較輕，但其價格比較貴，且多吸收了也會引起營養失調。生產上最常用的還是NaOH。具體進行可仿照以酸中和堿性的做法。這里要注意的是局部過堿成會產生Mg（OH）2、Ca(OH)2等沉淀。

四、光照與液溫管理

（一）光照管理

營養液受陽光直照時，對無土栽培是不利的。因為陽光直射使溶液中的鐵產生沉淀，另外，陽光下的營養液表面會產生藻類，與栽培作物競爭養分和氧氣。因此在無土栽培中，營養液應保持暗環境。

（二）營養液溫度管理

1.營養液溫度對植物的影響 營養液溫度即液溫直接影響到根系對養分的吸收、呼吸和作物生長，以及微生物活動。植物對低液溫或高液溫其適宜范圍都是比較窄的。溫度的波動會引起病原菌的滋生和生理障礙的產生，同時會降低營養液中氧的溶解度。穩定的液溫可以減少過低或過高的氣溫對植物造成的不良影響。例如，冬季氣溫降到10℃以下，如果液溫仍保持在16℃，則對番茄的果實發育沒有影響，在夏季氣溫升到32～35℃時，如果液溫仍保持不超過28℃，則黃瓜的產量不受影響，而且顯著減少劣果數。即使是喜低溫的鴨兒芹，如能保持液溫在25℃以下，也能使夏季栽培的產量正常。

一般來說，夏季的液溫保持不超過28℃，冬季的液溫保持不低于15℃，對適應于該季栽培的大多數作物都是適合的。

2.營養液溫度的調整 除大規模的現代化無土栽培基地外，我國多數無土栽培設施中沒有專門的營養液溫度調控設備，多數是在建造時采用各種保溫措施。具體作法是：(1)種植槽采用隔熱性能高的材料建造，如泡沫塑料板塊、水泥磚塊等；(2)加大每株的用液量，提高營養液對溫度的緩沖能力；(3)設深埋地下的貯液池。

營養液加溫可采取在貯液池中安裝不銹鋼螺紋管，通過循環于其中的熱水加溫或用電熱管加溫。熱水來源于鍋爐加熱、地熱或廠礦余熱加溫。最經濟的強制冷卻降溫方法是抽取井水或冷泉水通過貯液池中的螺紋管進行循環降溫。

無土栽培中應綜合考慮營養液的光、溫狀況，光照強度高，溫度也應該高；光照強度低，溫度也要低，強光低溫不好，弱光高溫也不好。

五、供液時間與供液次數

營養液的供液時間與供液次數，主要依據栽培形式、植物長勢長相、環境條件面是定。在栽培過程中都應考慮適時供液，保證根系得到營養液的充分供應，從經濟用液考慮，最好采取定時供液。掌握供液的原則是：根系得到充分的營養供應。但又能達到節約能源和經濟用肥的要求。一般在用基質栽培的條件下，每天供液2～4次即可，如果基質層較厚，供液次數可少些，基質層較薄，供液次數可多些。NFT培每日要多次供液，果菜每分鐘供液量為2 L，而葉菜僅需1 L。作物生長盛期，對養分和水分的需要大，因此，供液次數應多；每次供液的時間也應長。供液主要集中在白天進行，夜間不供液或少供液。晴天供液次數多些，陰雨天可少些；氣溫高光線強時供液多些；溫度低、光線弱時供液少些。應因時因地制宜，靈活掌握。

六、營養液的更換

循環使用的營養液在使用一段時間以后，需要配制新的營養液將其全部更換。更換的時間主要決定于有礙作物正常生長的物質在營養液中累積的程度。這些物質主要來源于：營養液配方所帶的非營養成分（NaNO3中的Na、CaCl2中的Cl等）；中和生理酸堿性所產生的鹽；使用硬水作水源時所帶的鹽分；植物根系的分泌物和脫落物以及由此而引起的微生物分解產物等。積累多了，造成總鹽濃度過高而抑制作物生長，也干擾了對營養液養分濃度的準確測量。判斷營養液是否更換的方法有：

1. 經過連續測量，營養液的電導率值居高不降。

2.經儀器分析，營養液中的大量元素含量低而電導率值高。

3.營養液有大量病菌而致作物發病，且病害難以用農藥控制。

4.營養液混濁。

5.如無檢測儀器，可考慮用種植時間來決定營養液的更換時間。一般在軟水地區，生長期較長的作物（每茬3～6個月，如果菜類）可在生長中期更換1次或不換液，只補充消耗的養分和水分，調節pH值。生長期較短的作物（每茬1～2個月，如葉菜類），可連續種3～4茬更換1次。每茬收獲時，要將脫落的殘根濾去，可在回水口安置網袋或用活動網袋打撈，然后補足所欠的營養成分（以總劑量計算）。硬水地區，生長期較短的蔬菜一般每茬更換一次，生長期較長的果菜每1～2個月更換一次營養液。

七、經驗管理法

(一)三看兩測管理法

營養液管理不同于土壤施肥，營養液只是配制好的溶液，特別是蔬菜專業戶，缺少檢測手段，更難于管理。楊家書根據多年積累的經驗，提出三看兩測的管理辦法。一看營養液是否混濁及漂浮物的含量，二看栽培作物生長狀況，生長點發育是否正常，葉片的顏色是否老健清秀，三看栽培作物新根發育生長狀況和根系的顏色；兩測為每日檢測營養液的PH值2次，每2日測1次營養液的電導度（EC值）。根據三看兩測進行綜合分析，然后對營養液進行科學的管理。

（二）其他經驗管理法

一些缺乏化學檢測手段的無土栽培生產單位，也可采用以下方法來管理營養液：第一周使用新配制的營養液，在第一周末添加原始配方營養液的一半，在第二周末將營養液罐中剩余的營養液全部倒掉，從第三周開始再重新配制新的營養液，并重復上述過程。這種方法簡單實用。

八、廢液處理與再利用

無土栽培系統中排出的廢液，并非含有大量的有毒物質而不能排放。主要是因為大面積栽培時，大量排出的廢液將會影響地下水水質，如大量排向河流或湖泊將會引起水的富營養化。另外，即使有基質栽培的排出廢液量少，但隨著時間推移也將對環境產生不良的影響。因此，經過處理后重復循環利用或回用作肥料等是比較經濟且環保的方法。處理方法有殺菌和除菌、除去有害物質、調整離子組成等。營養液殺菌和除菌的方法有紫外線照射、高溫加熱、砂石過濾器過濾、藥劑殺菌等。除去有害物質可采用砂石過濾器過濾或膜分離法。

經過處理的廢液收集起來，用于同種作物或其他作物的栽培或用作土壤栽培的肥料，但需與有機肥合理搭配使用。