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無土栽培營養(yǎng)液氮源的選擇--植物在生長過程中根系可以吸收硝態(tài)氮(NO3--N)、銨態(tài)氮(NH4--N)、亞硝態(tài)氮(NO2--N)和少量的小分子有機態(tài)氮。一般以吸收銨態(tài)氮和硝態(tài)氮為主，亞硝態(tài)氮吸收量大時對植物有毒害作用。因此，我們著重討論銨態(tài)氮和硝態(tài)氮作為無土栽培的氮源問題。 中國苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
植物對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收速率都是很快的，而且吸收到體內(nèi)的這兩種氮源都可以迅速被同化為氨基酸和蛋白質(zhì)，也就是說銨態(tài)氮和硝態(tài)氮具有同樣的生理功效。Arnon(1937)的研究結(jié)論為：無論給植物提供銨態(tài)氮還是硝態(tài)氮都可作為其良好生長的氮源。而前蘇聯(lián)的著名農(nóng)業(yè)化學家普良尼斯尼可夫更是得出明確的結(jié)論：假如為每一種氮源(這里指銨態(tài)氮和硝態(tài)氮)提供最適的條件，那么在原則上它們具有同樣的營養(yǎng)價值，而如果在某一條件下比較這兩種氮源對植物的優(yōu)越性，則需視提供的條件是什么，有時銨態(tài)氮要好一些，而有時硝態(tài)氮要好一些。 999中國苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
以往的許多科學工作者認為，銨態(tài)氮要比硝態(tài)氮更容易被植物吸收利用。植物吸收了的銨態(tài)氮在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>NH3后直接參與了氨基酸和蛋白質(zhì)的合成，而硝態(tài)氮被吸收后在體內(nèi)還需要在硝酸還原酶的作用下先還原為NH3，然后才能進入氮的同化過程中，從節(jié)約能源的角度來考慮，似乎銨態(tài)氮還比硝態(tài)氮來得好。
但實際上，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對植物生長的影響是不相同的。換言之，植物之間存在著對這兩種氮的喜好程度不同，就有所謂的“喜銨植物”和“喜硝植物”之分。 中國苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
許多工作者在比較這兩種氮源對于植物生長和產(chǎn)量的影響時發(fā)現(xiàn)，以銨態(tài)氮和硝態(tài)氮這兩種氮源來進行營養(yǎng)液栽培植物時，有時作物在以硝態(tài)氮為主要氮源時有適量銨態(tài)氮供應的情況下生長最好，而且其生長情況不僅受氮源比例的影響，而且受光照和通氣等的環(huán)境條件的影響。例如，位田和永井(1981)利用不同比例的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮作為氮源，研究在不同的光照條件下對鴨兒芹產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，適當加入銨態(tài)氮可提高產(chǎn)量，但當銨態(tài)氮用量過高時，其產(chǎn)量均下降了(表3-9)，但大多數(shù)作物一般都表現(xiàn)出硝態(tài)氮作為氮源時生長得較好。這可能是由于銨態(tài)氮對大多數(shù)植物有不同程度的毒害作用有關(guān)。日本的植物營養(yǎng)學家坂村徹認為，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的營養(yǎng)效果是一致的，而在實際生產(chǎn)應用中，它們對于作物生長的差異是由于其鹽類的伴隨離子所引起的性質(zhì)差異所造成的。 999苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
表3-9 不同氮源比例與日照強度對鴨兒芹產(chǎn)量的影響(位田，永井，1981) (g/株)
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NO3--N:NH4+-N 999苗木網(wǎng),999miaomu.com
(mmol/L) 苗木網(wǎng),999miaomu.com
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光照強度(Lux)
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銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的伴隨離子不同，其鹽類性質(zhì)的差異主要表現(xiàn)在它們所產(chǎn)生的生理酸堿性和它們本身的離子特性上。銨態(tài)氮源都是生理酸性的，例如NH4Cl、(NH4)2SO4，甚至NH4NO3，特別是NH4Cl和(NH4)2SO4的生理酸性更強，這是由于多數(shù)植物優(yōu)先選擇吸收NH4+，而伴隨離子的Cl-、SO42-、NO3-的吸收速率較慢，同時植物在吸收NH4+之后根系大量分泌出H+，使得介質(zhì)的pH下降。吳正宗(1989)利用不同比例的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮作為氮源來種植小白菜時，銨態(tài)氮用量超過20%以上，在種植后的第5天就表現(xiàn)出營養(yǎng)液的pH值下降，但當生長至20天以后，pH值又開始上升(見圖3-7)，這可能是此時銨態(tài)氮已被作物較多地吸收的緣故。而NH4+是一價陽離子，對二價的陽離子如Ca2+、Mg2+等具有拮抗作用，因此，在以銨鹽作為氮源時易使植物出現(xiàn)缺鈣或缺鎂的癥狀。例如，番茄生長在銨鹽為氮源的營養(yǎng)液中，易出現(xiàn)果實缺鈣的“臍腐病”，而介質(zhì)中生理酸性所產(chǎn)生的高濃度H+對植物Ca2+的吸收也有很強的拮抗作用，如果生理酸性過強，甚至可能造成對植物根系的直接傷害，產(chǎn)生根系腐爛的現(xiàn)象。硝態(tài)氮源除了NH4NO3之外，其余的均為生理堿性鹽，例如Ca(NO3)2、NaNO3、KNO3等。植物優(yōu)先吸收硝酸鹽中伴隨的陽離子，而NO3-吸收的速率較慢，同時植物在選擇吸收硝酸鹽時根系會分泌出OH-，使得介質(zhì)的pH上升，其結(jié)果是可能造成某些營養(yǎng)元素在高pH值下產(chǎn)生沉淀而使得有效性降低，如Fe, Mn、Mg等元素。在生產(chǎn)中，最常見的是使用硝酸鹽作為氮源時植株的缺鐵和缺鎂癥狀的產(chǎn)生。但一般情況下，銨態(tài)氮源所產(chǎn)生的生理酸性較強，而且變化幅度也較大，而硝態(tài)氮所產(chǎn)生的生理堿性較弱且變化較緩慢，也容易控制。 999中國苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
圖3-7 不同氮源比例對小白菜生長期中pH值的影響(吳正宗，1989)
許多研究證明，如果采取適當?shù)拇胧﹣砜朔@兩種氮源所產(chǎn)生的不良影響，其營養(yǎng)價值可表現(xiàn)得相當。這些措施包括中和生理酸堿性，在NO3--N作氮源時適當增加螯合鐵用量，在NH4+-N作氮源時增加Ca2+的用量等。簡清溪等(1987)的研究表明，用尿素[(NH2)2CO]和硝酸銨(NH4NO3)作為氮源(銨態(tài)氮占總氮量的75%)水培番茄，其產(chǎn)量與用Ca(NO3)2和KNO3為氮源的處理相當，沒有顯著差異。這主要是在種植過程中控制營養(yǎng)液的pH值在6.5±0.5的范圍之內(nèi)，同時在營養(yǎng)液中比原配方增加了25%的Ca2+的緣故。 中國苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
如果仔細研究目前世界上所用的營養(yǎng)液配方時就會發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)配方都是采用硝態(tài)氮作為氮源的。既然銨態(tài)氮和硝態(tài)氮具有相同的營養(yǎng)價值，為什么不用銨態(tài)氮而用硝態(tài)氮呢？這主要是硝態(tài)氮所引起的生理堿性要較為緩慢而易于控制，植物對于NO3--N的過量吸收也不會對植物本身造成傷害，而銨態(tài)氮引起的生理酸性較為迅速且難以控制，植物吸收NH4+-N過多則易出現(xiàn)中毒的癥狀。因此，利用硝態(tài)氮作為氮源是較為安全的。
用硝酸鹽作為氮源時，由于植物對NO3--N普遍存在著“奢侈吸收”的問題——即吸收進入植物體內(nèi)的NO3--N數(shù)量遠遠超過其生理活動所需的數(shù)量。這就會使得許多植物特別時綠葉類和根莖類蔬菜類作物的硝酸鹽含量大大超過WHO/FAO的容許標準(432mg/Kg，鮮重)，從而影響到人體的健康。如何降低產(chǎn)品的硝酸鹽含量的問題，近年來越來越受到人們的關(guān)注。 中國苗木網(wǎng),999miaomu.com
在無土栽培中控制農(nóng)產(chǎn)品硝酸鹽的含量可采取下列的一些措施：(1)以銨代硝或以脲代硝：通過在營養(yǎng)液中以銨態(tài)氮或酰胺態(tài)氮來全部或部分代替原有配方中的硝酸鹽，再通過控制營養(yǎng)液的pH值變化和適當增加Ca2+、K+等的供應量，使作物生長正常，產(chǎn)量不致于降低。池田和大澤(1983)用不同比例的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮作為氮源種植萵苣、白菜、菠菜和小蕪菁時發(fā)現(xiàn)，在NO3--N:NH4+-N比例越低，即銨態(tài)氮用量越高的情況下，這幾種蔬菜中的硝酸鹽含量越低，而完全用銨態(tài)氮作為氮源時，幾種蔬菜的硝態(tài)氮含量低至痕量(見表3-10)。劉士哲等(1998)用全部硝態(tài)氮、2種部分銨態(tài)氮和全部酰胺態(tài)氮的4種營養(yǎng)液配方來種植芥菜和生菜的試驗結(jié)果表明，通過加入適當數(shù)量的銨態(tài)氮來代替硝態(tài)氮可大大降低蔬菜的硝酸鹽含量，而全部用酰胺態(tài)氮作為氮源的話，雖然蔬菜的硝酸鹽含量大大降低了，但此時作物的產(chǎn)量也較大幅度的降低。如何通過增加營養(yǎng)液的銨態(tài)氮或酰胺態(tài)氮用量而達到降低作物體內(nèi)硝酸鹽含量而又不影響產(chǎn)量，是值得進一步研究的。(2)收獲前斷氮的方法：對于大多數(shù)專性喜硝的作物(如菠菜等)，因其耐受銨毒的能力較弱，即使通過控制pH值變化的方法也難以令其在銨態(tài)氮作為氮源的營養(yǎng)條件下生長良好。這就要采用在收獲之前中斷或減少氮素的供應數(shù)量，以達到降低產(chǎn)品中硝酸鹽含量的目的。華南農(nóng)業(yè)大學無土栽培技術(shù)研究室近年來的試驗表明，通過在收獲前1周中斷氮素的供應，可把生菜和菜心等葉菜類的硝酸鹽含量降低到432mg/Kg的水平以下，而且此時的蔬菜產(chǎn)量并沒有明顯的降低。 999苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
表3-10 營養(yǎng)液NO3—N與NH4+-N的濃度及其比例對幾種蔬菜葉片NO3—N含量
(%,干物重)的影響(池田和大澤，1983) 999苗木網(wǎng),999miaomu.com
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NO3--N:NH4+-N濃度比(mmol/L) 999苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com
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萵苣 999苗木網(wǎng),999miaomu.com
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白菜
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菠菜
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小蕪菁
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