無土栽培營(yíng)養(yǎng)液酸堿度的調(diào)節(jié) |
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來源: 作者: 發(fā)布時(shí)間:2013-07-12 11:27 |
無土栽培營(yíng)養(yǎng)液酸堿度的調(diào)節(jié):
營(yíng)養(yǎng)液在未種植作物之前的酸堿度主要是由營(yíng)養(yǎng)液配方中的各種化合物的化學(xué)酸堿性的影響,如果選用的配方,其中的各種化合物之間的化學(xué)酸堿性配合比例和數(shù)量較合適,一般不會(huì)過于偏離作物生長(zhǎng)所要求的pH范圍。但當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液用于種植作物時(shí),由于作物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)液中的各種離子進(jìn)行吸收之后,營(yíng)養(yǎng)液中的不同鹽類的生理酸堿性反應(yīng)的表現(xiàn)不一樣,勢(shì)必會(huì)影響到營(yíng)養(yǎng)液的酸堿性變化。究竟?fàn)I養(yǎng)液酸堿度的變化如何則應(yīng)視營(yíng)養(yǎng)液配方的不同而定。如一個(gè)營(yíng)養(yǎng)液配方中的硝酸鹽如KNO3、Ca(NO3)2的用量較多,則這個(gè)配方的營(yíng)養(yǎng)液大多呈生理堿性;反之,如果配方中NH4NO3,(NH4)2SO4等銨態(tài)氮和尿素[(NH2)2CO]以及K2SO4為氮源和鉀源的用量較多,則這個(gè)配方的營(yíng)養(yǎng)液大多呈生理酸性。一般地生理堿性來得慢且變化幅度來得小,沒有那么劇烈,也較易控制。在實(shí)際生產(chǎn)過程中最好是先用一些生理酸堿性變化較平穩(wěn)的營(yíng)養(yǎng)液配方,以減少調(diào)節(jié)pH的次數(shù)。這是進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液酸堿度控制最根本的辦法。
種植作物過程中,如果營(yíng)養(yǎng)液的pH上升或下降到作物最適的pH范圍之外,就要用稀酸或稀堿溶液來中和調(diào)節(jié)它。pH上升時(shí),可用稀硫酸(H2SO4)或稀硝酸(HNO3)溶液來中和。用稀HNO3中和時(shí),HNO3中的NO3-會(huì)被植物吸收利用,但要注意當(dāng)中和營(yíng)養(yǎng)液pH的HNO3用量太多用可能會(huì)造成植物氮素過多的現(xiàn)象;用H2SO4中和時(shí),盡管H2SO4中的SO42-也可作為植物的養(yǎng)分被吸收,但吸收量較少,如果中和營(yíng)養(yǎng)液pH的H2SO4用量太大時(shí)可能會(huì)造成SO42-的累積。在實(shí)際生產(chǎn)中大多采用H2SO4來進(jìn)行中和,也可用HNO3,選用哪種酸液可根據(jù)實(shí)際情況而定。
當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液的pH下降時(shí),可用稀堿溶液如氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)來中和。用KOH時(shí)帶入營(yíng)養(yǎng)液中的K+可被作物吸收利用,而且作物對(duì)K+有著較大量的奢侈吸收的現(xiàn)象,一般不會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)有不良影響,也不會(huì)在溶液中產(chǎn)生大量累積的問題;而用NaOH來中和時(shí),由于Na+對(duì)多數(shù)作物而言不是必需的營(yíng)養(yǎng)元素,因此會(huì)在營(yíng)養(yǎng)液中累積,如果量大的話,還可能對(duì)作物產(chǎn)生鹽害。由于KOH的價(jià)格較NaOH昂貴,在生產(chǎn)中仍常用NaOH來中和營(yíng)養(yǎng)液酸性。
在用稀酸或稀堿來進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液pH的調(diào)節(jié)時(shí),可先用理論計(jì)算出稀酸或稀堿的用量,具體計(jì)算方法可參見第二章的有關(guān)內(nèi)容。但是經(jīng)理論計(jì)算出的稀酸、稀堿的用量并不能夠作為實(shí)際營(yíng)養(yǎng)液pH調(diào)節(jié)的操作用量,因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)液中存在著高價(jià)弱酸強(qiáng)堿鹽,如KH2PO4,NH4H2PO4和Ca(HCO3)2等,這些鹽類在營(yíng)養(yǎng)液中的解離是分步進(jìn)行的,對(duì)酸有一定的緩沖作用,如:
+OH- +OH-
KH2PO4======K2HPO4=======K3PO4
+H+ +H+
因此,不能夠以理論計(jì)算出的中和酸堿性所需的稀酸稀堿的數(shù)量作為實(shí)際中和所需的數(shù)量,應(yīng)以實(shí)際營(yíng)養(yǎng)液酸堿中和滴定的方法來確定其用量。具體的方法為:量取一定體積(如10升)的營(yíng)養(yǎng)液于一個(gè)容器中,用已知濃度的稀酸或稀堿來中和營(yíng)養(yǎng)液,用酸度計(jì)監(jiān)測(cè)中和過程營(yíng)養(yǎng)液的pH值變化,當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液的pH值達(dá)到預(yù)定的pH值時(shí),記錄所用的稀酸或稀堿溶液的用量,并用下列公式計(jì)算所要進(jìn)行pH調(diào)節(jié)的種植系統(tǒng)所有營(yíng)養(yǎng)液中和所需的稀酸或稀堿的總用量。 V1 V2
— = —
v1 v2
其中:V1 從種植系統(tǒng)中量取的營(yíng)養(yǎng)液體積
v1 中和從種植系統(tǒng)中量取的營(yíng)養(yǎng)液體積所消耗的稀酸
或稀堿的用量(mL)
V2 整個(gè)種植系統(tǒng)中所有營(yíng)養(yǎng)液的體積(L)
v2 中和整個(gè)種植系統(tǒng)中所有營(yíng)養(yǎng)液所消耗的稀酸
或稀堿的用量(mL)
在進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液酸堿度調(diào)節(jié)所用的酸或堿的濃度不能太高,一般可用1~3mol/L的濃度,加入時(shí)要用水稀釋后才加入種植系統(tǒng)的貯液池中,并且要邊加邊攪拌或開啟水泵進(jìn)行循環(huán)。要防止酸或堿溶液加入過快、過濃,否則可能會(huì)使局部營(yíng)養(yǎng)液過酸或過堿,而產(chǎn)生CaSO4,F(xiàn)e(OH)3,Mn(OH)2等的沉淀,從而產(chǎn)生養(yǎng)分的失效三、營(yíng)養(yǎng)液的溶解氧:
植物根系生長(zhǎng)發(fā)育中,其呼吸過程要消耗氧氣,為使其能正常生長(zhǎng)就需要有足夠的氧氣供應(yīng)。根系生長(zhǎng)的環(huán)境與地上部生長(zhǎng)的環(huán)境有很大的不同,地上部的生長(zhǎng)一般不會(huì)出現(xiàn)氧氣供應(yīng)不足的問題,而無土栽培植物根系生長(zhǎng)的環(huán)境可以是在類似土壤的生長(zhǎng)基質(zhì)中,也可以是在與土壤環(huán)境截然不同的營(yíng)養(yǎng)液中。因此,在無土栽培中根系氧的供給是否充分和及時(shí)往往會(huì)成為妨礙作物生長(zhǎng)的限制因子。
植物根系氧的來源有兩種:一是通過吸收溶解于營(yíng)養(yǎng)液中的溶解氧來獲得;二是通過存在于植物體內(nèi)的氧氣的輸導(dǎo)組織由地上部向根系的輸送來獲得。通過吸收溶解于營(yíng)養(yǎng)液的溶解氧來滿足生長(zhǎng)的需要是無土栽培植物最主要的氧的來源,如果不能夠使?fàn)I養(yǎng)液中的溶解氧提高到作物正常生長(zhǎng)所需的合適的水平,則植物根系就會(huì)表現(xiàn)出缺氧而影響到根系對(duì)養(yǎng)分的吸收以及根系和地上部的生長(zhǎng)。植物從地上部向根系輸送氧氣以滿足根呼吸所需的氧氣供應(yīng)途徑并非所有植物都具備這一功能。一般可將植物根系對(duì)淹水的耐受程度的不同分為三類:一是沼澤性植物,這些植物長(zhǎng)期生長(zhǎng)在淹水的沼澤地,體內(nèi)存在著氧氣的輸導(dǎo)組織,例如水稻、豆瓣菜、水芹、茭白、蕹菜等;二是耐淹的旱地植物,這些植物主要是生長(zhǎng)在旱地,但當(dāng)它們根系受水淹時(shí)根的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)性的改變而形成氧氣的輸導(dǎo)組織或增大根系的吸收面積以增加對(duì)水中溶解氧的吸收。例如豆科綠肥的田菁、合萌、芹菜等。現(xiàn)在對(duì)這些植物還研究得較少,曾有人研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)番茄處于低營(yíng)養(yǎng)液含氧量栽培時(shí),可以形成氧氣的輸導(dǎo)組織。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)無土栽培技術(shù)研究用節(jié)瓜的水培和土壤栽培比較,在水培中根系的結(jié)構(gòu)會(huì)變得比土壤栽培的疏松,細(xì)胞變大,這可能對(duì)增加根系氧的吸收及根內(nèi)氧的擴(kuò)散有好處(劉士哲等,2000,未發(fā)表材料);三是不耐淹的旱生植物,這類植物體內(nèi)不具有氧氣的輸導(dǎo)組織,在淹水的條件下也難以發(fā)生根系結(jié)構(gòu)向著有利于氧氣的吸收的方向改變,也不會(huì)由于淹水而誘導(dǎo)出輸送氧的組織。例如大多數(shù)的十字花科作物,它們對(duì)營(yíng)養(yǎng)液栽培中低氧環(huán)境較為敏感,解決好營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧的供應(yīng)就顯得非常重要了,有時(shí)甚至是無土栽培是否取得成功的關(guān)鍵。
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