無土栽培營養(yǎng)液酸堿度的調(diào)節(jié)

      營養(yǎng)液在未種植作物之前的酸堿度主要是由營養(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，一般不會過于偏離作物生長所要求的pH范圍。但當(dāng)營養(yǎng)液用于種植作物時，由于作物根系對營養(yǎng)液中的各種離子進(jìn)行吸收之后，營養(yǎng)液中的不同鹽類的生理酸堿性反應(yīng)的表現(xiàn)不一樣，勢必會影響到營養(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)視營養(yǎng)液配方的不同而定。如一個營養(yǎng)液配方中的硝酸鹽如KNO3、Ca(NO3)2的用量較多，則這個配方的營養(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，則這個配方的營養(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)的營養(yǎng)液配方，以減少調(diào)節(jié)pH的次數(shù)。這是進(jìn)行營養(yǎng)液酸堿度控制最根本的辦法。

      種植作物過程中，如果營養(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，可用稀硫酸(H2SO4)或稀硝酸(HNO3)溶液來中和。用稀HNO3中和時，HNO3中的NO3-會被植物吸收利用，但要注意當(dāng)中和營養(yǎng)液pH的HNO3用量太多用可能會造成植物氮素過多的現(xiàn)象；用H2SO4中和時，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，如果中和營養(yǎng)液pH的H2SO4用量太大時可能會造成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)營養(yǎng)液的pH下降時，可用稀堿溶液如氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)來中和。用KOH時帶入營養(yǎng)液中的K+可被作物吸收利用，而且作物對K+有著較大量的奢侈吸收的現(xiàn)象，一般不會對作物生長有不良影響，也不會在溶液中產(chǎn)生大量累積的問題；而用NaOH來中和時，由于Na+對多數(shù)作物而言不是必需的營養(yǎng)元素，因此會在營養(yǎng)液中累積，如果量大的話，還可能對作物產(chǎn)生鹽害。由于KOH的價格較NaOH昂貴，在生產(chǎn)中仍常用NaOH來中和營養(yǎng)液酸性。

      在用稀酸或稀堿來進(jìn)行營養(yǎng)液pH的調(diào)節(jié)時，可先用理論計算出稀酸或稀堿的用量，具體計算方法可參見第二章的有關(guān)內(nèi)容。但是經(jīng)理論計算出的稀酸、稀堿的用量并不能夠作為實(shí)際營養(yǎng)液pH調(diào)節(jié)的操作用量，因?yàn)闋I養(yǎng)液中存在著高價弱酸強(qiáng)堿鹽，如KH2PO4，NH4H2PO4和Ca(HCO3)2等，這些鹽類在營養(yǎng)液中的解離是分步進(jìn)行的，對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）的營養(yǎng)液于一個容器中，用已知濃度的稀酸或稀堿來中和營養(yǎng)液，用酸度計監(jiān)測中和過程營養(yǎng)液的pH值變化，當(dāng)營養(yǎng)液的pH值達(dá)到預(yù)定的pH值時，記錄所用的稀酸或稀堿溶液的用量，并用下列公式計算所要進(jìn)行pH調(diào)節(jié)的種植系統(tǒng)所有營養(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)中量取的營養(yǎng)液體積

          v1         中和從種植系統(tǒng)中量取的營養(yǎng)液體積所消耗的稀酸

                 或稀堿的用量(mL)

          V2        整個種植系統(tǒng)中所有營養(yǎng)液的體積(L)

          v2         中和整個種植系統(tǒng)中所有營養(yǎng)液所消耗的稀酸

                 或稀堿的用量(mL)

        在進(jìn)行營養(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，否則可能會使局部營養(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、營養(yǎng)液的溶解氧： 

      植物根系生長發(fā)育中，其呼吸過程要消耗氧氣，為使其能正常生長就需要有足夠的氧氣供應(yīng)。根系生長的環(huán)境與地上部生長的環(huán)境有很大的不同，地上部的生長一般不會出現(xiàn)氧氣供應(yīng)不足的問題，而無土栽培植物根系生長的環(huán)境可以是在類似土壤的生長基質(zhì)中，也可以是在與土壤環(huán)境截然不同的營養(yǎng)液中。因此，在無土栽培中根系氧的供給是否充分和及時往往會成為妨礙作物生長的限制因子。 

       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。通過吸收溶解于營養(yǎng)液的溶解氧來滿足生長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所需的合適的水平，則植物根系就會表現(xiàn)出缺氧而影響到根系對養(yǎng)分的吸收以及根系和地上部的生長。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，這些植物長期生長在淹水的沼澤地，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在旱地，但當(dāng)它們根系受水淹時根的結(jié)構(gòu)會產(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水中溶解氧的吸收。例如豆科綠肥的田菁、合萌、芹菜等?，F(xiàn)在對這些植物還研究得較少，曾有人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)番茄處于低營養(yǎng)液含氧量栽培時，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)會變得比土壤栽培的疏松，細(xì)胞變大，這可能對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，它們對營養(yǎng)液栽培中低氧環(huán)境較為敏感，解決好營養(yǎng)液中溶解氧的供應(yīng)就顯得非常重要了，有時甚至是無土栽培是否取得成功的關(guān)鍵。