无土栽培营养液酸碱度的调节

      营养液在未种植作物之前的酸碱度主要是由营养液配方中的各种化合物的化学酸碱性的影响，如果选用的配方，其中的各种化合物之间的化学酸碱性配合比例和数量较合适，一般不会过于偏离作物生长所要求的pH范围。但当营养液用于种植作物时，由于作物根系对营养液中的各种离子进行吸收之后，营养液中的不同盐类的生理酸碱性反应的表现不一样，势必会影响到营养液的酸碱性变化。究竟营养液酸碱度的变化如何则应视营养液配方的不同而定。如一个营养液配方中的硝酸盐如KNO3、Ca(NO3)2的用量较多，则这个配方的营养液大多呈生理碱性；反之，如果配方中NH4NO3，(NH4)2SO4等铵态氮和尿素[(NH2)2CO]以及K2SO4为氮源和钾源的用量较多，则这个配方的营养液大多呈生理酸性。一般地生理碱性来得慢且变化幅度来得小，没有那么剧烈，也较易控制。在实际生产过程中最好是先用一些生理酸碱性变化较平稳的营养液配方，以减少调节pH的次数。这是进行营养液酸碱度控制最根本的办法。

      种植作物过程中，如果营养液的pH上升或下降到作物最适的pH范围之外，就要用稀酸或稀碱溶液来中和调节它。pH上升时，可用稀硫酸(H2SO4)或稀硝酸(HNO3)溶液来中和。用稀HNO3中和时，HNO3中的NO3-会被植物吸收利用，但要注意当中和营养液pH的HNO3用量太多用可能会造成植物氮素过多的现象；用H2SO4中和时，尽管H2SO4中的SO42-也可作为植物的养分被吸收，但吸收量较少，如果中和营养液pH的H2SO4用量太大时可能会造成SO42-的累积。在实际生产中大多采用H2SO4来进行中和，也可用HNO3，选用哪种酸液可根据实际情况而定。

      当营养液的pH下降时，可用稀碱溶液如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)来中和。用KOH时带入营养液中的K+可被作物吸收利用，而且作物对K+有着较大量的奢侈吸收的现象，一般不会对作物生长有不良影响，也不会在溶液中产生大量累积的问题；而用NaOH来中和时，由于Na+对多数作物而言不是必需的营养元素，因此会在营养液中累积，如果量大的话，还可能对作物产生盐害。由于KOH的价格较NaOH昂贵，在生产中仍常用NaOH来中和营养液酸性。

      在用稀酸或稀碱来进行营养液pH的调节时，可先用理论计算出稀酸或稀碱的用量，具体计算方法可参见第二章的有关内容。但是经理论计算出的稀酸、稀碱的用量并不能够作为实际营养液pH调节的操作用量，因为营养液中存在着高价弱酸强碱盐，如KH2PO4，NH4H2PO4和Ca(HCO3)2等，这些盐类在营养液中的解离是分步进行的，对酸有一定的缓冲作用，如：

                     +OH-         +OH-

             KH2PO4======K2HPO4=======K3PO4

                      +H+          +H+

因此，不能够以理论计算出的中和酸碱性所需的稀酸稀碱的数量作为实际中和所需的数量，应以实际营养液酸碱中和滴定的方法来确定其用量。具体的方法为：量取一定体积（如10升）的营养液于一个容器中，用已知浓度的稀酸或稀碱来中和营养液，用酸度计监测中和过程营养液的pH值变化，当营养液的pH值达到预定的pH值时，记录所用的稀酸或稀碱溶液的用量，并用下列公式计算所要进行pH调节的种植系统所有营养液中和所需的稀酸或稀碱的总用量。                       V1    V2

                                — =  —

                                 v1     v2

    其中：V1        从种植系统中量取的营养液体积

          v1         中和从种植系统中量取的营养液体积所消耗的稀酸

                 或稀碱的用量(mL)

          V2        整个种植系统中所有营养液的体积(L)

          v2         中和整个种植系统中所有营养液所消耗的稀酸

                 或稀碱的用量(mL)

        在进行营养液酸碱度调节所用的酸或碱的浓度不能太高，一般可用1~3mol/L的浓度，加入时要用水稀释后才加入种植系统的贮液池中，并且要边加边搅拌或开启水泵进行循环。要防止酸或碱溶液加入过快、过浓，否则可能会使局部营养液过酸或过碱，而产生CaSO4，Fe(OH)3，Mn(OH)2等的沉淀，从而产生养分的失效三、营养液的溶解氧： 

      植物根系生长发育中，其呼吸过程要消耗氧气，为使其能正常生长就需要有足够的氧气供应。根系生长的环境与地上部生长的环境有很大的不同，地上部的生长一般不会出现氧气供应不足的问题，而无土栽培植物根系生长的环境可以是在类似土壤的生长基质中，也可以是在与土壤环境截然不同的营养液中。因此，在无土栽培中根系氧的供给是否充分和及时往往会成为妨碍作物生长的限制因子。 

       植物根系氧的来源有两种：一是通过吸收溶解于营养液中的溶解氧来获得；二是通过存在于植物体内的氧气的输导组织由地上部向根系的输送来获得。通过吸收溶解于营养液的溶解氧来满足生长的需要是无土栽培植物最主要的氧的来源，如果不能够使营养液中的溶解氧提高到作物正常生长所需的合适的水平，则植物根系就会表现出缺氧而影响到根系对养分的吸收以及根系和地上部的生长。植物从地上部向根系输送氧气以满足根呼吸所需的氧气供应途径并非所有植物都具备这一功能。一般可将植物根系对淹水的耐受程度的不同分为三类：一是沼泽性植物，这些植物长期生长在淹水的沼泽地，体内存在着氧气的输导组织，例如水稻、豆瓣菜、水芹、茭白、蕹菜等；二是耐淹的旱地植物，这些植物主要是生长在旱地，但当它们根系受水淹时根的结构会产生一些结构性的改变而形成氧气的输导组织或增大根系的吸收面积以增加对水中溶解氧的吸收。例如豆科绿肥的田菁、合萌、芹菜等。现在对这些植物还研究得较少，曾有人研究发现，当番茄处于低营养液含氧量栽培时，可以形成氧气的输导组织。华南农业大学无土栽培技术研究用节瓜的水培和土壤栽培比较，在水培中根系的结构会变得比土壤栽培的疏松，细胞变大，这可能对增加根系氧的吸收及根内氧的扩散有好处(刘士哲等，2000，未发表材料)；三是不耐淹的旱生植物，这类植物体内不具有氧气的输导组织，在淹水的条件下也难以发生根系结构向着有利于氧气的吸收的方向改变，也不会由于淹水而诱导出输送氧的组织。例如大多数的十字花科作物，它们对营养液栽培中低氧环境较为敏感，解决好营养液中溶解氧的供应就显得非常重要了，有时甚至是无土栽培是否取得成功的关键。