对无土栽培营养液平衡理论的提出和探讨
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摘要:营养液的配方组成和管理是无土栽培的核心技术。笔者在指导水稻无土育秧、蔬菜和花卉无土栽培的实践中总结并提出以“四大平衡”内容为核心的营养液平衡理论,并在实际运用中产生了良好效果,为无土栽培营养液的配方设计提供了新的思路。
关键词:无土栽培;营养液;平衡营养液;水稻无土育秧
中图分类号:S145.2 文献标识码:A
文章编号:1674-0432(2010)-05-0060-2
传统的营养液配方大体上可分为两个发展阶段。首先是根据植物的养分需求比例设计而成的纯无机营养液,比较著名的日本园试配方和山崎配方等都属于这一类营养液配方。营养液的第二个发展阶段是在纯无机营养液的基础上,加入了有机成分和化学控制元素,设计成了无机―有机营养液,这种营养液不仅能满足植物的养分需求,而且还能调动植物的自身免疫性和控制植物的长势,属于比较高级的营养液,在当今的无土栽培应用中发挥了重要作用。笔者经过长期的研究和实践,发现以往的营养液无论是在配方设计思路上和实际使用效果上都存在很多不足,遂提出营养液平衡理论,并做初步探讨。
营养液平衡理论是根据植物根系对营养、环境、调控等因素的内在平衡关系来设计植物无土栽培营养液配方的一种思维方式,主要包括营养平衡、酸碱平衡、激素平衡和微生物平衡这四个方面的内容。
在植物的生长过程中,由于根系对养分的选择性吸收,根系周围的营养液既有平衡关系不断被打破,随时形成的新的平衡关系,能够保持这种平衡关系始终适合植物根系的生理需求,对植物的生长至关重要。因此,掌握这种动态平衡的内在规律是设计营养液配方的关键。
植物根系周围营养液的平衡关系对植物的生长状况产生直接影响,其中营养平衡是营养液的基础,酸碱平衡是满足植物生长和进行技术推广的前提条件,激素平衡和微生物平衡是最直接的增效手段。
每种平衡内部除了具有复杂的平衡关系之外,他们还相互作用和影响,共同创造植物根系的整体平衡环境。
一、营养平衡
营养是植物生长的基本条件。营养平衡是指营养液所包含的元素种类齐全、比例适当、存在状态合理。元素种类齐全和比例适当是配置无土栽培营养液的基本要求,在这方面各种无土栽培的书籍都有很多论述,这里不再累述。
笔者发现,在各种营养液配方中,设计者往往非常重视营养元素的种类和它们之间的比例关系而忽略了营养元素的存在状态。营养元素的存在状态直接影响着植物对营养元素的吸收和利用效果,甚至决定着无土栽培的成败。影响营养元素存在状态的主要因素有:向营养液中添加化合物的的种类、营养液的酸碱度、基质的离子交换能力。
在内蒙古阿荣旗三栋(每栋400平方米)水稻无土育秧大棚中研究了不同状态氮素对水稻秧苗产生的影响时发现:采用铵态氮、硝态氮、有机氮三种氮源混合提供氮素的大棚秧苗长势最好,采用纯铵态氮作为氮源的长势次之,采用纯硝态氮作为氮源的长势最差。另外,磷、铁、钙、锌等元素以不同的存在状态提供养分也产生了很大的差异。
二、酸碱平衡
酸碱平衡就是要求营养液的pH值适合植物根系的生长要求,并随着植物根系对养分的选择性吸收后营养液有自我调控能力。营养液的酸碱度不仅影响营养元素的存在状态,也对微生物生存环境产生直接影响,对植物的生长状况和抗逆性产生影响。
现在很多无土栽培技术都在实验室取得了成功,却无法大规模推广,没有解决好酸碱平衡是其中的重要原因之一。在实验室条件下,技术人员和各种设施齐全,调整营养液的酸碱度非常容易,而对于农民来说却是一个不可逾越的瓶颈。为了解决这个问题,就要克服传统营养液酸碱度变化剧烈的缺点,让营养液PH值有自我稳定的能力。根据笔者的实践经验,采用以往的营养液设计方法,即使非常了解各种营养成分的生理特点,把生理酸性和生理碱性肥料进行合理搭配,在实际生产中也不能十分有效地控制营养液的酸碱度。解决这一问题的最好办法是向营养液中加入一些稳定酸碱度的物质,这些物质有些是植物生长需要的,有些是植物生长根本不需要的,笔者将这类物质称作营养液酸碱平衡物质。这类物质大体上包括:PH值稳定剂、离子树脂、包膜控释肥料等。
笔者采用柠檬酸和柠檬酸铵复配的方法用于番茄的无土栽培试验,基本上能控制住营养液的酸碱度变化。
三、激素平衡
植物的生长发育是有严格程序控制的,激素平衡就是采用植物生长调节剂和植物内源激素来严格控制植物的生长发育,激素平衡要求这些生长调节物质必须协调。
无土栽培条件下植物根系的营养、水气比、酸碱度等方面都处于最佳生长条件,如果能够结合使用植物生长调节物质,必将对植物产品的品质、产量产生重要影响。
植物在传统的营养液中生长,由于脱离了土壤环境,根系所能接触到的生长调节物质非常少,靠人工添加一种或几种激素来调节植物的生长,如生长素、细胞分裂素等,在产生一定作用的同时往往会产生一些副作用,所以这种方法并不是最有效、最安全的方法。笔者认为,依靠人工方法把各种生长调解物质进行按比例搭配来调节植物的生长过程,不如模仿土壤中微生物的作用机理,利用微生物的发酵产物来调节植物的生长。用微生物发酵产物生产出来的植物生长调节剂具有调节物质种类多、协调、安全和无副作用的特点。
笔者在对金鱼草的无土栽培试验中发现,使用发酵液(味精生产副产品,含赤霉菌)和赤霉素处理的幼苗在株高上一致,但前者在粗壮度和叶色上明显好于后者。
四、微生物平衡
微生物平衡是利用一些有益微生物来产生一些对植物生长发育有利的生长调节物质和营养,同时抑制有害病菌和病毒对植物的侵害,增强植物的抗逆性。
在有机生态型无土栽培系统中对微生物的利用非常广泛,而在以无机物为主的营养液栽培系统中对微生物的应用非常少,这可能是无机营养液系统中不具备微生物赖以生存的条件使得微生物难以发挥作用。
以无机物为主的营养液一个很大缺点就是缺少土壤中的那些大量生长调控物质,这一点尤其在植物的幼苗期表现出来的生长差异最为明显。由于受目前的研究水平限制,靠人工添加这类物质的方法并不十分理想,而通过微生物的方法却能很好地解决这一问题。实际上,任何一个无土栽培系统都不可能做到完全无菌,也都可以通过添加有机物的形式来维持一定数量的有益微生物的存在。
在黄瓜的无土栽培试验中,笔者分成三组进行对照。第一组采用日本山崎黄瓜专用配方,第二组在第一组的基础上加入适量有机物(酵母粉下脚料,含多种菌类),第三组在第二组的基础上在加入适量EM菌。瓜秧生长前期除第一组稍差些外,第二组和第三组基本没有差别。生长中期时第二组开始衰落,基质中伴有臭味,根系局部腐烂,第一组和第三组正常。生长后期衰败的次序依次是第二组、第一组、第三组,结瓜的总重量第三组最多,第二组最少。从这个实验可以看出,某些菌类对对黄瓜增产有益,EM菌可以有效地抑制其它有害菌对黄瓜产生的危害。
五、案例
依据营养液平衡理论而设计出的水稻无土育秧营养液于2009年春季进行了大规模的推广试验,无土育秧的水稻秧苗综合素质普遍好于土育秧,插秧后返青快、柯杈多、长势强劲。具体情况是:
试验推广单位:内蒙古阿荣旗领航农业科技开发有限责任公司。
试验地点:内蒙古阿荣旗、吉林省松源市、哈尔滨市呼兰区、黑龙江省讷河市、望奎县、依兰县、桦川县、方正县、通河县。
时间:2009年4月5日至2009年5月30日
试验材料:
1.营养液:采用依据营养液平衡理论设计的水稻无土育秧营养液原粉加水配制。
2.基质:底层1厘米珍珠岩,播种后覆盖0.5厘米河沙。
3.种子:采用各地土育秧相同的种子,如垦稻12等。
试验总面积:160公顷(本田面积)。
评价标准:与同期同地水稻土育秧秧苗综合素质(干物质含量、发根数等)进行全面对比,好于土育秧视为成功,一样或不如土育秧视为失败,整个育秧期全程不使用任何农药和其它肥料。
试验结果:成功128公顷,失败32公顷,无一处发现病害。在失败的32公顷中,全部是因管理不当引起的(当地水质问题8公顷、高温烧苗21公顷、其它原因3公顷)。
作者简介:黄海波(1956-),男,黑龙江依兰人,就职于黑龙江省依兰县农业生产资料有限责任公司,研究方向:无土栽培。