CN109761714A

CN109761714A - 一种无土栽培营养液及其制备方法

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Publication number: CN109761714A
Application number: CN201910251848.4A
Authority: CN
Inventors: 董博; 张芮; 陈光荣; 蔡立群; 姜小凤; 曾骏; 夏芳琴; 张朝巍; 尚宗良
Original assignee: Yantai Worth Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Yantai Worth Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明涉及一种无土栽培营养液及其制备方法，无土栽培营养液由肥料原料和水组成，其特征在于，含有缓冲溶液。本发明可以提高营养液的缓冲能力，防止植物烂根，提高产量和品质。

Description

一种无土栽培营养液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无土栽培营养液及其制备方法。

背景技术

无土栽培是指不用土壤而用营养液和其他设备栽培植物的方法，类型有固体基质型和液体基质型。前者包括砂基培养、砾基培养、浅层石培养、岩棉培养、珍珠岩培养、木屑培养、泡沫塑料培养等。与土壤栽培相比具有产量高、品质好、省水、省肥、省工。

无土栽培可以避免土壤灌溉水分、养分的流失和渗漏以及土壤微生物的吸收固定，充分被作物吸收利用，提高利用效率。无土栽培的耗水量大约只有土壤栽培的1/4～1/10，节省水资源，尤其是对于干旱缺水地区的作物种植有着极其重要的意义，是发展节水型农业的有效措施之一；土壤栽培肥料利用率大约只有50%左右，甚至低至20～30%，一半以上的养分损失，而无土栽培尤其是封闭式营养液循环栽培，肥料利用率高达90%以上，既使是开放式无土栽培系统，营养液的流失也很少；无土栽培省去了繁重的翻地、中耕、整畦、除草等体力劳动，而且随着无土栽培生产管理设施中计算机和智能系统的使用，逐步实现了机械化和自动化操作，大大降低了劳动强度，节省劳动力，提高了劳动生产率，可采用与工业生产相似的方式。土壤种植时灌溉的水分、养分大量流失、渗漏，浪费很多；无土栽培可以避免养分水分的流失和渗漏，充分被作物吸收和利用。做到节约用水，清洁卫生，既不污染环境，也不为环境污染。据实验研究，无土栽培可以节约用水90%以上。

但是，无土栽培又存在缺陷，植物生长发育过程中的某些代谢产物，如糖类、酶、有机酸、氨基酸以及维生素和生长素类物质等，由根部分泌到外界环境中，而土壤具有很好的缓冲效果，可以缓冲植物分泌的有机酸对周围pH的影响，保证植物根系生长的环境稳定，而水培缓冲效果差，需要经常对营养液的pH进行手动调节。

植物生长发育过程中的某些代谢产物，如糖类、酶、有机酸、氨基酸以及维生素和生长素类物质等，由根部分泌到外界环境中，成为根系周围微生物的有效营养物质，滋生的微生物易引起烂根，影响作物生长。

发明内容

本发明提供一种无土栽培营养液及其制备方法，解决技术问题是1）提高无土栽培营养液的缓冲性能；2）防止水培植物烂根。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

无土栽培营养液，由肥料原料和水组成组成，含有缓冲溶液。

所述肥料原料为尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、亚磷酸钾、聚磷酸钾、硝酸钾、硫酸钾、硫酸铵、氯化铵、硝铵钙、硝酸镁、硫酸镁、七水硫酸锌、硫酸亚铁、EDTA-Zn和氯化钾中的一种或任意比例的两种及其以上；所述缓冲溶液pH为6.5～10；所述水为去离子水。

所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液，pH为6.8～10；还含有螯合剂。

还含有硝化细菌。

营养液中BOD含量低于20mg/L，营养液中无机盐浓度低于5%。

无土栽培营养液的制备方法，将肥料原料、水和缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液；或

将肥料原料、水、螯合剂和缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液。

将肥料原料、水、硝化细菌、缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液；或

将肥料原料、水、硝化细菌、缓冲溶液混匀，调BOD值，即得无土栽培营养液；或

将肥料原料、水、螯合剂、硝化细菌和缓冲溶液混匀，调BOD值，即得无土栽培营养液。

还包括将无土栽培液静置，静置时间为10～48h。

上述磷酸盐缓冲溶液配置：

pH6.8：取磷酸二氢钠1.74g，磷酸氢二钠2.7g，氯化钠1.7g，加水溶解成400ml，即得，

pH6.8（含胰酶）：取磷酸二氢钾6.8g，加水500ml溶解，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至6.8，另取胰酶10g，加水溶解，将两液混合后，加水稀释至1000ml，即得。

pH7.0：取磷酸二氢钾6.8g，加0.1mol/L氢氧化钠溶液291ml，用水稀释至1000ml，即得。

pH7.2：取0.2mol/L磷酸二氢钾溶液250ml与0.2mol/L氢氧化钠溶液175ml，加新沸过的冷水，稀释至1000ml，摇匀即得。

pH7.3：取磷酸氢二钠1.9734g与磷酸二氢钾0.2245g，加水使溶解成1000ml，调节pH至7.3，即得。

pH7.4：取磷酸二氢钾6.8g，加0.1mol/L氢氧化钠溶液395ml，用水稀释至1000ml，即得。

将焦磷酸钾溶解于水中，即得磷酸盐缓冲溶液。

上述缓冲溶液，可按比例进行调节。

发明具有以下有益技术效果：

1.本申请缓冲溶液可以提高营养液的缓冲性能，保证植物根系生长的环境稳定，减少人工调节pH次数。

2.本申请优选磷酸盐缓冲溶液，磷酸盐缓冲溶液不会对植物生长产生影响，且磷酸盐中的磷可以作为养分被植物吸收，而采用氯化铵-氨气缓冲溶液，存在以下问题，其一，氯离子的存在使其应用受到了限制，尤其是忌氯作物苗期使用，容易对幼苗造成毒害，其二，氨气挥发容易灼烧叶片。而使用有机酸弱碱缓冲溶液，可能产生自毒作用，对植物造成毒害，植物的自毒作用：某些植物可以通过地上部分淋溶，根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质对同茬或下茬同种或同科植物的生长产生抑制作用，这种现象被称为自毒作用。而根系分泌物中自毒物质，其中大多为酚酸类化合物，因此，采用有机酸弱碱缓冲溶液，可能引起植物自毒。

3.本申请优选去离子水，这是由本申请选用磷酸盐缓冲溶液决定的，如选用硬度较高（含有大量钙镁离子）的自来水，则存在离子反应Ca²⁺+2H2PO4^-----Ca（H2PO4^-）2↓（微溶，属于枸溶性磷）和Ca²⁺+2HPO4^2-----Ca（HPO4^-）↓（不溶，属于枸溶性磷），从而会破坏磷酸盐缓冲溶液，使缓冲溶液起不到缓冲作用；同时，加入螯合剂，螯合剂与钙镁离子螯合，防止磷酸盐缓冲溶液的缓冲作用遭到破坏。

4.本申请限定了BOD的含量，目的是为了使硝化细菌形成种群优势，以抑制有害病菌的繁殖，预防根系疾病。硝化细菌属于自养型细菌，有机物浓度不是它的生长限制因素，有机物含量高，则会使增值速度较快的异养细菌速度繁殖，从而使硝化菌得不到优势，无法形成种群效应。

5.本申请稀释后静置10～48h使用效果更佳，这是由于硝化细菌代谢周期较长，平均代时超过10h以上，静置是为了使硝化细菌繁殖，以形成种群优势。

6.本申请对无机盐进行了限定，因无机盐高于5%时，会使硝化细菌细胞失水，造成硝化细菌的死亡。

附图说明

图1为稀释梯度为10^-2的本申请的显微镜下菌落图；

图2为稀释梯度为10^-2的对比1的显微镜下菌落图。

具体实施方式

下面结合具体实例进一步说明本发明。

实施例1

无土栽培营养液，是由肥料原料、水、缓冲溶液按照质量比0.5:929:70.5的组合物。

所述肥料原料为尿素、硫酸铵和硫酸钾按照质量比5:1:2的组合物，缓冲溶液为pH7.4的磷酸盐缓冲溶液。

将肥料原料、水和缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液。

实施例2

所述肥料原料为尿素、硫酸铵和硫酸钾按照质量比5:1:2的组合物，缓冲溶液为pH7.4的磷酸盐缓冲溶液；所述水为去离子水。

将肥料原料、水和缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液。

实施例3

无土栽培营养液，是由肥料原料、水、缓冲溶液和螯合剂按照质量比0.5:929:70:0.5的组合物。

无土栽培营养液的制备方法，将肥料原料、水、螯合剂和缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液。

所述螯合剂为EDTA-2Na。

实施例4

无土栽培营养液，是由肥料原料、水、缓冲溶液、螯合剂和硝化细菌按照质量比0.5:0.5:929:70:0.4:0.1的组合物。

将肥料原料、水、硝化细菌、螯合剂、缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液。

实施例5

无土栽培营养液，是由肥料原料、水、缓冲溶液、螯合剂和硝化细菌按照质量比0.5:929:70:0.4:0.1的组合物。

营养液中BOD含量为20mg/L。

将肥料原料、水、螯合剂、硝化细菌和缓冲溶液混匀，采用黄腐酸钾调BOD值，即得无土栽培营养液。

实施例6

所述肥料原料为尿素、硫酸铵和硫酸钾按照质量比5:1:2的组合物，缓冲溶液为pH7.4的磷酸盐缓冲溶液；所述水为去离子水，还含有螯合剂，还含有硝化细菌。

营养液中BOD含量为20mg/L。

将肥料原料、水、螯合剂、硝化细菌和缓冲溶液混匀，采用黄腐酸钾调BOD值，静置18h，即得无土栽培营养液。

实施例7

所述肥料原料为尿素，缓冲溶液为pH7.2的磷酸盐缓冲溶液；所述水为去离子水，还含有硝化细菌。

营养液中BOD含量低于20mg/L。

无土栽培营养液的制备方法，

将肥料原料、水、硝化细菌和缓冲溶液混匀，调BOD值，即得无土栽培营养液。

实施例8

实施例9

无土栽培营养液，由肥料原料和水组成组成，含有缓冲溶液和硝化细菌。

所述肥料原料为尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、亚磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠的组合物；所述缓冲溶液pH为6.5～10。

将肥料原料、水、硝化细菌、缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液。

实施例10

所述肥料原料为尿素、磷酸二氢钾、硫酸铵、亚磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠的组合物；所述缓冲溶液pH为6.5～10。还含有硝化细菌。

营养液中BOD含量低于20mg/L；营养液中无机盐浓度低于500mg/L。

无土栽培营养液的制备方法，

将肥料原料、水、硝化细菌、缓冲溶液混匀，调BOD值，即得无土栽培营养液。

10. 如权利要求9所述无土栽培营养液的制备方法，其特征在于，还包括将无土栽培液静置，静置时间为10～48h。

实施例11

所述肥料原料为尿素、磷酸二氢钾、硫酸铵、亚磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠的组合物；所述缓冲溶液pH为6.5～10，缓冲溶液是焦磷酸钾水溶液。还含有硝化细菌。

营养液中BOD含量低于20mg/L；营养液中无机盐浓度低于500mg/L。

无土栽培营养液的制备方法，

将肥料原料、水、硝化细菌、缓冲溶液混匀，调BOD值，静置10～48h，即得无土栽培营养液。

下面结合实验数据进一步说明本发明的有益效果：

实验一

1.1试验地点：烟台沃斯生物技术有限公司。

1.2实验检测：菌落。

1.3供试材料：实施例6和对比1（除BOD含量为28.5 mg/L，无机盐浓度低于500mg/L外，其它原料和制备方法与实施例6均一致）。

1.4检测方法：

1.41制备培养基：

牛肉膏5g，蛋白胨10g，氯化钠10g，无水磷酸氢二钠2g，琼脂20g，蒸馏水1000ml，加热溶解，调pH至7.2，过滤，103℃灭菌15min。

1.42分离检测：

1）将硝化细菌进行分离，对分离的硝化细菌进行试验，用生理盐水对1ml样品进行10倍梯度稀释，依次为10^-1、、10^-2、10^-3连续稀释度样品；

2）将1ml稀释梯度为10^-2，接种至培养基中，采用平板菌落计数的方法，进行检测。

本实验除检测物不同外，其它操作均一致。

2结果与分析

本申请形成的菌落较多，而对比1形成的菌落较少。

本申请的无土栽培营养液，可以促进硝化细菌的生长，并形成种群优势，起到抑制有害病菌，防止烂根；而对比1由于BOD含量较高，引起异养菌的大量繁殖，异养菌抑制硝化细菌的生长，硝化细菌不能形成种群效应，不能防止烂根。

实验二

1.1试验地点：晟丰（烟台）农业科技有限公司。

1.2实验检测：pH、烂根数、叶绿素a以及营养液情况。

1.3供试材料：实施例1至6、对比2（除未加入缓冲溶液外，其它原料和制备方法与实施例1均一致）、对比3（除缓冲溶液为氯化铵-氨气缓冲溶液外，其它原料和制备方法与实施例1均一致）、对比4（除缓冲溶液为柠檬酸钠缓冲溶液外，其它原料和制备方法与实施例1均一致）。

其中氨-氯化铵缓冲液（pH10.0）按照以下步骤进行：

取氯化铵5.4g，加蒸馏水20ml溶解后，加浓氨水溶液35ml，加水稀释至100ml，可根据比例进行扩大和缩小。

柠檬酸钠缓冲溶液配制（7.0）：在800ml水中溶解175.3g氯化钠和88.2g柠檬酸钠，加入10mol/L氢氧化钠溶液，调pH至7，加水定容到1L。

可根据比例进行扩大和缩小。

1.4种植作物：生菜。

1.5实验方法：将生菜分别种植于18个无土栽培管中，每两根管为一组平行样，每管种植40棵，种植20天后进行检测。

2结果与分析

	pH起	pH终	烂根数（棵）	叶绿素a（mg/g）	管内营养液情况
						对比2	6.7	6.0	7	0.532	无沉淀
对比3	6.9	6.4	4	0.553	有少量沉淀
						对比4	6.8	6.3	6	0.557	有沉淀
实施例1	6.8	6.3	2	0.578	有沉淀
						实施例2	6.8	6.6	1	0.583	无沉淀
实施例3	6.8	6.6	0	0.585	无沉淀
						实施例4	6.8	6.6	0	0.589	无沉淀
实施例5	6.8	6.6	0	0.598	无沉淀
						实施例6	6.8	6.6	0	0.614	无沉淀

由上述数据可以看出，加入缓冲溶液后可以有效减缓pH的减小，选用去离子水的实施例2至6的缓冲效果较选用自来水的实施例1好；加入硝化细菌的实施例4效果略好于未加入硝化细菌的实施例2和实施例3，但限定BOD的实施例5效果则较实施例2、实施例3以及实施例4在提高叶绿素含量方面有了较大提升，静置后的实施例6效果在提高叶绿素方面又好于实施例5。

本申请可以有效起到缓冲pH以及防止植物烂根的功效，通过限定BOD的含量，可以使硝化细菌形成种群效应，保证植物更健康的生长。

Claims

1.无土栽培营养液，由肥料原料和水组成组成，其特征在于，含有缓冲溶液。

2.如权利要求1所述无土栽培营养液，其特征在于，所述肥料原料为尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、亚磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、聚磷酸钾、硝酸钾、硫酸钾、硫酸铵、氯化铵、硝铵钙、硝酸镁、硫酸镁、七水硫酸锌、硫酸亚铁、EDTA-Zn和氯化钾中的一种或任意比例的两种及其以上；所述缓冲溶液pH为6.5～10；所述水为去离子水。

3.如权利要求1或2所述无土栽培营养液，其特征在于，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液，pH为6.8～10；还含有螯合剂。

4.如权利要求1或2所述无土栽培营养液，其特征在于，还含有硝化细菌。

5.如权利要求3所述无土栽培营养液，其特征在于，还含有硝化细菌。

6.如权利要求4所述无土栽培营养液，其特征在于，营养液中BOD含量低于20mg/L；营养液中无机盐浓度低于5%。

7. 如权利要求5所述无土栽培营养液，其特征在于，营养液中BOD含量低于20mg/L，营养液中无机盐浓度低于5%。

8.无土栽培营养液的制备方法，其特征在于，将肥料原料、水和缓冲溶液混匀，即得无土栽培营养液；或

9. 如权利要求8所述无土栽培营养液的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求9所述无土栽培营养液的制备方法，其特征在于，还包括将无土栽培液静置，静置时间为10～48h。