|
無土栽培營養液氮源的選擇--植物在生長過程中根系可以吸收硝態氮(NO3--N)、銨態氮(NH4--N)、亞硝態氮(NO2--N)和少量的小分子有機態氮。一般以吸收銨態氮和硝態氮為主，亞硝態氮吸收量大時對植物有毒害作用。因此，我們著重討論銨態氮和硝態氮作為無土栽培的氮源問題。 中國苗木網,www.cqhuayin.com
植物對銨態氮和硝態氮的吸收速率都是很快的，而且吸收到體內的這兩種氮源都可以迅速被同化為氨基酸和蛋白質，也就是說銨態氮和硝態氮具有同樣的生理功效。Arnon(1937)的研究結論為：無論給植物提供銨態氮還是硝態氮都可作為其良好生長的氮源。而前蘇聯的著名農業化學家普良尼斯尼可夫更是得出明確的結論：假如為每一種氮源(這里指銨態氮和硝態氮)提供最適的條件，那么在原則上它們具有同樣的營養價值，而如果在某一條件下比較這兩種氮源對植物的優越性，則需視提供的條件是什么，有時銨態氮要好一些，而有時硝態氮要好一些。 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
以往的許多科學工作者認為，銨態氮要比硝態氮更容易被植物吸收利用。植物吸收了的銨態氮在體內轉變為NH3后直接參與了氨基酸和蛋白質的合成，而硝態氮被吸收后在體內還需要在硝酸還原酶的作用下先還原為NH3，然后才能進入氮的同化過程中，從節約能源的角度來考慮，似乎銨態氮還比硝態氮來得好。
但實際上，銨態氮和硝態氮對植物生長的影響是不相同的。換言之，植物之間存在著對這兩種氮的喜好程度不同，就有所謂的“喜銨植物”和“喜硝植物”之分。 中國苗木網,www.cqhuayin.com
許多工作者在比較這兩種氮源對于植物生長和產量的影響時發現，以銨態氮和硝態氮這兩種氮源來進行營養液栽培植物時，有時作物在以硝態氮為主要氮源時有適量銨態氮供應的情況下生長最好，而且其生長情況不僅受氮源比例的影響，而且受光照和通氣等的環境條件的影響。例如，位田和永井(1981)利用不同比例的硝態氮和銨態氮作為氮源，研究在不同的光照條件下對鴨兒芹產量的影響，結果表明，適當加入銨態氮可提高產量，但當銨態氮用量過高時，其產量均下降了(表3-9)，但大多數作物一般都表現出硝態氮作為氮源時生長得較好。這可能是由于銨態氮對大多數植物有不同程度的毒害作用有關。日本的植物營養學家坂村徹認為，銨態氮和硝態氮的營養效果是一致的，而在實際生產應用中，它們對于作物生長的差異是由于其鹽類的伴隨離子所引起的性質差異所造成的。 999苗木網,www.cqhuayin.com
表3-9 不同氮源比例與日照強度對鴨兒芹產量的影響(位田，永井，1981) (g/株)
|
NO3--N:NH4+-N 999苗木網,999miaomu.com
(mmol/L) 苗木網,999miaomu.com
|
光照強度(Lux)
999苗木網,999miaomu.com
|
|
12 000
苗木網,999miaomu.com
|
6 000 999中國苗木網,999miaomu.com
|
3 000 999苗木網,www.cqhuayin.com
|
|
產量 999中國苗木網,999miaomu.com
|
相對百分率 999苗木網,999miaomu.com
|
產量
苗木網,999miaomu.com
|
相對百分率
999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
產量
中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
相對百分率 999苗木網,999miaomu.com
|
|
10:0 999苗木網,999miaomu.com
|
9.80 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
100
999苗木網,999miaomu.com
|
8.14
苗木網,www.cqhuayin.com
|
100 999中國苗木網,999miaomu.com
|
6.42 中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
100 999中國苗木網,999miaomu.com
|
|
6:4 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
9.99 999苗木網,999miaomu.com
|
101 中國苗木網,999miaomu.com
|
10.02 999中國苗木網,999miaomu.com
|
123
999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
8.93 苗木網,999miaomu.com
|
139 苗木網,999miaomu.com
|
|
5:5 中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
11.94
苗木網,999miaomu.com
|
121 苗木網,999miaomu.com
|
10.10
999中國苗木網,999miaomu.com
|
124
中國苗木網,999miaomu.com
|
8.89
中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
138 苗木網,999miaomu.com
|
|
4:6 999苗木網,www.cqhuayin.com
|
12.59
999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
128
中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
10.28
苗木網,www.cqhuayin.com
|
126
苗木網,999miaomu.com
|
9.00 苗木網,www.cqhuayin.com
|
140 苗木網,999miaomu.com
|
|
2:8
中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
10.14 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
103 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
9.79 苗木網,www.cqhuayin.com
|
120
999苗木網,999miaomu.com
|
5.73 999苗木網,www.cqhuayin.com
|
89 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
銨態氮和硝態氮的伴隨離子不同，其鹽類性質的差異主要表現在它們所產生的生理酸堿性和它們本身的離子特性上。銨態氮源都是生理酸性的，例如NH4Cl、(NH4)2SO4，甚至NH4NO3，特別是NH4Cl和(NH4)2SO4的生理酸性更強，這是由于多數植物優先選擇吸收NH4+，而伴隨離子的Cl-、SO42-、NO3-的吸收速率較慢，同時植物在吸收NH4+之后根系大量分泌出H+，使得介質的pH下降。吳正宗(1989)利用不同比例的銨態氮和硝態氮作為氮源來種植小白菜時，銨態氮用量超過20%以上，在種植后的第5天就表現出營養液的pH值下降，但當生長至20天以后，pH值又開始上升(見圖3-7)，這可能是此時銨態氮已被作物較多地吸收的緣故。而NH4+是一價陽離子，對二價的陽離子如Ca2+、Mg2+等具有拮抗作用，因此，在以銨鹽作為氮源時易使植物出現缺鈣或缺鎂的癥狀。例如，番茄生長在銨鹽為氮源的營養液中，易出現果實缺鈣的“臍腐病”，而介質中生理酸性所產生的高濃度H+對植物Ca2+的吸收也有很強的拮抗作用，如果生理酸性過強，甚至可能造成對植物根系的直接傷害，產生根系腐爛的現象。硝態氮源除了NH4NO3之外，其余的均為生理堿性鹽，例如Ca(NO3)2、NaNO3、KNO3等。植物優先吸收硝酸鹽中伴隨的陽離子，而NO3-吸收的速率較慢，同時植物在選擇吸收硝酸鹽時根系會分泌出OH-，使得介質的pH上升，其結果是可能造成某些營養元素在高pH值下產生沉淀而使得有效性降低，如Fe, Mn、Mg等元素。在生產中，最常見的是使用硝酸鹽作為氮源時植株的缺鐵和缺鎂癥狀的產生。但一般情況下，銨態氮源所產生的生理酸性較強，而且變化幅度也較大，而硝態氮所產生的生理堿性較弱且變化較緩慢，也容易控制。 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
圖3-7 不同氮源比例對小白菜生長期中pH值的影響(吳正宗，1989)
許多研究證明，如果采取適當的措施來克服這兩種氮源所產生的不良影響，其營養價值可表現得相當。這些措施包括中和生理酸堿性，在NO3--N作氮源時適當增加螯合鐵用量，在NH4+-N作氮源時增加Ca2+的用量等。簡清溪等(1987)的研究表明，用尿素[(NH2)2CO]和硝酸銨(NH4NO3)作為氮源(銨態氮占總氮量的75%)水培番茄，其產量與用Ca(NO3)2和KNO3為氮源的處理相當，沒有顯著差異。這主要是在種植過程中控制營養液的pH值在6.5±0.5的范圍之內，同時在營養液中比原配方增加了25%的Ca2+的緣故。 中國苗木網,www.cqhuayin.com
如果仔細研究目前世界上所用的營養液配方時就會發現，大多數配方都是采用硝態氮作為氮源的。既然銨態氮和硝態氮具有相同的營養價值，為什么不用銨態氮而用硝態氮呢？這主要是硝態氮所引起的生理堿性要較為緩慢而易于控制，植物對于NO3--N的過量吸收也不會對植物本身造成傷害，而銨態氮引起的生理酸性較為迅速且難以控制，植物吸收NH4+-N過多則易出現中毒的癥狀。因此，利用硝態氮作為氮源是較為安全的。
用硝酸鹽作為氮源時，由于植物對NO3--N普遍存在著“奢侈吸收”的問題——即吸收進入植物體內的NO3--N數量遠遠超過其生理活動所需的數量。這就會使得許多植物特別時綠葉類和根莖類蔬菜類作物的硝酸鹽含量大大超過WHO/FAO的容許標準(432mg/Kg，鮮重)，從而影響到人體的健康。如何降低產品的硝酸鹽含量的問題，近年來越來越受到人們的關注。 中國苗木網,999miaomu.com
在無土栽培中控制農產品硝酸鹽的含量可采取下列的一些措施：(1)以銨代硝或以脲代硝：通過在營養液中以銨態氮或酰胺態氮來全部或部分代替原有配方中的硝酸鹽，再通過控制營養液的pH值變化和適當增加Ca2+、K+等的供應量，使作物生長正常，產量不致于降低。池田和大澤(1983)用不同比例的銨態氮和硝態氮作為氮源種植萵苣、白菜、菠菜和小蕪菁時發現，在NO3--N:NH4+-N比例越低，即銨態氮用量越高的情況下，這幾種蔬菜中的硝酸鹽含量越低，而完全用銨態氮作為氮源時，幾種蔬菜的硝態氮含量低至痕量(見表3-10)。劉士哲等(1998)用全部硝態氮、2種部分銨態氮和全部酰胺態氮的4種營養液配方來種植芥菜和生菜的試驗結果表明，通過加入適當數量的銨態氮來代替硝態氮可大大降低蔬菜的硝酸鹽含量，而全部用酰胺態氮作為氮源的話，雖然蔬菜的硝酸鹽含量大大降低了，但此時作物的產量也較大幅度的降低。如何通過增加營養液的銨態氮或酰胺態氮用量而達到降低作物體內硝酸鹽含量而又不影響產量，是值得進一步研究的。(2)收獲前斷氮的方法：對于大多數專性喜硝的作物(如菠菜等)，因其耐受銨毒的能力較弱，即使通過控制pH值變化的方法也難以令其在銨態氮作為氮源的營養條件下生長良好。這就要采用在收獲之前中斷或減少氮素的供應數量，以達到降低產品中硝酸鹽含量的目的。華南農業大學無土栽培技術研究室近年來的試驗表明，通過在收獲前1周中斷氮素的供應，可把生菜和菜心等葉菜類的硝酸鹽含量降低到432mg/Kg的水平以下，而且此時的蔬菜產量并沒有明顯的降低。 999苗木網,www.cqhuayin.com
表3-10 營養液NO3—N與NH4+-N的濃度及其比例對幾種蔬菜葉片NO3—N含量
(%,干物重)的影響(池田和大澤，1983) 999苗木網,999miaomu.com
|
NO3--N:NH4+-N濃度比(mmol/L) 999苗木網,www.cqhuayin.com
|
萵苣 999苗木網,999miaomu.com
|
白菜
999苗木網,www.cqhuayin.com
|
菠菜
苗木網,www.cqhuayin.com
|
小蕪菁
苗木網,www.cqhuayin.com
|
|
3.0
中國苗木網,999miaomu.com
|
0 苗木網,www.cqhuayin.com
|
1.62 999苗木網,www.cqhuayin.com
|
1.77
999苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.96 999中國苗木網,999miaomu.com
|
1.08
999中國苗木網,999miaomu.com
|
|
2.5
苗木網,999miaomu.com
|
0.5 999苗木網,www.cqhuayin.com
|
1.42 中國苗木網,999miaomu.com
|
1.88 999苗木網,999miaomu.com
|
0.77 苗木網,999miaomu.com
|
1.07
999苗木網,999miaomu.com
|
|
2.0
中國苗木網,999miaomu.com
|
1.0
999中國苗木網,999miaomu.com
|
1.01
中國苗木網,999miaomu.com
|
1.95 999中國苗木網,999miaomu.com
|
0.68
中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.69
999中國苗木網,999miaomu.com
|
|
1.5 999中國苗木網,999miaomu.com
|
1.5
999中國苗木網,999miaomu.com
|
0.72 苗木網,999miaomu.com
|
1.37
中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.37 999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.79
999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
|
1.0
中國苗木網,999miaomu.com
|
2.0
999苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.59 苗木網,999miaomu.com
|
1.02
苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.21 中國苗木網,999miaomu.com
|
0.56
苗木網,www.cqhuayin.com
|
|
0.5 中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
2.5
中國苗木網,999miaomu.com
|
0.26 999苗木網,999miaomu.com
|
0.51
999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
0.10
999苗木網,999miaomu.com
|
0.20
苗木網,www.cqhuayin.com
|
|
0 中國苗木網,999miaomu.com
|
3.0
中國苗木網,999miaomu.com
|
痕量
999中國苗木網,www.cqhuayin.com
|
痕量
999苗木網,999miaomu.com
|
痕量 999中國苗木網,999miaomu.com
|
痕量
苗木網,999miaomu.com
|
|