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无土栽培营养液氮源的选择

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-10-11  来源:西北苗木网  作者:www.xbmiaomu.com  浏览次数:24476

苗木知识导读:无土栽培营养液氮源的选择--植物在生长过程中根系可以吸收硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4--N)、亚硝态氮(NO2--N)和少量的小分子有机
西北苗木网2011-10-11日信息:无土栽培营养液氮源的选择--植物在生长过程中根系可以吸收硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4--N)、亚硝态氮(NO2--N)和少量的小分子有机态氮。一般以吸收铵态氮和硝态氮为主,亚硝态氮吸收量大时对植物有毒害作用。因此,我们着重讨论铵态氮和硝态氮作为无土栽培的氮源问题。
    
植物对铵态氮和硝态氮的吸收速率都是很快的,而且吸收到体内的这两种氮源都可以迅速被同化为氨基酸和蛋白质,也就是说铵态氮和硝态氮具有同样的生理功效。Arnon(1937)的研究结论为:无论给植物提供铵态氮还是硝态氮都可作为其良好生长的氮源。而前苏联的著名农业化学家普良尼斯尼可夫更是得出明确的结论:假如为每一种氮源(这里指铵态氮和硝态氮)提供最适的条件,那么在原则上它们具有同样的营养价值,而如果在某一条件下比较这两种氮源对植物的优越性,则需视提供的条件是什么,有时铵态氮要好一些,而有时硝态氮要好一些。
    
以往的许多科学工作者认为,铵态氮要比硝态氮更容易被植物吸收利用。植物吸收了的铵态氮在体内转变为NH3后直接参与了氨基酸和蛋白质的合成,而硝态氮被吸收后在体内还需要在硝酸还原酶的作用下先还原为NH3,然后才能进入氮的同化过程中,从节约能源的角度来考虑,似乎铵态氮还比硝态氮来得好。
    
但实际上,铵态氮和硝态氮对植物生长的影响是不相同的。换言之,植物之间存在着对这两种氮的喜好程度不同,就有所谓的喜铵植物喜硝植物之分。
许多工作者在比较这两种氮源对于植物生长和产量的影响时发现,以铵态氮和硝态氮这两种氮源来进行营养液栽培植物时,有时作物在以硝态氮为主要氮源时有适量铵态氮供应的情况下生长最好,而且其生长情况不仅受氮源比例的影响,而且受光照和通气等的环境条件的影响。例如,位田和永井(1981)利用不同比例的硝态氮和铵态氮作为氮源,研究在不同的光照条件下对鸭儿芹产量的影响,结果表明,适当加入铵态氮可提高产量,但当铵态氮用量过高时,其产量均下降了(3-9),但大多数作物一般都表现出硝态氮作为氮源时生长得较好。这可能是由于铵态氮对大多数植物有不同程度的毒害作用有关。日本的植物营养学家坂村彻认为,铵态氮和硝态氮的营养效果是一致的,而在实际生产应用中,它们对于作物生长的差异是由于其盐类的伴随离子所引起的性质差异所造成的。
3-9  不同氮源比例与日照强度对鸭儿芹产量的影响(位田,永井,1981) (g/

NO3--N:NH4+-N
(mmol/L)


光照强度(Lux)


12 000


6 000


3 000


产量


相对百分率


产量


相对百分率


产量


相对百分率


10:0


9.80


100


8.14


100


6.42


100


6:4


9.99


101


10.02


123


8.93


139


5:5


11.94


121


10.10


124


8.89


138


4:6


12.59


128


10.28


126


9.00


140


2:8


10.14


103


9.79


120


5.73


89

 

    
铵态氮和硝态氮的伴随离子不同,其盐类性质的差异主要表现在它们所产生的生理酸碱性和它们本身的离子特性上。铵态氮源都是生理酸性的,例如NH4Cl(NH4)2SO4,甚至NH4NO3,特别是NH4Cl(NH4)2SO4的生理酸性更强,这是由于多数植物优先选择吸收NH4+,而伴随离子的Cl-SO42-NO3-的吸收速率较慢,同时植物在吸收NH4+之后根系大量分泌出H+,使得介质的pH下降。吴正宗(1989)利用不同比例的铵态氮和硝态氮作为氮源来种植小白菜时,铵态氮用量超过20%以上,在种植后的第5天就表现出营养液的pH值下降,但当生长至20天以后,pH值又开始上升(见图3-7),这可能是此时铵态氮已被作物较多地吸收的缘故。而NH4+是一价阳离子,对二价的阳离子如Ca2+Mg2+等具有拮抗作用,因此,在以铵盐作为氮源时易使植物出现缺钙或缺镁的症状。例如,番茄生长在铵盐为氮源的营养液中,易出现果实缺钙的脐腐病,而介质中生理酸性所产生的高浓度H+对植物Ca2+的吸收也有很强的拮抗作用,如果生理酸性过强,甚至可能造成对植物根系的直接伤害,产生根系腐烂的现象。硝态氮源除了NH4NO3之外,其余的均为生理碱性盐,例如Ca(NO3)2NaNO3KNO3等。植物优先吸收硝酸盐中伴随的阳离子,而NO3-吸收的速率较慢,同时植物在选择吸收硝酸盐时根系会分泌出OH-,使得介质的pH上升,其结果是可能造成某些营养元素在高pH值下产生沉淀而使得有效性降低,如Fe, MnMg等元素。在生产中,最常见的是使用硝酸盐作为氮源时植株的缺铁和缺镁症状的产生。但一般情况下,铵态氮源所产生的生理酸性较强,而且变化幅度也较大,而硝态氮所产生的生理碱性较弱且变化较缓慢,也容易控制。
3-7 不同氮源比例对小白菜生长期中pH值的影响(吴正宗,1989)
    
许多研究证明,如果采取适当的措施来克服这两种氮源所产生的不良影响,其营养价值可表现得相当。这些措施包括中和生理酸碱性,在NO3--N作氮源时适当增加螯合铁用量,在NH4+-N作氮源时增加Ca2+的用量等。简清溪等(1987)的研究表明,用尿素[(NH2)2CO]和硝酸铵(NH4NO3)作为氮源(铵态氮占总氮量的75%)水培番茄,其产量与用Ca(NO3)2KNO3为氮源的处理相当,没有显著差异。这主要是在种植过程中控制营养液的pH值在6.5±0.5的范围之内,同时在营养液中比原配方增加了25%Ca2+的缘故。
    
如果仔细研究目前世界上所用的营养液配方时就会发现,大多数配方都是采用硝态氮作为氮源的。既然铵态氮和硝态氮具有相同的营养价值,为什么不用铵态氮而用硝态氮呢?这主要是硝态氮所引起的生理碱性要较为缓慢而易于控制,植物对于NO3--N的过量吸收也不会对植物本身造成伤害,而铵态氮引起的生理酸性较为迅速且难以控制,植物吸收NH4+-N过多则易出现中毒的症状。因此,利用硝态氮作为氮源是较为安全的。
    
用硝酸盐作为氮源时,由于植物对NO3--N普遍存在着奢侈吸收的问题——即吸收进入植物体内的NO3--N数量远远超过其生理活动所需的数量。这就会使得许多植物特别时绿叶类和根茎类蔬菜类作物的硝酸盐含量大大超过WHO/FAO的容许标准(432mg/Kg,鲜重),从而影响到人体的健康。如何降低产品的硝酸盐含量的问题,近年来越来越受到人们的关注。
在无土栽培中控制农产品硝酸盐的含量可采取下列的一些措施:(1)以铵代硝或以脲代硝:通过在营养液中以铵态氮或酰胺态氮来全部或部分代替原有配方中的硝酸盐,再通过控制营养液的pH值变化和适当增加Ca2+K+等的供应量,使作物生长正常,产量不致于降低。池田和大泽(1983)用不同比例的铵态氮和硝态氮作为氮源种植莴苣、白菜、菠菜和小芜菁时发现,在NO3--N:NH4+-N比例越低,即铵态氮用量越高的情况下,这几种蔬菜中的硝酸盐含量越低,而完全用铵态氮作为氮源时,几种蔬菜的硝态氮含量低至痕量(见表3-10)。刘士哲等(1998)用全部硝态氮、2种部分铵态氮和全部酰胺态氮的4种营养液配方来种植芥菜和生菜的试验结果表明,通过加入适当数量的铵态氮来代替硝态氮可大大降低蔬菜的硝酸盐含量,而全部用酰胺态氮作为氮源的话,虽然蔬菜的硝酸盐含量大大降低了,但此时作物的产量也较大幅度的降低。如何通过增加营养液的铵态氮或酰胺态氮用量而达到降低作物体内硝酸盐含量而又不影响产量,是值得进一步研究的。(2)收获前断氮的方法:对于大多数专性喜硝的作物(如菠菜等),因其耐受铵毒的能力较弱,即使通过控制pH值变化的方法也难以令其在铵态氮作为氮源的营养条件下生长良好。这就要采用在收获之前中断或减少氮素的供应数量,以达到降低产品中硝酸盐含量的目的。华南农业大学无土栽培技术研究室近年来的试验表明,通过在收获前1周中断氮素的供应,可把生菜和菜心等叶菜类的硝酸盐含量降低到432mg/Kg的水平以下,而且此时的蔬菜产量并没有明显的降低。
3-10  营养液NO3NNH4+-N的浓度及其比例对几种蔬菜叶片NO3N含量
           (%,
干物重)的影响(池田和大泽,1983)


NO3--N:NH4+-N
浓度比(mmol/L)


莴苣


白菜


菠菜


小芜菁


3.0


0


1.62


1.77


0.96


1.08


2.5


0.5


1.42


1.88


0.77


1.07


2.0


1.0


1.01


1.95


0.68


0.69


1.5


1.5


0.72


1.37


0.37


0.79


1.0


2.0


0.59


1.02


0.21


0.56


0.5


2.5


0.26


0.51


0.10


0.20


0


3.0


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痕量


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