蘇北地區(qū)無土栽培營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率的關(guān)系

韓浩章　張麗華　張穎　王曉立　李素華

摘 要：以蘇北地區(qū)的自來水為水源，配制3種不同配方的無土栽培營養(yǎng)液，研究營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率的關(guān)系。結(jié)果表明：在蘇北地區(qū)采用自來水為水源的無土栽培營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率呈正相關(guān)關(guān)系，不同營養(yǎng)液配方條件下營養(yǎng)液劑量與電導(dǎo)率的關(guān)系不同，日本園試營養(yǎng)液配方最佳回歸方程為y=0.007 2x3-0.046 3x2+0.535 2x-0.312（R2=0.999 9），法國國家農(nóng)業(yè)研究所普及NET之用（1977），通用于好酸性作物配方最佳回歸方程為y=0.024 9x3-0.139 8x2+0.872 6x-0.501 3（R2=0.999 9），改良Hoagland營養(yǎng)液配方最佳回歸方程為y=0.004 3x3-0.021 1x2+0.477 1x-0.327 1 （R2=0.999 9）。

關(guān)鍵詞：蘇北地區(qū)；營養(yǎng)液；鹽濃度；電導(dǎo)率

中圖分類號：S317 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.04.007

Abstract： In order to study the relationship between nutrient concentration and electrical conductivity，three kinds of soilless culture nutrient solution with different formula of water supply in the north of Jiangsu Province were made. The results showed that the relationship between the salt concentration and electrical conductivity of the soilless nutrient solution in the north of Jiangsu Province were positively correlated， and the formula of nutrient solution was different .The best regression equation of the Japanese garden nutrient solution formula was y=0.007 2x3-0.046 3x2+0.535 2x-0.312（R2=0.999 9）， and the best regression equation of the National Agricultural Research Institute of France （1977） for the best acid crop formula was y=0.024 9x3-0.139 8x2+0.872 6x-0.501 3（R2=0.999 9）， and the optimal regression equation for the modified Hoagland nutrient solution formula was y=0.004 3x3-0.021 1x2+0.477 1x-0.327 1 （R2=0.999 9）.

Key words： Jiangsu northern area； nutrient solution； salt concentration； electrical conductivity

無土栽培技術(shù)是用營養(yǎng)液代替土壤基質(zhì)，為植物正常生長發(fā)育提供必需營養(yǎng)物質(zhì)和適宜的環(huán)境條件，從而使植物的正常生長不受季節(jié)限制，提高植物的生長速度和生長量的一種新型栽培模式。目前中國無土栽培的面積已超過1 070 hm2，并隨著大面積擴大而逐漸成為各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、提高當?shù)剞r(nóng)民收入的新途徑[1]。營養(yǎng)液是由多種無機鹽按一定濃度和比例以水配制成的，其中含有多種主要大量元素和微量元素，它們是植物生長發(fā)育的礦質(zhì)營養(yǎng)來源，因而，營養(yǎng)液的日常管理如酸堿度調(diào)節(jié)、水分補充、氧氣供應(yīng)和營養(yǎng)液濃度調(diào)節(jié)等是無土栽培管理的核心環(huán)節(jié)，其中營養(yǎng)液濃度調(diào)節(jié)更是其中的關(guān)鍵。多數(shù)植物生長周期為7～8個月或更長，從理論上來說，營養(yǎng)液施用數(shù)量要能夠滿足植物整個生育期所需的養(yǎng)分數(shù)量，但一般情況下，營養(yǎng)液的總鹽度應(yīng)控制在0.4%～0.5%以下，若高于0.4%～0.5%時，大多數(shù)植物會出現(xiàn)不同程度的鹽害[2]。因而，一般營養(yǎng)液的數(shù)量會視作物種植時間長短來更換或補充，若長時間不更換，營養(yǎng)液會積累太多植物分泌的阻礙植物生長的物質(zhì)，并造成植株生長不良，甚至干枯、死亡。很多資料認為營養(yǎng)液經(jīng)使用1個月就要完全更新，經(jīng)保養(yǎng)的營養(yǎng)液可連續(xù)使用3～5個月[3-6]。筆者認為，準確的營養(yǎng)液更換時間原則上要以營養(yǎng)液中的養(yǎng)分消耗情況為依據(jù)，而要想知道營養(yǎng)液中各種無機鹽類的準確含量，只能通過化學(xué)分析來測定，這需要一定的儀器設(shè)備，且工作量很大，不適用于生產(chǎn)實踐。另一方面，通常配制營養(yǎng)液用的水溶性無機鹽是強電解質(zhì)，其水溶液具有導(dǎo)電作用，導(dǎo)電能力的強弱可用電導(dǎo)率表示，在一定濃度范圍內(nèi)，溶液的含鹽量即濃度與電導(dǎo)率呈密切的正相關(guān)，含鹽量愈高，溶液的電導(dǎo)率愈大。因此營養(yǎng)液的電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)能反映溶液中鹽分含量的高低，雖然電導(dǎo)率只反映營養(yǎng)液中各種鹽類總鹽分的濃度而不能反映各種鹽類的單獨濃度，但這已能滿足無土栽培中控制營養(yǎng)液的需要。2006年，中國農(nóng)業(yè)部發(fā)布了用電導(dǎo)儀測定水溶性鹽總量的國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準[7]，這使得電導(dǎo)率法成為目前生產(chǎn)上最常用的營養(yǎng)液濃度測定方法。

無土栽培中常用的水源為地下水或自來水，而不同地區(qū)的地下水或自來水中溶解的物質(zhì)不同，因而無土栽培營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系也不同，另外，不同的營養(yǎng)液配方中所用的鹽類形態(tài)也不盡相同，無土栽培營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系也需要重新確定。本研究以蘇北地區(qū)（以宿遷為代表）自來水為無土栽培營養(yǎng)液的水源，結(jié)合生產(chǎn)中常用的3種營養(yǎng)液配方，配制不同濃度梯度的營養(yǎng)液來測定其電導(dǎo)率，以建立符合生產(chǎn)實踐、較為準確的營養(yǎng)液濃度和電導(dǎo)率之間的回歸方程，為當?shù)剡M行無土栽培中的營養(yǎng)液濃度調(diào)節(jié)管理提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗配方

試驗所用配方分別為：日本園試營養(yǎng)液配方（標記為A）、法國國家農(nóng)業(yè)研究所普及NET之用（1977），通用于好酸性作物配方（標記為B）、改良Hoagland營養(yǎng)液配方（標記為C），其大量元素和微量元素用量如表1和表2。

根據(jù)所選的營養(yǎng)液配方，以宿遷地區(qū)的自來水為水源，以1個劑量（規(guī)定配方的標準用鹽量）為基礎(chǔ)濃度S，然后以一定的濃度梯度差（每相距0.1或每0.2個劑量）配制一系列濃度梯度的營養(yǎng)液，并用德國WTW Multi 9310P電導(dǎo)率儀測定每一級梯度的電導(dǎo)率值。3次重復(fù)，取平均值進行數(shù)據(jù)處理。

1.2 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件對營養(yǎng)液濃度和電導(dǎo)率值分別進行指數(shù)回歸分析、線性回歸分析、二項式回歸分析、對數(shù)回歸分析、三項式回歸分析和乘冪回歸分析。將實測的電導(dǎo)率值代入方程計算出營養(yǎng)液劑量實測值，再與設(shè)定的營養(yǎng)液劑量采用SPSS19.0進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 A配方各濃度梯度差的營養(yǎng)液電導(dǎo)率值和大量元素總含量

由表3可以看出，隨營養(yǎng)液濃度梯度的增加，大量元素含量增加，營養(yǎng)液電導(dǎo)率值也相應(yīng)增加。由表4可以看出，不同類型回歸分析的擬合優(yōu)度均高于0.9，其中二項式和三項式回歸分析的擬合優(yōu)度最高，分別是0.999 7和0.999 9，通過回歸方程所得到的理論值與實測值之間的相關(guān)系數(shù)中也以二項式和三項式回歸分析的最高，均為1.000，并在0.01水平上顯著相關(guān)。

2.2 B配方各濃度梯度差的營養(yǎng)液電導(dǎo)率值和大量元素總含量

由表5可以看出，隨營養(yǎng)液濃度梯度的增加，大量元素含量增加，營養(yǎng)液電導(dǎo)率值也相應(yīng)增加。由表6可以看出，不同類型回歸分析的擬合優(yōu)度均高于0.9，其中二項式和三項式回歸分析的擬合優(yōu)度最高，分別是0.999 5和0.999 9，通過回歸方程所得到的理論值與實測值之間的相關(guān)系數(shù)中也以二項式和三項式回歸分析的最高，均為1.000，并在0.01水平上顯著相關(guān)。

2.3 C配方各濃度梯度差的營養(yǎng)液電導(dǎo)率值和大量元素總含量

由表7可以看出，隨營養(yǎng)液濃度梯度的增加，大量元素含量增加，營養(yǎng)液電導(dǎo)率值也相應(yīng)增加。由表8可以看出，不同類型回歸分析的擬合優(yōu)度均高于0.9，其中二項式和三項式回歸分析的擬合優(yōu)度最高，分別是0.999 8和0.999 9，通過回歸方程所得到的理論值與實測值之間的相關(guān)系數(shù)中也以二項式和三項式回歸分析的最高，均為1.000，并在0.01水平上顯著相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

通常配制營養(yǎng)液用的水溶性無機鹽是強電解質(zhì)，其水溶液具有導(dǎo)電作用，導(dǎo)電能力的強弱可用電導(dǎo)率表示，在一定濃度范圍內(nèi)，溶液的含鹽量即濃度與電導(dǎo)率呈正相關(guān)，含鹽量愈高，溶液的電導(dǎo)率愈大。因此營養(yǎng)液的電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)能反映溶液中鹽分含量的高低，本試驗結(jié)果表明，不同營養(yǎng)液配方中利用不同類型的回歸分析所得的方程擬合程度均高于0.9，最高的為0.999 9，實測值與理論值之間的相關(guān)系數(shù)最高的為1.000，因而在蘇北地區(qū)（以宿遷為例），采用自來水為水源的無土栽培營養(yǎng)液濃度調(diào)節(jié)管理過程中，可以用電導(dǎo)率作為營養(yǎng)液濃度的參考指標，不同營養(yǎng)液配方條件下營養(yǎng)液劑量與電導(dǎo)率的關(guān)系不同，日本園試營養(yǎng)液配方為y=0.007 2x3-0.046 3x2+0.535 2x-0.312（R2=0.999 9），法國國家農(nóng)業(yè)研究所普及NET之用（1977），通用于好酸性作物配方為y =0.024 9x3-0.139 8x2+0.872 6x-0.501 3（R2=0.999 9）、改良Hoagland營養(yǎng)液配方為y=0.004 3x3-0.021 1x2+0.477 1x-0.327 1 （R2=0.999 9）。

土壤浸出溶液也是一種平衡溶液，其含鹽量濃度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系也有報道，何文壽等[8]認為寧夏不同類型鹽漬化土壤的水溶鹽含量與其電導(dǎo)率的關(guān)系為y=0.160 9x2+2.917 6x-0.014 1（R2=0.960 6，其中y為土壤溶液鹽含量；x為電導(dǎo)率值）。辛明亮等[9]認為新疆石河子地區(qū)土壤可溶性鹽含量與電導(dǎo)率的關(guān)系為最優(yōu)回歸擬合方程y= 0.071 2x0.576 8（R2=0.958 3，其中y為土壤溶液鹽含量；x為電導(dǎo)率值）。厲仁安等[10]認為濱海地區(qū)在砂涂中全鹽與電導(dǎo)率之間最佳曲線回歸方程為線性方程y=0.045+2.935x（R2=1，其中y為土壤溶液鹽含量；x為電導(dǎo)率值）；在黏涂中全鹽與電導(dǎo)率之間最佳曲線回歸方程為三次曲線方程：y=0.194+0.309 6x-0.253x2+0.046x3（R2=1.000，其中y為土壤溶液鹽含量；x為電導(dǎo)率值）?？梢?，不同地區(qū)的地下水或自來水中溶解的物質(zhì)不同，營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系也不同，另外，不同的營養(yǎng)液配方中所用的鹽類形態(tài)也不盡相同。因而，不同地區(qū)、不同營養(yǎng)液配方無土栽培營養(yǎng)液鹽濃度與電導(dǎo)率之間的關(guān)系需要重新確定。

另外，通過測定營養(yǎng)液的電導(dǎo)率雖然能夠反應(yīng)其總的鹽分含量，但不能反映出營養(yǎng)液中各種無機鹽類的鹽分含量。在無土栽培過程中首先要考慮栽培植物的種類和生長周期，一般每隔3～5 d測1次營養(yǎng)液的電導(dǎo)率，每隔1.5～2個月左右測定1次大量元素的含量或更新營養(yǎng)液，而微量元素一般不進行測定，只進行適當調(diào)節(jié)，以確保植物生長良好。

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