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《西北农林科技大学》 2011年
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基于银川平原地下水质的叶菜水培营养液配方研究

李建设  
【摘要】:营养液的配制和管理是无土栽培的关键技术。配制营养液的水质影响营养液的组成和某些元素的有效性,有时甚至严重影响作物生长,决定无土栽培的成败。在各地无土栽培中,由于水源水质对营养液配方的影响,而造成无土栽培作物生长不良或减产的现象时有发生。我国广大北方地区属硬水地区,地下水水质较差。本研究在分析银川平原地下水质的基础上,筛选基于区域地下水水质特点的蔬菜营养液配方,为该地区蔬菜无土栽培提供技术支撑。试验取得以下主要结果: 1.对宁夏境内沿黄河的中卫市、吴忠市、青铜峡市、永宁县、银川市、贺兰县、平罗县不同深度的温棚井水取样分析表明:银川平原多数井水水质的pH、全盐、HCO_3~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)离子均偏高,对蔬菜无土栽培不利,要发展无土栽培需针对水质特点筛选营养液配方。 2.植物吸收Na~+与Cl~-较少,原水中Na~+与Cl~-Cl高会造成营养液或基质中盐分积累。银川平原地下水中Na~+、Cl~-含量高是水质差的主要因素之一。以雨水配制的营养液中添加500 mg/L的NaCl(Na~+约为200 mg/L)对小白菜生长虽有抑制作用,但影响不大,可以水培生产小白菜。表明银川平原大多数水质可以水培叶菜。 3.在适宜的酸性条件下,营养液不加钙和镁,银川平原地下水中原有的钙和镁可以满足小白菜植株生长的需要,未见明显的缺素症状。说明在调酸条件下银川地区地下水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)可充分利用,配制营养液时应根据地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度决定是否需要补充Ca~(2+)、Mg~(2+)。 4.不同pH下水培小白菜试验,营养液在pH 6.5~5.5下小白菜形态指标、吸水速度、pH、EC值、地上部和地下部的营养元素、无机养分的吸收速度均优于营养液在pH 7.5~8.5下的指标,即pH 7.5~8.5营养液不适宜于小白菜水培生长,而6.5与5.5的pH环境下营养液适合。考虑到成本因素,使用银川地区地下水配制营养液时,将pH调整到6.5即可。由于银川平原地下水中SO_4~(2-)较高,调酸以硝酸和磷酸配合使用为宜。 5.应用四元二次通用旋转组合设计,对小白菜、空心菜营养液配方中的NO_3~-N、P、K、Ca四种元素的摩尔浓度进行综合研究。 (1)分别获得小白菜、空心菜产量(Y)与营养液中四种元素的摩尔浓度(X_1,X_2,X_3,X_4)回归模型: Y_(小白菜)=141.42857 +10.55542X_1 +6.40792X_2 +8.05042X_3-7.95996X_1~2-9.66621X_2~2-4.55246X_3~2-4.69121X_4~2+5.91688X_1X_4Y空心菜= 89.86543+9.23667X_1+3.08000X_2 + 5.55083X_3-5.44907X_1~2-8.84032X_2~2-4.03407X_3~2+2.46218X_4~2+3.79500X_1X_3 (2)四种营养元素对供试蔬菜产量的影响各不相同,线性项是:X_1X_3X_2X_4,即各个元素对小白菜、空心菜的影响大小顺序是:氮钾磷钙。 (3)通过对模型的解析,分别得到小白菜氮与钙、空心菜氮与钾的交互效应,且它们的交互效应在较低水平时有一定的正相关关系,在较高水平时存在着一定的负相关关系。 (4)通过计算机模拟寻优,小白菜要达到单株最高产量148.75 g,营养液最优配方中NO_3~-N,P,K,Ca浓度分别是9.0、0.5、4.5、3.0 mmol/L;空心菜要达到单株最高产量108.81 g,NO_3~--N,P,K,Ca浓度分别是9.0、0.5、4.5、0 mmol/L。由于银川平原地下水中已有2 mmol/L的Ca,因此配制营养液时最佳配方中NO_3~--N,P,K,Ca添加量应分别调整为小白菜9.0、0.5、4.5、5.0 mmol/L;空心菜9.0、0.5、4.5、2.0 mmol/L。 (5)模型验证试验中,通过测定各处理生长势、根系活力、产量、品质以及全氮磷钾含量表明,由模型推出的最佳配方栽培的小白菜、空心菜的以上指标含量均显着高于对照,而由模型推出的较差配方栽培的小白菜、空心菜的以上指标含量均显着低于对照,从而证明了模型的准确、可靠。 6.高NaCl(Na 21.7mol/l)条件下,水培小白菜时营养液中NO_3~-ーN:NH_4~-N=8:0、7:1、6:2、4:4的四个处理中,以6:2最好,显著促进生长发育,产量高,叶色加深,可食部分硝酸盐含量降低。
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