植物无土栽培液体培养方法技术

一种植物无土栽培液体培养培养植物的方法，一般而言，调整培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例为２－７∶１，优选４－５∶１，可使大多数植物在培养过程中培养液的ｐＨ值的保持在５－７左右。另一方面，在培养的过程中，如果培养液的ｐＨ值向碱性偏离时，可适当增加阳离子态氮的比例；如果情况相反的话，应适当增加阴离子态氮的比例。通过该方法的培养基的营养配方，能使培养基很好地模拟土壤溶液中对ｐＨ高缓冲性的特点，促进植物的生长发育，确保无土栽培产业的低成本和高产出以及农业生产的可持续发展。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植物无土栽培
，尤其是植物的液体培养方法。
技术介绍
蔬菜、花卉等植物的无土栽培是我国当前重点鼓励发展的产业之一，在北京、甘肃和新疆等许多地方被称为“朝阳产业”，同时植物的无土栽培也已成为我国吸收外商直接投资最新项目之一。在无土栽培方法中，液体培养(又称水培)是最重要的方法之一，在实际的生产应用中占有相当大的比例，也是目前已被广泛应用的无土栽培方法。历史上，水培方法的产生发展较早，它是继李比西的矿质营养学说诞生之后，于1860年由德国学者Sachs和Knop用其专利技术的营养配方用水培方法培养植物获得成功，并相继证明N、P、K、Ca、Mg、S等为植物的必需营养元素后发展起来的一种方法。后来，随着技术的进步，化学试剂纯度的提高，至1954年科学家先后证明Fe、Mn、Cu、B、Zn、Mo和Cl也是植物的必需营养元素，加上光合作用证明C、H、O是植物的必需元素，至此，植物共需16种必需营养元素。1987年美国科学家进一步证明Ni是植物所必需的超微量元素。以上这些都是运用水培方法的实践基础。水培具有操作简便、投产比高、无连作障碍等等优势，因而目前仍正在不断扩展。然而，现有的水培方法在培养一段时间的植物之后，营养液pH值急剧下降，威胁并损害植物的持续发育和成长，常常成为水培作物生产的主要障碍因子，严重地影响了这一产业的进一步推广和普及。已发现，产生这一问题的原因在于植物的非均等吸收，即选择性吸收。如前所述，植物所需的营养元素为17种，这17种营养元素在营养液中的形态有的为阳离子，有的为阴离子，有的则既有阳离子形态，又有阴离子形态。在一般情况下，植物吸收阳离子比阴离子多2-3倍。如果就按照这种比例吸收，植物细胞内就会积累大量的正电荷，使细胞失去电平衡，进而使细胞就会失去正常的生理功能而死亡。为了避免这种现象的出现，植物细胞会采取几种不同的应对措施在吸收阳离子养分的同时向细胞外排出等电荷当量的阳离子，如吸收一份K+离子时，会排除一份H+离子；在吸收阳离子的同时吸收等电荷当量的OH-离子或HCO3-离子；等等。不论是哪一种应对措施，其结果都会导致植物培养液的pH值下降，比如KCl在化学上为pH中性，但配制成营养液经植物吸收后，由于植物的选择性吸收，营养液的pH值会下降而使营养液成为酸性，因此KCl常被称为生理酸性盐。为了解决这一问题，目前所应用的方法主要是按照每7-10天一次的频度频繁更换培养液，这样不仅使大量有效养分和宝贵的水资源因频繁更换营养液而白白浪费，而且还导致不应有的环境污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在植物水培条件下，通过调节培养基的营养配方以控制培养液的pH值，使植物生长过程中培养基具有合适而稳定的pH值，因而无需频繁更换营养液，既使有限的水资源和肥料资源得到高效利用，又可避免环境污染。专利技术人发现，调节植物无土栽培液体培养基中营养养分离子的形态和比例可以自由调节并稳定培养基的pH值，避免由于植物培养过程中选择性吸收造成的培养基酸化。已知植物所需的17种必需营养元素中C、O是从CO2中得到的，H是从水中获得的，而其他14种都是从培养液或土壤溶液中吸取的。在这14种营养元素中，大多数只有一种离子形态不是阴离子就是阳离子。但N和B等营养元素是可以同时有两种不同的离子形态的。因B是微量元素，植物的需要量极其微量，没有多大调节的余地，而N则是植物所必需的大量元素，而它又同时具有多种不同的形态，故可以通过调节其离子的形态及其比例实现对培养液的pH调控。专利技术人试验发现，NH4+-N是大多数植物喜爱的氮源，但如果培养液中以NH4+-N作为唯一氮源，则不要多久，培养植物的生长就会受阻，甚至死亡，因为培养液的pH值会下降至3以下，甚至低至pH为2，植物无法正常生长发育。而在植物无土栽培液体培养中，通过加入几种不同形态的氮源，既包括阳离子氮源又包括阴离子氮源，并合理调节两种离子的比例，就可以既满足植物生长对氮的需求，又可使植物对阴离子和阳离子的吸收大致相等；通过调控阳离子氮源与阴离子氮源的比例，可以很容易地调控培养基的pH值。具体地，本专利技术的方法是通过调整无土栽培液体培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例来调节培养基的pH值，以适应不同植物在培养过程中对培养液的pH值的不同要求。一般而言，调整培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例为2-7∶1，优选4-5∶1，可使大多数植物在培养过程中培养液的pH值的保持在5-7左右。另一方面，在培养的过程中，如果一段时间后发现培养液的pH值向碱性偏离时，可适当增加阳离子态氮的比例；如果一段时间后发现培养液的pH值向酸性偏离时，可以适当增加阴离子态氮的比例。本专利技术可使用的阴离子氮源包括但不限于硝酸根；可使用的阳离子氮源包括但不限于铵离子。在本专利技术提供的中，一个具体实施方案为培养基中含有1.0nM-6.0mM铵盐，2.0nM-8.0mM硝酸盐，两者的浓度分别按铵离子和硝酸根计；优选地，铵盐为(NH4)2SO4，NH4Cl，硝酸盐为NaNO3，KNO3。所述的培养基还可含有1.0nl-10.0ml 3％ H2O2/L或相应量浓度的其他过氧化物，如过氧化钠或过氧化钾等；所述的培养基还可含有1.0nM-1.0mM NaH2PO4或1.0ng-1.0g/L Ca3(PO4)2，1.0nM-8.0mMMgSO4·7H2O，1.0nM-200.0μM FeSO4·7H2O，1.0nM-200.0μM EDTA(乙二胺四乙酸)，1.0nM-40.0μM MnCl2·4H2O，1.0nM-12.0μM (NH4)6Mo7O24·4H2O，1.0nM-20.0μM ZnSO4·7H2O，1.0nM-40.0μM H3BO3，1.0nM-20.0μM CuSO4·4H2O，1.0nM-300mg/L Na2SiO3，1.0nM-5.0mM K2SO4。本专利技术提供的植物无土栽培的方法中，上述培养基中所含有的过氧化物是在培养过程中间隔地，例如每日向培养基中加入。当然，本专利技术的方法中也可以通过如对培养液进行通气或者其他方法使培养基溶氧量增加。使用本专利技术方法培养植物，由于能极好地调节培养基的pH值，使培养基适于植物的生长，从而使无土栽培作物能高产高效，确保其可持续发展。此外，本专利技术的方法具有使植物培养液的pH值基本稳定的优点，一般培养液的pH值稳定在弱酸性或接近中性的范围内，还可以根据植物的不同、植物生长阶段的不同随时自由地通过对培养基的调节而实现对培养液pH值进行调节。该方法还具有营养配方组成简单，无需经常更换培养液，营养液无需进行通气处理，操作便利等特点。具体实施例方式专利技术人运用这一全新的培养基的技术，先后在新西兰和我国北京培养了小麦、小黑麦、小麦、玉米、拟南芥、白三叶草和百脉根等植物，结果表明无论是在室内还是在室外，无论是在人工气候箱中还是在自然条件下，这些植物的液体培养基的pH值高低可以进行自由调节。为了更进一步地说明本专利技术，下面以小麦为材料，给出实施本专利技术的具体方式和实施例，但这不得解释为对本专利技术的限制。1、培养基的制备将化学试剂按实施例的配方溶于水中，即可制得本专利技术的培养基。实施例中的试剂都是分析纯以上级别，可从化学试剂商店买到。水为纯净水或蒸馏水即可。2、培养方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物无土栽培液体培养的方法，其特征在于通过调整液体培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例来调节培养基的ｐＨ值，以适应不同植物在培养过程中对培养液的ｐＨ值的不同要求。

【技术特征摘要】
1.一种植物无土栽培液体培养的方法，其特征在于通过调整液体培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例来调节培养基的pH值，以适应不同植物在培养过程中对培养液的pH值的不同要求。2.权利要求1所述的方法，调整培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例为2-7∶1，该比例按离子中氮原子的摩尔量或重量计。3.权利要求2所述的方法，调整培养基中阴离子态氮源与阳离子态氮源的比例为4-5∶1，该比例按离子中氮原子的摩尔量或重量计。4.权利要求1或2或3所述的方法，在植物培养的过程中，当培养液的pH值向碱性偏离时，可适当增加阳离子态氮的比例；当培养液的pH值向酸性偏离时，可适当增加阴离子态氮的比例。5.权利要求1或2或3所述的方法，阴离子氮源包括硝酸根；阳离子氮源包括铵离子。6.权利要求4所述的方法，阴离子氮源包括硝酸根；阳离子氮源包括铵离子。7.一种植物无土栽培液体培养的方法，培养基中含有1.0nM-6.0mM铵盐，2.0nM-8.0mM硝酸盐，两者的浓度分别按铵离子和硝酸根离子计。8.权利要求7所述的方法，其中铵盐选自(NH4)2SO4，NH4Cl，硝酸盐选自NaNO3，K...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国栋，张士功，窦玉青，
申请(专利权)人：刘国栋，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]