一种高浓缩无土栽培营养液及其使用方法与流程

本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及一种高浓缩无土栽培营养液及其使用方法。

背景技术：

无土栽培是近年来发展起来的一种植物栽培技术，其特点是植物脱离土壤的种植技术，即人工制造的植物根系生长环境来取代传统的土壤种植环境。无机营养液的研究较多，用于高级无机有机营养液的研究工作，现如今还处于起步阶段。

无土栽培的优势在于可以避免土壤中的病虫害传播，减少或完全不使用农药，其产品洁净卫生健康；省水省肥省工，有利于植物种植现代化自动化，并且完全不受土壤约束。

无土栽培的核心技术之一就是营养液，即无土栽培液体肥料。营养条件非常重要，植物营养直接关系到植株生长状态与商品价值，无土栽培液体肥料的精准配方和计量制备尤为重要。

目前无土栽培液体肥料配方繁多，原料属性(农业用、工业用和实验室分析纯等)不明确，纯度存在很大差异，加之配方误差、计量误差和制备误差等因素，溶液中各离子间发生反应产生沉淀大大降低钙的有效性，无土栽培营养液的质量存在隐患。

无土栽培营养液，为了降低运输成本等，液体肥料通常在供应时以浓缩状态运输，并在使用前用水稀释，而目前市面上的无土栽培液体肥料一般浓缩倍数最高达到100～200倍，而且大多属于纯无机配方组成。因此，无机营养液存在有机营养降低、投资成本升高的情况。所以在这种情况之下，选择优质的保证促进作物生长有机添加成分就显得尤为必要。腐植酸在这种环境之下开始成为蔬菜水培有效的有机添加物质。

ph值是无土栽培的重要指标，但目前大多采用的是种植过程中通过ph调节剂进行调整，稳定性差影响根际吸收环境，造成植株生长异常。

技术实现要素：

为解决无土栽培营养液存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种精密配方和计量制备过程而制得的高浓缩无土栽培营养液及其使用方法，该配方计量准确，并含有能够促进植物生长的腐植酸提取物，且稀释后ph为5.5～7.0，营养全面，无沉淀缺素，浓缩倍数达到500倍。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案：

一种高浓缩无土栽培营养液，由a液和b液组成，a液含有氮源、钾源、镁源、锰源、硼源、铜源、锌源、钼源以及磷酸根，b液含有氮源、钾源、钙源、铁源以及腐植酸提取液，其中，总氮、总钾占高浓缩无土栽培营养液总重量的5.5wt.％以上，总磷占a液重量的5.5wt.％以上，a液和b液的ph为2.5～3.5。

进一步地，钙源中钙元素占b液的8～20wt.％，铁源中铁元素占b液的0.5～1.0wt.％以下。

进一步地，高浓缩无土栽培营养液中各元素分别以硝酸钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、硫酸镁、硫酸锰、硼酸、硫酸铜、硫酸锌、钼酸铵、硝酸钙、螯合铁的形式添加。

进一步地，螯合铁为乙二胺四乙酸铁。

进一步地，腐植酸提取液通过以下方法制得：加水至腐植酸的粗产物中，加碱调节ph至5.0～7.0，40～90℃搅拌0.5～2小时后，冷却至40℃以下，固液分离，得到的上清液即为腐植酸提取物。

进一步地，腐植酸提取液的含量占b液的0.25～0.5wt.％。

进一步地，a液中总氮占a液重量的5.5wt.％以上,a液中总钾占a液重量的5.5wt.％以上；b液中总氮占b液重量的4.0wt.％以上,b液中总钾占b液重量的5.5wt.％以上。

进一步地，a液中，镁元素占a液的2.5～9.5wt.％以下，锰元素占a液的0.001～0.085wt.％，硼元素占a液的0.001～0.200wt.％，铜元素占a液的0.0001～0.0025wt.％，锌元素占a液的0.0001～0.0085wt.％，钼元素占a液的0.00001～0.00090wt.％。

进一步地，a液中含有：

硝酸钾：124.35～126.35g/l；

磷酸二氢钾：65.5～70.5g/l；

磷酸二氢铵：18.5～22.5g/l；

硫酸镁：110.5～125.5g/l；

硫酸锰：0.805～0.905g/l；

硼酸：1.35～1.45g/l；

硫酸铜：0.03～0.06g/l；

硫酸锌：0.085～0.105g/l；

钼酸铵：0.0025～0.0065g/l；

b液中含有：

硝酸钾：124.35～126.35g/l；

硝酸钙：124.35～126.35g/l；

乙二胺四乙酸铁：4～6g/l；

腐植酸提取液：2.5～5.0g/l。

本发明还提供一种稀释上述高浓缩无土栽培营养液的方法，将a液和b液分别用水稀释200至500倍的体积后混合。

本发明还提供高浓缩无土栽培营养液促进番茄和生菜生长的应用。

本发明提供的腐植酸提取物的ph值在5.0～7.0的范围内，稀释后迅速溶解，并使成分均匀，从而防止了诸如液体输送装置堵塞的问题。

本发明提供的高浓缩无土栽培营养液具有以下优点和有益效果：

本发明还提供高浓缩无土栽培营养液含有高浓度的三种主要营养素，一种保证促进作物生长肥料的成分和痕量的金属元素，目的在于提供所述即使在浓缩状态下也不形成沉淀且在稀释时易于均质化的新型高浓度双组分无土栽培营养液及其制备方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的曝气搅拌釜的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图和数据，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供的高浓缩无土栽培营养液由a液和b液组成，其中，a液中含有：

硝酸钾：124.35～126.35g/l；

磷酸二氢钾：65.5～70.5g/l；

磷酸二氢铵：18.5～22.5g/l；

硫酸镁：110.5～125.5g/l；

硫酸锰：0.805～0.905g/l；

硼酸：1.35～1.45g/l；

硫酸铜：0.03～0.06g/l；

硫酸锌：0.085～0.105g/l；

钼酸铵：0.0025～0.0065g/l；

b液中含有：

硝酸钾：124.35～126.35g/l；

硝酸钙：124.35～126.35g/l；

乙二胺四乙酸铁：4～6g/l；

腐植酸提取液：2.5～5.0g/l。

为在制备过程中各元素得到均质化混合，混合设备采用如图1所示的曝气搅拌釜7，曝气搅拌釜7内腔4设有搅拌轴3，搅拌轴3为中空导气结构，其上端位于釜外，通过密封连接件2与气管1连通，在搅拌轴3中下端设有喷气射嘴6，将a液或b液各组分加入曝气搅拌釜7内腔4后，通过气管1向搅拌轴3内通压缩空气(气压为0.5～0.8mpa)，压缩空气通过喷气射嘴6在溶液内产生射流气泡，伴随着搅拌羽5在曝气搅拌釜7内的高速旋转，射流气泡起到防止沉淀、解消浓度差的作用，有效制备出高浓度的a液或b液。混合曝气时间一般为12～24小时，优选为12小时。混合好的a液或b液经过80～120目过滤器导入储液罐，进一步优选为120目过滤器。

为了防止a液和b液在制备过程中发生误混，a液和b液采用各自独立的曝气搅拌釜进行有效隔离。曝气搅拌釜材质优选为不锈钢材料，进一步优选为316不锈钢材质(耐磨耐腐蚀抗氧化)。

本发明的高浓缩无土栽培营养液为500倍浓缩，因此水源尤为重要。制备生产设施由水处理净化设备、输送管道、净化水储液桶、曝气搅拌釜、空气压缩机、空气过滤器、调压阀、精密计量天平、原料托盘、原料加入装置、定时控制系统、过滤器、浓缩液储液罐、罐装机等组成。优选水处理净化设施，进一步地优选反渗透法净水设备，有效去除水中的悬浮物、胶体泥沙、腐殖物、颗粒物杂质以及钙镁氯，脱盐率98％以上，水余氯≤0.1ppm，反渗透产水电导率≤20μs/cm。

在曝气搅拌釜中加入经过净化处理的软水，在曝气搅拌釜中按(表1)顺序和方法加入所需组分，搅拌速度60～85r/min。

表1a液和b液的组分以及制备顺序

为使高浓缩的a液和b液达到长期储存目的，将制成的a液和b液使用硝酸、硫酸或柠檬酸等酸调节ph至2.5～3.5。

为验证本发明的高浓缩无土栽培营养液成品的重金属含量，取500ml实施例1样品经检测结果如下：

表2sgs检测公司对实施例1样品的重金属检测结果

如表2所示，5项重金属检测结果为未检出，证实了本发明提供的高浓缩无土栽培营养液不含有害物质。

通过玻璃电极法测定ph，测得实施例1制备的a液ph为3.45，b液ph为2.94，a液和b液分别按1：500稀释后混合得到的工作液ph为6.42。

取实施例1恒定体积为1l的a液和b液，分别在30℃下静置3天，无沉淀。

实施例2

本实施例提供的高浓缩无土栽培营养液由a液和b液组成，与实施例1不同的是：b液中的腐植酸使用普通的腐植酸粉剂；其他组分均与实施例1相同。

在曝气搅拌釜中加入经过净化处理的软水，在曝气搅拌釜中按(表1)顺序和方法加入所需组分，搅拌速度为60～85r/min。

通过玻璃电极法测定ph，通过玻璃电极法测定ph，测得实施例2制备的a液ph为3.45，b液ph为3.85，a液和b液分别按1：500稀释后混合得到的工作液ph为6.15，容器底部存在大量沉淀物。

由于氮磷钾钙被广泛认知为植物生长需要量最大的四大营养要素，而且对产量和商品性影响极大，但计量过大会引发过剩症状，实施例3～6针对氮、磷、钾、钙加大计量在种植实验中的表现进行验证。

实施例3

本实施例提供的高浓缩无土栽培营养液由a液和b液组成，与实施例1不同的是：b液中的钙元素含量调整到实施例1设定计量的4倍；其他条件均与实施例1相同。

在曝气搅拌釜中加入经过净化处理的软水，在曝气搅拌釜中按(表1)顺序和方法加入所需组分，搅拌速度为60～85r/min，容器底部有微量沉淀。

通过玻璃电极法测定ph，通过玻璃电极法测定ph，测得实施例3制备的a液ph为3.45，b液ph为3.10，a液和b液分别按1：500稀释后混合得到的工作液ph为6.65。

实施例4

本实施例提供的高浓缩无土栽培营养液由a液和b液组成，与实施例1不同的是：a液和b液中的氮元素含量均调整到实施例1设定计量的4倍；其他条件均与实施例1相同。

在曝气搅拌釜中加入经过净化处理的软水，在曝气搅拌釜中按(表1)顺序和方法加入实施例1的组合物，搅拌速度为60～85r/min。

通过玻璃电极法测定ph，通过玻璃电极法测定ph，测得实施例4制备的a液ph为3.80，b液ph为3.10，a液和b液分别按1：500稀释后混合得到的工作液ph为6.67。

实施例5

本实施例提供的高浓缩无土栽培营养液由a液和b液组成，与实施例1不同的是：a液中的磷元素含量调整到实施例1设定计量的4倍；其他条件均与实施例1相同。

在曝气搅拌釜中加入经过净化处理的软水，在曝气搅拌釜中按(表1)顺序和方法加入所需组分，搅拌速度为60～85r/min。

通过玻璃电极法测定ph，通过玻璃电极法测定ph，测得实施例5制备的a液ph为3.2，b液ph为2.94，a液和b液分别按1：500稀释后混合得到的工作液ph为6.42。

实施例6

本实施例提供的高浓缩无土栽培营养液由a液和b液组成，与实施例1不同的是：b液中的钾元素含量调整到实施例1设定计量的4倍；其他条件均与实施例1相同。

在曝气搅拌釜中加入经过净化处理的软水，在曝气搅拌釜中按(表1)顺序和方法加入所需组分，搅拌速度为60～85r/min。

通过玻璃电极法测定ph，测得实施例6制备的a液ph为3.45，b液ph为3.20，a液和b液分别按1：500稀释后混合得到的工作液ph为6.55。

种植试验：

以全年生菜和红丰番茄为验证原型，取实施例1-6制备的高浓缩无土栽培营养液制备成工作液，用于全年生菜和红丰番茄的种植。

验证例1-1：将品种为全年生菜(水培育苗4叶1心))的生菜用作试验产品，并在深液流水培(dft)设施上定植进行栽培试验。每个试验区定植10株。将实施例1提供的高浓缩无土栽培营养液的a液和b液分别稀释500倍后混合形成工作液，将工作液注入dft水培槽作为肥料，使用循环泵进行循环，4次/天，2小时/次。

验证例1-2：将品种为红丰(水培育苗4叶1心)的番茄苗用作试验产品，并在dft深液流水培设施上定植进行栽培试验。每个试验区定植10株。将实施例1提供的高浓缩无土栽培营养液的a液和b液分别稀释450倍后混合形成工作液，将工作液注入dft水培槽作为肥料，使用循环泵进行循环，4次/天，2小时/次。

如表3的结果所示，将实施例1提供的高浓缩无土栽培营养液制备成的工作液注入dft水培槽，ph为6.42，验证例1-1的ec(电导率)为1200μs/cm，验证例1-2的ec为1500μs/cm。

表3实施例1提供的高浓缩无土栽培营养液的种植效果

验证例1-1：全年生菜；验证例1-2：红丰番茄，4穗/株，5-6朵花蕾/穗；叶中元素含有量指的是：每100g干物质中的元素含量(g)。

如表3结果所示，实施例1的高浓缩无土栽培营养液制备成的工作液能有效地作用于全年生菜和红丰番茄的生长并增加了地上部分的生长量。证实了除了肥料成分的作用外，腐植酸对地上部分的生长有促进作用。

此外，如表3的结果所示，本发明高浓缩无土栽培营养液制备成的工作液不仅能显著提高叶菜的产量，还显著提高了番茄的产量。此示例是开始收获后大约1个月的短期数据。可以认为，如表3所示初始收获量的提高已经产生了促进作物生长和早期收获的效果。

从验证例1-1和1-2的两个栽培试验结果中发现，尽管存在ec浓度、目标作物、工作液浓度的不同，但是含有腐植酸的高浓缩无土栽培营养液稀释500倍后的工作液验证效果很大，是用于农业生产的有效材料，具有实用性。

验证例2：如实施例2所述，由于b液中添加的腐植酸采用的是普通的腐植酸粉剂，按与实施例1相同的加工工序配制成溶液后容器底部发生大量沉淀，失去验证种植实验意义，在此忽略。

验证例3：对实施例3提供的高浓缩无土栽培营养液进行验证，验证例3-1和验证例3-2的种植实验方法和种类数量分别与验证例1-1和验证例1-2相同，定植初期无明显症状，后期典型症状是因钙过剩造成微量元素锰、铁、锌、硼吸收低下，特别是硼，生菜表现为叶子生长缓慢，叶面起皱反卷，顶芽枯焦；番茄表现为植株呈萎缩状态，新叶停止生长，叶子失绿黄化，枝茎木栓装龟裂，大大降低产量和商品性。

表4实施例3提供的高浓缩无土栽培营养液的种植效果

验证例3-1：全年生菜；验证例3-2：红丰番茄，4穗/株，5-6朵花蕾/穗；；叶中钙含有量指的是：每100g干物质中的含钙量。

验证例4：对实施例4提供的高浓缩无土栽培营养液进行验证，验证例4-1和验证例4-2种植实验方法和种类数量分别与验证例1-1和验证例1-2相同，定植初期无明显症状，后期表现的典型症状是过剩症状，叶子颜色呈深绿或暗绿，根系粗大，生长过旺，枝茎软弱徒长，抗病性能低下，因拮抗作用，造成钙的吸收降低，缺钙症状明显。生菜发生“烧心”和“干边“现象，番茄果实前端干缩凹陷黑褐化(脐腐病)，大大降低产量和商品性。

表5实施例4提供的高浓缩无土栽培营养液的种植效果

验证例4-1：全年生菜；验证例4-2：红丰番茄，4穗/株，5-6朵花蕾/穗；叶中氮含有量指的是：每100g干物质中的含氮量(g)。

验证例5：对实施例5提供的高浓缩无土栽培营养液进行验证，验证例5-1和验证例5-2的种植实验方法和种类数量分别与验证例1-1和验证例1-2相同，定植初期无明显症状，后期表现的典型症状是p过剩症状，下部叶子黄化，出现雀斑状黄化斑，茎秆粗大，根系短粗发白。诱发缺铁、缺锌、缺铜和缺硼的缺素症状。生菜表现为纤维增多，叶子黄化；番茄表现为叶子失绿，雀斑状黄化斑。大大降低产量和商品性。

表6实施例5提供的高浓缩无土栽培营养液的种植效果

验证例5-1：全年生菜；验证例5-2：红丰番茄，4穗/株，5-6朵花蕾/穗；叶中磷含有量指的是：每100g干物质中的含磷量(g)。

验证例6：对实施例6提供的高浓缩无土栽培营养液进行验证，验证例6-1和验证例6-2的种植实验方法和种类数量分别与验证例1-1和验证例1-2相同，定植初期无明显症状，后期表现为生菜对钙和镁的吸收下降，发生腐心病。番茄叶子黄化，叶边上卷，根系发育不良，果实发生脐腐病，大大降低产量和商品性。

表7实施例6提供的高浓缩无土栽培营养液的种植效果

验证例6-1：全年生菜；验证例6-2：红丰番茄，4穗/株，5-6朵花蕾/穗；叶中钾含有量指的是：每100g干物质中的含钾量(g)。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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