小白菜沼液营养液配方筛选开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1课题意义

近二十年,我国的畜禽养殖业持续增长,年均增幅接近,产值达到万亿元,已成为农村经济中最活跃的增长点和重要支柱产业。但随着畜禽养殖逐步向规模化、集约化和机械化方向发展,养殖排泄物骤增,己成为我国农村、大中城市的近郊和城乡结合部的重要污染来源。规模养殖的快速发展及国家对养殖业污染的严格控制加速了沼气发酵技术的广泛应用,而使沼残的后处理成为一大难题。我国是蔬菜生产大国,蔬菜总产量居世界第一位,但是世纪年代以来,由于我国人口的快速增长和经济迅速发展,我国农业污染问题日趋严重,化肥和农药的不合理使用造成了一系列的问题。化肥的施用过量,不仅造成了蔬菜体内硝酸盐和亚硝酸盐含量增加,而且对土壤和水环境有一定的污染。因此科学确定蔬菜的施肥种类和施肥量,成为提高蔬菜生产品质和避免生态环境恶化的核心问题。本试验一方面可以将沼残应用于蔬菜栽培中,解决沼残的后处理和蔬菜生产中农业污染的问题,还可以降低无土栽培中营养液配制的成本。

1.2国内外研究概况

2. 研究的基本内容和问题

2.1研究目标

（1）分析沼液中各营养成分的浓度，测定其中重金属物质的含量。根据分析结果以及生菜对营养物质的需求设定不同的沼液浓度栽培生菜，确定生菜在沼液稀释液中的栽培的可行性，以及栽培的适宜浓度要求。

（2）在以上浓度试验的基础上进一步确定沼液中的限制因子，为沼液配制营养液提供理论依据。

3. 研究的方法与方案

3.1研究方法：

（1）液体肥理化性状测定

①液体肥基本指标测定

酸碱度（pH）测定：以液体肥滤液，用雷PHSJ～4A 型pH计测定；

电导率（EC）测定：以液体肥滤液，用雷磁DDS-11C电导率仪测定；

全N含量测定：以液体肥H2SO4-H2O2消煮液，直接用FOSS半自动凯氏定氮仪测定；

全P含量测定：以液体肥H2SO4-H2O2消煮液，用钼酸铵分光光度法测定；

K、Ca、Mg 、Fe、Mn、Zn、Cu含量测定：以液体肥H2SO4-H2O2消煮液，用美国PerkinElmer生产的Optima8000 ICP-OES等离子体发射仪测定；

②液体肥重金属含量测定

As、Cd、Pb、Hg、Cr含量测定：以液体肥H2SO4-H2O2消煮液，用美国PerkinElmer生产的Optima8000 ICP-OES等离子体发射仪测定。

（2）生菜产量及品质指标测定

①生菜产量指标测定

鲜重：用吸水纸吸干多余水分后，置于精度为0.0001g的分析天平上称量。

②生菜品质指标测定

采收植株叶片，除去大叶脉后测定以下指标。

叶绿素：乙醇-甲醛1:1溶液浸泡至叶片完全脱后，用分光光度计比色测定；

硝酸盐：用水杨酸比色法测定；

可溶性蛋白：用考马斯亮蓝染色法测定；

可溶性糖：用蒽酮比色法测定；

③生菜重金属检测

Fe、Mn、Zn、Cu、As、Cd、Pb、Hg、Cr含量测定：以液体肥H2SO4-H2O2消煮液，用美国PerkinElmer生产的Optima8000 ICP-OES等离子体发射仪测定。

3.2技术路线:

分析沼液中各营养成分的浓度，测定其中重金属物质的含量，根据分析结果以及生菜对营养物质的需求设定不同的沼液浓度栽培生菜，确定生菜在沼液稀释液中的栽培的可行性，以及栽培的适宜浓度要求。

设置浓度梯度对照试验，种植水培生菜。

3、观测生菜生育状况（测定其相关生长指标），找出最适栽培浓度。

4、初步选出适合生菜水培的沼液浓度，在此基础上设置单营养元素对照试验，找到限制因子。

5、在以上实验基础上，进行多营养元素实验，改良水培配方，得出最适生菜水培的沼液配方。

3.3试验方案

3.3.1 育苗

本试验以意大利全年耐抽苔生菜为实验材料，于南京农业大学牌楼实验基地内进行栽培试验。

先将种子暴晒一天后，加少量水将种子润湿，用水冲洗，剔除表面浮粒及杂物，浸泡一天后将种子需置于4℃冷藏室低温处理一晚，置于25℃下催芽一天。在网框上铺防水布，边缘打小孔，以直径1mm左右细沙为育苗基质，清洗干净后铺满育苗网框，相隔5cm左右点孔播一颗发芽整齐一致的种子，覆盖一层薄沙，浇水。以后定期浇灌清水，以不渗漏出育苗盘为准。子叶完全展开后改用1/4浓度Hoagland配方，直到长至两叶一心时移苗。

3.3.2 Hoagland配方

A液配制，称取Ca(NO3)2 4H2O 945克、KNO3 607克溶于10L去离子水中；

B液配制，称取NH4H2PO4 115克、MgSO4 7H2O 493克溶于10L去离子水中；

C液配制，称取H3BO3 11.44克、MnSO4 4H2O 8.52克或MnSO4 H2O 6.44克、ZnSO4 7H2O 0.88克、CuSO4 5H2O 0.32克、(NH4)6Mo7O24 4H2O 0.08克、NaFe-EDTA 120克溶于4L去离子水中。各原液避光保存。

A液和B液为100倍浓度，C液为1000倍浓度。使用时在100L的水桶注入大半水，加1L A液混合均匀，加1L B液混合均匀，再加100mL C液混合均匀，加水至100L混合均匀。

营养元素浓度：N 210mg/L、P 31mg/L、K 234.39mg/L、Ca 160.17mg/L、Mg 48.10mg/L、S 1.019mg/L、B 0.507mg/L、Mn 0.524mg/L、Zn 0.050mg/L、Cu 0.020mg/L、Mo 0.011mg/L、Fe 4.528mg/L。

3.3.3 水培系统的搭建

本试验采用的水培系统主要有以下3个部分：

栽培槽，15cm*30cm*50cm蓝色矩形塑料槽。

定植板由硬泡末聚苯烯块制成，厚度约1厘米，其上开孔径约2厘米的定植孔，定植时将生菜植株用吸水能力较好的海绵块将其固定，栽培用孔距为10cm*12cm。

空气泵其主要作用是向栽培槽内鼓入空气，满足植株对氧气的需求。用渔用小型塑料软管和各支管接入栽培槽中。塑料管末端接砂头防止空气泵断电时水流倒吸，致使空气泵毁坏。

3.3.4浓度试验

分析沼液中各营养成分的浓度，测定其中重金属物质的含量，根据分析结果以及生菜对营养物质的需求设定不同的沼液浓度栽培生菜，确定生菜在沼液稀释液中的栽培的可行性，以及栽培的适宜浓度要求。根据分析结果初步设定以下7个浓度进行实验：Al、A2、A3、A4、A5，并以标准营养液进行对照，初步分析各处理中生菜产量、品质及重金属含量的变化，品质指标主要包括：叶绿素、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、VitC含量、硝酸盐含量。根据测试结果，比较不同浓度下各时期产量、品质、重金属含量的变化，分析各时期生菜对沼液浓度的要求。每个浓度栽三箱，移栽时取样一次，移栽后每周取样一次，每次取样3株，每次取样补充相应栽培液。

重金属：砷、铅、镉、铬、汞。

根据氮元素计算得各组相应沼液添加量：

A1 250mL、A2 500mL、A3 750mL、A4 1000mL。（已知最佳浓度为A2，2.5%左右）

①采用大丰沼液原液进行浓度实验时，采用A1 200ml、A2 400mL、A3 600mL、A4 800mL、A5 1000mL。已知最佳处理为A4，4%浓度左右。

②接着进行沼液和营养液不同比例的混合试验，沼液浓度分为4%沼液原液与8.8%沼液原液，各浓度又分为调节pH值与不调节pH值。每200mL沼液加1mL浓硝酸，pH值降至0.56，稀释混合后pH将略微上升。共17个处理，分别为：

B1 营养液栽培；

B2 1/4的4%沼液 3/4营养液；

B3 1/4的4%沼液（调节pH值） 3/4营养液；

B4 2/4的4%沼液 2/4营养液；

B5 2/4的4%沼液（调节pH值） 2/4营养液；

B6 3/4的4%沼液 1/4营养液；

B8 4%沼液；

B9 4%沼液（调节pH值）；

B10 1/4的8.8%沼液 3/4营养液；

B11 1/4的8.8%沼液（调节pH值） 3/4营养液；

B12 2/4的8.8%沼液 2/4营养液；

B13 2/4的8.8%沼液（调节pH值） 2/4营养液；

B14 3/4的8.8%沼液 1/4营养液；

B15 3/4的8.8%沼液（调节pH值） 1/4营养液；

B16 8.8%沼液；

B17 8.8%沼液（调节pH值）；

3.3.5. 检测数据：

（1）沼液检测指标：pH、EC、N、P、K、Ca、Mg、Fe、S、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、As、Cd、Pb、Hg、Cr；（红色字还未检测过）

（2）生菜形态指标：地上部鲜重干重、地下部鲜重干重、株高、茎粗、叶面积、根体积；

（3）生菜营养指标：叶绿素、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、VitC含量、硝酸盐含量；

（4）光合相关指标、叶绿素荧光指标、根系活力等。

5单营养元素试验

本实验的目的，是希望在以上浓度试验的基础上进一步确定沼液中的限制因子，为沼液配制营养液提供理论依据。

实验做9个处理，分别在以上预备实验中确定的最适浓度的沼液中加入单一的各种营养元素，加入量按标准Hoagland配方的四分之一计算，每个处理设3个重复，以标准配方与纯沼液为对照。各处理中加入的营养元素及加入的量如下表所示：

表1 单营养元素试验处理表

以上加入的各物质的量为每吨营养液中加入的物质的量。由于微量元素中铁有两种价态，而二价铁离子在空气中易被氧化成三价，三价铁离子在水中一般为极难溶的沉淀状态存在，使铁在自然状态水体中的含量很低，有效态含量较低，故将其单独做一个处理，而其他微量元素在自然状态下一般可以满足作物生长需要，因此将除铁之外的其他微量元素作为一个处理。B7为按Hoagland配方微量元素配方中去掉Fe后加入到沼液中配制而成，加入的物质及量为：H3B03，2.86g；MnSO44H2O，2.13g；ZnSO47H2O，0.22g；CuSO45H2O，0.05g；四水钼酸铵，0.02g。沼液对照B8为按预备实验中选出的沼液浓度配制的沼液样品，标准配方对照B9按Hoagland配方配制。

6多营养元素实验

加入限制营养因子之后可以大大的增加生菜的产量，改善其品质，但仍不能完全满足其生长的需要，为达到最佳的栽培效果，尽可能的增加产量、改善品质，还需要加入其他的营养元素。在肥料学中，通常将作物生长过程中需要量次于氮、磷、钾而高于微量元素的营养元素称为中量元素，占作物体干物重的0.1%-0.5%，通常指钙、镁、硫三种元素，据此常将作物生长所需的营养元素分为以下3类：大量元素N、P、K，中量元素Ca、Mg、S，微量元素Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl。

现将配方中的营养元素分为以上三类分别加入到沼液中，配成营养液，由于考虑到沼液中原有的营养成分，加入量为Hoagland配方的四分之一;另根据Hoagland配方与沼液成分的差别，通过加入营养元素的方法使沼液中的主要营养成分达到Hoagland配方的营养比例；另可用一半沼液与一半Hoagland配方混合配成栽培的营养液。沼液浓度均选择预备试验中确定的最适栽培浓度。将以上的三种处理方式配成5种不同的营养液，以标准配方与纯沼液为对照，每个处理设3个重复，各处理配制方法如下。

Cl大量元素：将Hoagland配方中大量元素按1/4浓度加入到沼液中。

C2中量元素：将Hoagland配方中中量元素按1/4浓度加入到沼液中。

C3微量元素：将Hoagland配方中的微量元素配方加入到沼液中配成营养液。

C4补充：向沼液中加入各种营养物质，使各种营养元素的浓度达到Hoagland配方中1/2的浓度，加入营养元素的量为Hoagland配方的1/2浓度减去沼液中有效营养的浓度。

C5各一半：所需沼液与Hoagland配方1/2浓度各一半混合配制成栽培的营养液。

表2 多营养元素处理表

4. 研究创新点

近年来，我国各地科研人员根据自己的研究结果获得一些沼液水培蔬菜配方，但对生菜水培沼液配方的研究只进行到浓度选择上，还没有更完善的配方研究进展。本项目将在沼液水培生菜的细节上进行研究，对其配方进行改良，找到更适合生菜水培的沼液培养液配方，真正实现沼液在生菜水培上的高效利用方式。

5. 研究计划与进展

研究计划

2015.3-7：完成浓度实验，确定实验沼液的最适栽培浓度。

2015.9-12：完成单营养元素实验，确定限制因子，为下一步实验做好准备；