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高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪特性研究 - 电工技术学报.pdf 9页
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高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪特性研究 - 电工技术学报
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20 12 年 12 月
电 工 技 术 学 报
Vol.27 No. 12
第 27 卷第 12 期
TRAN SACTION S OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪
李锐海 马仪
（1. 清华大学深圳研究生院 深圳 5 18055 2.
中国南方电网科学研究院 限责任公司 广州 5 10080
3 ．云南电力试验研究院 昆明 65003 1）
在实际高海拔条件下，通过大量的人工污秽试验分别对大尺寸的特高压直流悬式复
合绝缘子以及± 800kV 支柱复合绝缘子的直流污闪特性进行了研究，获得了两种特高压直流绝
缘子的污闪特性曲线，人工污秽试验涉及的加压方式包括均匀升压法和恒压升降法。试验研究
结果表明 ：利用均匀升压法所得悬式复合绝缘子的直流污闪电压普遍高于利用恒压升降法得到
的结果 ；恒压升降法试验中支柱复合绝缘子的最大泄漏电流随着污秽度的增大而逐渐增大、达
到最大泄漏电流的时长随污秽度的增加而逐渐 短 ；通过紫外成像仪对大尺寸支柱复合绝缘子
染污沿面放电过程的观测表明顶端一节绝缘子的局部放电最为严重 ；支柱复合绝缘子的直流污
闪电压与串长符合良好的线性关系，而安装离地高度对支柱复合绝缘子的直流污闪电压影响不
大。本文的工作丰富了高海拔地区直流特高压绝缘子外绝缘特性的研究，其结果可为高海拔地
区特高压直流输电工程的建设、运行和维护提供理论与试验依据。
关键词：高海拔 特高压直流 人工污秽试验 大尺寸 悬式复合绝缘子 ± 800kV 支柱
复合绝缘子 污闪特性
中图 类号：TM86
Research on Pollution Flashover Characteristics of Large-Size
Composite Outdoor Insulation for UHV DC in High Altitude Area
Chuy an 1 Zuang Fuz eng2 Chen Chang long 1 Wang
Guili2 L i Ruihai2
Yi3 Wang L iming 1 Guan Zhicheng 1
（1. Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University Shenzhen 5 18055 China 2. Electric
Power Research Institute, China Southern Power Grid Guangzhou 5 10080 China 3. Yunnan
Electric Power Test and Research Institute(Group)Co., Ltd Kunming 65003 1 China ）
This paper investigates the DC pollution flashover performance of large-size
suspension
composite insulator
and ± 800kV post
composite insulator by vast
artificial contamination
high altitude
Pollution flashover
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无土栽培原理日期：
无土栽培原理第一节 固体基质一、固体基质的种类按基质的组分来分类可分为：无机基质砂子、砾石、珍珠岩、蛭石、岩棉、矿棉、陶粒、聚乙烯、聚丙烯、酚类树脂、尿醛泡沫塑料、炉渣有机基质草炭、泥炭、木屑、秸秆、稻壳、树皮、棉籽壳、蔗渣、椰糠二、固体基质的作用 1.支持固定植物 2.保持水分 3.保持和提供营养 4.提供氧气 5.缓冲作用三、对固体基质的要求植物的根系直接与基质接触，因此基质的理化性质对根系的吸水、吸肥，呼吸等生理活动影响很大。（一）理想基质应具备的条件1.适于种植多种植物，适于植物各个生长阶段的生育。 2.容重轻，便于搬运。3.总孔隙度大，达到饱和吸水量后，尚能保持大量通气孔隙，有利于植物根系的贯通和扩展。4.吸水率大，持水力强，减少浇水次数；同时，多余的水分容易排除，不易发生湿害。 5.具有一定的弹性和伸长性，对根系的固定性好又不妨碍根系生长。 6.浇水少时不易断裂而伤根，浇水多时不粘妨碍根系呼吸。 7.绝热性好，基质温度稳定不伤根 8.基质不带病、虫、草害9.不会因高温、冷冻、化学药剂处理而发生变形变质，便于重复使用时基质消毒。 10.基质具有一定的肥力，对养分的供给和pH值有一定缓冲能力，又不会对营养液和pH有干扰。11.pH值易调节。 12.不污染环境。 （二）基质的物理特性1.容重 是以基质干重/基质体积来表示（g/cm3）容重主要受基质密度（质地）和颗粒大小的影响，反映了基质的疏松程度。容重过大，总孔隙度小，基质紧实。这种基质透水、透气性差，影响根系生长，栽培效果差，操作管理难。容重过小，总孔隙度大，基质疏松，通气性好，但是基质易干，需经常浇水，管理麻烦，基质易漂浮，根系固定不好。一般基质容重以0.1～0.8g/cm3为好。实际上对于容重小而吸水多的基质，湿容重更能说明问题。 2.总孔隙度 指基质中持水空隙和通气空隙的总和占基质体积的百分数 总孔隙度=(1-容重/比重)×100孔隙度大基质疏松，容纳的空气与水的量大，有利于根系生长，但对根系的固定和支撑差。反之孔隙度小，基质紧实，气水容纳量较少，不利于根系伸展，需频繁供液。大空隙占5%以下属低孔隙度，占5～30%属中等孔隙度，大于30%属高孔隙度。高孔隙度的基质持水量低，容易干燥。一般总孔隙度在54～96%较适宜。3.气水比（大小空孔隙比） 是指在一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值，通常以基质的大孔隙和小孔隙之比来表示，并以大孔隙值作为1。大空隙是指基质中空气占据的空间，即通气孔隙，孔隙直径0.1mm以上；小孔隙是指基质中水分占据的空间，即持水孔隙，孔隙直径在0.001～0.1mm范围内（毛管水）。用下式表示：大小孔隙比=通气孔隙（%）/持水空隙（%）总孔隙度只能反映在基质中空气和水分能容纳的空间总和，不能反映基质中空气和水分各自能容纳的空间。而大小孔隙比能够反映出基质中气与水之间的状况，是衡量基质优劣的重要指标，与总孔隙度一起可全面的表明基质中气和水的状态。如果大小孔隙比大，说明空气容量大而持水容量小，即贮水力弱而空气容量大； 反之，如果大小孔隙比小，则空气容量小而持水量大。一般基质的气水比在1∶2～4范围内为宜，此时基质持水量大，通气性好。如果用孔隙度衡量就是总孔隙度中同时能够提供20%的大孔隙和20～30%的小空隙。4.颗粒大小（粒径） 是指基质颗粒的直径大小，用毫米表示。基质颗粒大小直接影响基质的容重、总孔隙度和大小孔隙比。基质颗粒越小容重越大、总孔隙度越小，大小孔隙比越小；反之亦然。一般基质颗粒可分五级：以0.5～5mm为好，小于0.5mm的颗粒最好不超过基质总量的5%。当然不同基质适宜的粒径大小不同，砂粒粒径以0.5～2.0mm为宜，陶粒以10mm内为宜。栽培基质应有较好的形状，不规则的颗粒表面，但不具棱角，有较大的表面积，能够保持较多水分，多孔结构颗粒内部保持水分。此外基质应具有抗分解能力，以免栽培日久颗粒由大变小，基质孔隙度变小，容重改变。 由于多数基质的理化特性不够理想，因此生产中多采用混合基质，基质混合后的体积要小于原来材料的体积的总和。 表2 基质的物理性状 （三）基质的化学特性1.基质的酸碱度（pH值） 主要影响根系环境的酸碱度，而且酸碱度过高及过低都会使某些元素沉淀，造成缺素症。一般植物生长适宜的pH=5.6～7,因此基质的pH=6～7较好。石灰质的砾石和砂子富含碳酸钙（CaCO3），供液后溶入营养液中，使pH升高，发生铁沉淀，造成植物缺铁，故不适合作基质使用。酸性或碱性基质在使用前应用水洗、用酸碱调节。 2.基质的盐基交换量（CEC） 是指基质的阳离子代换量，即在一定酸碱条件下，基质含有的可代换性阳离子的数量。以100g基质代换吸收阳离子的毫克当量数（me/100g基质）来表示。盐基代换量表示基质对养分的吸附能力，对养分和pH值的缓冲能力。但是也会影响营养液的平衡，使人们难以控制营养液的组分。基质的盐基代换量越大则缓冲能力越强。基质缓冲能力大小顺序：有机基质>无机基质>惰性基质>营养液。高位草炭的盐基代换量为140～160me/100g、中位草炭的盐基代换量为70～80me/100g、蛭石的盐基代换量为100～150me/100g、树皮的盐基代换量为70～80me/100g，砂、砾、岩棉等惰性基质的盐基代换量为0.1～1.0me/100g。盆栽时基质的盐基交换量在10～100me/100cm3比较适宜。 3.基质的电导率（EC） 表示基质中已经电离盐类的溶液浓度。一般用毫西门子/厘米（mS/cm）表示。反映基质中原来带有的可溶性盐分的多少，直接影响营养液的平衡，一般不宜超过1000mg/kg，最好≤500mg/kg。基质中含有一定的盐分可为植物提供一定的营养，但是电导率过高会影响营养液的平衡，且造成盐害。一般花卉栽培基质的电导率小于0.37～0.5 mS/cm时（相当于自来水）必须施肥，电导率达到1.3～2.75 mS/cm时一般不用施肥，栽培蔬菜作物时基质的电导率应大于1 mS/cm。 4.基质的化学成分及稳定性 基质的化学物质的种类、含量，及发生化学变化的难易程度，直接影响营养液的平衡，同时也为植物提供养分。在无土栽培中要求基质有很强的化学稳定性，不含有毒物质，以减少营养液受干扰的机会，保持营养液的化学平衡。表3 几种基质的营养元素含量注：*为百分数（%） 5.基质的碳氮比 碳氮比高的基质由于微生物的活动对氮的争夺，会导致植物缺氮。C/N值在200:1～500:1属中等，小于200:1属低等，大于500:1属高等。一般基质栽培要求碳氮比宜低，不宜高，通常碳氮比在30:1左右较为适宜。 表4 基质的化学特性 四、几种固体基质的特性（一）无机基质1.岩棉 白色或浅绿色。容重为0.06～0.11g/cm3，总孔隙度96～100%，大孔隙为64.3%，小空隙为35.7%，气水比1:0.55，吸水力强，pH值为6.0～8.3,碳氮比和盐基代换量低，属惰性基质。因此，岩棉体轻，易搬运；理化性状稳定；高温合成不带病菌；吸水力强，水分供给充足；水分张力小，容易沤根。应控制供液量，同时通过控制岩棉高度来控制岩棉的含水量，一般高度为10～15 cm 为宜，使水分沉入下层。新的岩棉pH值较高，一般在7～8，可用磷酸或硫酸冲洗使其pH值下降；不宜腐烂，育苗后定植到土壤中造成污染。 2.砂 容重1.5～1.8%g/cm3，总孔隙度30.5%，大孔隙29.5%，小空隙1.0%，气水比1:0.03,pH6.5～7.8，碳氮比和持水量均低，没有盐基代换量，电导率0.46mS/cm，适宜粒径为0.5～3mm。因此，砂子容重大，搬运及更换基质时不方便；持水性差，便于排水通气，但不利于保水保肥，气水比矛盾大，缓冲能力差，对营养液配方、灌液量和灌液次数要求严格，管理麻烦，灌液应少量多次。砂子的大量元素含量少，但含有一定的微量元素Fe、Mn、B等，但是有时会引起微量元素中毒，特别是在酸性条件下，应进行化学分析后使用。砂子还含有氧化钙应清洗后使用，石灰性砂子含有大量的氧化钙，一般含量超过20%的不能作基质使用。砂子属惰性基质，大量元素含量少，不会影响营养液浓度平衡，带菌少，消毒容易。 3.砾石 砾石容重大，一般为1.5～1.8g/cm3，不便搬运和管理，要求栽培槽坚固。砾石属惰性基质，不具有盐基代换量，保水保肥能力差，排水性好，通气性好，坚硬不宜碎，使用粒径为1.6～20mm，其中1/2的砾石粒径13mm左右。砾石的化学组成差异很大，一般以非石灰性砾石为好，不宜采用石灰质的。新砾石对营养液的pH和营养液的组成浓度有一定的影响，使用前应使用磷酸钙处理或频繁换液，降低pH。综上所述，目前使用砾石作基质的越来越少了。 4.蛭石 容重小，为0.07～0.25g/cm3，总孔隙度95%，大小孔隙比约1:4,气水比为1:4.34，持水量大，为55%（每立方米蛭石可吸水100～650kg），电导率为0.36 mS/cm，碳氮比低。因此蛭石轻，搬运方便，保水保肥能力强，通气性好。有较强缓冲能力和离子交换能力，矿质营养能适量释放，供植物吸收利用，但氮磷较少，配制营养液时应给予考虑。使用1～2次后结构会破碎，孔隙变小，影响通气和排水。不宜长期使用。pH6.5～9.0与酸性基质混合使用较好，单独使用时应加入少量酸中和。国外园艺用蛭石按直径大小分为4级：3～8mm为1级；2～3mm为2级；1～2mm为3级；0.75～1mm为4级。1级常作为育苗基质，2级最常用。 5.珍珠岩 直径为1.5～4mm的灰白色多孔性闭孔疏松核状颗粒，又称为膨胀珍珠岩或“海绵岩石”。是一种轻质团聚体，容重小，为0.03～0.16g/kg3，总孔隙度为60.3%，其中大孔隙为29.5%，小空隙为30.8%，气水比1:1.04,持水量玮0%，电导率为0.31 mS/cm，碳氮比低。因此珍珠岩体轻，易搬运；持水性好（吸水量可达自重的2～3倍），通气性好，易排水；理化性状稳定，所含养分几乎不能吸收利用，盐基代换量低于1.5me/100g，几乎没有缓冲能力和离子交换性能；抗各种理化因子作用，不易分解，不会对营养液产生干扰；带菌少；但受压后易碎；易漂浮，固定性差，适合与其他基质混合使用；其氧化钠含量不宜超过5%。园艺上常用颗粒大小为3～4mm。 6.膨胀陶粒 又称多孔陶粒或海氏砾石（Hydite），外壳硬而较致密，色赫红。从切面看，内部为蜂窝状的孔隙构造；质地较疏松，略呈海绵状，微带灰褐色。比重0.3～0.6，容重为0.5～1.0g/cm3，大孔隙多，吸水率为48ml/(L·h)，通气性和排水性好，持水性差。。其pH值4.9～9.0，有一定的盐基代换量，CEC为6～21me/100g，碳氮比低。多数颗粒横径为0.5～1cm，坚硬不宜碎，可反复使用，但是连续使用后表面吸收的盐分易造成小孔堵塞。适合栽培要求通气性好的花卉，不易栽培需水量大的植物和小苗，单独使用多用于循环营养液的种植系统，或与其他基质混合使用，或作为人工土的表面覆盖材料。陶粒单价高于珍珠岩、蛭石等基质，但是可反复使用实际成本并不高。7.炉渣 容重适中为0.78g/cm3，总孔隙度为55.0%，其中大孔隙22.0%，小空隙33.0%；持水量为17%。通气性和排水性好，持水性差，最好不单独使用混合使用中的用量不宜超过60%，使用粒径为1～5mm。炉渣的电导率为1.83mS/cm，含有一定量的大量元素和微量元素，对营养液成分影响大。PH值较高使用前应清洗或用酸碱液中和。炉渣资源丰富，廉价，带菌少。 8.泡沫塑料 主要有脲醛泡沫、软质聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和聚有机硅烷泡沫等，特别是脲醛泡沫。脲醛泡沫塑料干容重0.01～0.02g/cm3，总孔隙度为827.8%，大孔隙为101.3%，小空隙为726.0%，气水比为1:7.13，最高饱和吸水量可达自重的10～60倍或更多。因此脲醛泡沫体轻，固定性极差，栽培时必须用容重大的基质增重。通气性好，排水性好，持水性强，有弹性，在受到不破坏结构的外力压缩后仍能恢复原状。脲醛泡沫pH为6.5～7.0，可随意调节；富含氮（36~38%）、磷、钾、硫、锌等元素；色洁白，容易按需要染成各种颜色；无特殊气味；生产中使用酸碱和高温处理不带病虫、草籽。是一种理想的基质，可代替土壤单独使用，也可和其他基质混合使用。单独种植观赏花卉，不需要生长量时，可只浇清水。与建筑保温用岩棉价格相近，比农用岩棉低。 （二）有机基质1.草炭 又叫泥炭。由未完全分解的植物残体、矿物质和腐殖质三者组成。是世界上公认的最好的无土栽培基质之一。草炭容重为0.2～0.6g/cm3（东北高位草炭可低到0.14g/cm3，江苏低位草炭可高达0.97g/cm3），体轻，易搬运；总孔隙度为77～84%，大孔隙为5～30%；持水量为50～55%；含水量为30～40%，自然状态下可达50%以上；因此草炭通气性强，持水量大。草炭的PH值 3.0～6.5,个别达到7.0～7.5 ，如果呈酸性可与碱性基质混合使用，或加入白云石粉4～7kg/m3；盐基代换量中等或高，个别可达0.2～0.7me/100g；电导率1.10 mS/cm；碳氮比低或中等；有机质和全氮含量高，如有机质含量达到40%以上，最好与其他基质混合使用，以增加容重，改善结构，混合比例为25～75%（体积比）。草炭可分为三类：（1）低位草炭 容重较大，吸水量和通气性较差，不易单独作无土栽培基质。分解度高，氮和灰分含量较高，可直接作肥料使用。（2）高位草炭 分解度低，氮和灰分含量较少，酸性较强（pH4～5），容重较小，持水力、盐基代换量、吸水力、通气性较好，可与其他基质混合使用。（3）中位草炭 形状介于以上二者之间，可用于无土栽培基质使用2.芦苇末 又称人工泥炭。利用造纸厂废弃下脚料—芦苇末，添加一定比例的鸡粪等辅料，在发酵微生物的作用下，堆制发酵合成优质环保型无土栽培有机芦苇末基质。容重0.20～0.4g/cm3，总孔隙度80%～90%，气水比0.5～1.0，电导率1.2～1.7 mS/cm，pH7.0～8.0,盐基代换量60～80me/100g，具有较强的缓冲能力。各种营养元素含量丰富，微量元素的含量基本满足植物生长发育的需要。理化性状基本可与天然草炭相比拟。 3.甘蔗渣 经过3～6个月的堆制，增施氮肥处理，蔗渣可以成为与草炭种植效果相当。容重为117g/cm3，大孔隙44.9%，小空隙46.3%，气水比1:1.03，pH为4.86~5.3。蔗渣的粒径为5～15mm。 4．椰糠 有名金椰粉、压缩植物培养料，是椰子果实外壳加工后的粉状废料。椰粽或椰壳切成小块可作为栽培基质。未经切细压缩者含有长丝，质地蓬松。经过切细压缩者呈砖状，每块重450g或600g，加水体积可膨大至cm3,吸水量为自重的5～6倍，湿容重为0.55g/cm3，PH为5.8～6.7。吸水力强、持水量大、通气性和排水性较好，保肥能力较强，PH、容重适中，价格适中。但是碳氮比较高，容易出现缺素现象。不适合单独使用，与其他基质混合使用，是盆栽培花卉比较理想的基质。 5.腐叶 是花卉常用的混合基质的种类之一，不适合单独使用。在秋季将阔叶树叶集中在坑中腐熟，春季使用。有较好的盐基交换量、持水性、透气性，能够为植物提供一个类似有土栽培的理想环境。因此在花卉栽培中越来越受到重视。此外腐叶、炭化稻壳与其他基质混合使用效果很好。而木屑、树皮、菇渣经过发酵处理，可与其他基质混合使用，但是混合比例不宜过大。菇渣的氮磷含量较好，不宜直接作为基质使用，混合使用时菇渣的比例不应超过40%（体积比）。
（三）混合基质 也叫复合基质，是由两种以上的基质按一定比例混合而成。我国很少以商品复合基质出售，多数是由上述几种单一基质混合而成。因为每种基质都有各自的优缺点，因此混合使用可以互相补充完善。基质混合的原则是基质的理化形状可相互补充，混合后复合基质的理化性状更好；配比合理；以2～3种基质混合为宜；可根据不同作物的需要选择不同种类的基质、不同配比进行混合。比较好的混合基质应使用于各种作物栽培，例如1：1的草炭：蛭石、1：1的草炭：锯末、1：1：1的草炭：蛭石：锯末、1：1：1的草炭：蛭石：珍珠岩。 （四）基质的消毒基质可反复使用，但是基质使用后常常带有病菌、虫卵，因此应进行基质消毒。主要方法有蒸汽消毒、化学药剂消毒、太阳能消毒。1.蒸汽消毒 在有蒸汽的地区使用经济实用、效果好，安全，无污染，但是较其他方法比成本高。方法是将基质堆成20cm高，覆盖防水耐高温的布，导入蒸汽，在70～90℃下，消毒1小时。 2.化学药剂消毒 成本低廉，效果好，但是应避免药物残毒，安全性差，易造成环境污染。尽管如此，仍然是目前无土栽培中一种常用的消毒方法。 (1) 40%甲醛 也叫福尔马林。杀菌效果好、杀虫效果差。40%甲醛稀释40～50倍，喷洒在基质上混匀，每米3基质喷洒药液20～40L，然后覆盖塑料薄膜密闭24小时以上。使用前基质风干两周左右，使药剂挥发避免药剂残留危害。(2) 氯化苦 (Cl3CNO2 三氯硝基甲烷) 在15～20℃下效果好。将基质堆成30cm厚，每隔30cm打一孔，孔深10～15cm，注入氯化苦3～5ml，立即将孔堵住。然后再堆第二层基质，打孔放入药剂。共处理2～3层，然后覆盖塑料薄膜密闭7～10天，使用前基质风干7～8天左右，使药剂挥发避免药剂残留危害。(3) 威百亩 对线虫、杂草和某些真菌有效。施用时1L威百亩加入10～15L水稀释，喷洒在10米3基质上，然后覆盖塑料薄膜密闭15天。(4) 漂白粉(次氯酸钠或次氯酸钙) 方法简单迅速，特别适于砾石、砂子消毒。配制0.3～1%的药液浸泡基质0.5小时以上，然后用清水冲洗消除残留氯。也可用次氯酸代替漂白粉用于基质消毒。 3.太阳能消毒 是一种安全、廉价、简单实用的基质消毒方法。在夏季温室、大棚休闲期间，将基质喷水，使其含水量达到80%，堆成20～25cm高，覆盖塑料薄膜，密闭温室、大棚升温10～15天。
第二节 营养液一、 无土栽培对营养液的要求 （一）营养液配方中各种离子的浓度营养液配方是根据作物正常生长发育，获得一定产量所需各种元素的量，配制成不同浓度，经过栽培试验筛选出的最佳配方。营养液中某种离子的浓度过高或过低都会引起作物的生育障碍。因此，在营养液的配方和配制营养液的时候，应考虑营养液中各种离子的浓度和总的离子浓度。1.营养液的组成浓度范围表5 营养液的组成浓度范围 (清水茂 1977) 表6 营养液中微量元素及其化合物的适宜浓度 (山崎 1973) 2. NO3—-N与NH4+-N的比例大多数蔬菜作物喜硝态氮，如果铵态氮吸收过多则引起NH4中毒，产生生育障碍，并抑制Ca、Mg吸收导致生育不良。另方面硝态氮被作物吸收后需要还原成铵态氮才能进入氮代谢过程，否则硝态氮积累过剩对人体造成危害。硝态氮的还原过程需要在光照充足的情况下，有酶和能量参与完成。因此无土栽培的营养液氮源应以硝态氮为主，配合一定比例的铵态氮有利与作物的生育。在低温、弱光的冬季适当提高铵态氮的比例，高温、强光的夏季可降低铵态氮的比例，甚至可以不加铵态氮。一般番茄硝态氮和铵态氮的比例为5:1～11.5:0.5；黄瓜最好不超过3:1。（二）营养液的总浓度在设计营养液配方和配制营养液时，不但要求对组成元素进行精确计算而且要考虑营养液的总浓度是否适合作物生育要求。因为营养液的总浓度过高直接影响作物根系吸收，造成生育障碍、萎蔫甚至死亡。表7 营养液总的浓度范围浓度单位 mg/L(ppm) mS/cm渗透压(pa) mmol/L %最低 830 0.83 0.3×105 12 0.1最适 0.9×105 37 0.3最高 1.5×105 620.4～0.5不同无土栽培系统要求营养液的总浓度不同。开放式无土栽培系统，营养液的EC值应控制在2～3 mS/cm；封闭式无土栽培系统，不低于2 mS/cm即可。各种作物对营养液的总浓度的要求有所不同。如黄瓜EC值控制在1.8～2.5 mS/cm，岩棉培EC值在2~2.5 mS/cm； 番茄EC值在2～2.5 mS/cm, 岩棉培EC值在2.5~3 mS/cm；此外，苗期营养液的总浓度可略低于成株期，夏季营养液的总浓度低于冬季。因此在栽培过程中，应对营养液进行监测，防止由于栽培期间水分蒸发、根系吸收后残留的非营养成分、中和生理酸碱性所产生的盐分、使用硬水所带的盐分等原因造成营养液浓度过高，盐分积累，使作物发生盐害。最简单常用的方法是采用电导仪直接测定营养液的EC值。当营养液配制使用后，往往通过补充水分使营养液面保持一定深度的方法，维持营养液的浓度。水培一般每周测定1～2次EC值，较先进的水培设施采取时时监控，如果EC值超过适宜范围就要更换营养液。（三）营养液的酸碱度营养液的pH值直接影响作物根系细胞质对矿质元素的透过性，同时也影响盐分的溶解度，从而影响营养液总浓度，间接影响根系吸收。无土栽培的营养液pH为5.8～6.2的弱酸范围生长最适宜，不能超过pH5.5～6.5范围。pH＞7时Fe、Mn、Cu、Zn等易产生沉淀；pH＜5时营养液具有腐蚀性，有些元素溶出，植物中毒，根尖发黄、坏死，叶片失绿。植物对营养液的pH值比EC值的适应范围窄，而且影响营养液的pH值的因素较多。例如根系优先选择吸收硝态氮，则营养液的pH值上升；而优先选择吸收铵态氮，则pH值下降。另外营养液的pH值受根系分泌物的影响而变化。营养液pH值的测定方法最简单的是用pH试纸，即简单又准确的方法是用电导仪。营养液的pH值多采用NaOH、KOH、NH4OH、HNO3、H2SO4、HCl、H3PO4调节。但是在硬水地区，H3PO4使用过多，营养液的P超过50mg/L会造成Ca沉淀，因此应磷酸与硝酸配合使用。使用硫酸成本低，但是过多的硫酸会造成SO4=积累，使营养液的离子浓度升高，但一般情况下影响不大。（四）营养液的容存氧 1.植物对营养液中氧气的要求植物根系生长发育需要充足的氧气，要求营养液中能够充分的溶解氧气，来满足根系生长及吸收的需求。营养液中氧气溶解量可以用溶存氧浓度表示。溶存氧浓度(DO) 是指在一定温度、一定大气压力条件下，单位体积营养液中溶解的氧气的数量，以毫克/升(mg/L)表示。氧的饱和溶解度 是指在一定温度、一定压力条件下，单位营养液中能够溶解的氧气达到饱和时的溶存氧含量。由于在一定温度、一定压力条件下，溶解于溶液中的空气，其氧气占空气的比例是一定的，因此也可用空气饱和百分数(%)来表示，此时溶液中的氧气含量相当于饱和溶解度的百分比。营养液中的溶存氧浓度可以用溶氧仪(测氧仪)测定。方法简便、快捷。一般是测定溶液的空气饱和百分数(A)，然后通过溶液的夜温与氧气含量的关系表查出该溶液液温下的饱和溶存氧含量(M)，并用下列公式计算出此营养液中实际的溶存氧含量M0。M0=M?AM0—在一定温度和压力下营养液的实际溶存氧含量(mg/L) M—在一定温度和压力下营养液中饱和溶存氧含量(mg/L) A—在一定温度和压力下营养液中的空气饱和百分数(%)表8 在一个标准大气压下不同温度溶液中饱和溶存氧含量温度 (℃) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 溶存氧 (mg/L) 14.23 13.84 13.48 13.13 12.80 12.48 12.17 11.87 11.59 11.33温度 (℃) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20溶存氧 (mg/L) 11.08 10.83 10.60 10.37 10.15 9.95 9.74 9.54 9.35 9.17温度 (℃) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30溶存氧 (mg/L) 8.99 8.83 8.68 8.53 8.38 8.22 8.07 7.92 7.77 7.63温度 (℃) 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40溶存氧 (mg/L) 7.50 7.40 7.30 7.20 7.10 7.00 6.90 6.80 6.70 6.60营养液中溶存氧的多少与液温和大气压有关，温度越高，大气压力越小，营养液的溶存氧含量越低；反之越高。此外，还与植物根系和微生物的呼吸有关，温度越高呼吸强度越大，呼吸消耗营养液中的溶存氧越多。另外，不同作物呼吸强度不同，需氧量不同。一般营养液中的溶存氧含量维持在4～5mg/L以上，都能满足大多数植物的正常生长。但是无土栽培中特别是水培中营养液中的溶存氧很快就会消耗掉，因此必须采取一些方法补充植物根系对溶存氧的需求。2.补充营养液中溶存氧含量的途径(1) 落差法 在营养液循环流动进入贮液池时，用机械方法将营养液提高，人为造成落差，然后落入贮液池中溅起水泡，溅泼面分散来给营养液加氧。效果较好，是一种普遍采用的方法。(2) 喷雾 使营养液以喷雾的形式喷射出，在雾化的过程中与空气接触给营养液加氧。效果较好，是一种普遍采用的方法。(3) 营养液循环流动 通过水泵使营养液在贮液池和种植槽之间循环流动，此过程中增加营养液和空气的接触面来提高营养液的溶存氧含量。效果较好，是一种普遍采用的方法。但是不同的设施效果有差别。(4) 增氧器 在进水口安装增氧器或空气混入器，提高营养液中溶存氧，在较先进的水培设施中普遍采用。(5) 间歇供氧 利用停止供氧供液时，营养液从种植槽流回贮液池的间歇期间，根系暴露于空气中吸收氧气，效果较好。(6) 滴灌 采用基质无土栽培方式时，通过控制滴灌流量及时间，使根系得到充足的氧气，效果好。基质栽培普遍采用。(7) 搅拌 利用机械方法搅拌营养液让空气溶解于营养液中，效果好。但是操作困难，易伤根，很少使用。(8) 压缩空气 用压缩空气泵通过气泡器，将空气直接以细微气泡的形式在营养液中扩散，提高营养液的溶存氧，效果好。但是在大规模生产中在种植槽上安装大量通气管道和气泡器，施工难度大，成本高，一般很少使用。(9) 反应氧 用化学增氧剂加入营养液中产生氧气的方法。如日本的双氧水缓慢释放装置。效果好，但价格昂贵，生产上很难使用，目前主要用于家庭用小型装置。(五) 无土栽培对营养液温度的要求植物根系生长除需要营养液适宜的PH值、EC值外，主要的是要求适宜、恒定的温度。一般植物生长要求营养液液温范围在13～25℃，最适温度在18～20℃。但是由于营养液的温度比土温变化快，温差大。特别是地上无土栽培设施，水培比基质培的营养液温度变化快、变幅大。因此营养液温度的保持和调节在无土栽培中非常重要。一般的方法是把贮液池设置在地下，同时加大贮液池的容量，保持营养液温度比较恒定。同时冬季利用泡沫板等保温材料作种植槽保温，种植槽外部覆盖黑膜吸热；夏季在用泡沫板等材料作种植槽隔热，种植槽外部覆盖反光膜色薄隔热。在现代化温室无土栽培的贮液池设有增温、降温等调温设备。例如利用电热和锅炉加温热水管循环升温、冷水管循环降温。但是我国目前的无土栽培中多数没有调温设备，难以控制营养液温度。（六）无土栽培对水质的要求 1.对水质的要求水质的好坏直接影响到营养液的组成和某些成分的有效性。因此 进行无土栽培之前首先要对当地的水质进行分析检验。要求比国家环保局颁布的《农田灌溉水质标准》(GB5084-85)的要求稍高，但是可低于饮用水水质的要求。水质要求的主要指标如下：(1) 水质的硬度 根据水中含有钙盐和镁盐的多少将水分为软水和硬水。硬水中含有的钙盐主要有重碳酸钙[Ga(HCO3)2]、硫酸钙[CaSO4]、氯化钙[CaCl2]、碳酸钙[CaCO3]，镁盐主要有氯化镁[MgCl2]、硫酸镁[MgSO4]、重碳酸镁[Mg(HCO3)2]、碳酸镁[MgCO3]等。软水中的钙盐和镁盐含量较低。硬水中含有较多的钙盐、镁盐，导致营养液的pH值较高，同时造成营养液浓度偏高，盐应分浓度过高。因此在利用硬水配制营养液时，将硬水中的钙、镁含量计算出，并从营养液配方中扣除。一般利用15度以下的水进行无土栽培较好。我国在石灰岩地区和钙质地区多为硬水。华北地区许多地方的水是硬水；南方地区除石灰岩地区之外，大多为软水。水的硬度 用单位体积的水中CaO含量表示，即每度相当于10mg/L。水的硬度划分见下表：表9 水的硬度划分标准水质种类 极软水 软水 中硬水 硬水 极硬水CaO含量(mg/L) 0～40 40～80 80～160 160～300 ＞300硬度(度) 0～4 4～8 8～16 16～30 ＞30(2) 水质的酸碱度 PH5.5～8.5之间的水均可使用。(3) 水质的悬浮物 悬浮物≤10mg/L的水可以用。水中的悬浮物超标，容易造成输水管道的滴头堵塞。如果利用河水、水库水、雨水作水源需要经过沉淀，澄清后才能使用。(4) 水的氯化钠含量 要求水中的氯化钠含量≤200mg/L。还应根据不同作物个别考虑。(5) 水的溶存氧含量 无严格要求，最好在使用之前水的溶存氧含量≥3mg/L。(6) 氯(Cl2) 主要来自自来水和设施消毒的残留。因此在用自来水配制营养液在进入栽培系统之前放置半天，设施消毒后空置半天，以便剩余的氯挥发掉。(7) 重金属 如果当地的空气和地下水、水库水、河水等水源污染严重，水中会含有重金属、农药等有毒物质对造成危害。在无土栽培的水中重金属及有毒物质含量不能超过以下标准。表10 无土栽培水中重金属及有毒物质含量标准 名称 汞 (Hg) 砷 (As) 硒 (Se) 铜 (Cu) 氟化物 (F) 六六六 标准(mg/L) ≤0.001 ≤0.05 ≤0.02 ≤0.10 ≤3.0 ≤0.02名称 镉 (Cd) 铅 (Pd) 铬 (Cr) 锌 (Zn) 大肠杆菌 DDT标准(mg/L) ≤0.005 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.2≤1000个/L ≤0.022.无土栽培用水源的选择(1) 自来水 符合饮用水标准，在水质上有保障。但是成本高。 (2) 井水(地下水) 需要经过分析化验后使用。防止地下水污染。 (3) 收集雨水、水库水、河水 需要沉淀过滤后使用。如果当地的空气污染严重则不能用雨水作为水源。 二、介绍几种园艺作物营养液浓度配方 （一）目前世界上三大配方理论1.日本园式标准配方理论 通过分析植物对不同元素的吸收量来决定营养液配方的组成。2.山崎配方理论 日本植物生理学家山崎以园式标准配方为基础，以果菜类为试材，根据作物吸收的元素量与吸水量之比，即吸收浓度(n/W)值来决定营养液配方的组成。3. 斯泰纳配方理论 荷兰科学家斯泰纳依据作物对离子的吸收具选择性而提出的。（二）介绍几种园艺作物营养液浓度配方 1.日本山崎配方表11 按几种蔬菜的吸收浓度确定的营养液的肥料配合 (山崎1978) 2.日本园式均衡配方(黄瓜)续 表3.日本园式配方( 堀1966)通用 单位：mmol/L采用以下化合物用量为：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾808 mg/L、磷酸二氢铵153 mg/L、七水硫酸镁493 mg/L。是日本著名配方，用1/2剂量较妥。4. 斯泰纳通用配方5.Hoagland和Snyde(1938)通用 单位：mmol/L采用以下化合物用量为：四水硝酸钙1180mg/L、硝酸钾506 mg/L、磷酸二氢钾136 mg/L、七水硫酸镁693 mg/L。是世界著名配方，用1/2剂量较妥。6.Hoagland和Snyde(1938)通用 单位：mmol/L采用以下化合物用量为：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾607 mg/L、磷酸二氢铵136 mg/L、七水硫酸镁493 mg/L。是世界著名配方，用1/2剂量较妥。7.Hewitt (1952)通用 单位：mmol/L采用以下化合物用量为：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾607 mg/L、磷酸二氢铵136 mg/L、七水硫酸镁493 mg/L。是英国著名配方，用1/2剂量较妥。8.荷兰花卉研究所岩棉滴灌用 单位：mmol/L采用以下化合物用量为：四水硝酸钙600mg/L、硝酸钾378 mg/L、硝酸铵64 mg/L、磷酸二氢钾204 mg/L、七水硫酸镁148 mg/L。以非洲菊为主，也可通用。 9.荷兰花卉研究所岩棉滴灌用 单位：mmol/L 采用以下化合物用量为：四水硝酸钙786mg/L、硝酸钾341 mg/L、硝酸铵20 mg/L、磷酸二氢钾204 mg/L、七水硫酸镁185 mg/L。以非洲玫瑰为主，也可通用。三、营养液的配制 （一）营养液配制的原则配制营养液一般有两种，一种是浓缩贮备液(母液)，一种是工作营养液(栽培营养液)。母液稀释成工作营养液，工作营养液是直接用于生产的。营养液配制总的原则是确保在配制后和使用时营养液都不会产生沉淀，又方便存放和使用。1.母液的配制 为了营养液存放、使用方便，一般先配制浓缩的母液，使用时再稀释。但是母液不能过浓，否则化合物可能会过饱和而析出且配制时溶解慢。因为每种配方都含有相互之间会产生难溶性物质的化合物，这些化合物在浓度高时更会产生难溶性的物质。因此一般母液分三类或更多类配制。最好存放在有色容器中，放在荫凉处。(1) A母液 以钙盐为中心，凡不与钙作用产生沉淀的化合物在一起配制。一般包括Ca(NO3)2、KNO3，浓缩100～200倍。(2) B母液 以磷酸盐为中心，凡不与磷酸根产生沉淀的化合物在一起配制。一般包括NH4H2PO4、MgSO4，浓缩100～200倍。(3) C母液 由铁和微量元素在一起配制而成。微量元素用量少，浓缩倍数可较高浓缩倍数倍。 2.工作营养液的配制 可利用母液稀释而成，也可直接配制。为了防止沉淀，首先在贮液池中加入大约配制营养液体积1/2～2/3的清水，然后按顺序一种一种的放入所需数量的母液或化合物，不断搅拌或循环营养液，使其溶解后再放入另外一种。3.酸液 为调节母液酸度需配制酸液，浓度为10%。单独存放。 （二）营养液浓度的表示方法1. 化合物重量/升 (g/L，mg/L) 这种方法可以直接称量化合物进行营养液配制，通常称为工作浓度或操作浓度。1mg/L=1?g/L=1?l/L。2. 元素重量/升 (g/L，mg/L) 这种方法不能直接用来配制营养液，必须换算成某种化合物才能应用。但是它可以用来与其他配方进行比较。3. 摩尔/升 (mol/L) 由于营养液的浓度较低，用摩尔浓度或毫摩尔浓度表示更合适。这种方法也不能直接用来配制营养液。4. 电导率 (EC) 是指单位距离的溶液其导电能力的大小，国际上通常以毫西门子/厘米 (mS/cm) 或微西门子/厘米 (?S/cm) 来表示。在一定浓度范围内，溶液的含盐量与电导率呈正相关，含盐量越高，溶液的电导率越大，渗透压也越大。因此电导率能反映出溶液中的盐分含量的多少，但是不能反映出溶液中各种元素的浓度。电导率可以用电导仪测定，简单快捷，是生产上常用的检测营养液总浓度(盐分)的方法。5.渗透压 用Pa表示，可以用渗透计法、蒸气压法、冰点下降法测量。但是使用并不方便。 （三）营养液配方浓度的计算方法以斯泰纳通用配方为例计算：1. 根据元素的mg/L数按比例计算法首先从需要量较大的钙开始计算，然后再计算与硝酸钙有关的其他元素，一般是计算氮，然后计算磷、钾，最后计算镁，因为镁化合物与其他元素不相互影响。配方中钙的浓度为每升水含180mg钙，如果用Ca(NO3) 2作为钙盐，Ca(NO3) 2的分子量为164，而在164mg硝酸钙中含有40mg钙。按比例法计算为：40?164=180?X X=(164×180)/40=738 (mg/L∵ Ca(NO3) 2的纯度为90%∴Ca(NO3) 2的实际用量为： 738mg÷90%?820 (mg/L)然后计算820mg硝酸钙中的能提供的氮素量含量，以此类推就可以计算出配方中各种元素相应的化合物的用量。结果为：Ca(NO3) 2 820 mg/L K2SO4 290 mg/L KNO3 319 mg/L MgSO4 526 mg/L KH2PO4 139 mg/L2.配方计算方法与按比例计算的原理相同，只是先计算1mg/L元素所需化合物的量，然后乘以配方中各元素的量，既为所需元素相应的化合物的用量。还可将计算好的1mg/L元素所需化合物的用量列表，然后查表计算。 2. 毫摩尔计算法 利用化合物配平的方法列表计算 用配平结果的摩尔数乘以化合物的分子量，计算得到各元素所用化合物用量如下：Ca(NO3) 2 4.5×164÷90%?820 mg/L KNO3 3×101÷95%?319 mg/L KH2PO4 1×136÷93%=139 mg/L K2SO4 1.5×174÷90%=290 mg/L MgSO4 2×120÷0.45=533 mg/L本文由(www.wenku1.com)首发，转载请保留网址和出处！
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