用原料盐自配营养液:ppm 计算方法

每一瓶营养产品本质上都是水加上少量可溶性盐。只要知道原料盐的成分分析,再做一行算术,就能算出达到目标浓度所需的每种盐的用量。本文介绍这一计算方法、一份完整的配方计算示例、螯合微量元素、浓缩 A/B 母液,以及决定自配营养液能否成功的沉淀规则。同时也坦诚地说明谁适合这样做、谁应该继续购买配方成品。


1. 先说清楚:本文适合谁

我们是配方营养产品线的经销商。 因此我们会直接说明本文的立场。

用原料盐自配只在少数情况下有意义:

  • 大规模商业种植:营养成本是一项重要开支,且有技术人员能够规范地完成配制和验证。
  • 研究和试验工作:需要单独调整某一种元素,而配方产品做不到这一点。
  • 确实无法买到配方产品的种植者,只能利用当地能买到的材料。
  • 任何想了解瓶子里装的是什么的人,这也是本文大部分内容存在的原因。

对大多数种植者来说,这样做并不合理,而原因并非出于商业考虑:

  • 配方产品线是一个已经解决的问题。 比例、螯合、微量元素配比和 pH 表现都已经过研究和测试。用原料盐复现这些是一项实实在在的工作。
  • 盐的质量和一致性参差不齐。 农业级原料盐并不总是与标签所写相符,而你很难自行检验。
  • 沉淀是一种真实存在的失败方式。 钙与磷酸盐、或钙与硫酸盐会在浓缩混合液中沉淀析出。这就是为什么每一条商业产品线都分成两到三个部分,且从不在未稀释时混合。
  • 一旦把你的时间、仪表、失败的批次和作物风险都算进去,节省的费用比看起来要少。

阅读本文是为了了解你的肥料。只有符合上述四种情况之一时,才用原料盐自配。

2. 一段话讲清 EC、CF 和 ppm

仪表基础知识已在第 392 号主题(pH 与 EC)中介绍,这里只给出简要版本。**EC(电导率)**是仪表实际测量的物理量,单位为 mS/cm(1 mS/cm = 1,000 µS/cm)。CF 是同一读数 ×10(1 mS/cm = CF 10)。以 ppm 表示的 TDS 是一个质量值,即每升中溶解固体的毫克数。要准确测量它,需要将过滤后的样品蒸干并称量残留物:50 ml 的 700 ppm 溶液会留下 35 mg。没有任何手持式"ppm 笔"能测量 TDS。 所有 ppm 计都是测量 EC 后乘以一个换算系数。这个系数只是近似值,因为仪表无法知道你的溶液中含有什么。

3. 换算系数陷阱、校准与 EC 目标值

常用的换算系数有三种:

标准 换算
美国(500 标度) 1 mS/cm(EC 1.0,CF 10)= 500 ppm
欧洲(640 标度) 1 mS/cm = 640 ppm
澳大利亚(700 标度) 1 mS/cm = 700 ppm

仪表采用哪种标度取决于型号,而不仅仅取决于品牌。请查阅说明书:许多仪表允许你自行设置系数。

后果: 同一份溶液,取决于你拿起的是哪台仪表,读数可能是 500、640 或 700 ppm。为 700 标度仪表编写的"700 ppm"配方,在 500 标度仪表上就是"500 ppm"的溶液。在 500 标度仪表上以 700 为目标的种植者,施肥浓度比预期高 40%。

由此得出三条规则:

  1. 了解你的仪表的换算系数。 如果查不到,这本身就是换一台仪表的理由。
  2. 记录和交流时优先使用 EC 而不是 ppm。 EC 是一个物理测量值,不附带任何换算标准。
  3. 无论在哪里看到 ppm 数值,包括本论坛,都要问清楚是哪种标度。 如果没人说明,就把它当作近似值。

仪表规格: 你需要一台量程至少为 0–2,000 ppm(或 0–1,999)的仪表。0–999 的仪表可以通过用等体积的清水稀释样品、再将读数加倍来扩展量程,但结果只是粗略的。防水仪表更贵,但物有所值。

校准: 定期(每周一次是合理的习惯)用电导率标准液检查仪表。**1.413 mS/cm(25 °C 时为 1,413 µS/cm)**是最常用的,市面上也有用于水培仪表的 2.77 mS/cm 标准液。请以 EC 进行校准。如果你的仪表只显示 ppm,它应显示的数值取决于其标度。在 1.413 mS/cm 下,线性 500 标度仪表显示约 707 ppm,700 标度仪表显示约 990 ppm。

营养液的 EC 目标值。 以下仅为典型范围。合适的数值取决于栽培品种、基质、气候和生长阶段:

阶段 典型营养液 EC(mS/cm)
幼苗 / 克隆苗 0.4–0.8
营养生长期 1.0–1.6
开花期 1.4–2.2

水培和椰糠种植者通常采用开花期范围的上段。从较低值开始,再根据植株的反应逐步提高。另外,约 4.0 mS/cm 的排液或根区读数远高于任何正常营养液。这表明基质中有盐分积累,你应当用较稀的溶液或清水淋洗基质。

4. 计算方法

从定义出发。 任何物质 1 克溶解在 1 升水中 = 1,000 mg/L = 该物质 1,000 ppm。

再考虑到肥料盐并非纯营养元素这一事实。 如果某种盐按质量计含某元素 P%,那么 1 g/L 该盐提供:

1,000 × (P ÷ 100) = 该元素 10 × P ppm。

反过来求出你真正需要的值:

每升克数 = 目标 ppm ÷ (10 × P)

其中 P 是该元素在盐中的百分含量。

计算示例。 你想用含 15.5% N 的硝酸钙获得 150 ppm 的氮:

每升克数 = 150 ÷ (10 × 15.5) = 150 ÷ 155 = 0.97 g/L

验算: 0.97 g/L × 15.5% = 0.15 g/L 的 N = 150 mg/L = 150 ppm。正确。

第二个示例。 你想用泻盐(七水硫酸镁,约含 9.8% Mg)获得 50 ppm 的镁:

每升克数 = 50 ÷ (10 × 9.8) = 0.51 g/L

这个公式有两点做不到,而且这两点都很重要:

它一次只针对一种元素。 实际的盐含有不止一种元素。硝酸钙同时提供钙和氮,硝酸钾同时提供钾和氮。你必须逐步构建配方:选出提供你最受限元素的那种盐,计算其用量,从其他元素中扣除它额外带入的量,然后继续。第 5 节展示了结果。

肥料标签的计算基准并不统一。 典型陷阱:NPK 标签按惯例将磷表示为 P₂O₅,将钾表示为 K₂O,而不是元素态的 P 和 K。换算方法:P = P₂O₅ × 0.436,K = K₂O × 0.830。如果你把 P₂O₅ 百分比代入公式,并把结果当作元素磷,误差会超过两倍。在进行任何计算之前,先确认你所用盐的成分分析采用的是哪种基准。

5. 完整配方示例

这是一份用于演示方法的通用示例营养液,并不是针对大麻优化的施肥表。百分比为换算成元素形式的典型标签分析值。请使用你自己包装袋上的数据。

盐(所用分析值) g/L N P K Ca Mg S
硝酸钙(15.5% N,19% Ca) 0.80 124 – – 152 – –
磷酸二氢钾,MKP(22.7% P,28.2% K) 0.22 – 50 62 – – –
硝酸钾(13% N,38% K) 0.20 26 – 76 – – –
七水硫酸镁(9.8% Mg,13% S) 0.50 – – – – 49 65
硫酸钾(41.5% K,18% S) 0.15 – – 62 – – 27
合计(ppm) 1.87 150 50 200 152 49 92

每个单元格就是 g/L × 10 × P。例如,MKP 提供 0.22 × 10 × 22.7 = 50 ppm P。微量元素(第 6 节)另外添加。

配制前估算 EC。 将每种主要离子换算为每升毫当量数(ppm ÷ 当量)。一条广泛使用的经验法则是 EC(mS/cm)≈ 阳离子总量(meq/L)÷ 10。以本配方为例:K 200 ÷ 39.1 ≈ 5.1,Ca 152 ÷ 20.0 ≈ 7.6,Mg 49 ÷ 12.2 ≈ 4.0,再加上硝酸钙中少量铵态部分贡献的约 0.6。合计约 17.3 meq/L,因此在你的原水读数基础上大约增加 1.7 mS/cm。 阴离子总量大致相当(硝酸根 ≈ 10.1,硫酸根 ≈ 5.7,磷酸根 ≈ 1.6 meq/L),这是检验计算是否正确的有效方法。实际 EC 随盐的组合而变化,因此这只是估算值。最终以仪表读数为准。

6. 微量元素与螯合铁

铁、锰、锌、硼、铜和钼的需求量极少。粗略来说,典型水培配方大约为 Fe 1–3、Mn 0.3–0.8、Zn 0.05–0.3、B 0.2–0.5、Cu 0.02–0.1 和 Mo 0.01–0.05 ppm。配制小批次时,没有分析天平是无法实际称量这么少的量的。大多数自配者会购买现成的螯合微量元素混合物,并用同一公式计算用量。

铁必须螯合。 未螯合的铁盐会随 pH 升高而沉淀。选择哪种螯合剂取决于你的 pH:

螯合剂 保持铁有效的上限约为
Fe-EDTA pH 6.5(适合 pH 在 5.5–6.0 运行的水培;最便宜)
Fe-DTPA pH 7.5
Fe-EDDHA pH 9(适用于高 pH 基质或硬水;最贵)

不同来源公布的临界值略有差异,但先后顺序是一致的。用公式举例:含 13% Fe 的 Fe-EDTA 要达到 2 ppm Fe,需要 2 ÷ (10 × 13) = 0.015 g/L。铁螯合物会被光分解,这又是一个让储液箱保持避光的理由。

7. 配制 100 倍 A/B 浓缩母液

每次更换储液箱时都称量克数很慢,而且批次越小误差越大。标准做法是一次性配制两种浓缩母液:

  • A 液: 硝酸钙,通常与铁螯合物放在一起。
  • B 液: 磷酸盐和硫酸盐类盐(MKP、硝酸钾、硫酸镁、硫酸钾)以及其他微量元素。

要配制上述配方的 100 倍母液,将每个 g/L 数值乘以 100,溶解在 1 升母液中。A 液: 80 g 硝酸钙(+ 1.5 g Fe-EDTA)。B 液: 22 g MKP、20 g 硝酸钾、50 g 硫酸镁、15 g 硫酸钾。使用时,每升最终营养液加入 10 ml A 液和 10 ml B 液(每 100 升各加 1 升)。硫酸钾是 B 液中溶解度最低的盐,因此在进一步提高浓缩倍数之前,请先核查溶解度。两个容器都要清楚标注,避光阴凉储存,切勿在未稀释时将 A 液和 B 液混合。

8. 配制步骤

  • 让每种固体完全溶解。 温水可加快溶解。测量前确保所有固体都已完全溶解,因为储液箱底部未溶解的盐会让仪表读数失去意义。
  • 将每一部分分别加入足量的水中,每加一部分后都要搅拌。 切勿在未稀释时将浓缩液混合,尤其是钙与磷酸盐或硫酸盐。操作期间可用潜水泵让储液箱保持混合均匀。
  • 先加主要盐类,最后加补充剂。 有机添加剂会使 EC 读数不可靠,因此要等盐类读数达到目标值之后再加入。
  • 先调 EC,再调 pH。 pH 比 EC 需要更长时间才能稳定,因此读数前要充分混合。水培的目标约为 5.5–6.0(详见第 392 号主题)。不要纠结小数点。
  • 将 pH 上调剂/下调剂稀释后,边搅拌边缓慢加入。 局部的高 pH 区域可能导致磷酸钙和铁沉淀。
  • 从低浓度开始,逐步提高。 每个栽培品种的反应都略有不同。
  • 保持简单。 不要试图什么都加。
  • 更换营养液,而不是追着缺素症补救。 施用数天后,储液箱的元素平衡会发生漂移。面对疑似营养问题,通常正确的做法是更换营养液,而不是往里添加(参见第 1337 号主题:营养锁定)。
  • 将储液箱保持在 20–22 °C 并避光。 这样藻类问题会大大减少。水温越高,溶解氧越少,而曝气最多只能使其达到饱和,无法超过饱和。

最后一点在本地区最为重要。 在没有空调的东南亚房间里,储液箱不会自行保持在 20–22 °C。温热的营养液含氧量较低,而这正是 Pythium 和根腐病滋生的条件。在这里,储液箱降温不是可选项。至少要给储液箱做好隔热,不要放在温热的地面上,并保持避光。 这是在温带气候与热带气候下进行水培的最大单一差异。

9. 如果你要认真做

  1. 一台已校准的 EC 计,并且你知道它的换算系数。
  2. 一台已校准的 pH 计。
  3. 一台精确到 0.01 g 的秤用于称量主要盐类;除非你有分析天平,否则请使用预混的微量元素混合物。
  4. 标明保证成分分析值的盐,来自愿意提供该数据的供应商。
  5. 分开的 A 液和 B 液母液,切勿在未稀释时混合。
  6. 一份书面配方,并写明计算过程,以便你自己核对、其他人也能复现。
  7. 记录: 批次、日期、目标与实测的 EC 和 pH,以及植株的反应。

家庭自配盐类营养液的失败很少出在计算上,而在于未溶解的盐、沉淀的钙、标度设置错误的仪表以及标签有误的包装袋。

想请教本地区真正用原料盐自配过的朋友:你们能买到哪些盐,成分分析的质量如何?本页的计算很简单。真正的问题在于,你能否在泰国或越南买到一袋硝酸钙并相信上面标注的数字,而只有亲自尝试过的人才能回答这个问题。

论坛相关阅读:第 392 号主题(pH 与 EC)、第 268 号主题(通用营养)、第 1337 号主题(营养锁定),以及 CANNA、Grotek、Advanced Nutrients、House & Garden 和 BioBizz 的品牌施肥计划文章。

本文为技术性园艺信息,面向在所在司法管辖区内合法经营的读者。肥料盐属于化学品:请安全储存,远离儿童,并遵守供应商的安全数据表。各国对大麻的监管各不相同。在泰国,根据《公共卫生部关于管控草药(大麻)的公告》(佛历 2568 年),大麻花属于管控草药。它只能凭 PT 33 表格开具的处方配发,不得在网上销售或做广告,也不得用于娱乐用途。种植和贸易须遵守公共卫生部的许可规定。《大麻管制法》目前仍是草案。本文内容不构成法律或医疗建议。