高盐度废水回用作为植物水培植物营养培养基是否可行

水循环是受控生态生命支持系统(CELSS)的重要组成部分。它涉及饮用水和植物灌溉用水的供应，以及尿液、卫生废水和空气冷凝水的回收利用。使用尿液和生活废水进行植物灌溉是一种有效的废水再利用形式，但存在三个主要挑战。

首先，废水中的一些盐分，尤其是氯化钠含量较高，但对植物生长来说不是必需的，可能会抑制植物生长。

其次，废水中含有表面活性剂等有机成分，对植物生长也有不利影响。

第三，如果以废水作为主要养分来源，废水中矿质元素的比例可能与植物生长需要的比例不一致，也会影响植物的正常生长。

在最近发表在Space:Science&Technology上的一篇研究论文中，张良昌验证了将处理过的废水(包括生活废水和尿液废水)再利用作为植物水培介质的可行性。

两种水培培养基用于水培栽培。一种是CELSS回收生活废水制备的回用培养基，另一种是标准植物营养液Hoagland营养液。重复使用的培养基具有较高浓度的氮(N)和钾(K)以及大致相等的镁(Mg)和硫(S)浓度。

本研究选择了apiumgraveolensLinn(芹菜)和mesembryanthemumcordifoliumLF(cordifolium)这两种作物，这两种作物在以往的研究中表现出良好的耐盐性。A、C盒栽培芹菜，B、D盒栽培心叶草。A、B盒采用回用培养基培养，C、D盒采用Hoagland营养液。

回用培养基栽培的芹菜在前23天出现严重的黄化和萎蔫现象;第24天在相应培养箱的循环槽中加入微量元素浓缩液，促使微量元素浓度达到Hoagland培养基同等水平。然后，芹菜在第32天长出新的绿芽，第43天完全恢复了外观。

与芹菜一样，在重复使用的培养基中生长的心叶植物也表现出微量元素缺乏的症状。补充浓缩微量营养液后，许多叶片变成暗淡的黄绿色，心叶外观恢复正常。

在整个生育期，芹菜和心叶都可以利用补充微量元素的回收废水进行栽培。此外，在可重复使用的培养基中培养的心叶草表现出比在标准霍格兰营养液中更好的性能。

由于回收废水中的初始pH值相对较低，用于芹菜和心叶草的再利用培养基的pH值均低于Hoagland营养液;另一方面，回收废水中矿质元素(K、Na)浓度相对较高，作物吸收大量阳离子释放出H+，从而降低营养液pH值。

对于这两种作物，重复使用的培养基比霍格兰营养液的电导率增加更快，这表明用回收废水培养的植物蒸腾作用强于用霍格兰营养液培养的植物。