巖棉 rock wool 作為一種惰性基質(zhì) 具有質(zhì) 輕 不易變形 透氣 持水性好 無菌等優(yōu)良物理 性質(zhì) 可實現(xiàn)作物根系環(huán)境的精確調(diào)控 是無土栽 培中應(yīng)用最為廣泛的一種基質(zhì) 在荷蘭 番茄生產(chǎn) 一般均采用巖棉栽培 其面積占生產(chǎn)總面積的 90 以上 李新旭 2016 加上成熟的配套技術(shù) 荷 蘭連棟玻璃溫室?guī)r棉栽培番茄產(chǎn)量可達 90 kg m 2 李新旭 等 2018 從 九五 科技部 工廠化 農(nóng)業(yè) 科技攻關(guān)項目開始 我國圍繞連棟玻璃溫室 現(xiàn)代化溫室 進行的巖棉培番茄高產(chǎn)栽培技術(shù) 研究工作一直沒有停止 但產(chǎn)量最高只有 40 45 kg m 2 平均水平多在 25 30 kg m 2 與荷蘭相 比差距較大 這樣的產(chǎn)量水平難以實現(xiàn)現(xiàn)代化溫室 的盈利 高投入和低產(chǎn)出限制了大型現(xiàn)代化溫室在 我國的大面積發(fā)展 隨著我國農(nóng)村勞動力逐漸進入 老齡化以及人多地少矛盾的日益突出 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 是必然趨勢 如何實現(xiàn)大型連棟玻璃溫室蔬菜的高 產(chǎn)高效 是設(shè)施園藝工作者多年來一直努力攻克的 難題 本文以 2014 2015 年在北京小湯山特菜基 地連棟玻璃溫室中進行的番茄長季節(jié)巖棉栽培試驗 為基礎(chǔ) 從氣候環(huán)境 設(shè)施結(jié)構(gòu) 環(huán)境調(diào)控 水肥 管理和栽培管理等方面 對我國連棟玻璃溫室番茄 長季節(jié)巖棉栽培產(chǎn)量與荷蘭存在差距的原因進行初 步分析 旨在為我國連棟玻璃溫室番茄巖棉 椰糠 高產(chǎn)栽培的主攻技術(shù)方向提供一定思路 1 氣候環(huán)境 荷蘭屬于溫帶海洋性氣候 全年無極端高低溫 且雨水充沛 夏季通過自然通風就可以達到理想降 溫效果 滿足番茄生長對溫度的要求 植株能夠正 常授粉坐果 因此無夏季高溫危害 北京屬于大陸 許藝 女 農(nóng)藝師 專業(yè)方向 設(shè)施園藝與無土栽培 E mail 763553664 通訊作者 高麗紅 女 教授 博士生導師 專業(yè)方向 設(shè)施蔬菜栽 培生理與環(huán)境調(diào)控 E mail gaolh 收稿日期 2020 05 19 接受日期 2020 07 27 基金項目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 國家大宗蔬菜 專項資金資助項目 CARS 23 北京市果類蔬菜產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊項目 BAIC01 荷蘭連棟玻璃溫室基質(zhì)栽培蔬菜作物產(chǎn)量居世界領(lǐng)先地位 其中番茄產(chǎn)量已達 90 kg m 2 平均產(chǎn) 量超過 60 kg m 2 而我國連棟玻璃溫室?guī)r棉 椰糠 栽培番茄產(chǎn)量最高只有 40 45 kg m 2 平均 水平僅 25 30 kg m 2 與荷蘭相比差距較大 本文以北京小湯山特菜基地連棟玻璃溫室番茄長季 節(jié)巖棉栽培試驗為基礎(chǔ) 從外界氣候環(huán)境 溫室設(shè)施結(jié)構(gòu) 室內(nèi)環(huán)境調(diào)控 水肥管理和栽培管理措 施等方面對我國連棟玻璃溫室番茄長季節(jié)巖棉栽培產(chǎn)量與荷蘭存在差距的原因進行初步分析 為我 國連棟玻璃溫室番茄巖棉高產(chǎn)栽培的主攻技術(shù)方向提供一定思路 我國連棟玻璃溫室番茄長季節(jié)栽培產(chǎn) 量 與 荷蘭存在差距的原因分析 許 藝 1 3 李新旭 2 楊 哲 2 李紅岺 2 高麗紅 1 1 中國農(nóng)業(yè)大學園藝學院 設(shè)施蔬菜生長發(fā)育調(diào)控北京市重點實驗室 北京 100193 2 北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推 廣站 北京 100029 3 四川省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重 點實驗室 四川成都 610066 1 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 2020 10 1 8 9K D G 3 Au G 3 000 2 000 1 000 0 L Ed J cm 2 d 1 K H 2014 09 04 2014 10 04 2014 11 04 2014 12 04 2015 01 04 2015 02 04 2015 03 04 2015 04 04 2015 05 04 2015 06 04 2 000 1 500 1 000 500 0 G mL d 1 1 K H 2014 09 04 2014 10 04 2014 11 04 2014 12 04 2015 01 04 2015 02 04 2015 03 04 2015 04 04 2015 05 04 2015 06 04 250 200 150 100 50 0 3 Au G L 1 性季風氣候 冬季寒冷 夏季高溫 夏季往往需要 通過濕簾風機系統(tǒng)降溫 系統(tǒng)降溫引起的高濕容易 誘發(fā)多種病害 讓番茄越夏栽培難度變大 而冬季 栽培加溫能耗又增加了番茄的生產(chǎn)成本 因此在氣 溫方面 荷蘭相比北京更具優(yōu)勢 但在光照方面 北京全年日照時數(shù)約為 2 700 h 太陽輻射總量約為 5 480 MJ m 2 而荷蘭分別為 1 600 h 和 3 760 MJ m 2 余紀柱 2019 北京在日照時數(shù)和輻射總量 方面占有優(yōu)勢 由圖 1 可知 從 9 月末至翌年 4 月中旬 北 京地區(qū)的太陽輻射值明顯高于荷蘭 但盡管如此 北京地區(qū) 10 月中旬至翌年 2 月中下旬的太陽輻射 值均低于 1 000 J cm 2 d 1 而番茄高產(chǎn)栽培實踐 證明 要滿足番茄成株正常生長 外界太陽輻射應(yīng) 在 1 000 J cm 2 d 1 以上 因此 即使北京冬季光 照優(yōu)于荷蘭 但仍有 3 4 個月的光照不能滿足番 茄植株正常生長 而且北京多霧霾天氣 且由于溫 室材料 結(jié)構(gòu)遮陰和不能及時清洗玻璃等原因 溫 室的透光率明顯低于荷蘭 其次 荷蘭在弱光季節(jié) 番茄主要進行前期生長 植株較小 對光需求量相 對較少 進行適當補光就可以彌補光照不足對番茄 植株生長發(fā)育的影響 但北京地區(qū)受氣候條件 配 套管理設(shè)施和管理技術(shù)限制 弱光季節(jié)主要進行番 茄越冬生產(chǎn) 成株對光需求量大 且基本無補光設(shè) 施 所以相比荷蘭來說弱光對番茄植株的不良影響 更大 北京的光照優(yōu)勢并未體現(xiàn) 2 設(shè)施結(jié)構(gòu) 2 1 溫室面積 大面積溫室能更好地節(jié)約能源 分配勞動力 與調(diào)控環(huán)境 荷蘭正常運營的溫室面積多為 2 hm 2 以上 且近年來單體面積 10 hm 2 以上的溫室逐漸 替代了小規(guī)模的玻璃溫室 朝著大型和超大型化方 向發(fā)展 薛鑫 2019 而我國由于建造成本高 產(chǎn)量水平難以盈利且缺乏專業(yè)人員管理等多方面原 因 2015 年以前溫室面積多在 1 hm 2 以下 本文數(shù) 據(jù)來源溫室面積僅為 3 500 m 2 但最近幾年 隨著 連棟溫室蔬菜工廠化生產(chǎn)示范力度的增加和技術(shù)水 平的提高 我國建成的單體溫室面積多數(shù)在 1 hm 2 以上 且出現(xiàn)了眾多單體面積 2 hm 2 以上的溫室 開始向規(guī)?；较虬l(fā)展 李新旭 等 2018 2 2 溫室透光率 為了最大程度地增加設(shè)施透光率 減少遮光 率 荷蘭在溫室覆蓋材料 骨架結(jié)構(gòu)等方面都進行 了詳細的研究 荷蘭溫室覆蓋材料透光率高 其傳 統(tǒng)玻璃透光率能達到 82 抗反射涂層玻璃能達到 89 91 Hemming et al 2014 且設(shè)施骨架 輕細 遮光率低 沒有外遮陽和雙層內(nèi)保溫系統(tǒng) 保溫幕多在側(cè)面 可盡量減少對光照的影響 室內(nèi) 太陽輻射值能達到室外的 70 以上 荷蘭研究較 多的漫反射玻璃 無影玻璃 具有更高的透光率且 在冬季能夠增加作物冠層下部葉片的光合速率 能 使番茄增產(chǎn) 8 11 Dueck et al 2012 筆者 在 2014 2015 年番茄生長季節(jié)對試驗溫室內(nèi) 外 的光照進行測定 結(jié)果表明 溫室內(nèi)太陽輻射值只 有室外的 40 45 冬季透光率更低 這就使本 來較低的冬季光照到達室內(nèi)后更難以滿足作物正常 生長 該問題在我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中已經(jīng)被生產(chǎn)者 逐漸重視 近年來我國部分新建溫室引進了新型散 射型玻璃等高透光率產(chǎn)品 提高了溫室透光率 李 新旭 等 2018 2 3 自然通風系統(tǒng) 荷蘭周年氣候溫和 沒有極端高溫和低溫天 氣 夏季降溫通過自然通風就基本可以滿足 在 設(shè)計時主要考慮溫室屋面自然通風所占面積大小即 圖 1 2014 年 9 月至 2015 年 6 月北京 荷蘭的 外界太陽輻射 北京光照數(shù)據(jù)來自小湯山特菜基地連棟溫室 Priva 自動監(jiān)測系 統(tǒng) 荷蘭光照數(shù)據(jù)來自 SCIAMACHY 網(wǎng)站 http www sciamachy validation org climatology daily data selection cgi 2 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 1 1 3 3 6 9K D 35 30 25 20 15 10 5 0 z K 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 22 00 23 00 100 90 80 70 60 50 0N S z K 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 22 00 23 00 1 1 3 3 6 9K D 35 30 25 20 15 10 5 0 z K 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 22 00 23 00 100 90 80 70 60 50 0N S z K 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 22 00 23 00 可 不需要濕簾風機降溫系統(tǒng) 這可使夏季溫室內(nèi) 溫度分布更加均勻 同時也避免了局部低溫高濕導 致灰霉病暴發(fā) 3 環(huán)境調(diào)控技術(shù) 3 1 溫度與濕度管理 由圖 2 可知 在最寒冷的冬季 1 月 北京 小湯山特菜基地連棟玻璃溫室的溫度調(diào)控總體趨勢 與荷蘭相比差異不大 能滿足番茄生長對溫度的 需求 但溫室白天保溫需要調(diào)節(jié)風口打開狀態(tài) 降低通風量 導致室內(nèi)白天空氣相對濕度偏高 圖 3 影響植株蒸騰作用且易發(fā)生病害 3 月 小湯 山溫室白天平均溫度雖高于荷蘭 但最高僅 25 左右 且室內(nèi)空氣相對濕度控制在 60 70 圖 3 溫濕度均較適宜番茄植株生長發(fā)育 但荷蘭溫 室在 19 00 20 00 時會將溫度降到 12 然后 再升至 15 主要是降低植株夜間呼吸消耗 說 明在溫度管理的精確性和細節(jié)上我國與荷蘭相比仍 有差距 進入 6 月以后 北京地區(qū)高溫高濕 溫室 內(nèi)溫度難以降低 夜間平均溫度在 22 左右 白 天平均溫度為 30 左右 最高溫度可以達到 35 以上 已不適宜番茄植株正常生長 但荷蘭夏季沒 有極端高溫天氣 7 月下旬溫室內(nèi)溫度仍能調(diào)節(jié)為 夜間 18 左右 白天 20 25 de Gelder et al 2005 能夠滿足番茄植株正常生長要求 因此 依靠溫度調(diào)控優(yōu)勢 荷蘭可以通過合理安排茬口 使番茄生產(chǎn)周期較北京延長近 3 個月 3 2 人工補光 荷蘭總體光照資源較弱 冬季光照更低 據(jù) Heuvelink 等 2006 報道 荷蘭 12 月 21 日的光 照僅為 6 月 21 日的 1 10 主要是光照強度降低 5 倍 光照時數(shù)由 16 5 小時減為 7 5 小時所致 已不 適宜果菜類蔬菜正常生長 有研究表明 在其他 條件適宜的情況下 每增加 1 的光照 切花可增 產(chǎn) 0 6 1 0 蔬菜可增產(chǎn) 0 7 1 0 Marcelis et al 2006 荷蘭番茄生產(chǎn)管理中遵循光飽和點 以內(nèi)每增加 1 的光照 產(chǎn)量可提高 1 的原則 王 艷芳 等 2018a 因此 荷蘭針對本國光照資源 弱點 特別重視設(shè)施內(nèi)光環(huán)境調(diào)控技術(shù)研究 在光 環(huán)境調(diào)控方面 一是增加溫室透光率 二是合理安 排作物茬口 三是安裝人工補光設(shè)備進行補光 荷 蘭在冬季補光的光強 光質(zhì) 補光燈放置的位置以 及采用固定式還是移動式補光等多方面都進行了詳 細研究 Heuvelink 等 2006 研究表明 在冬季 外界光強低于 300 W m 2 時 用 188 mol m 2 s 1 的高壓鈉燈補光 可使番茄冬季每個月的產(chǎn)量增 加 1 4 倍 而我國受補光成本 使用成本 園藝 產(chǎn)品價格及補光技術(shù)的限制 冬季補光技術(shù)商業(yè)化 應(yīng)用仍然較少 亟待探索低成本 高效率的補光技 術(shù) 王艷芳 等 2018a 薛鑫 2019 番茄植株受 冬季弱光影響 開花坐果率低 單果質(zhì)量下降 這 是導致番茄產(chǎn)量偏低的一個主要原因 溫室試驗結(jié) 果表明 北京小湯山特菜基地連棟玻璃溫室 2014 年 12 月初至 2015 年 3 月初這段低光照時期 番茄 單產(chǎn)僅為 5 05 kg m 2 產(chǎn)量僅占全生育期總產(chǎn)量 圖 2 北京小湯山特菜基地和荷蘭連棟玻璃溫室每天的 溫度調(diào)控情況 圖 3 北京小湯山特菜基地連棟玻璃溫室每天的 空氣相對濕度調(diào)控情況 3 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 的 24 13 但采收時長為 3 個月 占總采收時長 的 43 00 而荷蘭在補光條件下 冬季 12 月及翌 年 1 2 月的番茄產(chǎn)量可達 16 3 kg m 2 Heuvelink et al 2006 3 3 CO 2 管理 連棟玻璃溫室目前主要栽培方式為無土栽培 CO 2 經(jīng)常處于虧缺狀態(tài) 何文華 2014 有研究 表明 在其他條件相同的情況下 半封閉溫室中 CO 2 濃度的增加可增強作物光合速率 番茄產(chǎn)量可 增加 20 或更高 Katsoulas et al 2015 荷蘭溫 室生產(chǎn)均有 CO 2 補充裝置 采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式 白 天鍋爐工作 產(chǎn)生的 CO 2 經(jīng)過濾后供應(yīng)生產(chǎn)溫室 確保溫室內(nèi) CO 2 濃度在 500 mol mol 1 以上 熱 水則回收儲存用于溫室夜間加溫 但在我國 目前 研究較多的是日光溫室和塑料大棚的 CO 2 施肥技 術(shù) 主要采用自然通風法 生態(tài)法 燃燒法 化學 反應(yīng)法等 李志強 2009 何文華 2014 這些 方法或產(chǎn)生的 CO 2 濃度低 或因沒有配套的設(shè)施設(shè) 備導致生產(chǎn)成本高 而針對連棟玻璃溫室無土栽培 進行規(guī)?；?專業(yè)化的 CO 2 補充施肥裝置應(yīng)用還處 于初步引進摸索階段 因此 溫室內(nèi) CO 2 濃度低是 影響我國巖棉栽培番茄產(chǎn)量的又一重要因素 4 水肥管理 4 1 營養(yǎng)液管理 4 1 1 營養(yǎng)液配方管理 無土栽培番茄整個生育期 的營養(yǎng)液配方應(yīng)根據(jù)不同品種 不同生長階段和植 株狀態(tài)以及不同氣候條件進行相應(yīng)調(diào)整 荷蘭每 周都會將灌溉液 基質(zhì)抽取液 回液提供給專業(yè) 檢測公司 由檢測公司提供營養(yǎng)成分檢測報告 并根據(jù)植株長勢和所測回液值進行微調(diào) 形成每周 的營養(yǎng)液肥料用量配方 然后按照配方配制營養(yǎng) 液 而我國目前尚無專業(yè)化營養(yǎng)液監(jiān)測機構(gòu) 營養(yǎng) 液監(jiān)測存在成本高 周期長的問題 對生產(chǎn)指導意 義不大 實際生產(chǎn)中 技術(shù)人員多依據(jù)植株長勢來 調(diào)整營養(yǎng)液配方 造成調(diào)控滯后 生理性病害多發(fā) 等問題 4 1 2 營養(yǎng)液 EC 值與 pH 值管理 營養(yǎng)液 EC 值 和 pH 值管理包括對灌溉液 基質(zhì)內(nèi) 根際 營養(yǎng) 液和回液中的 EC 值和 pH 值管理 連棟玻璃溫室 巖棉栽培過程中 番茄植株從子葉展平到第 1 花 序現(xiàn)蕾 灌溉液 EC 值以 0 5 2 0 mS cm 1 為宜 定植后以 2 0 3 0 mS cm 1 為宜 基質(zhì)內(nèi)營養(yǎng)液 EC 值以 3 5 4 5 mS cm 1 為宜 排出液 EC 值以 4 0 6 0 mS cm 1 為宜 灌溉液 pH 值以 5 0 6 0 為宜 排出液 pH 值以 5 0 7 0 為宜 灌溉液 基 質(zhì)內(nèi)營養(yǎng)液和回液中的 EC值和 pH值是相互影響 互作調(diào)節(jié)的 要保證番茄植株正常生長發(fā)育 就必 須確保植株根系處于一個適宜的基質(zhì)內(nèi)營養(yǎng)液 EC 值和 pH 值范圍內(nèi) 而要保證基質(zhì)內(nèi)營養(yǎng)液 EC 值 和 pH 值的適宜性 除要保證灌溉液 EC 值和 pH 值合適外 還要每天監(jiān)測回液的 EC 值和 pH 值 進而進行調(diào)整 王艷芳 等 2018b 荷蘭每天都 會對溫室灌溉液 基質(zhì)內(nèi)營養(yǎng)液和回液的 EC 值和 pH 值進行檢測 并及時輸入施肥系統(tǒng) 以確保制 定第 2 天所用營養(yǎng)液的合理配比和灌溉策略 宋發(fā) 成 等 2020 目前我國對營養(yǎng)液 EC 值與 pH 值 的管理與荷蘭差異不大 但在應(yīng)用 EC 值與 pH 值 調(diào)整灌溉策略方面與荷蘭還有一定差距 4 2 灌溉策略 連棟玻璃溫室番茄巖棉栽培高產(chǎn)的獲得除了 需要精細的營養(yǎng)液管理外 還需要設(shè)定合適的灌溉 策略 灌溉策略的設(shè)定目標是讓植株根系處于一個 相對穩(wěn)定和可控的基質(zhì)含水量和 EC 環(huán)境 通過控 制灌溉的起止時間 灌溉頻率和灌溉量 可以調(diào)控 基質(zhì)中的含水量和 EC 水平 從而調(diào)節(jié)植株的生長 發(fā)育 連棟玻璃溫室番茄巖棉栽培 一般日出后 1 2 小時開始第 1 次灌溉 日落前 1 2 小時結(jié)束最后 1 次灌溉 第 1 次灌溉后 2 3 小時實現(xiàn)第 1 次排液 成株期每天每株的需水量為 1 5 2 0 L 灌溉量可 以依照光照輻射來確定 理論上溫室內(nèi)每積累 1 J cm 2 光照輻射總量 灌溉量為 3 mL m 2 2 mL 用 于蒸騰 1 mL 用于排液 每積累 80 100 J cm 2 光照輻射量灌溉 1 次 但這些僅是標準參考值 在 實際生產(chǎn)中要根據(jù)植株不同生長階段 不同天氣條 件 基質(zhì)內(nèi)含水量和 EC 值情況以及排液情況等進 行相應(yīng)調(diào)整 以形成每日的精準灌溉策略 荷蘭溫 室營養(yǎng)液灌溉管理以精準化的計算機控制系統(tǒng)為載 體 首先每天都會仔細分析計算機生成的有關(guān)基質(zhì) 內(nèi)含水量 EC 值和太陽輻射的標準曲線圖 結(jié)合 植株狀態(tài) 判斷灌溉策略是否合理 然后以此為依 4 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 9K D G 3 Au G 3 000 2 000 1 000 0 L Ed J cm 2 d 1 K H 2014 09 04 2014 10 04 2014 11 04 2014 12 04 2015 01 04 2015 02 04 2015 03 04 2015 04 04 2015 05 04 2015 06 04 2 000 1 500 1 000 500 0 G mL d 1 1 K H 2014 09 04 2014 10 04 2014 11 04 2014 12 04 2015 01 04 2015 02 04 2015 03 04 2015 04 04 2015 05 04 2015 06 04 250 200 150 100 50 0 3 Au G L 1 據(jù) 在計算機控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定第 2 天的灌溉策略 表 1 為荷蘭 Grodan 公司示例的一個灌溉策略設(shè)定 過程 其通過設(shè)定 6 個周期不同的觸發(fā)時間 每個 時間段的單次灌溉量 以及觸發(fā)澆灌的最大 最小 間隔時間 光照積累量 光照強度等條件 可以根 據(jù)每日天氣變化情況 有效調(diào)節(jié)灌溉的起止時間 灌溉頻率 灌溉量以及排液時間 排液量等數(shù)據(jù) 進而讓基質(zhì)中的含水量和 EC 值處于一個可控范 圍 滿足番茄植株正常生長發(fā)育要求 由此可以看 出 荷蘭在制定灌溉策略時應(yīng)用計算機管理系統(tǒng)真 正做到了精準化調(diào)控與及時性管理 目前我國連棟玻璃溫室番茄無土栽培也基本 圖 4 北京小湯山特菜基地連棟玻璃溫室?guī)r棉栽培番茄單株 每天澆灌量及整個生育期累計澆灌量 表 1 荷蘭 Grodan 公司灌溉策略設(shè)定示例 周期 開始時間 每次灌溉量 mL m 2 最小間隔時間 最大間隔時間 太陽輻射積累量 J cm 2 光照強度 W m 2 周期 1 7 00 320 30 min 80 周期 2 8 30 320 30 min 40 min 80 周期 3 10 30 210 20 min 50 min 70 周期 4 15 30 210 20 min 50 min 95 周期 5 17 30 210 20 min 75 200 周期 6 21 00 10 24 h 24 h 注 表示當外界光照強度達到 600 900 W m 2 時 間隔時間會減半 即當太陽輻射很強時 每小時最多可以灌溉 6 次 引進了國外先進的水肥管理計算機控制系統(tǒng) 在水 肥監(jiān)測和管理方面實現(xiàn)了一定程度的自動化和智能 化 如北京小湯山特菜基地連棟玻璃溫室水肥管理 引進了荷蘭的 Priva 系統(tǒng) 主要根據(jù)外界光照積累 量進行澆灌 但我國在水肥具體精細化調(diào)控和管理 過程中仍與荷蘭存在差距 主要表現(xiàn)在專業(yè)技術(shù)人 員欠缺 一般生產(chǎn)者難以每天專業(yè)分析灌溉策略的 適宜性并做出及時調(diào)整 計算機水肥管理系統(tǒng)通 常只是用于簡單的水肥控制和數(shù)據(jù)記錄 未能充分 發(fā)揮其精準化調(diào)控優(yōu)勢 根據(jù)北京小湯山特菜基地 2014 2015 年連棟玻璃溫室番茄長季節(jié)巖棉栽培 試驗結(jié)果 圖 4 水肥管理可能有兩個問題 一 是番茄整個生長季節(jié)澆灌量僅為 202 7 L 株 1 但 有研究表明 1 株番茄植株在整個生長季節(jié)大約需 水 250 L 根據(jù)植株長勢和環(huán)境氣候變化 巖棉栽 培回液量在 25 50 之間 也就是整個生育期每 株番茄植株需澆灌營養(yǎng)液 312 375 L Saha et al 2008 即我國巖棉栽培番茄整個生育期每株的營 養(yǎng)液累計澆灌量僅相當于荷蘭溫室?guī)r棉栽培番茄的 54 65 而澆灌量不足會導致基質(zhì) EC 值升高 對產(chǎn)量形成也會產(chǎn)生一些不良影響 本試驗中小湯 山溫室冬季巖棉栽培番茄回液 EC 值的檢測結(jié)果多 為 5 8 mS cm 1 證明基質(zhì)鹽分積累偏高 也進 一步驗證了澆灌量的不足 但對于北京地區(qū)越冬長 季節(jié)巖棉栽培番茄整個生育期單株的適宜灌溉量應(yīng) 該是多少 需要進一步試驗研究 二是 4 月 30 日 以后 番茄單株每天的澆灌量開始降低 原因是生 產(chǎn)者認為進入 5 月以后 溫室內(nèi)溫度升高且植株已 進入后期生長階段 植株生長勢開始變?nèi)?生長量 減少 化花嚴重 坐果難 且大部分果實已經(jīng)采收 因此不需要消耗太多水肥 所以人為降低了植株的 每日澆灌量 但 5 月以后溫光變強 是否可以通過 同步增加植株灌溉量來延緩植株衰老趨勢 避免植 株株高 葉片數(shù)增長率 坐果率 花穗出穗率等快 速降低 以達到增產(chǎn)的目的還需進一步試驗驗證 4 3 回液利用 回液循環(huán)利用可以有效降低肥料使用率 提高 水分利用率 且實現(xiàn)對外界環(huán)境零排放 是實現(xiàn)生 態(tài)環(huán)保農(nóng)業(yè)的一個重要手段 荷蘭通過計算機控制 5 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 回液紫外線消毒系統(tǒng)進行回液循環(huán)利用 可以節(jié)約 50 的肥料和 30 的水 近幾年我國一些大型連 棟玻璃溫室也開始引進國外的營養(yǎng)液循環(huán)利用設(shè)備 和技術(shù) 實現(xiàn)了回液循環(huán)利用 如北京宏福國際農(nóng) 業(yè)科技有限公司 北京極星農(nóng)業(yè)有限公司等 李新 旭 等 2018 但由于專業(yè)化設(shè)備及服務(wù)欠缺 在 使用過程中容易出現(xiàn)相關(guān)設(shè)備依賴進口 一旦損壞 維修及更換周期長且成本高等問題 5 栽培管理 5 1 栽培品種 荷蘭溫室栽培的番茄品種都是基于本國氣候特 點選育的耐弱光 連續(xù)坐果能力強的品種 有研究 表明 1950 2000 年荷蘭番茄產(chǎn)量劇增過程中 每年新培育的番茄品種可使其產(chǎn)量平均增長 0 9 Higashide Heuvelink 2009 目前我國多是短 季節(jié)品種 連棟玻璃溫室長季節(jié)栽培的番茄品種均 直接從國外引進 但國外與國內(nèi)氣候不同 品種選 育目標不同 引進品種多數(shù)不抗病毒病 這也是我 國番茄產(chǎn)量不穩(wěn)定的一個重要原因 因此 亟須引 進和篩選適宜我國連棟玻璃溫室長季節(jié)栽培的番茄 品種 5 2 長季節(jié)栽培技術(shù) 荷蘭連棟玻璃溫室番茄巖棉栽培采用長季節(jié) 栽培技術(shù) 一般 12 月中下旬定植 翌年 3 月始 收 12月上旬拉秧 平均年生產(chǎn)周期 48 周 采收 40 42 穗果 我國也引進了荷蘭的長季節(jié)栽培技 術(shù) 但受溫度等氣候環(huán)境 配套栽培管理設(shè)施設(shè)備 和技術(shù)等限制 北京地區(qū)番茄長季節(jié)巖棉栽培茬 口安排一般為 8 月下旬至 9 月上中旬定植 11 月 中下旬始收 翌年 6 月下旬至 7 月初拉秧 采收 25 27 穗果 最多采收 35 穗果 此茬口條件下 我國番茄收獲季節(jié)較荷蘭少了近 3 個月 采收果穗 數(shù)最多少了 15 穗 這是產(chǎn)量存在差異的根本原因 之一 5 3 植株管理 在植株管理方面 荷蘭的高秧吊蔓栽培 落秧 繞秧打杈等技術(shù)在我國已普遍應(yīng)用 但小苗齡嫁接 技術(shù) 潮汐式灌溉培育大苗齡移栽等技術(shù)還不成 熟 植株密度動態(tài)調(diào)整技術(shù)近幾年在我國開始引進 實踐 但在具體配套管理技術(shù) 植株調(diào)整時間等方 面尚需摸索和完善 李新旭 等 2018 王艷芳 等 2019 如荷蘭番茄生產(chǎn)都是大苗定植 相應(yīng)縮短 了植株從定植到坐果的時間 延長了采收期 雖然 目前我國連棟玻璃溫室番茄巖棉栽培也提倡大苗定 植 但一方面大苗定植后對環(huán)境要求高 而我國番 茄苗定植時溫室環(huán)境還比較惡劣 難以保證大苗定 植后正常生長 另一方面 我國目前育大苗的技術(shù) 還不成熟 配套的水肥管理系統(tǒng) 潮汐式苗床等專 業(yè)化設(shè)施設(shè)備還不完備 在植株密度動態(tài)調(diào)整方面 荷蘭番茄長季節(jié) 巖棉栽培過程中植株密度會隨著外界光照強度的增 減 通過留枝 摘心等措施適當進行調(diào)整 借鑒荷 蘭種植經(jīng)驗 筆者于 2014 年 9 月至 2015 年 6 月在 北京小湯山特菜基地連棟玻璃溫室中進行了番茄長 季節(jié)巖棉栽培植株密度動態(tài)調(diào)整試驗研究 結(jié)果表 明 當 3 月北京地區(qū)光照開始增強時 通過留側(cè)枝 的方式把植株密度由 2 50 株 m 2 增加至 3 75 株 m 2 采收果實數(shù)量和果實總產(chǎn)量有所增加 但是 平均單果質(zhì)量和果實大小顯著降低 導致商品果產(chǎn) 量降低 分析原因發(fā)現(xiàn) 可能是因為單位面積植株 密度增加了 但灌溉制度并沒有改變 對單個巖棉 條而言 植株密度的增加并沒有相應(yīng)增加總的灌溉 量 即分配到單株的澆灌量相應(yīng)降低 從而使商品 果產(chǎn)量 平均單果質(zhì)量顯著降低 根系早衰嚴重 表 2 圖 5 其次 增加密度的時機及最終密度也需 要根據(jù)具體氣候環(huán)境 尤其是光照 和生產(chǎn)需求等 進一步探索 因此 伴隨植株密度的動態(tài)調(diào)整 灌 溉等栽培配套管理策略以及具體增加密度的時間和 具體密度也必須進行相應(yīng)調(diào)整和探索 才能充分利 用光能 實現(xiàn)增產(chǎn)增收目標 5 4 病蟲害防治 在病蟲害防治方面 荷蘭一是強調(diào)做好病蟲源 頭控制 一切可能帶入病害的物品與行為都必須經(jīng) 過嚴格的控制或消毒處理 二是通過環(huán)境的精確調(diào) 控有效控制病蟲害的發(fā)生 三是具有良好的生物防 治系統(tǒng) 只有當生物防治 物理防治都不能控制病 蟲害時 才啟用化學防治作為補充 四是每個溫室 管理員都會定期開展監(jiān)測預(yù)警 并有專業(yè)公司制定 最佳防治策略 而我國連棟玻璃溫室番茄病蟲害防 治在源頭控制 前期預(yù)測預(yù)報及專業(yè)化防控技術(shù)等 方面 與荷蘭還存在很大差距 在栽培過程中由于 6 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 病蟲害發(fā)生導致的產(chǎn)量降低 也是限制番茄產(chǎn)量提 高的一個重要因素 6 農(nóng)業(yè)專業(yè)化分工與服務(wù)平臺 為了提高生產(chǎn)效率與專業(yè)化水平 荷蘭溫室農(nóng) 業(yè)強調(diào)專業(yè)化的生產(chǎn)與完善的服務(wù)平臺 如在連棟 玻璃溫室番茄長季節(jié)巖棉栽培過程中 首先由專業(yè) 的育苗公司培育壯苗 然后售賣給溫室種植者進行 栽培 在栽培管理過程中 病蟲害防治和營養(yǎng)液管 理等方面都由專業(yè)的公司負責 并且會按時進行監(jiān) 測 提前預(yù)防 為種植者提供完善的服務(wù) 此外 每一項栽培管理技術(shù)也都有專業(yè)的技術(shù)人員與工 人 這種專業(yè)化的分工促進了專業(yè)領(lǐng)域的研究 因 此荷蘭溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中每一個細小的環(huán)節(jié)都可以實 現(xiàn)精準高效 而在我國 從育苗到采收 每個工人 幾乎參與整個生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié) 看似全能卻均不精 通 首先幼苗質(zhì)量達不到荷蘭水平 其次在栽培過 程中如遇嚴重的病蟲危害或營養(yǎng)液調(diào)節(jié)失衡 只能 以損失產(chǎn)量為代價 綜上 通過對北京小湯山特菜基地 2014 年 9 月至 2015 年 6 月連棟玻璃溫室番茄長季節(jié)巖棉栽 培產(chǎn)量與荷蘭存在差距的原因分析 筆者認為限制 我國連棟玻璃溫室番茄產(chǎn)量進一步提高的因素主要 包括 溫室透光率低 且冬季有 3 4 個月的光 照不能滿足番茄植株生長需求 夏季高溫高濕 氣 候條件限制引起的不同茬口安排讓收獲季節(jié)與荷蘭 相比少了 2 3 個月的時間 采收果穗數(shù)少了近 15 穗 溫度 光照 CO 2 以及水肥等溫室環(huán)境調(diào)控 粗放 不能按照作物生長發(fā)育需求進行環(huán)境優(yōu)化管 理 水肥精準化灌溉管理及監(jiān)測反饋體系尚未 圖 5 不同種植密度的番茄植株拉秧時巖棉底部根系分布狀況 彩色圖版見 中國蔬菜 網(wǎng)站 veg org 處理 6 4 處理 6 4 6 處理 4 6 處理 6 處理 4 表 2 不同種植密度對番茄全生育期果實產(chǎn)量及大小的影響 處理 全生育期營養(yǎng)液 澆灌量 L 株 1 總果穗數(shù) 總產(chǎn)量 kg m 2 商品果產(chǎn)量 kg m 2 商品果率 平均單果質(zhì)量 g 果實橫徑 mm 果實縱徑 mm 6 4 202 74 25 67 a 21 35 b 17 06 a 79 91 a 118 00 a 64 33 a 49 52 a 6 4 6 173 78 25 25 a 21 84 b 16 13 a 73 86 b 107 67 b 63 64 b 48 39 b 4 6 131 85 24 80 a 18 13 c 12 26 b 67 62 c 104 42 b 63 29 bc 48 30 b 6 152 03 24 92 a 23 83 a 16 26 a 68 23 c 106 18 b 62 80 c 47 73 b 4 152 03 25 82 a 17 97 c 12 87 b 71 62 bc 109 94 b 63 34 b 48 69 ab 注 處理 6 4 為 9 月初以 3 75 株 m 2 的密度定植 10 月中旬外界光照開始變?nèi)跬ㄟ^摘心的方法將植株密度降低為 2 50 株 m 2 直至 拉秧 處理 6 4 6 為 9 月初以 3 75 株 m 2 的密度定植 10 月中旬外界光照開始變?nèi)跬ㄟ^摘心的方法將植株密度降低為 2 50 株 m 2 翌年 3 月初外界光照開始變強時又通過留側(cè)枝的方法將密度增加至 3 75 株 m 2 處理 4 6 為 9 月初以 2 50 株 m 2 的密度定植 翌年 3 月初外界 光照開始變強時通過留側(cè)枝的方法將密度增加至 3 75 株 m 2 處理 6 和處理 4 為 9 月初分別以 3 75 株 m 2 和 2 50 株 m 2 的密度定植 整 個生育期不變 下圖同 表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著 P 0 05 7 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 建立 對生產(chǎn)指導不及時 栽培技術(shù)及配套的 專業(yè)設(shè)施設(shè)備不夠完善 番茄大苗定植 種植密度 動態(tài)調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)還不成熟 種植者專業(yè)綜合素 質(zhì)有待提高 專業(yè)化服務(wù)體系與技術(shù)服務(wù)平臺 缺失 參考文獻 何文華 2014 保護地二氧化碳施肥技術(shù) 上海蔬菜 2 69 70 李新旭 2016 從番茄現(xiàn)代化生產(chǎn)解析荷蘭溫室優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的原因 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 36 7 60 65 李新旭 王艷芳 李紅岺 2018 蔬菜工廠化生產(chǎn) 一 北京 市大型連棟溫室蔬菜工廠化生產(chǎn)情況 中國蔬菜 7 83 87 李志強 2009 設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室大棚二氧化碳氣肥技術(shù)應(yīng)用 農(nóng)業(yè)技 術(shù)與裝備 22 27 29 宋發(fā)成 劉元義 Lof D 郭佳 2020 荷蘭番茄基質(zhì)無土栽培主 要技術(shù)的研究與探討 山東理工大學學報 自然科學版 34 1 58 63 王艷芳 馮穎 李新旭 雷喜紅 李蔚 牛曼麗 2018a 蔬菜 工廠化生產(chǎn) 四 連棟溫室番茄工廠化生產(chǎn)環(huán)境調(diào)控技 術(shù) 中國蔬菜 10 99 104 王艷芳 楊夕同 李新旭 2018b 蔬菜工廠化生產(chǎn) 二 連棟 溫室番茄工廠化生產(chǎn)水肥管理技術(shù) 中國蔬菜 8 101 103 王艷芳 楊夕同 雷喜紅 李蔚 牛曼麗 馮穎 王冰華 李新旭 2019 連棟溫室番茄工廠化生產(chǎn)植株精細化管理技術(shù) 中國 蔬菜 1 85 89 薛鑫 2019 我國現(xiàn)代溫室距離世界先進水平還有多遠 蔬菜 5 6 12 余紀柱 2019 新一輪引進溫室的現(xiàn)狀與思考 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 39 7 34 39 de Gelder A Heuvelink E Opdam J J G 2005 Tomato yield in a closed greenhouse and comparison with simulated yields in closed and conventional greenhouses Acta Horticulturae 691 549 552 Dueck T A Janse J Li T Kempkes F L K Eveleens B A 2012 Influence of diffuse glass on the growth and production of tomato Acta Horticulturae 956 75 82 Hemming S Mohammadkhani V Ruijven J P M 2014 Material technology of diffuse greenhouse covering materials influence on light transmission light scattering and light spectrum Acta Horticulturae 1037 883 895 Heuvelink E Bakker M J Hogendonk L Janse J Kaarsemaker R C Maaswinkel R H M 2006 Horticultural lighting in the Netherlands new developments Acta Horticulturae 711 25 33 Higashide T Heuvelink E 2009 Physiological and morphological changes over the past 50 years in yield components in tomato Journal of the American Society for Horticultural Science 134 4 460 465 Katsoulas N Sapounas A de Zwart H F Dieleman J A Stanghellini C 2015 Reducing ventilation requirements in semi closed greenhouses increases water use efficiency Agricultural Water Management 156 90 99 Marcelis L F M Broekhuijsen A G M Meinen E Nijs E M F M Raaphorst M G M 2006 Quantification of the growth response to light quantity of greenhouse grown crops Acta Horticulturae 711 97 103 Saha U K Papadopoulos A P Hao X Khosla S 2008 Irrigation strategies for greenhouse tomato production on rockwool HortScience 43 2 484 493 8 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 產(chǎn)業(yè)廣角 2020 年 9 月 11 日 華中農(nóng)業(yè)大學園藝植物生物學教育部重點實驗室番茄團隊在 Journal of Experimental Botany 發(fā)表題 為 The chaperonin 60 protein SlCpn