| 溫室作物營養(yǎng)液深液流無限生長型栽培技術(shù)研究 |
| 張樹閣，宋衛(wèi)堂，黃之棟 (中國農(nóng)業(yè)大學(xué)) 2O世紀(jì)7O年代以來，溫室設(shè)施栽培在發(fā)達(dá)國家得到了迅速發(fā)展。荷蘭、以色列、英國等發(fā)達(dá)國家大型溫室蔬菜栽培實(shí)現(xiàn)了一年一茬長季節(jié)栽培，黃瓜、番茄采收期達(dá)9～10個月，黃瓜每株可采收8O條，番茄每株可采35穗果，平均產(chǎn)量高達(dá)60 kg／㎡。據(jù)日本資料介紹，在十多年的水氣耕試驗(yàn)栽培中，對作物采取水平放任生長栽培管理技術(shù)，進(jìn)行作物營養(yǎng)液長季節(jié)栽培，曾達(dá)到棵番茄結(jié)出13 312個果，一棵黃瓜結(jié)出3300條，一棵甜瓜結(jié)出9O個果的當(dāng)前世界最高水平。在國內(nèi)，2O世紀(jì)9O年代初，北京市蔬菜研究中心利用基質(zhì)栽培番茄，單株結(jié)果500余個；2001年，清華大學(xué)利用營養(yǎng)液栽培的番茄，單株結(jié)果達(dá)到2 000余個。 近年來，發(fā)達(dá)國家又大力投資開展綜合環(huán)境對作物生理、生態(tài)、生化、生物習(xí)性、生產(chǎn)性能、遺傳性狀等影響的研究，開展微環(huán)境調(diào)節(jié)控制在生物技術(shù)領(lǐng)域的研究，為研究開發(fā)先進(jìn)的調(diào)節(jié)控制設(shè)施提供了理論依據(jù)；為科學(xué)定量的環(huán)境管理創(chuàng)造了條件。從而大大提高了設(shè)施園藝的社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境生態(tài)效益、勞動生產(chǎn)率與資源利用率。 本研究的目的在于盡快將國內(nèi)外的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果綜合集成，形成適應(yīng)我國氣候和經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，并具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的果菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)體系。利用高新技術(shù)的集成，通過栽培技術(shù)與環(huán)境工程相結(jié)合，將作物遺傳潛力轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。 1 試驗(yàn)設(shè)施、設(shè)備及材料、儀器 1．1 試驗(yàn)溫室 試驗(yàn)溫室南北跨度8 m、共3跨，開間3 m、共7開間，總面積504 m 。天溝高3．5 m、屋脊高5．2 m，為拱型、雙層薄膜充氣；南山墻為玻璃與PC板、兩側(cè)墻為PC板與卷簾薄膜充氣窗，北山墻為彩板聚苯復(fù)合保溫板.內(nèi)外設(shè)置保溫、遮陽幕。南北山墻設(shè)置天窗自然通風(fēng)。設(shè)有熱水采暖設(shè)施及濕簾、風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)降溫系統(tǒng)。濕簾用水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。在天窗、側(cè)窗、濕簾加裝了防蟲網(wǎng)，盡量減少病蟲害的侵入。 1．2 栽培床架 栽培床架包括支架、栽培槽和網(wǎng)架三部分，如圖1所示。栽培床架的功能是： a)支撐作物栽培槽，栽培槽內(nèi)營養(yǎng)液和作物。 b)對作物在生長過程中不斷生長的側(cè)枝起到誘引、支撐的作用。便于工作人員對作物進(jìn)行適時的整枝等栽培管理。 c)作物在開花結(jié)果期，對果實(shí)起支撐作用，同時能夠使果實(shí)全部自然下垂到作物冠層的下方，既能夠增加觀賞效果，又便于工作人員采收。 1．3 營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng) 營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)主要由營養(yǎng)液貯液槽、栽培槽、泵、閥門以及循環(huán)管道組成。該系統(tǒng)如圖2所示。 1．4 實(shí)驗(yàn)儀器、儀表 BAU 光合測定系統(tǒng)、便攜式C02濃度測定儀、pH值測定儀、電導(dǎo)度EC值測定儀、液溫測定儀、干濕球溫度計(jì)、液晶顯示溫濕度計(jì)、天平、溫度自記儀、溫濕度自記儀、照度計(jì)、室外自動氣象站、24通道溫度自動采集記錄儀、風(fēng)速儀、營養(yǎng)液溶解氧測定儀、無油氣泵等。 2 試驗(yàn)品種的篩選和育苗 2．1 試驗(yàn)品種的篩選 甜瓜和番茄這兩個品種不論在國外還是在國內(nèi)都有過無土栽培的歷史。且甜瓜屬于水果，而番茄屬于茄果類蔬菜，這兩個品種具有代表性又具有觀賞性和實(shí)用性，同時在環(huán)境因素的要求方面差距不大，在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)可同時滿足二者的要求，可在同一溫室進(jìn)行栽培試驗(yàn)。因此選擇這兩種作物進(jìn)行特種栽培試驗(yàn)。 作物品種的篩選要按下列原則進(jìn)行： a)作物品種必須是長季節(jié)、無限生長型； b)甜瓜和番茄的種類，必須要有較強(qiáng)的觀賞性，同時要具有推廣價值； C)具有較強(qiáng)的抗逆性和抗病害能力；經(jīng)選擇，采用C一8網(wǎng)紋甜瓜和R144、R139蕃茄品種 2．2 育苗 育苗開始時間是2001年3月1日，育苗地點(diǎn)是中以示范農(nóng)場。 3 定植 3．1 營養(yǎng)液的配制 經(jīng)過對國內(nèi)、國外有關(guān)甜瓜和番茄的無土栽培營養(yǎng)液配方的對比篩選，結(jié)合試驗(yàn)場地的水資源情況制定的營養(yǎng)液配方，N、P、K、Ca、Mg、S等主要元素用肥料鹽類配制而成；微量元素則采用北京市蔬菜中心研制的微肥進(jìn)行配制；溶劑則采用當(dāng)?shù)氐奈唇?jīng)過處理的地下水。 3．2 幼苗定植時間 幼苗定植時間為2001年4月25日，定植方法和步驟如下： 定植時，首先將栽培槽中的營養(yǎng)液循環(huán)運(yùn)行，并保持一定的液面高度。選擇比較茁壯的植株，并且盡量使所選擇的每一品種的植株在高度、節(jié)間長度、根莖、根系生長情況等方面一致或接近。每一品種定植3個栽培槽，每一栽培槽定植5棵。 定植時要將植株根部全部浸入營養(yǎng)液中，并且采用幼苗固定支架對幼苗進(jìn)行支撐，用陶礫及紗網(wǎng)對幼苗進(jìn)行穩(wěn)固。 幼苗固定好之后，在栽培槽上口要蓋上10 mm 厚的聚苯板，在聚苯板的上面覆蓋一面黑一面白的塑料薄膜，且白色的一面向上。作物的主干露在薄膜上面。 4 主要技術(shù)指標(biāo)、管理指標(biāo)的調(diào)控 4．1 溫室空氣溫度調(diào)控 據(jù)資料介紹，番茄營養(yǎng)生長適宜的植株環(huán)境溫度為2O～ 25℃。溫度超過35℃，植株生長停滯。低于10 ℃，生長量下降。低于5℃，莖葉停止生長；番茄在開花結(jié)果期即生殖生長階段，對溫度比較敏感，以白天2O～25 ℃、夜間15～2O℃時為最適宜溫度。若低于15℃或高于32℃，花芽分化延遲，每一花序的花數(shù)較少，花亦較小，并容易脫落；番茄結(jié)實(shí)的最低溫度為5℃，最高溫度為35℃，而最適宜溫度為2O～25℃。網(wǎng)紋甜瓜營養(yǎng)生長的適宜環(huán)境溫度為25～28℃，結(jié)果期即生殖生長期白天適宜溫度為28～3O℃，夜間為12～18℃。 本試驗(yàn)將番茄營養(yǎng)生長期室溫控制在24～3O℃之間，夜間控制在15～2O℃；開花結(jié)果期白天室內(nèi)氣溫控制在24～32℃，夜間控制在15～22℃。甜瓜溫度控制范圍與番茄相同。溫室溫度調(diào)節(jié)以滿足蕃茄溫度要求為主進(jìn)行。 溫室加熱采用鍋爐供暖，晚間用內(nèi)保溫幕輔助保溫。溫室降溫一般是采用天窗以及東西兩側(cè)卷簾側(cè)窗進(jìn)行自然通風(fēng)降溫；盛夏季節(jié)，則采用濕簾風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫，或者開啟外遮陽幕進(jìn)行輔助降溫。如圖3所示為9月25日至9月27日R144品種番茄冠層溫度變化記錄結(jié)果。圖中水平直線部分則是濕簾風(fēng)機(jī)降溫過程中番茄冠層溫度日變化過程。 4．2 溫室空氣濕度調(diào)控 番茄栽培適宜的溫室空氣相對濕度為50 ～6O%，本試驗(yàn)溫室空氣相對濕度控制在5O ～8O%。夏季在進(jìn)行濕簾、風(fēng)機(jī)降溫的同時一般能夠保證溫室內(nèi)濕度，在春、秋兩季溫室濕度會偏低，采取地面灑水的辦法增加濕度。濕度過高則采用自然通風(fēng)排除過多水汽。 4．3 營養(yǎng)液調(diào)控 主要是調(diào)控營養(yǎng)液的液溫、電導(dǎo)度EC值、酸堿度pH 值、溶解氧濃度等。由于沒有獨(dú)立的加溫、降溫設(shè)施，營養(yǎng)液液溫只能隨溫室及地層溫度的變化而變化。但營養(yǎng)液貯液槽埋于地下，從而減少了液溫的劇烈變化。苗期變化在15～2O℃之間，開花、結(jié)果期變化在22--27 ℃之間。番茄栽培適宜的營養(yǎng)液溫度為18～22℃。營養(yǎng)液降溫采用向營養(yǎng)液貯液槽中投放冰塊的方式；加溫則采用電加熱管加溫，由溫度控制器自動控溫。如圖5所示為9月25日至9月27日R144品種番茄栽培槽營養(yǎng)液溫度變化情況。EC值按不同的生長階段進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般控制在1．5～2．7 ms／cm 之間，通過對EC值的監(jiān)測及時向營養(yǎng)液貯液槽中補(bǔ)充肥料或加水稀釋，保證EC值在要求的范圍之內(nèi)。pH 值一般控制在5．8～6．2之間。并且要根據(jù)作物的不同生長時期和生長態(tài)勢進(jìn)行及時調(diào)整。營養(yǎng)液中溶解氧的濃度控制在不低于4～5 mg／L，調(diào)控手段則是通過氣泵增氧和進(jìn)液口、溢液口以及營養(yǎng)液槽上的回液口的瀑氣增氧。 4．4 營養(yǎng)生長與生殖生長調(diào)控 作物的物質(zhì)生產(chǎn)總量是由生育期內(nèi)每天的凈物質(zhì)生產(chǎn)量積累起來的。光照、溫度、營養(yǎng)液根圈環(huán)境、作物生長態(tài)勢等對物質(zhì)生產(chǎn)的影響，首先表現(xiàn)在對一日間的光合產(chǎn)物的生產(chǎn)、產(chǎn)物分配輸送與呼吸消耗的綜合影響。作物生長發(fā)育的過程是作物進(jìn)行物質(zhì)再生產(chǎn)的一個綜合過程。為了獲取作物整個生育期的最大有效物質(zhì)生產(chǎn)量，除對作物整個生育期的綜合環(huán)境進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)控制外，還要對作物各個生育期的生長態(tài)勢、營養(yǎng)生長與生殖生長進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)控制。為了獲得最大有效的物質(zhì)生產(chǎn)總量，本試驗(yàn)在生育前期強(qiáng)行抑止生殖生長，輔以捫尖、加強(qiáng)營養(yǎng)生長，促進(jìn)光合形態(tài)的建立，擴(kuò)大物質(zhì)再生產(chǎn)能力，在定植后三個月很快形成了強(qiáng)大的根系與植株冠層(直徑達(dá)4 m 多)，為迅速的生殖生長，擴(kuò)大開花結(jié)果奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。采用噴灑蕃茄靈座果，提高座果率。 5、試驗(yàn)結(jié)果 于2001年10月28日，R144品種的番茄單株一次性采收果實(shí)情況如下： 果穗數(shù)量 1 654穗 成熟果數(shù)量 5 770個 單果平均質(zhì)量 122 g 未成熟果 1 338個 平均最大直徑 6．5 cm 冠層面積 47㎡ 根莖直徑 8O mm 直至2002年7月18日拉秧，單株番茄累計(jì)采摘成熟果13 553個，植株尚有青果1 000余個。 到7月22日C’8品種網(wǎng)紋甜瓜已結(jié)出36個．成熟果30個，平均單果質(zhì)量1．8 kg。 由于長勢欠佳R139蕃茄品種栽培至7月中旬被淘汰。 6、 結(jié)論 通過對番茄品種R144、R139，以及C一8網(wǎng)紋甜瓜的特種栽培試驗(yàn)，初步掌握了溫室作物(番茄、網(wǎng)紋甜 瓜)營養(yǎng)液深液流無限生長型栽培技術(shù)，包括： a)溫室作物特種栽培設(shè)施的設(shè)計(jì)制造； b)溫室作物特種栽培環(huán)境因子調(diào)控指標(biāo)和技術(shù)； C)溫室作物特種栽培營養(yǎng)液濃度及營養(yǎng)液液溫調(diào)控指標(biāo)和技術(shù)； d)溫室作物特種栽培中作物生長過程控制、植株株形控制模式。 本試驗(yàn)結(jié)果表明：營養(yǎng)液深液流無限生長型栽培，在可控環(huán)境下能最大限度地將某些蔬果作物的遺傳潛力變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。通過展示作物遺傳學(xué)的最大潛力，具有重要的理論價值與現(xiàn)實(shí)意義。就目前我國的生產(chǎn)水平而言，番茄等作物的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)有著廣闊的前景，尤其是本試驗(yàn)結(jié)果是在普通的現(xiàn)代化溫室，且采用現(xiàn)在廣泛使用的一般溫室環(huán)境調(diào)控手段的條件下得到的，因此更具有應(yīng)用價值和推廣前途。本試驗(yàn)結(jié)果也可以作為部分旅游觀光農(nóng)業(yè)園區(qū)的很好的選擇項(xiàng)目。 在試驗(yàn)中，還有許多技術(shù)和設(shè)施需要進(jìn)一步研究和開發(fā)。目前營養(yǎng)液貯液槽，還不能完全根據(jù)溫室作物特種栽培模式自動調(diào)節(jié)和控制營養(yǎng)液溫度和溶解氧濃度，還缺乏配套有效的溫度調(diào)節(jié)與增氧設(shè)施；營養(yǎng)液配方尚需根據(jù)不同的品種與栽培茬口進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整；缺乏營養(yǎng)液各種元素的在線檢測及補(bǔ)充調(diào)整設(shè)備，營養(yǎng)液過濾、消毒與空氣防病措施尚需進(jìn)一步建立。對適于溫室作物特種栽培無限生長型栽培品種尚需進(jìn)一步篩選；尚缺少人工補(bǔ)光和CO2增施等環(huán)境調(diào)控設(shè)施；因此，具有研究和開發(fā)前景。 |
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