蔬菜栽種技術研究

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引言

目前的現代溫室蔬菜超高產只有無土栽培1年生(含1年)以上的蔬菜(番茄、黃瓜、甜椒等)可實現。根據無土栽培科學施肥作用的啟迪，以創(chuàng)新裝備和工程引入應用改變有土栽培傳統施肥和耕作方式，探討普通設施有土栽培蔬菜(1年及以上生)種植實現超高產高效生產模式的可能性。2009年我國設施面積達到335萬hm2，設施蔬菜種植絕大多數為有土栽培，播種面積占2009年度蔬菜總播種面積(1841萬hm2)的30%以上，實現超高產有重要意義。國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃(2006—2020年)中有關農業(yè)的重點領域及其優(yōu)先主題發(fā)展思路(4)明確指出:積極發(fā)展工廠化農業(yè)，提高農業(yè)勞動生產率。重點研究農業(yè)環(huán)境調控、超高產高效栽培等設施農業(yè)技術，開發(fā)現代多功能復式農業(yè)機械，加快農業(yè)信息技術集成應用。

1發(fā)展設施農業(yè)技術意義重大

國家科學和技術發(fā)展規(guī)劃以現代農業(yè)發(fā)展理念，從前瞻的戰(zhàn)略高度審視設施農業(yè)的發(fā)展。所謂現展理念的前瞻性，就是從未來發(fā)展考慮問題。要實現小康社會，人民生活提高，同時應對我國人口逐年增加的形式，就必須提高現有各種資源利用率，特別是在我國人均耕地資源逐年下降的情況下，耕地資源又不像其他資源可以通過進口或替代等措施彌補，所以提高現有耕地資源利用效率十分重要。當前現代溫室的無土栽培技術能實現超高產，以荷蘭無土栽培番茄種植為例，年均產量為52.5萬～67.5萬kghm2，是我國大田番茄種植產量的8～10倍，是一般溫室有土栽培番茄種植年產量(兩茬產量)的3倍左右。因此，超高產高效設施栽培技術的發(fā)展，特別是設施蔬菜超高產高效有土栽培技術的發(fā)展，對提高耕地利用效率，挖掘土地資源潛力有著巨大作用，它是一個國家現代化、高度工業(yè)化和城市化發(fā)展的重要標志，它的發(fā)展是必然趨勢。

2現代溫室無土栽培技術

現代溫室無土栽培具有高產出、高品質、高效益，勞動條件和環(huán)境好的優(yōu)勢，它是現代農業(yè)的典范。設施有土栽培蔬菜種植距現代農業(yè)目標有多大差距，通過與現代溫室無土栽培對比，分析無土栽培高產出、高品質和高效益生產模式的機理，可探索出設施有土栽培蔬菜超高產高效的生產方法。荷蘭無土栽培番茄超高產的根本原因，是對水肥、溫光(光合作用和溫度影響)、時間、土地和空氣各類資源利用率高。利用率高意味著單位時間內資源利用多，也就是單位時間生產的產品多，它體現了時間就是金錢，具體體現是番茄在1個(或以上)生長期(定植—拉秧)內，結果生產期(首次上市起始)占整個生長期的80%以上，讓更多各類資源(含人為調控資源)轉化為番茄果實。為了單位時間生產的產品多，無土栽培把現代科學技術、現代裝備和工程盡可能多地引入應用，建立4大保證措施，即科學施肥、合理溫度控制、適當增加光照和現代農藝管理。

(1)無土栽培科學施肥。無土栽培是把具有各種營養(yǎng)元素的營養(yǎng)液放到槽或池子內，作物根系置于營養(yǎng)液中，根系從營養(yǎng)液里吸取水和營養(yǎng)元素。營養(yǎng)液的營養(yǎng)元素按作物需要進行配制，營養(yǎng)液按需可定期補充。由于營養(yǎng)元素全面，水和營養(yǎng)元素保證及時供給;番茄秧苗可養(yǎng)活更多枝杈，保證番茄1年或更長生長期的正常生長，提高自然資源利用效率。

(2)合理溫度控制。番茄開花結果最適宜溫度，白天25～32℃，夜間15～20℃。番茄果實成熟一般50～60d，在最適溫度下50d內成熟，溫度不適宜時需60d以上，甚至100d成熟。總有效積溫高和零度以上無效積溫利用率高。荷蘭現代溫室無土栽培一年中適宜番茄開花結果的連續(xù)總積溫可達8000℃左右;據測算北京地區(qū)日光溫室實施合理溫度控制，在340d的番茄種植中，總有效連續(xù)積溫達7500℃以上(最適宜的溫度)，其中有2500℃左右的零度以上無效積溫調整為有效積溫，它占總有效積溫的30%以上。有效積溫不連續(xù)，番茄果實成熟時停時長，果實成熟時間加長，從停到長總有起動過程，使有效積溫利用效率降低?？傆行Хe溫連續(xù)，提高有效積溫和其他資源利用率，可使番茄成熟期不超過50d，使結果批次大大增加，達到提高產量的目的。

(3)適當增加光照。荷蘭在北緯49°～53°，冬季太陽照射高度低，強度弱，陰天多，日照1484h年，光照不足，必需適當增加光照，自然資源利用效率才會高，不致影響產量。

(4)現代農藝管理。有了科學施肥和開花結果最適宜的溫度環(huán)境等，沒有好的管理，番茄只瘋長，同樣不能高產。所以加強管理，合理換頭，使結果批次達到合理數值，才會取得超高產。這說明現代農藝管理是番茄超高產不可缺的重要條件之一。4大措施中，有一項不足就影響各類資源利用率，各類資源轉化為果實的程度降低，就沒有超高產而言。就是說只靠大自然恩賜的資源不可能取得超高產的。

3現代溫室無土栽培在我國的應用啟示

現代溫室無土栽培番茄等超高產和類似工廠工作環(huán)境的生產模式，是現代農業(yè)的典范，是學習榜樣。設施有土栽培蔬菜要實現超高產，也必須建立4大保證措施。實際上無土栽培超高產并不是深不可測，關鍵是它用4大措施保證了番茄各生長階段的生理機能最適宜需求，從而實現超高產。4大措施中的溫度控制、增加光照和現代農藝管理水平，我國并不落后于發(fā)達國家，其最大差距是有土栽培施肥不科學———營養(yǎng)不能及時供給，營養(yǎng)元素不全面。施肥不科學嚴重影響各類資源利用率。只要在科學施肥上另辟新路，建立與無土栽培科學作用相同的有土栽培新的施肥方法，并使投入處于較低水平，普通設施有土栽培蔬菜超高產高效就能實現。

4普通設施有土蔬菜栽培

4.1種植模式

有土栽培大多為畦(臺)田種植模式，它包括種(栽)前土地準備、種(栽)、管理和收獲4大環(huán)節(jié)。在4大環(huán)節(jié)中，種前土地準備農活量最大、最重。有土栽培蔬菜種植現代農業(yè)建設中，土地準備環(huán)節(jié)全部機械化顯得十分重要。

4.2種前土地準備機械化狀況

傳統機械作業(yè)必須通過轉彎完成，而傳統機械體積大，轉彎半徑大，即使小型微耕機作業(yè)轉彎半徑通常也在3～4m，機械作業(yè)時經常與設施擦碰，這就是傳統機械與設施之間存在的作業(yè)障礙，這種障礙使設施邊角地帶不能翻耕，造成邊角漏耕;傳統機械作業(yè)，存在入土行程和出土行程，造成地頭漏耕;傳統機械作業(yè)地面不得有任何障礙物，故不能為工程應用提供支撐。因此地頭、地角、做畦和畦面土壤細化平整全部人工完成。據測算土地準備環(huán)節(jié)，用傳統微耕機翻地，人工挖翻地頭地角，人工做畦和畦面土壤細化平整等，人工成本占87%。雖然也用機械，因機械作業(yè)項目少，機械化程度低，人工成本居高不下。特別是工資逐年提高的情況下，人工成本還要高。要提高機械化程度，減輕勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率，研發(fā)新型機械裝備勢在必行。

4.3有土栽培蔬菜施肥狀況

施肥量及施肥方法不僅決定蔬菜產量，而且影響產品質量，這說明了科學施肥的重要性。傳統有土栽培蔬菜作物的施肥存在以下問題。4.3.1不能按需供肥，肥料利用率低一般是在種前一次性施入一定量有機底肥和適當化肥做底肥，底肥與土壤混合儲存在土壤耕作層內，此時土壤的肥力達到峰值。作物各不同生長階段所需要營養(yǎng)元素的量也不同，作物幼苗生長期所需營養(yǎng)量并不大，但此時土壤肥力處于峰值，幼苗仍按自己需要量吸取部分營養(yǎng)，土壤儲存的剩余部分將隨著灌溉等因素流失一部分，特別是土壤中的化肥流失比例會高一些。

4.3.2追肥受限不能做到及時提供營養(yǎng)

作物生長到中后期需要營養(yǎng)元素最多時，土壤的肥力已經下降，不能滿足作物生長的旺盛需求，因而人們常給作物實施追肥，這種追肥大多為無機化肥。特別追肥時畦面秧苗較高，設施內氣溫高，在根附近挖坑，投入化肥，再掩埋，作業(yè)條件差，十分繁鎖，費工、費時、費力;追肥次數多，用工多，勞動成本提高，因而追肥次數受到限制，所以不能做到及時提供營養(yǎng)給作物。

4.3.3營養(yǎng)元素不全面

追肥大多為化肥，只補充N、P、K元素，微量元素無法補充，營養(yǎng)元素不全面。

4.3.4施肥不科學使番茄生長期縮短

番茄雖然是多年生作物，但因有土栽培下傳統施肥方式不能滿足其更長生長期的需要，造成番茄一般只有幾個月生長期。若在營養(yǎng)保證的情況下，采收期(生產期)增加2個月，就意味著番茄產量增加1倍。

5設施蔬菜超高產有土栽培技術內容及作用

設施蔬菜超高產高效有土栽培技術研究的切入點主要是通過引入新型耕作機械和工程手段，取得兩個方面突破:①機械裝備與設施內畦田種植模式之間相適應，并建立全新的有固定畦埂的耕作模式;②按照無土栽培科學施肥作用的啟迪，建立相應的有土栽培科學施肥方法，并使其固定資產投入降低到較低水平。

5.1縱橫行走微耕機為核心的機械化

縱橫行走微耕機前面裝有平碎土機具，后面裝有旋轉深耕機，兩輪縱向走于兩畦埂。作業(yè)從日光溫室后墻處畦端開始，平碎土機具抬起，旋轉深耕機落下，進行畦面翻耕作業(yè)，到畦的另一端，返回時旋轉深耕機抬起，平碎機具落下進行畦面碎土和平土作業(yè)，直到后墻處畦端，然后輪子在橫向畦埂行走，使機組到下一畦作業(yè)，如此返復實現不轉彎的翻整地作業(yè)。使用效果如下:

(1)土地準備環(huán)節(jié)全部機械化作業(yè)。機組作業(yè)不用轉彎，沒有入土行程和出土行程，翻耕時無地頭地角漏耕，不用做畦，土地準備環(huán)節(jié)可全部機械化。提高勞動生產率，降低成本。

(2)為各項工程應用提供支承點。傳統機械翻耕土地，地面不允許存在任何永久性固定物體?？v橫行走微耕機作業(yè)畦埂不翻耕，因此畦埂就可以改為永久性畦埂，如用混凝土或其他材料做成予制件，然后組裝成固定畦埂。這種固定畦埂相比于傳統土堆積的畦埂有許多優(yōu)勢:①它為工業(yè)工程應用提供了固定支承點;②為探索和深入發(fā)展現代農業(yè)提供支持。

(3)節(jié)能減排?？v橫行走微耕機動力為低壓直流電動機，蓄電池提供能源，特別是設施內空氣流動差，沒有尾氣排放有利于環(huán)保;蓄電池可以在電網負荷最低時充電，在大環(huán)境內有利于節(jié)能。傳統微耕機由于驅動軸分配質量有一定限制，沒有條件使用低壓直流電動機，所以傳統微耕機只能使用汽油機或柴油機，因有尾氣排放造成污染，在設施內應用不利于人的健康。

5.2改良土壤提高肥料利用率

(1)溝施底肥，增加土壤肥力。有土栽培有機底肥，大多由牲畜、人糞便和沼氣池的堆積物等與土混合堆放而成，如在種植中施入有機底肥30thm2，均勻撒播后，實際只分攤3kgm2左右，鋪攤后約1.5mm厚，許多株行距較大的作物，多數根系分布在30cm范圍，則分攤有機底肥0.212kg株。30cm范圍以外的有機底肥利用率低。溝施有機底肥，可以把全部有機底肥集中在作物根系周圍。

(2)改良土壤。設施內土壤因常年耕種有機質含量低，甚至含量不到1%，并有不同程度板結(鹽漬化)，孔隙度小，不利于作物生長?？v橫行走微耕機開溝，實施秸稈埋施生物腐熟技術，利用微生物分解動植物遺體，增加土壤肥力(含微量元素)，利用微生物分解消除有害物質，改良土壤。

5.3利用暗精量灌施工程追施液肥

水和營養(yǎng)液具有良好流動性，極易實現人為定量輸送到一定位置。暗精量灌施工程應用是由縱橫行走微耕機的作業(yè)特性引伸拓展而來。暗精量灌施工程由固定畦埂、管路地下網絡和管路網絡終端等組成。固定畦埂由混凝土或其他材料的多種予制件組裝而成，管路網絡置于固定畦埂內，縱向畦埂內的管路設置適量接口，它們常年不拆卸，管路終端與接口聯接，管路終端出口可置于作物根莖周圍的表土層以下一定深度，也可以采用其他方式放置，管路終端每種一茬拆一次裝一次。所謂精量是指把一定的水或營養(yǎng)液注入到作物根系周圍一定范圍的土壤內，一定范圍以外的土壤不滲入或極少滲入。由于表面張力作用，水和營養(yǎng)液可儲存在一定范圍土壤間隙內，作物從中吸取營養(yǎng)。一定范圍的土壤作為營養(yǎng)液容器與無土栽培營養(yǎng)液的載體(池或槽)作用相同，這里只是載體形式上的不同。

5.3.1追施效果明顯

利用暗精量灌施工程追施營養(yǎng)液，只要作物生長需要隨時隨地可進行追施。這樣無論作物生長期多長，根據作物不同生長期的需求，合理安排每次精量灌施營養(yǎng)液的數量和一定時段的灌施頻次，就可實現供肥及時、營養(yǎng)元素全面的科學施肥目標。

5.3.2與滴灌相比具有的優(yōu)勢

滴灌使水或液肥從土表面施入，不能做到精量施入，施入面積大，施入的水或液肥多，作物根系不能吸收的比例比暗精量灌施工程大。滴灌使水從土表面施入，表土層含水量大，在低溫情況下易形成設施內的高濕。而暗精量灌施工程從土層以下2～3cm注入水或營養(yǎng)液，水分含量從下往上成遞減狀態(tài)，水的蒸發(fā)少，有利于降低濕度，減少高濕引起的病害。

5.3.3有效提高勞動生產率

傳統追化肥一般在根莖附近挖坑，投肥，掩埋費工費力費時，用地下管路網絡追施液肥，人只操縱控制機構就可實現追施肥，大大提高勞動生產率，降低成本，減輕勞動強度。

5.3.4有利于環(huán)保

實施精量追施營養(yǎng)液，底肥不在施入化肥，減少化肥的流失。追施營養(yǎng)液等使根系以外土層不滲入或極少滲入，這樣基本杜絕肥力的流失，提高肥料利用率，又減少對土壤環(huán)境的不利影響。

5.3.5能夠提高地溫

在寒冷季節(jié)，白天太陽照射表土層溫度有所提高，但耕作層土壤溫度受地下低溫傳導作用，使整個耕作層溫度上高下低，不能滿足作物根系的需要;日光溫室傳統種植用水溫度在10℃以下，灌溉后不利作物生長。暗精量灌施工程可以把水或其他溶液加溫后注入到土層以下2～3cm，從而使整個耕作層的溫度環(huán)境有利于作物生長。

5.3.6探索在鹽堿和瘠薄沙地土壤的擴大應用

暗精量灌施工程能在作物根系附近建立適于作物生長的小環(huán)境，所以在鹽堿和瘠薄沙地土壤擴大應用完全可能。

(1)在鹽漬土地應用的可能性。由于風吹日曬，水分的蒸發(fā)，鹽漬地表土1～2cm的鹽量比例高，極易形成板結，板結的地表使農作物不易破土出苗，造成農田缺苗和弱苗的比例高。本技術在鹽漬地應用有4個優(yōu)勢:①整地后蔬菜缽苗移栽其上，根部在表土層2cm以下，不存在破土出苗問題;②設施內地表水分蒸發(fā)少，另外水和營養(yǎng)液按需從表土層以下2～3cm處注入，有一部分水分往地表方向滲入，增加表土層的水分含量，表土層鹽(堿)的含量比例降低，表土層不發(fā)生板結;③選合理精量灌施水和營養(yǎng)液的頻次，能使作物根系附近的土壤含鹽量控制在0.1%～0.2%，各種蔬菜都可種植;④每茬種植行面中線機械開溝埋施農家土肥和有機肥，使種植行土壤得到改良，增加肥力，不發(fā)生板結，此外畦面中線機械可溝埋施生物技術腐熟秸稈，二者結合逐步使土壤得到改良，不斷增加土壤中的有機質含量，增加土壤肥力，有機質含量高，在設施內的溫度和濕度環(huán)境下，有利于微生物生長繁殖，微生物多有利于土壤中的污染物的分解，消除污染。

(2)在瘠薄沙地應用的可能性。瘠薄沙壤地含砂量多、孔隙度大，水和其他液肥不易藏儲，水分極易蒸發(fā)，甚至較深層的水分也保不住。本技術在瘠薄沙壤地應用有3個優(yōu)勢:①埋施生物腐熟秸稈和溝施有機底肥以及加入適當的黏土粉，有利于改良土壤，提高肥力，增加水肥儲蓄能力;②暗精量追施水和營養(yǎng)液，極易實現勤追少追，又不使水和營養(yǎng)液滲漏或極少滲漏到根系以外;③設施內的環(huán)境可減少水分蒸發(fā)，有利于水土保持。

6小結

暗精量追施營養(yǎng)液與畦內機械開溝埋施生物腐熟秸稈還田，溝施有機底肥相結合，這樣番茄等作物初、中生長期由土壤提供營養(yǎng)和水，蔬菜生長到后期或更長生長期，肥力不足時，由暗精量灌施工程追施營養(yǎng)液，使作物在整個生長期內得到及時的全面營養(yǎng)。這樣就形成與無土栽培科學施肥效果相同的具有有土栽培特色的一套科學施肥方式。綜上所述，本技術在設施有土栽培蔬菜超高產的生產中有著廣闊的發(fā)展前景。