玻璃温室种植是现代蔬菜工业化生产的一种发展趋势,特别在番茄种植上,得到了广泛的应用。荷兰是番茄基质无土栽培技术最为先进、成熟的国家,我国大部分地区玻璃温室种植技术都源自荷兰,玻璃温室种植与传统的设施无土栽培有显著的区别,首先是采用悬挂式栽培架,高于地面50 cm左右。

其次是采用单一基质,用岩棉或椰糠,成型并预先包装成袋。按体积算,平均到每株的基质用量只有4 L左右。

由于以上差异,玻璃温室种植都需要安装施肥系统,包括配肥和灌溉等多种功能,有的还配备回液处理,进行肥水再利用。灌溉方式上,每天都要灌溉几次到十几次。

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1、水质要求

无土栽培首先要有适宜的水源,水质要稳定。一般的河流、水库、浅井水的水质波动较大,不适合直接作为灌溉水。玻璃温室环境下,高架无土栽培模式在我国起步较晚,相关研究还不够全面、系统、深入,也没有制定出统一的无土栽培水质标准。

荷兰水质标准是否完全适合我国水质情况,有待进一步试验、验证。理论上讲,水中各元素的含量只要不超过作物的需求量,都可以作为水源使用,营养元素的含量高点还可以减少肥料的用量。

所以,水源是否可用,除参考表1限值外,还要结合需要配制的灌溉营养液来判断。

我国碱性水质地区,对肥料配方影响较大的有钙、镁、硫和碳酸氢根离子,大部分地区钙、镁、硫的含量能达到需求量的1/3~2/3。碳酸氢根需要用硝酸或磷酸来中和,用硝酸相当于添加了氮肥,用磷酸添加了磷肥。

在肥料配方时,添加的氮或磷就要做相应的扣除。由于番茄等作物对磷的需求较少,用磷酸中和后,多数地区磷含量就会超标,为此,基本都采用硝酸。当碳酸氢根含量超过3 mmol·L-1(183 mg·L-1)时,往往因加入较多的硝酸而难以实现元素间的平衡。

钠是无土栽培对产量品质影响较大的元素,含量不要超过相应的指标。水质能达到配肥的要求就行。

荷兰模式水质标准(仅供参考):

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2、椰糠的准备

高架栽培使用的椰糠条经压缩、干燥、装袋,一般长1 m,宽12~18 cm,高3 cm左右,分粗细两层。

由于番茄种植长达9个月以上,所以,尽量选用基质量多的椰糠条。种植前,将椰糠条平放在架子上,注意细的一面朝上。然后将滴箭均匀分布插入袋中,通过灌溉系统对椰糠进行浸泡、冲洗。

浸泡冲洗可以用清水和硝酸钙溶液。用硝酸钙溶液时,钙离子能置换椰糠吸附的钠离子,硝酸根置换氯离子,在提高清洗效率的同时,增加了氮和钙营养的储存。

所以,用硝酸钙溶液冲洗,能为作物生长提供更好的营养基础。配制硝酸钙溶液可用EC值作参考,浸泡时为3.0 ms·cm-1,冲洗时为1.5~2.0 ms·cm-1。冲洗时也可用EC为1.5~2.0 ms·cm-1的灌溉营养液,使定植时基质中的养分更加全面、均衡。

浸泡加液时要少量多次,过快会因为吸水膨胀不均匀而破坏基质的整体结构。每次滴加100 m L左右,间隔15~30 min。当袋内充满水后,浸泡24~48 h。浸泡后的开口要在侧面与底面的交接处,分布均匀,两头尽量接近顶端,每侧5~6个,大小以游离水能顺畅流出为宜。实践中开口长度在2 cm以上时,很少出现积水现象。冲洗时,间隔时间和用量可参照浸泡,每冲洗5~10次后取样测定EC,达到要求后停止。冲洗后如果不是马上定植,每天要灌溉1~2次来保持椰糠的湿度,每次50~100 m L。

3 、肥料配制

无土栽培的优势是能实时调节肥料配方,满足作物不同生育期的养分需求。配方原理是平衡施肥,通过检测流出液中养分的变化来调节灌溉液中的元素含量,一般流程如图:

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首先,根据品种特点,确定灌溉营养液中各个元素的含量指标,结合水质,制定出基础肥料配方,配制营养液进行灌溉。然后,收集流出液进行化验,与目标值或灌溉值进行比较,调整肥料配方。通过灌溉、收集、化验、调整,形成循环,实现对肥料配方的动态调节。

品种对营养液的要求可以查找文献资料,如果找不到该品种的资料,就参考同类作物。表2是荷兰番茄无土栽培基础灌溉液的含量指标,供参考。

灌溉液中的元素含量,减去水中的量,就是要通过肥料提供的量,由此算出肥料配方。其中需要注意,用硝酸调节p H加入的硝态氮,可视为水中含量,要从肥料中扣除。

另外,我国肥料中氮磷钾用N-P2O5-K2O表示,与上表不同,注意换算。基础配方是开始的配方,配方调节第1次基于基础配方,之后基于在用配方。对流出液化验结果进行判断,既可与灌溉液比较,也可与标准值比较。

灌溉液含量指标:

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流出液目标值:

由于取样的偶然性,加上化验结果的误差,调整时既要以当前的数据为主,也要参考之前的化验值,看各个元素的变动趋势。与标准值的差异不大,变动方向是接近标准值,可以保持含量不变;化验结果和变动方向都偏离标准值,就要进行调整,调整的大小可参考偏离值的比例。总之,配方调整很难一蹴而就,需要实践经验和数据积累,是一个长期的工作。

4 、母液配制

无土栽培的灌溉都是由施肥系统进行的,肥料和酸都先配制成母液,供施肥系统配制灌溉液时使用。肥料母液要分成2个罐,将含钙与含硫和磷的肥料分开,防止产生沉淀。肥料母液浓度为10%左右,并用硝酸调节p H到4~5之间。硝酸母液浓度根据水中碳酸氢根含量而定,可按1 mmol·L-1(或61 mg·L-1)碳酸氢根对应0.5%配制。比如,水中含碳酸氢根3 mmol·L-1时,硝酸母液的浓度可配成1.5%。配酸时要注意做好安全防护。

5、 灌溉液配制

灌溉液的配制由施肥系统自动完成,只要在施肥系统设置适宜的p H和EC即可。番茄椰糠栽培灌溉液p H的适宜范围在5.7~6.2,可设在5.8~6.0。灌溉液EC设定的原则是,在能满足作物产量、品质需求的前提下,越低越好。

判断肥料量是否充足,可以通过比较流出液EC与灌溉液EC做初步判断。流出液EC大,说明作物吸收的水分多于肥料,灌溉液中肥料浓度充足。生产中,一般控制流出液的EC高于灌溉液EC 0.5~1.5 ms·cm-1,低了就增加灌溉液EC,高了就适当降低。

番茄定植时,灌溉液EC设定在2.1~2.6 ms·cm-1。灌溉液EC的设置要考虑生育期、季节、产量品质等几个因素。从苗期开始,灌溉液EC逐步提高,快速生长期结束后趋于稳定。冬季气温低,蒸发小,灌溉量也小,EC值要高些;春季气温升高,蒸发量增大,EC值要逐步降低。

在EC过低时,产量品质都随着EC的增加同时增加;当EC达到一定值后,产量随EC的增加而降低,但品质却略有增加;EC继续增加超过一定的限值后,产量品质都下降。

灌溉液EC设定还可通过流出液EC、p H的变化趋势来调整,因为流出液EC与p H呈负相关,如果EC不断增加,p H不断降低,说明灌溉液EC偏高。流出液EC、p H虽有波动,但总体平稳,说明肥料浓度适宜。

对流出液中营养元素含量进行定期分析化验,不仅能判断含量是否充足,还能判断元素比例是否平衡。有条件2~4周取样1次。当流出液中各种养分含量在适宜范围内时,所对应的EC值就是当下应采用的控制指标。

6 、灌溉量管理

由于灌溉都是通过施肥系统自动进行,灌溉量管理集中在灌溉参数的设置与调整上。由于施肥系统不同,涉及的灌溉参数不完全一样。

(1)起始时间:每天开始灌溉的时间,即当天第1次灌溉的时间,一般设置在日出后1~2 h。

(2)结束时间:每天停止灌溉的时间,一般设置在日落前1~2 h。

(3)次灌时长:每次灌溉时间,与滴箭流量和植株大小有关,一般在1~5 min。

(4)灌溉模式:一般分时间模式和辐射模式2种。时间模式指按固定时间间隔进行灌溉,大部分灌溉系统能把一天分为几个时段来设置,以实现早晚间隔时间长,中午间隔时间短的要求。辐射模式指以太阳辐射能的积累值作为下一次灌溉的触发条件,间隔长短根据太阳的辐射强度实现自动调整,达到肥水供应与天气变化相协调。辐射模式是使用最多的控制方式,一般围绕“辐射积累、最长间隔、次灌时长”3个参数进行调整,而最短间隔一般设置在30 min左右,很少变动。

参数调整的目标既要满足水肥需求,又要使流出率尽量接近20%。流出率在当天灌溉结束后测定,作为第2天调整的基础,这种方法有一定的滞后性,但简单易行,在气候稳定的时候相当有效。

晴天主要是“辐射积累”起作用,一般根据“起始”和“结束”之间记录的总辐射值和灌溉次数来测算。辐射积累=总辐射值÷(灌溉次数-1),如果计划增加1次灌溉,则除以“灌溉次数”;如果计划减少1次,则除以(灌溉次数-2)。

阴雨天以“最长间隔”来控制灌溉次数,用“起始”和“结束”之间的总时间除以拟定的次数来设置;多云天气是“辐射积累”与“最长间隔”共同起作用,设定时要参考近期相似天气的记录。“次灌时长”取决于滴箭流量和拟定的次灌溉量。

滴箭流量可以查看厂家提供的规格参数,但最好进行实地测量。用拟定的次灌溉量除以滴箭流量得到每次的灌溉时间。

次灌溉量需要随作物生育期逐渐增加,刚定植时,每次每株50~70 m L,之后逐步增加到150 m L左右。灌溉时长一般掌握在3~5次灌溉后,椰糠基质开始有水渗出。3个参数最终影响的是总体灌溉量。

如果当日流出率为17%,比20%低3个百分点,第2天的总灌溉量可以简单的增加3个百分点,按增加后的总量调节各个参数。在作物快速生长期间,要预测每天可能增加的灌溉量,按增加后的量设置参数。

由于气候变化无法准确预测,每天流出率正好在20%是不现实的。只有充分熟悉和发挥施肥系统提供的功能,不断总结、完善调整方法,才能使灌溉达到理想状态。

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