上海市设施番茄水肥管理现状与发展建议

我国水资源严重短缺，人均水平仅为世界平均水平的 1/4，而农业用水占总用水量的 60% 以上。因此，提高农业水资源利用率，发展节水农业是形势所迫（苏文涛，2015）。我国肥料利用效率较低，显著低于国际平均水平（朱兆良和金继运，2013）。水资源较为充足的上海市面临的问题同样严峻，为达到高产的目的，农民普遍没有节水节 肥、防止土壤质量退化的意识，流失的肥料也给环境带来压力。因此，设施蔬菜生产可持续发展中合理的水肥管理是必不可少的。水肥一体化技术集合灌溉技术与平衡施肥技术优势，利用滴灌、渗灌等灌溉设施将作物所需的水分和溶于水中的养分同时供给作物根系吸收，这种精准靶向水肥技术减少了灌溉水的地表蒸发、径流和深层渗漏，提高了灌溉水利用率；同时也提高了肥料利用率，减少了肥料的流失，降低了对环境的污染，有效防止土壤盐渍杨丹妮，女，硕士研究生，专业方向：蔬菜水肥管理，E-mail：yangdanni09sjtugmail.com共同第一作者：常丽英，女，博士，副教授，专业方向：温室作物数字化管理和环境调控，E-mail：changlysjtu.edu.cn* 通讯作者：黄丹枫，女，教授，博士生导师，专业方向：设施园艺技术、蔬菜生理生态，E-mail：hdfsjtu.edu.cn收稿日期：2015-10-25；接受日期：2015-12-09基金项目：国家高技术研究发展计划（863 计划）项目（2012AA101903），上海市科技兴农推广项目沪农科推字（2013）第 1-3 号对上海市设施番茄水肥管理状况的调研表明，相对于人工灌溉施肥，水肥一体化模式虽然物资成本占比增加 20.1 个百分点，但平均劳动力成本占比减少 23.7 个百分点，总成本降低 11.2%，总收入增加 10.8%，利润率提高 15.7 个百分点，表现出更高效益。建议上海市在优化、本地化灌溉设备和水溶性肥料的基础上，建立水肥一体化集成技术操作规范，加强观念更新和技术推广。上海市设施番茄水肥管理现状与发展建议杨丹妮1常丽英1沈海斌2李建勇2黄丹枫1*（1上海交通大学农业与生物学院，上海200240；2上海市农业技术推广服务中心，上海201103）化，改善农田生态环境。为更好地推进设施蔬菜精准化水肥管理，评估水肥一体化技术在改善上海市设施蔬菜栽培水肥管理中的潜力，笔者走访了上海地区不同生产模式和规模的园艺场，以设施主栽蔬菜作物番茄为重点，对其中 7 个典型园艺场番茄水肥管理现状进行实地调研，分析、总结上海地区番茄栽培总体状况、水肥管理以及经济效益，并针对其中的问题提出对策建议，为上海市设施番茄高效水肥管理模式的研究和应用奠定基础。1 调研概况笔者于 2014 年 45 月重点走访了上海市 7 个典型园艺场（表1），其中6个分布在上海市的4个行政区，均为各区示范性典型设施番茄种植单位，主要调研土壤栽培普通大棚，代表了上海市设施番茄的水肥管理现状。同时，对上海市孙桥农业园区内智能温室中岩棉培栽培模式下番茄的水肥管理状况进行调研，以期从中借鉴经验，用于指导设施番茄的土壤栽培。2 上海市设施番茄栽培总体情况2.1 栽培模式上海市设施番茄生产以土壤栽培为主，兼有基质栽培（表2）。土壤栽培在钢架大棚中进行，配11新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES2016（2）：11-16图 2 不同 AMF 对番茄茎粗生长的影响图 1 不同 AMF 对番茄株高生长的影响套设施相对简单，是目前上海市设施番茄生产最普遍的模式。基质栽培包括有机基质栽培和无机基质栽培，有机基质栽培主要在钢架大棚中进行，基质以腐熟的农业废弃物为主，置于栽培桶、栽培槽或栽培袋中，相比大棚土壤栽培增加了保温帘幕、屋顶和侧窗通风降温系统，控制程度较高；无机基质栽培主要在现代化大型智能温室中进行，基质以岩棉为主，机械化、智能化程度高，由国外引进计算机软件控制，对温度、湿度、风速、水质等环境系数进行实时监测和控制，实现番茄周年生产，主要用于观光示范生产和科研。2.2 栽培现状上海市番茄栽培面积约0.25万hm2（3.8 万亩），其中大果番茄逾0.23万hm2（3.5 万亩），品种相对集中，以粉果番茄为主，果实偏高圆形，在熟性和生长习性上以早熟无限生长型为主；樱桃番茄栽培面积近 0.02 万 hm2（0.3 万亩），以红果品种为主，也有黄果品种（表 3）。表 3 上海市设施番茄主要栽培品种及其栽培面积类型 品种 栽培面积/hm2大果番茄 浦粉1号 493.3金棚1号 286.7浙粉 202 260.0合作 908 186.7樱桃番茄 千禧 73.3金小玲 33.3在茬口安排上，主要采用春提前栽培和越冬茬栽培。常见春提前栽培茬口有两种：番茄（浙粉202）米苋（范记大圆叶）豆苗（大叶豌豆），樱桃番茄（千禧）普通白菜（华王）西芹（瑞克他）菠菜（圆叶）。常见越冬茬栽培茬口：番茄（金棚 1 号）黄瓜（大吊瓜）白萝卜（春白 玉）。不同茬口番茄的平均产量差异较大，这和留穗数、生长季节、生育期时长有关。表 1 上海市 7 个典型园艺场的基本情况园艺场编号 所属行政区 栽培品种 栽培面积/hm2栽培模式 水肥管理1 宝山 浦粉 -988 0.33 土壤栽培 人工2 嘉定 兴旺 0.27 土壤栽培 人工3 嘉定 粉丽得 0.13 土壤栽培 人工4 奉贤 浙粉 202、金棚 1 号 0.67 土壤栽培 水肥一体化5 奉贤 浙粉 202、金棚 1 号 0.20 土壤栽培 水肥一体化6 闵行 秦王 0718 0.40 土壤栽培 水肥一体化7 浦东 Luicus 1.40 岩棉培 水肥一体化表 2 上海市设施番茄主要栽培模式栽培模式 温室类型 配套设施土壤栽培 钢架大棚 双层薄膜覆盖、遮阳网、防虫网、杀虫灯、一次性地膜和喷滴灌设备有机基质栽培 钢架大棚 玻璃或塑料薄膜覆盖、外遮阳网、内保温帘幕、防虫网、屋顶和侧窗通风降温系统、滴灌系统无机基质栽培 现代化大型智能温室 钢架结构、玻璃覆盖、通风系统、灌溉施肥系统、二氧化碳施肥系统、喷雾降温系统、遮阳保温系统、加热系统和防虫系统在以观光示范生产为主的智能温室中，番茄主要进行周年生产，主栽大果番茄品种为 Luicus，从荷兰引进，一般 8 月初播种，翌年 7 月采收结束，全年产量约 24000kg（667m2）-1。3 上海市设施番茄灌溉管理现状及存在的问题3.1 上海市典型园艺场设施番茄灌溉管理现状上海市番茄土壤栽培主要采用人工灌溉，包括大水漫灌、沟灌、畦灌等；也有采用微灌方式的，包括滴灌、渗灌等。基质栽培主要采用滴灌。6个土壤栽培园艺场的灌溉方式分为人工灌溉和微灌两种（表4）。人工灌溉方式整个生育期总灌溉次数为 1530 次，每 667 m2总灌溉水量在300m3以上；灌溉时间和灌溉量控制主要依据田间表 4 上海市 6 个典型园艺场的灌溉管理方案园艺场编号总灌溉次数总灌溉量m3（667m2）-1灌溉频率1 30 360 定植成活后 4 天 1 次2 15 300 苗期 3 次，成株期每周 1 次3 20 400 依田间干湿度、天气而定4 810 240 依田间干湿度、天气而定5 16 320 依田间干湿度、天气而定6 每天1次 300 每天1次12新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES土壤干湿度、天气情况进行人工判断或固定频次灌溉，随机性较大。只有 2 号园艺场在灌溉安排上考虑了作物生育期的影响，在苗期降低灌溉频率，在成株期增加灌溉频率。灌溉水来源主要是收集的雨水和河水，未经处理直接用于灌溉。微灌管理下，尽管都采用自动灌溉，但不同园艺场在具体操作上差异较大，没有形成系统灌溉策略。灌溉频次差异较大，灌溉量和人工灌溉相似，主要是依据经验判断，通过设定灌溉时间来控制灌溉量。灌溉水主要来自收集的雨水和河水，经过多级沉淀过滤处理。岩棉培栽培模式的智能温室采用滴灌的方式，灌溉设备由priva 727系统软件控制，该系统于1994年从荷兰引进。在灌溉策略上采用光照累积量控制法，即在每日 7：0018：00，辐射量累计每达到 135 kwhm-2时灌溉 1 次，每次每株 100 mL，用时100秒，上海地区晴天条件下每日平均灌溉14次，夏季在夜间增加灌溉2次以预防脐腐病。灌溉水来源为自来水，经静置去氯气、三步过滤（粗过滤、砂石过滤、活性炭吸附）后进行检测，合格后用于灌溉。3.2 不同灌溉管理方式中存在的主要问题土壤栽培中，采用人工灌溉方式灌溉量偏大，肥料随过量的灌溉水渗透、径流流失；同时，过量的水分增加了地表蒸发和植物蒸腾作用，使得温室内湿度增大，进而增加了灰霉病、叶霉病、果实脐腐病等病害的发生（王克安 等，2011）。采用微灌方式虽然减少了灌溉量，但由于缺乏可行性强的灌溉决策方案，农民普遍依据人工经验判断，随机性较大，不适宜大面积推广。调查中，笔者了解到，滴灌后地表土壤湿度小，而代表植物水分需求状态的根际土壤湿度较大，农民只根据地表湿度来决策是否灌溉和灌溉量，往往导致过量灌溉。在灌溉设备上，由于灌溉水质硬度大、过滤装置不良导致微灌管、滴头堵塞的情况发生率较高；此外，施用的水溶性肥料质量不达标，有些农户甚至直接将普通化肥用于滴灌，也是造成设备堵塞的原因之一。岩棉培栽培方式在灌溉决策上相对精准，对灌溉量、灌溉时间和灌溉水质严格控制，但这也带来了高成本投入和高操作技术门槛，且目前控制软件还未能形成国家自主知识产权，高度依赖荷兰技术，进一步增加了成本和安全隐患。4 上海市设施番茄施肥管理现状及存在的问题4.1 上海市典型园艺场设施番茄施肥管理现状上海市设施番茄土壤栽培中施肥分为基肥和追肥，基肥包括有机肥和无机肥，追肥为无机肥，追肥采用人工穴施或叶面喷施，也有采用水肥一体化方式通过滴灌系统随水施入的；基质栽培中施肥主要是以营养液形式施入。6 个土壤栽培园艺场在施肥量、肥料种类和施肥时期上有很大差异。在施肥总量上，有机肥用量在 1 0003 000kg（667 m2）-1之间；无机肥换算成氮（以N2计）、磷（以P2O5计）、钾（以K2O计），用量见表 5，其中 1 号园艺场总施肥量最低，2号园艺场总施肥量最高。在施肥比例上，6个园艺场平均氮、磷、钾比例为 10.810.89。表 5 上海市 6 个典型园艺场的无机肥施用量及比例园艺场编号N2/kg（667m2）-1P2O5/kg（667m2）-1K2O/kg（667m2）-1N2P2O5K2O1 6.03 6.02 6.05 1.001.001.002 50.70 30.00 30.00 1.000.590.593 13.50 11.50 11.50 1.000.850.854 14.60 11.00 17.80 1.000.751.225 15.00 15.00 15.00 1.001.001.006 10.95 7.50 7.50 1.000.680.686 个园艺场均采用商品有机肥为基肥，无机肥作为基肥或追肥。无机肥的种类有商品三元复合肥、高钾复合肥、高氮复合肥和尿素等，施用方式有作基肥施入、穴施、叶面喷施、随水微灌施入等。在具体施肥时期上，13号园艺场采用人工施肥方式，1 号园艺场采用有机肥为基肥，追肥在定植后 20 天和果实膨大期施用复合肥，并在营养生长期叶面喷施高氮叶面肥，在结果期叶面喷施高钾叶面肥；2 号园艺场以有机肥和复合肥为基肥，追肥在成株期和开花结果期各施用 2 次；3 号园艺场以有机肥和复合肥为基肥，追肥5次。46号园艺场采用水肥一体化施肥方式，4 号园艺场以有机肥和复合肥为基肥，追肥每15天随灌溉施入1次水溶性肥料；5 号园艺场以有机肥为基肥，追肥为水溶性肥料，随灌溉分16次施入；6号园艺场以有机肥和复合肥为基肥，开花结果前追施水溶性肥料。总体来看，基肥以有机肥和复合肥为主，追肥13新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES主要集中在成株期和开花结果期，缺乏不同时期专用水溶性肥料。岩棉培栽培模式的智能温室中，番茄所需营养来自自配营养液，将营养液与灌溉水按一定比例混合施入。营养液成分中大量元素有磷酸二氢钾、硝酸钾、硝酸钙、硫酸镁和硫酸钾；微量元素有钼酸钠、硫酸铜、铁粉、螯合铁、硫酸锌和硼砂，pH 值为 5.8。浓度以 EC 值控制，标准 EC 值为 2.6mScm-1，营养生长期降低 EC 值，提高氮元素含 量，以促进营养生长；盛果期提高 EC 值，增加钾元素含量，以促进生殖生长。施肥时间与灌溉时间一致。4.2 不同施肥管理方式中存在的主要问题土壤栽培中，总体来看施肥策略差异较大，主要靠经验，随机性较大，未形成相对科学、统一的施肥策略。对土壤中各营养元素的丰缺状况不了解，未掌握番茄各生育期需肥情况，盲目施肥，降低了肥料利用率，往往造成土壤盐渍化。在氮磷钾比例上，磷肥占比过高，而钾肥占比过低。考虑番茄各生育期差异，营养生长期应提高氮肥占比，生殖生长期应提高钾肥占比，这就带来了对番茄各生育期专用高浓度全溶配方肥料的需求。岩棉培栽培方式在施肥决策上更为精准，肥料配方、施肥时间严格控制，但和其灌溉方式一样，也带来了高成本、高技术门槛、未形成自主知识产权等问题，且肥料配方从荷兰引进，不适合上海本地气候条件和番茄品种，在上海地区大面积推广难度大。5 上海市设施番茄效益分析5.1 不同灌溉施肥方式的生产成本分析大部分园艺场未对番茄生产成本进行详细记录、核算；笔者根据番茄生产中的物料用量，估算用工情况和固定资产折旧情况，并结合当地劳动力和其他物料价格计算出各项生产成本。从表 6 可以看出，人工灌溉施肥模式下，物资成本占生产成本的25.3%，劳动力成本占54.2%，生产服务支出占 11.2%，其他支出占 9.3%。水肥一体化模式下，物资成本占生产成本的 45.4%，比人工灌溉施肥模式增加20.1个百分点，主要是水溶性肥料成本、机械作业成本的增加；但由于地膜覆盖和灌溉模式的改变，温室内湿度等微环境更加优化，降低了病虫害发生率，减少了农药使用，劳动力成本减少 23.7 个百分点，占生产成本的 30.5%；生产服务支出占生产成本的 13.5%，比人工灌溉施肥模式增加 2.3 个百分点，这和滴灌管的折旧成本有关；其他支出占生产成本的 10.5%。总体来看，水肥一体化模式比人工灌溉施肥模式成本减少了11.2%。5.2 不同灌溉施肥方式的生产效益分析上海市设施番茄生产的主要收入来源为销售收入和政府补贴（表7）。番茄生产涉及的补贴项目有农药补贴、商品有机肥补贴、黄板补贴，补贴比表 6 上海市设施番茄不同灌溉施肥模式的生产成本项目人工灌溉施肥元（667m2）-1水肥一体化元（667m2）-1物资支出 种子 120 120有机肥 800 800化肥 320 960农药 100 50黄板 50 50一次性地膜 100机械作业 100 300劳动支出 雇工 3200 1600生产服务 固定资产 大棚 50 50支出 折旧 薄膜 200 200防虫网 20 20遮阳网 20 20杀虫灯 20 20周转箱 100 100喷滴管 50销售 整理费用 50 50运输成本 200 200其他支出 土地租赁费 350 350管理费 200 200合计 5900 5240表7 上海市设施番茄不同灌溉施肥模式的生产效益 元（667m2）-1灌溉施肥模式 销售收入政府补贴总收入 生产成本 利润农药 有机肥 黄板人工灌溉施肥 6990 50 400 25 7465 5900 1565水肥一体化 7818 25 400 25 8268 5240 302814新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES例为 50%。与人工灌溉施肥模式相比，水肥一体化模式的番茄总产量增加，销售收入增加 11.8%；总收入 8 268 元（667 m2）-1，增加 10.8%，利润率（36.6%）提高 15.7 个百分点。6 上海市设施番茄水肥管理发展对策与展望6.1 转变传统水肥管理模式为水肥一体化相对于传统的漫灌、沟灌等灌溉方式，穴施等施肥技术，水肥一体化模式实现了水肥同步管理，从调研结果来看增加了农户种植效益。水肥一体化管理模式虽然在灌溉设备的一次性投入以及水溶性肥料方面成本有所增加，但在劳动力、农药等方面成本减少，销售收入增加。水肥一体化技术采用机械化、自动化操作，减少了灌溉施肥的劳动力成本；通过降低土壤水分和空气湿度来改善设施内微生态环境，抑制了病害的发生。肥水供应相对集中，加之地面覆盖技术的应用，可以大大减少杂草的发生。减少了农药的投入和防治病虫草害的劳动力投入。水肥一体化技术也有利于蔬菜标准化生产，提高蔬菜品质和产量，进一步促进农民增收。此外，随着政府对节水灌溉和水溶性肥料补贴比例的增加，蔬菜种植效益将进一步增加。但是，从调研的几个园艺场来看，水肥一体化设备相对简易，在灌溉、施肥决策上也没有形成相对科学的规程，在作物产量和品质上仍有提升空间。由此来看，在上海市推广番茄水肥一体化管理模式具有可行性。6.2 建立水肥一体化管理规范6.2.1 建立微灌技术操作规范 在灌溉管理上，水肥一体化技术中的微灌技术能通过自动化精准灌溉达到提高灌溉水利用率、改善作物生长微环境、降低劳动力成本的目的。但目前上海市番茄种植户缺乏科学的灌溉决策方案，往往过量灌溉，节水性和改善生长环境的效益降低，且灌溉水硬度大、过滤软化处理欠缺、水溶性肥料质量不达标等因素易造成微灌设备堵塞。因此，建立上海市番茄微灌技术操作规范十分关键，该操作规范需考虑以下几个方面。首先，需掌握番茄各生育时期的水分需求量。番茄在不同生育期对水分的需求量不同，孙健等（2011）的研究表明在番茄苗期减少灌溉，在开花结果期增加灌溉，在结果后期适当减少灌溉可得到高产、优质、节水的最佳效果。其次，根据上海市各番茄产区、茬口的土壤和气候条件确定灌溉决策机制。不同番茄产区和栽培季节的地下水和降水差异使得番茄栽培过程中对水分的补给量出现差异。不同土壤结构的土壤保水能力差异使得灌溉水在番茄根域的停留时间出现差异。在建立灌溉量和灌溉频率的机制上，需结合上海当地条件综合考虑。最后，建立与灌溉设备配套的灌溉技术操作规范。选择科学性、可行性强的决策指标是灌溉决策的关键。选择光辐射累积量作为决策指标的成本较大，不适合普通种植户，目前较适合的是选择番茄根域土壤的含水量作为决策指标。建立上海市蔬菜产区不同土质结构的土壤张力和土壤含水量的关系模型，根据土壤张力计测得土壤水张力，计算土壤含水量，进而指导灌溉。灌溉设备上也可以根据土壤水张力这个指标对灌溉进行自动控制。此外，在灌溉设备的设计上也要考虑上海当地水质情况，优化水质软化、过滤等环节。6.2.2 建立水溶性肥料施用技术操作规范 在施肥管理上，水肥一体化技术通过精准靶向施肥来提高肥料利用率，防止土壤盐渍化。但目前上海市番茄种植户所使用的肥料存在营养元素比例不合理、水溶性不达标等问题，在施用操作上也存在盲目性，为了增产往往过量施肥。因此，需要研发和生产适合上海市番茄不同生育期的专用高浓度全溶配方肥料，并建立相应施用技术操作规范，该操作规范需考虑以下几个方面。首先，需掌握番茄各生育时期的矿质营养需求特性。番茄在不同生育时期对养分需求量和各营养元素需求比例不同，相对于传统的穴施等方式，采用水肥一体化技术施用的肥料往往是速效的，这就对不同生育期养分供应有了更高的要求。根据番茄不同生长类型、留果穗数、茬口安排和产量目标，施肥方案也要作出相应调整。其次，需调研上海市各番茄产区的土壤养分丰缺状况。目前，由于农户盲目施肥，往往造成土壤中氮元素、磷元素过剩，需根据具体情况测土施肥。最后，需研发番茄各生育期专用配方肥料，并形成施肥操作规范。在掌握番茄各生育期肥料需求特性的基础上，根据具体种植计划、土壤养分丰15新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES缺情况，制定上海地区番茄专用肥配方。同时，需解决肥料的溶解度等关键技术问题，配合常用微灌设备。6.3 加强水肥一体化技术集成和推广目前，水肥一体化技术在上海市番茄栽培中应用规模小，且大部分用户存在操作不规范的情况，应从以下两个方面加强观念和技术推广。首先，转变农户水肥管理观念。相对西部、华北等缺水地区，上海市降水相对充沛，农民普遍没有节水意识。在肥料投入上，农户只考虑增产，过量施肥，未考虑土壤可持续发展问题。若转换为水肥一体化模式，灌溉设备、水溶性肥料将大幅度提升成本投入。很多农户未意识到长期的效益，在选择改用水肥一体化模式时有所顾虑。在推广过程中，可以通过培训、基地示范等方式让农户意识到水肥一体化模式在节水、节肥、节药、省工、增产、可持续发展等方面的效益。其次，加强水肥一体化技术集成。上海地区微灌设备和水溶性肥料的使用普遍缺乏规范性。有些农户装了微灌设备后却只用来灌溉，或者使用价格较低的普通化肥，未能充分利用设备功能。有些农户虽然看到了水溶性肥料的高效性，但由于没有灌溉设备，直接用水溶解后浇灌施入。因此，更难看到其效益，增加了推广难度。水肥一体化技术是一项集成技术，在推广上要注重灌溉设施、水溶性肥料、技术操作规范三者并举，才能充分体现其优势。参考文献苏文涛2015试论农业水资源的高效利用与可持续发展黑龙江科技信息，（14）：219孙健，成自勇，王铁良，李波，芦晓峰，赵莹，高岩2011日光温室春夏茬番茄灌溉模式试验研究节水灌溉，（6）：1-3王克安，李絮花，吕晓惠，杨宁，黄传辉，张卫华2011不同结构日光温室温湿度变化规律及其对番茄产量和病害的影响山东农业科学，（3）：33-36朱兆良，金继运2013保障我国粮食安全的肥料问题植物营养与肥料学报，19（2）：259-273在“互联网 +”时代，中国蔬菜将坚守内容为王、服务为本的办刊理念，实施全媒体发展战略，通过杂志、微信、网站为您提供更精准的信息，更优质的服务，欢迎您加入我们。2016年中国蔬菜，月刊，全年12期，每期订价8元，全年96元。全国各地邮局（所）均可订阅，邮发代号：82-131，也可汇款至编辑部订阅。欢迎订阅中国蔬菜汇款地址：北京市海淀区中关村南大街 12 号 收款人：中国蔬菜编辑部 邮编： 100081 电话： 010-82109550 E-mail： zgsccaas.cn中国蔬菜微信公众平台： zgsc9550中国蔬菜学术网： www.cnveg.org 蔬菜中国网： 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