蔬菜栽種技術(shù)研究
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引言
目前的現(xiàn)代溫室蔬菜超高產(chǎn)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(shí)現(xiàn)。根據(jù)無土栽培科學(xué)施肥作用的啟迪，以創(chuàng)新裝備和工程引入應(yīng)用改變有土栽培傳統(tǒng)施肥和耕作方式，探討普通設(shè)施有土栽培蔬菜(1年及以上生)種植實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)高效生產(chǎn)模式的可能性。2009年我國設(shè)施面積達(dá)到335萬hm2，設(shè)施蔬菜種植絕大多數(shù)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(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)有重要意義。國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006—2020年)中有關(guān)農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)領(lǐng)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(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率。重點(diǎn)研究農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控、超高產(chǎn)高效栽培等設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)，開發(fā)現(xiàn)代多功能復(fù)式農(nóng)業(yè)機(jī)械，加快農(nóng)業(yè)信息技術(shù)集成應(yīng)用。
1發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)意義重大
國家科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，從前瞻的戰(zhàn)略高度審視設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。所謂現(xiàn)展理念的前瞻性，就是從未來發(fā)展考慮問題。要實(shí)現(xiàn)小康社會，人民生活提高，同時應(yīng)對我國人口逐年增加的形式，就必須提高現(xiàn)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(jìn)口或替代等措施彌補(bǔ)，所以提高現(xiàn)有耕地資源利用效率十分重要。當(dāng)前現(xiàn)代溫室的無土栽培技術(shù)能實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)，以荷蘭無土栽培番茄種植為例，年均產(chǎn)量為52.5萬～67.5萬kghm2，是我國大田番茄種植產(chǎn)量的8～10倍，是一般溫室有土栽培番茄種植年產(chǎn)量(兩茬產(chǎn)量)的3倍左右。因此，超高產(chǎn)高效設(shè)施栽培技術(shù)的發(fā)展，特別是設(shè)施蔬菜超高產(chǎn)高效有土栽培技術(shù)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(xiàn)代化、高度工業(yè)化和城市化發(fā)展的重要標(biāo)志，它的發(fā)展是必然趨勢。
2現(xiàn)代溫室無土栽培技術(shù)
現(xiàn)代溫室無土栽培具有高產(chǎn)出、高品質(zhì)、高效益，勞動條件和環(huán)境好的優(yōu)勢，它是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的典范。設(shè)施有土栽培蔬菜種植距現(xiàn)代農(nóng)業(yè)目標(biāo)有多大差距，通過與現(xiàn)代溫室無土栽培對比，分析無土栽培高產(chǎn)出、高品質(zhì)和高效益生產(chǎn)模式的機(jī)理，可探索出設(shè)施有土栽培蔬菜超高產(chǎn)高效的生產(chǎn)方法。荷蘭無土栽培番茄超高產(chǎn)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(nèi)資源利用多，也就是單位時間生產(chǎn)的產(chǎn)品多，它體現(xiàn)了時間就是金錢，具體體現(xiàn)是番茄在1個(或以上)生長期(定植—拉秧)內(nèi)，結(jié)果生產(chǎn)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(diào)控資源)轉(zhuǎn)化為番茄果實(shí)。為了單位時間生產(chǎn)的產(chǎn)品多，無土栽培把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代裝備和工程盡可能多地引入應(yīng)用，建立4大保證措施，即科學(xué)施肥、合理溫度控制、適當(dāng)增加光照和現(xiàn)代農(nóng)藝管理。
(1)無土栽培科學(xué)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(nèi)，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(jìn)行配制，營養(yǎng)液按需可定期補(bǔ)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(jié)果最適宜溫度，白天25～32℃，夜間15～20℃。番茄果實(shí)成熟一般50～60d，在最適溫度下50d內(nèi)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(xiàn)代溫室無土栽培一年中適宜番茄開花結(jié)果的連續(xù)總積溫可達(dá)8000℃左右;據(jù)測算北京地區(qū)日光溫室實(shí)施合理溫度控制，在340d的番茄種植中，總有效連續(xù)積溫達(dá)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(diào)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(shí)成熟時停時長，果實(shí)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。總有效積溫連續(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(jié)果批次大大增加，達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。
(3)適當(dāng)增加光照。荷蘭在北緯49°～53°，冬季太陽照射高度低，強(qiáng)度弱，陰天多，日照1484h年，光照不足，必需適當(dāng)增加光照，自然資源利用效率才會高，不致影響產(chǎn)量。
(4)現(xiàn)代農(nóng)藝管理。有了科學(xué)施肥和開花結(jié)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(chǎn)。所以加強(qiáng)管理，合理換頭，使結(jié)果批次達(dá)到合理數(shù)值，才會取得超高產(chǎn)。這說明現(xiàn)代農(nóng)藝管理是番茄超高產(chǎn)不可缺的重要條件之一。4大措施中，有一項(xiàng)不足就影響各類資源利用率，各類資源轉(zhuǎn)化為果實(shí)的程度降低，就沒有超高產(chǎn)而言。就是說只靠大自然恩賜的資源不可能取得超高產(chǎn)的。
3現(xiàn)代溫室無土栽培在我國的應(yīng)用啟示
現(xiàn)代溫室無土栽培番茄等超高產(chǎn)和類似工廠工作環(huán)境的生產(chǎn)模式，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的典范，是學(xué)習(xí)榜樣。設(shè)施有土栽培蔬菜要實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)，也必須建立4大保證措施。實(shí)際上無土栽培超高產(chǎn)并不是深不可測，關(guān)鍵是它用4大措施保證了番茄各生長階段的生理機(jī)能最適宜需求，從而實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)。4大措施中的溫度控制、增加光照和現(xiàn)代農(nóng)藝管理水平，我國并不落后于發(fā)達(dá)國家，其最大差距是有土栽培施肥不科學(xué)———營養(yǎng)不能及時供給，營養(yǎng)元素不全面。施肥不科學(xué)嚴(yán)重影響各類資源利用率。只要在科學(xué)施肥上另辟新路，建立與無土栽培科學(xué)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(shè)施有土栽培蔬菜超高產(chǎn)高效就能實(shí)現(xiàn)。
4普通設(shè)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(zhǔn)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(zhǔn)備農(nóng)活量最大、最重。有土栽培蔬菜種植現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)中，土地準(zhǔn)備環(huán)節(jié)全部機(jī)械化顯得十分重要。
4.2種前土地準(zhǔn)備機(jī)械化狀況
傳統(tǒng)機(jī)械作業(yè)必須通過轉(zhuǎn)彎完成，而傳統(tǒng)機(jī)械體積大，轉(zhuǎn)彎半徑大，即使小型微耕機(jī)作業(yè)轉(zhuǎn)彎半徑通常也在3～4m，機(jī)械作業(yè)時經(jīng)常與設(shè)施擦碰，這就是傳統(tǒng)機(jī)械與設(shè)施之間存在的作業(yè)障礙，這種障礙使設(shè)施邊角地帶不能翻耕，造成邊角漏耕;傳統(tǒng)機(jī)械作業(yè)，存在入土行程和出土行程，造成地頭漏耕;傳統(tǒng)機(jī)械作業(yè)地面不得有任何障礙物，故不能為工程應(yīng)用提供支撐。因此地頭、地角、做畦和畦面土壤細(xì)化平整全部人工完成。據(jù)測算土地準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，用傳統(tǒng)微耕機(jī)翻地，人工挖翻地頭地角，人工做畦和畦面土壤細(xì)化平整等，人工成本占87%。雖然也用機(jī)械，因機(jī)械作業(yè)項(xiàng)目少，機(jī)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(jī)械化程度，減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率，研發(fā)新型機(jī)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(chǎn)量，而且影響產(chǎn)品質(zhì)量，這說明了科學(xué)施肥的重要性。傳統(tǒng)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(jī)底肥和適當(dāng)化肥做底肥，底肥與土壤混合儲存在土壤耕作層內(nèi)，此時土壤的肥力達(dá)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(jīng)下降，不能滿足作物生長的旺盛需求，因而人們常給作物實(shí)施追肥，這種追肥大多為無機(jī)化肥。特別追肥時畦面秧苗較高，設(shè)施內(nèi)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(fèi)工、費(fèi)時、費(fèi)力;追肥次數(shù)多，用工多，勞動成本提高，因而追肥次數(shù)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(bǔ)充N、P、K元素，微量元素?zé)o法補(bǔ)充，營養(yǎng)元素不全面。
4.3.4施肥不科學(xué)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(tǒng)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(chǎn)期)增加2個月，就意味著番茄產(chǎn)量增加1倍。
5設(shè)施蔬菜超高產(chǎn)有土栽培技術(shù)內(nèi)容及作用
設(shè)施蔬菜超高產(chǎn)高效有土栽培技術(shù)研究的切入點(diǎn)主要是通過引入新型耕作機(jī)械和工程手段，取得兩個方面突破:①機(jī)械裝備與設(shè)施內(nèi)畦田種植模式之間相適應(yīng)，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(xué)施肥作用的啟迪，建立相應(yīng)的有土栽培科學(xué)施肥方法，并使其固定資產(chǎn)投入降低到較低水平。
5.1縱橫行走微耕機(jī)為核心的機(jī)械化
縱橫行走微耕機(jī)前面裝有平碎土機(jī)具，后面裝有旋轉(zhuǎn)深耕機(jī)，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(jī)具抬起，旋轉(zhuǎn)深耕機(jī)落下，進(jìn)行畦面翻耕作業(yè)，到畦的另一端，返回時旋轉(zhuǎn)深耕機(jī)抬起，平碎機(jī)具落下進(jìn)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(jī)組到下一畦作業(yè)，如此返復(fù)實(shí)現(xiàn)不轉(zhuǎn)彎的翻整地作業(yè)。使用效果如下:
(1)土地準(zhǔn)備環(huán)節(jié)全部機(jī)械化作業(yè)。機(jī)組作業(yè)不用轉(zhuǎn)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(zhǔn)備環(huán)節(jié)可全部機(jī)械化。提高勞動生產(chǎn)率，降低成本。
(2)為各項(xiàng)工程應(yīng)用提供支承點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)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(jī)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(tǒng)土堆積的畦埂有許多優(yōu)勢:①它為工業(yè)工程應(yīng)用提供了固定支承點(diǎn);②為探索和深入發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供支持。
(3)節(jié)能減排。縱橫行走微耕機(jī)動力為低壓直流電動機(jī)，蓄電池提供能源，特別是設(shè)施內(nèi)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(wǎng)負(fù)荷最低時充電，在大環(huán)境內(nèi)有利于節(jié)能。傳統(tǒng)微耕機(jī)由于驅(qū)動軸分配質(zhì)量有一定限制，沒有條件使用低壓直流電動機(jī)，所以傳統(tǒng)微耕機(jī)只能使用汽油機(jī)或柴油機(jī)，因有尾氣排放造成污染，在設(shè)施內(nèi)應(yīng)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(jī)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(jī)底肥30thm2，均勻撒播后，實(shí)際只分?jǐn)?kgm2左右，鋪攤后約1.5mm厚，許多株行距較大的作物，多數(shù)根系分布在30cm范圍，則分?jǐn)傆袡C(jī)底肥0.212kg株。30cm范圍以外的有機(jī)底肥利用率低。溝施有機(jī)底肥，可以把全部有機(jī)底肥集中在作物根系周圍。
(2)改良土壤。設(shè)施內(nèi)土壤因常年耕種有機(jī)質(zhì)含量低，甚至含量不到1%，并有不同程度板結(jié)(鹽漬化)，孔隙度小，不利于作物生長。縱橫行走微耕機(jī)開溝，實(shí)施秸稈埋施生物腐熟技術(shù)，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(zhì)，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(shí)現(xiàn)人為定量輸送到一定位置。暗精量灌施工程應(yīng)用是由縱橫行走微耕機(jī)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(wǎng)絡(luò)和管路網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)置于固定畦埂內(nèi)，縱向畦埂內(nèi)的管路設(shè)置適量接口，它們常年不拆卸，管路終端與接口聯(lián)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(nèi)，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(nèi)，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(jìn)行追施。這樣無論作物生長期多長，根據(jù)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(shù)量和一定時段的灌施頻次，就可實(shí)現(xiàn)供肥及時、營養(yǎng)元素全面的科學(xué)施肥目標(biāo)。
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(shè)施內(nèi)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(chǎn)率
傳統(tǒng)追化肥一般在根莖附近挖坑，投肥，掩埋費(fèi)工費(fèi)力費(fèi)時，用地下管路網(wǎng)絡(luò)追施液肥，人只操縱控制機(jī)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)追施肥，大大提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕勞動強(qiáng)度。
5.3.4有利于環(huán)保
實(shí)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(dǎo)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(tǒng)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(kuò)大應(yīng)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(kuò)大應(yīng)用完全可能。
(1)在鹽漬土地應(yīng)用的可能性。由于風(fēng)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(jié)，板結(jié)的地表使農(nóng)作物不易破土出苗，造成農(nóng)田缺苗和弱苗的比例高。本技術(shù)在鹽漬地應(yīng)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(shè)施內(nèi)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(jié);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(jī)械開溝埋施農(nóng)家土肥和有機(jī)肥，使種植行土壤得到改良，增加肥力，不發(fā)生板結(jié)，此外畦面中線機(jī)械可溝埋施生物技術(shù)腐熟秸稈，二者結(jié)合逐步使土壤得到改良，不斷增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤肥力，有機(jī)質(zhì)含量高，在設(shè)施內(nèi)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(yīng)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(shù)在瘠薄沙壤地應(yīng)用有3個優(yōu)勢:①埋施生物腐熟秸稈和溝施有機(jī)底肥以及加入適當(dāng)?shù)酿ね练?，有利于改良土壤，提高肥力，增加水肥儲蓄能?②暗精量追施水和營養(yǎng)液，極易實(shí)現(xiàn)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(shè)施內(nèi)的環(huán)境可減少水分蒸發(fā)，有利于水土保持。
6小結(jié)
暗精量追施營養(yǎng)液與畦內(nèi)機(jī)械開溝埋施生物腐熟秸稈還田，溝施有機(jī)底肥相結(jié)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(nèi)得到及時的全面營養(yǎng)。這樣就形成與無土栽培科學(xué)施肥效果相同的具有有土栽培特色的一套科學(xué)施肥方式。綜上所述，本技術(shù)在設(shè)施有土栽培蔬菜超高產(chǎn)的生產(chǎn)中有著廣闊的發(fā)展前景。
