种植达人现身谈“法”：玻璃温室番茄生产的灌溉方法策略
玻璃温室番茄生产的灌溉策略
农业中的番茄栽培体系和传统农业完全不同。传统农业因为知识和设备的限制，只能凭借经验进行生产管理，种植的优劣，往往取决于菜农师傅的个人经验。这种由现象总结出来的种植经验，并不能抓住作物栽培的根本原理。当外界环境发生变化，出现新的情况时，往往就没有了解决问题的参考依据，很容易做出错误的判断。好的菜农师傅是从无数次试错中成长起来的，但是大型农业园区却无法承担这样的错误。
实际上番茄的生长是有规律可循的，并且也有非常成熟的模型。现代农业就是要借助这些知识和专业设备，抓住作物生长发育的规律，通过主动改变环境参数，干预作物的生长，从而使生产顺利进行且达到最佳产量。在现代玻璃温室番茄生产的过程中，灌溉是非常重要的一个环节。文章结合笔者自身经验，针对影响灌溉的相关因素进行讨论，以飨读者。
营养液EC
番茄可以忍受比较高的盐离子浓度。专门有碱地番茄，口感很好，但是植株的状态和产量非常低。EC代表着灌溉水中营养元素的浓度，但并非越高越好。溶液浓度越高，对水分子的吸引力越强，因而当根系外部的营养液EC过大时，会造成根系吸收水分的困难。一般番茄营养液的EC保持在2.5~3.5mS/cm。冬季EC保持较高水平为3~3.5mS/cm，而夏季由于作物蒸腾旺盛，需水量增大，EC应保持较低水平2.5~3mS/cm。
排出液EC
经作物吸收后剩余的营养液，会通过基质袋排液孔流出。排出液EC可以间接反映根际的EC情况。制作简单的装置来收集排出液，通过每天对排出液EC的监测，可以为种植者提供有价值的信息。每天测得的排出液EC，是当日基质袋中EC的平均值。收集排出液，不仅仅是为了监测排出液EC，同时还能够监测排液量，为调整灌溉水量而提供数据支持。根际EC与排出液EC不同，根际EC是实时变化的一个数值，早晨日出后随着植株活跃吸水，EC逐渐升高。中午随着灌溉量加大，EC降低并接近给水EC，下午灌溉结束后EC又会逐渐升高。
根际EC
才能真实反映作物根系的环境优劣，影响着作物对水分的吸收。很多时候种植者查看前日的排出液EC，是在合理范围之内，但很可能其波动很大。在早晨第一次灌溉之前，如果根际EC很高而造成植株缺水，当开始灌溉后，植株会迅速吸收水分，从而可能增加裂果的概率。根际EC的波动，同样会影响作物生殖生长与营养生长的平衡。对于岩棉基质条，已经有相应的设备可以实时监测基质条内部EC的变化。对于椰糠基质条，可以使用针管抽取其中的营养液进行监测。
根际pH影响着各种元素的有效性。植物所需营养元素的有效性会随着根际pH而波动，不合适的根际pH会导致一些元素沉淀，或者吸收障碍（图1）。对于番茄而言，合理的pH范围是5.5~6.5。
水质对pH的影响
井水中往往含有比较高的碳酸氢根，用井水直接配制出来的新鲜营养液，其pH受到施肥机控制会在合理范围之内，但营养液中的碳酸氢根会持续水解并释放氢氧根，造成营养液的pH随时间而发生改变。如果灌溉系统设计有营养液储罐，尽量避免一次性配制过量营养液工作液，尽量当日配制的营养液当日可以用完。
根际pH的调整
当根际pH偏离合理范围时，需要利用酸或者碱进行调整。常用的试剂包括硝酸、磷酸、氢氧化钾、碳酸氢钾等。通过适当的降低或升高灌溉液的pH，逐步将根际的pH调回合理范围。但是现实并不一定能按照已有的设定来发展。在实际生产中发生过根际pH过高的情况，相应的管理者将灌溉液pH逐步调低，期望能把根际pH调整到合理范围。但却发现根际pH却没有下降的趋势。
这种情况的发生，更多是根系的活动对其所处环境的pH产生了影响，根系吸收营养元素的方式之一是离子交换，根系吸收阳离子会交换出H+，根系吸收阴离子则会交换出OH-，如果根系对阴离子和阳离子的吸收有偏好，则会导致根系所处环境的pH发生改变。
根际pH的失衡，也可以利用根系这一吸收特点，通过调整肥料配方，来辅助调整根际pH。例如，当根际pH偏高，且用酸无法调低时，可以选择用铵态氮来代替硝态氮，此时根系吸收同量的氮元素，会交换出一部分H+，从而辅助降低根际pH。但是同时还需要考虑铵态氮对金属阳离子的拮抗作用，尤其是Ca2+，使用比例不能太大。
根系需要水，也需要空气。因而灌溉应当是一项有计划的操作。目前针对番茄的灌溉策略已经有了很成熟的模型。
灌溉量
水分主要参与光合与蒸腾，荷兰根据其环境建立的灌溉模型中，灌溉量是和光照紧密相关的，基本参数是每1J/cm2需要灌溉3mL/m2的水量（图2）。但是在国内温室的运营中，考虑到屋顶透光率和光照强度以及温度，参数需要进行重新校正。
灌溉分布
除了灌溉量，另一个更加重要的因素是灌溉的分布。一天之中的灌溉并不是均匀发生，而是会受到光照、基质袋的含水量、作物根系状态等因素的影响。简单来讲，作物需要水分则充足供应，作物不需要水分则限制供应，这样既能满足作物对水分的需求，也能满足根系对空气的需求。灌溉分布的监测方式也多种多样，通过监测基质袋质量的改变来反应灌溉分布，则最为简单直接。
图3是一个简易的基质袋称重装置，通过对基质袋质量的连续称重，来监测灌溉量在一天之内的分布情况，从图4曲线中可以看出来，8:00左右第1次灌溉，随着光照增强，基质袋在11:00左右达到饱和，并维持饱和状态至16:00左右，随后灌溉终止，当天的灌溉循环结束。
每日的灌溉策略可以粗略的分为3个阶段（图5），日出后到中午为第1阶段，主要目的是将空了一夜水的基质袋灌至饱和，中午和下午的这段时期为第2阶段，主要目的是维持基质袋的饱和状态，以便作物有充足的水分和营养物质来进行光合作用。日落前及夜间为第3阶段，主要目的是控制基质袋含水量，让充足的空气进入基质袋，保证根系的正常生长。
当基质袋出现排液，就意味着基质袋已经饱和，因而第一次出现排液的时间点，应该在当天光照即将达到最佳值之前。这样保证了充足的水分和养分供应，作物才有条件充分利用光照，积累更多的光合产物。北京地区晴天11:00~14:00间，光照质量和植株都处于非常好的状态，此时应该保证充足的水肥供应。
排占比
基质袋排出液与灌溉液的比例。如果温室给水和排水系统有流量计，则可以计算出温室整体的排占比，如果温室没有上述硬件，可以在温室中设点进行数据的监测。
排液装置的安装（图6）需要注意位置是否具有代表性，集液槽斜度是否与栽培槽一致，排液是否能完全被收集等一些细节问题。因为灌溉策略的调整是基于这些数据来进行的，因而数据的可靠性直接就影响到灌溉策略调整是否合理。
对于番茄成株，荷兰种植者建议的排占比在25%~30%。在实际生产中，发现排占比低于10%~15%时，基质袋中的环境会很不稳定，pH和EC会偏离合理范围，并且很难调整。而当排占比超过30%时，基质袋的环境会相对稳定，易于掌控，但是相应就要耗费较多的水和肥。荷兰种植者建议的排占比范围是合理的。
基质条重量下降比
上文提到灌溉策略的3个阶段，最后一个阶段在日落后，通过控制灌溉，降低基质袋含水量，让充足的空气进入根系附近，保证根系的呼吸和生长。那么如何来判断是否有足够的空气进入基质袋，从而辅助管理者优化灌溉策略呢？水和空气是此消彼长，当基质袋含水量下降，空气才能进入。因而通过监测基质袋含水量的变化，可以间接判断是否有足够的空气进入基质袋。生产中会采用基质条重量下降比来辅助判断（图7）。这个值是当天最后一次灌溉后至第2天第一次灌溉前基质条减轻的重量，与基质条饱和重量之间的比值。
对于番茄，合理的基质条重量下降比在10%~15%。此值过小，表明基质条整晚都处于潮湿状态，不利于根系的呼吸作用。基质条规格的选择，也能影响比值的变化。岩棉的保水性不及椰糠，夜间岩棉基质条的含水量可以轻松下降。但是椰糠由于保水性很好，在冬季夜间其含水量不容易下降到合理范围之内。在选择椰糠基质条时，可以选择椰块比重高一些的规格，这样能降低其负面影响。
现代工厂化番茄生产与传统番茄生产完全不同，由于硬件设备的支持，现代工厂化番茄生
产可以做到精准。这一点在灌溉方面更加得到印证。作为种植者，必须具备的素质：①要熟悉影响灌溉的所有因素及各个因素的合理范围；②要熟练掌握灌溉相关参数的测量工具和测量方法，掌握准确、实时的信息；③能够分析监测数据，并对偏离合理范围的参数施加正确的调整策略；④具备分析植株的能力，通过观察能够对植株的状态做出正确的判断。
荷兰虽然已经具备成熟的番茄灌溉策略模型，但是由于环境的差异，还需要针对不同区域的实际环境，对灌溉策略做优化，这样才能为高产优产打下一个良好的基础。
杨坤，河北翻翻农业科技有限公司作物经理。主要负责玻璃温室的环境调控、作物管理、工人管理、温室标准化的推进、外联宣传工作等。2014年曾前往俄亥俄州立大学和纽约州Intergrow农场，接受关于智能温室气候管理及蔬菜栽培管理的培训。
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