2020-智能連棟玻璃溫室番茄高效生產(chǎn)管理技術(shù)_王康麗.pdf

溫室園藝 2020 12 12 本 期 策 劃 Special Planning 高效栽培模式 DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2020 34 001 智能連棟玻璃溫室番茄高效生產(chǎn)管理技術(shù) 王康麗 劉湘?zhèn)?北京宏福農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司 北京 102209 摘要 近年來智能連棟玻璃溫室在國(guó)內(nèi)大面積興起 宏福農(nóng)業(yè)作為最早進(jìn)入智能溫室番茄生產(chǎn)的企業(yè)之一 擁有豐富的番茄栽培經(jīng)驗(yàn) 文章從環(huán)境控制 水肥管理 植株管理 人工管理4個(gè)方面詳細(xì)闡述智能連 棟玻璃溫室番茄生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn) 為番茄的高效生產(chǎn)提供依據(jù) 近 年來 越來越多的企業(yè)選用荷蘭Venlo型 智能連棟玻璃溫室進(jìn)行蔬菜工廠化生產(chǎn) 溫室中配備現(xiàn)代化設(shè)備 通過調(diào)整作物生長(zhǎng)的溫 度 濕度 CO 2 濃度 光照及營(yíng)養(yǎng)液等改善或創(chuàng) 造植物生長(zhǎng)發(fā)育的適宜環(huán)境條件 實(shí)現(xiàn)作物周年 連續(xù)生產(chǎn) 1 與普通的日光溫室相比 Venlo型 智能連棟玻璃溫室具有空間大 密閉性好 環(huán)境 穩(wěn)定等特性 在生產(chǎn)中更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 自動(dòng) 化 同時(shí)還隔絕了外部病蟲害侵染 為作物的生 長(zhǎng)提供了均一穩(wěn)定的環(huán)境 為生產(chǎn)出商品性一致 的產(chǎn)品提供了條件 目前中國(guó)連棟玻璃溫室內(nèi)番 茄植株的生長(zhǎng)周期可達(dá)10個(gè)月 采收期可達(dá)8 個(gè)月 宏福農(nóng)業(yè)北京園區(qū)在7月下旬播種 9月 中旬定植 11月下旬采收 翌年7月中下旬拉秧 文章以宏福農(nóng)業(yè)越冬茬番茄生產(chǎn)為例 從溫室環(huán) 境控制 水肥管理 植株管理及人工管理4個(gè)方 面介紹番茄高效栽培管理技術(shù) 環(huán)境控制 計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)是智能溫室作物生產(chǎn) 中重要的組成部分 利用計(jì)算機(jī)環(huán)控系統(tǒng)不僅可 以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)環(huán)境的變化 還可以在電腦 手機(jī) 平板上實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中溫度 濕度 光照 CO 2 濃度及水肥的調(diào)控 目前世界上有3大主流 環(huán)境控制系統(tǒng) 分別是普瑞瓦 Priva 荷蘭 豪根道 Hoogendoorn 荷蘭 以及騎士 Ridder 荷蘭 宏福農(nóng)業(yè)北京園區(qū)采用Priva 荷蘭 計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)進(jìn)行溫室環(huán)境的調(diào)控 種植者作為環(huán)境控制的核心 負(fù)責(zé)環(huán)境策略 的制定與調(diào)整 各類傳感器負(fù)責(zé)采集環(huán)境數(shù)據(jù)并 傳輸?shù)娇刂贫?電腦 手機(jī) 控制端根據(jù)環(huán)境 數(shù)據(jù)及環(huán)境策略形成指令 并傳遞信號(hào)給溫室內(nèi) 的設(shè)備 設(shè)備接收指令后執(zhí)行指令 完成對(duì)溫室 內(nèi)環(huán)境的調(diào)控 溫度 溫度的精準(zhǔn)控制是智能溫室無土栽培模式的 優(yōu)勢(shì)之一 在智能溫室溫度管理過程中 一般采 用三段式溫度管理策略 圖1 第一階段為第 一天日出后到日落前 這一階段溫室溫度設(shè)置區(qū) 間為17 27 第二階段為第一天日落后到第二 天的凌晨 該階段溫度設(shè)置區(qū)間為12 18 第 三階段是第二天的凌晨到第二天日出前 該段溫 度設(shè)置區(qū)間為17 20 從圖1可以看出從第一 階段到第二階段溫度急劇下降 人為營(yíng)造一個(gè)較 大的晝夜溫差 有利于同化物向果實(shí)運(yùn)輸 提高 果實(shí)的產(chǎn)量與口感 第二階段到第三階段時(shí) 溫 圖1 智能溫室三段式溫度管理策略圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 時(shí)間 溫度 21 20 19 18 17 16 15 14 13 溫室園藝 2020 12 13 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 溫室園藝 度有所提升 溫度提升的速率不應(yīng)高于0 5 h 此階段提升溫度主要是為了提高作物本身的溫 度 使作物處于光合作用 準(zhǔn)備 階段 在接受 到太陽光時(shí)可以很快進(jìn)行光合作用 更高效地利 用光能 第三階段到第一階段溫度上升速度較為 緩慢 此階段溫室加溫的主要熱源是太陽輻射 太陽輻射加熱速度過快會(huì)導(dǎo)致果實(shí)結(jié)露 果實(shí)節(jié) 間較長(zhǎng)等情況 因此在溫度管理時(shí)會(huì)通過開窗通 風(fēng)等策略控制這段時(shí)間的加溫速率 使溫度上升 速度減緩 此外 在不同的季節(jié) 不同的天氣狀況以及 不同的植株?duì)顟B(tài)下 各個(gè)階段的時(shí)間長(zhǎng)度以及設(shè) 置溫度會(huì)發(fā)生變化 種植者需在各階段的溫度設(shè) 置范圍內(nèi)進(jìn)行上下調(diào)控 使植株生長(zhǎng)處于平衡狀 態(tài) 北方種植者在溫度管理方面應(yīng)將精力著重放 在冬季溫室加溫上 而南方種植者應(yīng)更多考慮夏 季的降溫措施 濕度 溫室內(nèi)的濕度與作物的蒸騰作用息息相關(guān) 番茄植株吸收的水分中90 會(huì)被蒸發(fā)掉 蒸騰 作用可以促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸 還會(huì)起到降溫的作用 作物蒸騰作用的能力取 決于飽和濕度差 HD 不同溫度條件下相同 的相對(duì)濕度其飽和濕度差的值不同 因此在番 茄的濕度管理上需通過飽和濕度差的值來控制 溫室內(nèi)的濕度 研究表明番茄的理想飽和濕度 差是在2 5 g m 3 之間 北京地區(qū)冬季溫室需保溫 因此白天通風(fēng)口 的開度會(huì)調(diào)小 以降低通風(fēng)量 導(dǎo)致白天室內(nèi)空 氣濕度偏高 影響植物蒸騰且使植物易受病害侵 染 利用暖氣可以降低溫室內(nèi)的濕度水平 保障 番茄的正常生長(zhǎng) 夏季溫度高 外界濕度也高 白天通風(fēng)口開度較大 與外界空氣交換較頻繁 另外夏季溫室內(nèi)還需要通過霧化設(shè)備降低溫室溫 度 增加溫室內(nèi)的濕度 防止過度蒸騰對(duì)植株造 成損害 2 3 以北京為代表的北方地區(qū) 氣候較 為干燥 即使夏季會(huì)通過霧化設(shè)備降溫增濕 真 菌性病害發(fā)生的情況也會(huì)較少 南方地區(qū)空氣濕 度較大 生產(chǎn)時(shí)應(yīng)重視溫室的排濕問題 光照 中國(guó)北方地區(qū)夏季 冬季光照差異巨大 圖 2是北京地區(qū)2019年9月 2020年9月的周光 照變化情況 從圖中可以看出 北京地區(qū)一年中 光照最好的時(shí)間在5 6月份 光照最差的時(shí)間在 1月份與12月份 溫室生產(chǎn)中使用漫反射玻璃 可以形成較多的反射光 植株的下部也可以很好 地接受光照 增加植株對(duì)光的吸收 從而增加產(chǎn) 量 另外補(bǔ)光設(shè)備的使用也可以有效增加產(chǎn)量 補(bǔ)光的時(shí)間段一般會(huì)選在太陽升起前及日落后 陰天光照不足時(shí)也可以在白天進(jìn)行補(bǔ)光 補(bǔ)光時(shí) 間根據(jù)植株光需求 補(bǔ)光燈效率以及自然光的量 進(jìn)行計(jì)算 番茄至少需要6 h黑暗期 在溫室進(jìn) 行補(bǔ)光時(shí)要注意補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng) 補(bǔ)充 CO 2 CO 2 是光合作用的主要原料之一 宏福農(nóng)業(yè) 在進(jìn)行智能連棟玻璃溫室番茄生產(chǎn)過程中 冬季 會(huì)在室內(nèi)補(bǔ)充CO 2 主要原因有兩點(diǎn) 冬季為 保持溫室內(nèi)的溫度 通常通風(fēng)口的開度較小 溫 室內(nèi)CO 2 不足會(huì)限制植物的光合作用 此時(shí)補(bǔ) 充CO 2 可以提高光合效率 從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提 升 溫室內(nèi)加溫能源采用天然氣 其燃燒后的 副產(chǎn)物中含有CO 2 白天鍋爐燃燒天然氣加熱的 水進(jìn)入到蓄熱罐中儲(chǔ)存用于晚上溫室加熱 產(chǎn)生 的CO 2 直接進(jìn)入溫室 實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用 CO 2 的補(bǔ)充時(shí)間段為晴天的9 00 15 00 溫室內(nèi) 的CO 2 濃度通常設(shè)置為800 mol mol 水肥管理 智能連棟玻璃溫室中使用的栽培方式是無土 圖2 日均光累計(jì)在一年中的變化 2019 9 2 2019 9 16 2019 9 30 2 019 10 14 2 019 10 28 2 019 11 11 2 019 11 25 2 019 12 9 2 019 12 23 2 020 1 6 2020 1 2 0 2020 2 3 2020 2 17 2020 3 2 2020 3 16 2020 3 30 2020 4 13 2 020 4 27 2020 5 11 2020 5 2 5 2 020 6 8 2020 6 22 2 020 7 6 2020 7 2 0 2020 8 3 2020 8 17 2 020 8 31 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 光照 J cm 2 日期 溫室園藝 2020 12 14 本 期 策 劃 Special Planning 高效栽培模式 栽培 通過水肥一體化系統(tǒng)進(jìn)行灌溉 生產(chǎn)過程 中營(yíng)養(yǎng)液管理有兩個(gè)重要指標(biāo) EC和pH EC是 單位距離導(dǎo)電的能力 EC的大小可以表示營(yíng)養(yǎng)液 濃度的高低 番茄的灌溉EC在2 0 4 0 mS cm 在生產(chǎn)過程中 冬季灌溉EC要高于夏季 一般 冬季灌溉EC在3 5 4 0 mS cm左右 夏季灌溉 EC在2 5 3 0 mS cm 為保證番茄的正常生長(zhǎng) 灌溉液pH一般控制在5 0 6 0 4 灌溉量的多少與當(dāng)日的光照情況有關(guān) 荷蘭 的灌溉模型表明 溫室中每積累1 J cm 2 的光 需灌溉3 mL m 2 的營(yíng)養(yǎng)液 灌溉開始時(shí)間在日出 后2 h左右 此時(shí)植株光合作用需要水分 另外 經(jīng)過2 h的升溫 植株本身的溫度達(dá)到一個(gè)比較 穩(wěn)定的狀態(tài) 此時(shí)進(jìn)行灌溉 不容易造成裂果 停止灌溉時(shí)間為晴天日落前2 h 陰天日落前5 h 如果停止灌溉時(shí)間太晚 基質(zhì)中水分含量過高 會(huì)導(dǎo)致根部缺氧變褐 如果停止灌溉時(shí)間太早 則容易導(dǎo)致植株缺水萎蔫 灌溉液所含的營(yíng)養(yǎng)元素很多 但是植株吸收 并不是等量或者等比吸收的 因此 可能會(huì)導(dǎo)致 一些元素富集 那么與它拮抗的元素就會(huì)吸收不 足 加大灌溉量可以沖走多余的營(yíng)養(yǎng)元素 使基 質(zhì)的EC與灌溉液EC相近 晴天條件下 成株 番茄灌溉排液量在30 左右為宜 植株管理 在智能溫室生產(chǎn)管理過程中 植株的管理 分為密度管理 葉片管理 花穗 果穗 管理 荷蘭番茄生長(zhǎng)光需求模型表明 小番茄每穗果 每天需光量為30 J cm 2 每個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)每天的需 光量100 J cm 2 宏福農(nóng)業(yè)北京園區(qū)定植時(shí)間為 9月 初始密度為2 9株 m 2 從圖2中可以看 出 定植后 光照條件越來越差 因此在定植時(shí) 初始密度不宜過高 2月份光照開始變好 此時(shí) 可以留下頭部生長(zhǎng)健壯的側(cè)枝 使其生長(zhǎng)為新 的頭 增加密度 提高光的利用率 從而增加 產(chǎn)量 夏季番茄密度可達(dá)到4 5株 m 2 宏福農(nóng) 業(yè)大慶園區(qū)定植時(shí)間為4月下旬 定植密度為 3 75株 m 2 定植后日照條件越來越好 初始密 度大可以增加植株對(duì)光的利用效率 在密度管 理上需要根據(jù)栽培地區(qū)的光照情況 定植時(shí)間 來確定初始密度 根據(jù)光照的變化規(guī)律進(jìn)行密 度的調(diào)整 一般番茄品種1穗花對(duì)應(yīng)3片葉 光合作用 產(chǎn)生的同化物在不同器官之間的分配比例不同 在生長(zhǎng)點(diǎn)的位置 3片葉與1穗花對(duì)應(yīng)的同化物 的分配比例大概為3 7 此時(shí)摘掉1片頂葉會(huì)使 本該進(jìn)入這片葉的同化物重新分配 更多的同化 物進(jìn)入到花穗 最后形成果實(shí) 提高了經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 另外摘除掉頂部葉片會(huì)使番茄植株的透光性變 好 底部葉片能接受到更多的光 提高光的利用 效率 人工管理 番茄植株進(jìn)入常規(guī)化管理之后 根據(jù)工人的 工作內(nèi)容及作業(yè)的位置 從上到下將溫室生產(chǎn)工 人分為5個(gè)工作小組 分別負(fù)責(zé)落蔓 盤頭 疏 花疏果 打葉與采摘工作 落蔓 盤頭 疏花疏 果組的工人需在升降車上完成其工作內(nèi)容 因此 需要對(duì)這3個(gè)組的工人進(jìn)行高空車的安全培訓(xùn) 整個(gè)溫室各項(xiàng)工作每周需按工作標(biāo)準(zhǔn)完成1次 整個(gè)生產(chǎn)季 工人的工種和工作區(qū)域固定 有 利于提高工人的工作效率 并讓工人具有生產(chǎn) 責(zé)任感 參考文獻(xiàn) 1 楊其長(zhǎng) 我國(guó)智能設(shè)施園藝技術(shù)突破之路在何方 J 中國(guó)農(nóng) 村科技 2018 000 001 37 39 2 許藝 李新旭 楊哲 等 我國(guó)連棟玻璃溫室番茄長(zhǎng)季節(jié)栽培產(chǎn) 量與荷蘭存在差距的原因分析 J 中國(guó)蔬菜 2020 10 1 8 3 王艷芳 馮穎 李新旭 等 連棟溫室番茄工廠化生產(chǎn)環(huán)境調(diào) 控技術(shù) J 中國(guó)蔬菜 2018 1 10 99 104 4 王艷芳 楊夕同 李新旭 蔬菜工廠化生產(chǎn) 二 連棟溫室番茄 工廠化生產(chǎn)水肥管理技術(shù) J 中國(guó)蔬菜 2018 354 8 107 109 作者簡(jiǎn)介 王康麗 1991 女 山東濰坊人 碩士 研究方向?yàn)橹悄軠厥沂卟嗽耘?引用信息 王康麗 劉湘?zhèn)?智能連棟玻璃溫室番茄高效生產(chǎn)管理技術(shù) J 農(nóng)業(yè)工程技 術(shù) 2020 40 34 12 14