CN109006256A

CN109006256A - 一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法

Info

Publication number: CN109006256A
Application number: CN201811227157.2A
Authority: CN
Inventors: 杨培岭; 王枭; 任树梅
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2018-12-18
Anticipated expiration: 2038-10-22
Also published as: CN109006256B

Abstract

本发明公开了一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法。所述方法，包括如下步骤：埋设滴灌带、设置土壤压力检测系统，施基肥，起垄，然后定植幼苗，定植后施底肥；根据监测结果，进行灌水，追肥；同时进行棚间管理；所述灌水的方法为：根据植株的生长周期划分为9期进行灌水；所述追肥的方法为：根据苗期、初花期与每穗果期的不同时期控制追肥；其中初花期分为花蕾出现期和花蕾已开放期；每穗果期分为坐果期、膨果期和末果期。本发明的栽培方法在番茄苗期通过刺激根系生长，增加根系生物量积累，促进根系发育，改变土壤养分的空间有效性，提高作物根冠比，从而提升了作物产量、水肥利用率与果实品质。

Description

一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法

技术领域

本发明是属于农业节水灌溉技术领域领域，具体涉及一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法。

背景技术

节水增效理念是促使我国节水灌溉技术发展的重要力量，我国的节水灌溉技术也在不断推陈出现，由渠道防渗、喷灌、微喷灌、渗灌到近年来较为推广的滴灌，有滴灌细化改进到膜下灌和地下滴灌，灌溉方式发生改变，节水增效理念也大为加强。

地下滴灌对于防止地表蒸发和增加水分利用效率有重大突破，地下滴灌系统是很重要的一种节水灌溉系统。目前，地下滴灌灌水器流量大多在1L/h-2L/h，相应的水肥一体化灌水施肥制度都以此建立。上述流量对于不同温室作物地下滴灌灌水施肥制度较为合理，且不同试验基于滴灌带埋深、灌水水压、土壤质地不同条件下对温室作物的施肥灌水有大量的探索。而目前少有灌水器流量小于1L/h的地下滴灌，基于小于1L/h地下滴灌的温室作物灌溉制度更是少之又少。

地下滴灌能够将作物所需的养分水分直接输送至作物根系，大大提高了水分养分利用率。而当地下滴灌流量较大，经常出现土壤水分过饱和现象，加速了土壤排气过程，短期内使细胞呼吸减弱，继而组织细胞吸水。同时忤峰等研究认为当地下滴灌灌水器设计流量较大时，大于土壤水分扩散能力且受土壤排气的影响，灌水器附近土壤迅速达到饱和，进而在出口处产生正压，灌水器的水力性能也因此受到影响，地下滴灌滴头流量设计中，不仅要考虑灌水器水力性能的稳定，也要考虑作物对土壤含水率空间分布的要求。

邢英英等认为在灌水量为151.12～207.76mm，施肥量为453.58～461.08kg/hm²，N、P₂O₅和K₂O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第1、2、3穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2，常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3时，即可达到番茄产量和水分利用效率等综合效益的提高。但该水肥调控方法只进行了3穗果试验，而一般番茄植株可生长至4-5穗果，对于一些具有无限制生长特性的番茄品种可生长至6-7穗果，因此当番茄植株生长大于3穗果该水肥调控方法并不适用。并且该施肥方法只对果实膨大期肥量进行规定，并没有确定坐果期、膨大期、成熟期的施肥频次，因此该施肥方法仍然较为笼统，没有达到对肥料的更高效利用。

目前，部分小流量地下滴灌比较成熟，能够对温室作物稳定的灌水施肥，抗堵塞性能较好，在能够满足减少灌水量的同时保持温室作物的高产、高品质，因此如何调控小流量灌溉使其满足作物需水规律，系统化小流量地下滴灌，制定小流量地下滴灌水肥调控模式是十分必要的。

一般针对温室番茄的施肥方式是将番茄植株划分为几个生育期，根据每个生育期番茄的需养量来推算施肥量，施肥频次也是根据生育期需氧量的多少划分。并通过调节番茄植株器官发育合理番茄植株地上部分与地下部分配比促进地上部分生长提高产量。当植物全部根系均匀接触氮素时，根系对氮素供应浓度产生系统反应，即根系的伸长率会随着氮素浓度提高而降低。因此如何做到合理的施肥配比，科学的水肥调控方法，为微小流量水肥一体化灌水施肥制度是十分必要的。

在适宜浓度范围内，增加氮、磷、钾供应量可以促进作物地上部分和根系的生长，而往往养分供应量的增加对地上部分生长的促进作用大于对根系的促进作用，导致根冠比随施肥量的增加不断减低。当养分降低时，根部将减少向地上部输送的细胞分裂素的运输，地上部生长缓慢，植物将更多的碳水化合物分配到根系中供其发育，增加根体积、根表面积、根长密度，使根系与更多土壤接触，促进根系吸收养分，为作物的生长保证养分供应。而当长期缺氧时地上部生长受到严重抑制，而叶片将无法保证将充足的碳水化合物输送到根部，最终根系生长也受到抑制。因此在作物全生育期合理的施肥频率与施肥量是保证合理的根冠比，促进植株生长，提高果实产量的重要环节。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法。

为此本发明的技术方案如下：

一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法，包括如下步骤：

埋设滴灌带、设置土壤压力检测系统，施基肥，起垄，然后定植幼苗，定植后施底肥；

根据监测结果，进行灌水，追肥；同时进行棚间管理；

所述灌水的方法为：根据植株的生长周期划分为苗期、初花期、前3穗果开花期、第1穗果期、第2穗果期、第3穗果期、第4穗果期、第5穗果期、第6穗果期；苗期、初花期各灌水1次，前3穗果期共灌水4次，其后每穗果期各灌水1次；

所述追肥的方法为：根据苗期、初花期与每穗果期的不同时期控制追肥；其中初花期分为花蕾出现期和花蕾已开放期；每穗果期分为坐果期、膨果期和末果期。

上述栽培方法中，所述埋设滴灌带的方法为将滴灌带埋在15-30cm处。

上述栽培方法中，优选的，所述埋设滴灌带的方法为将滴灌带埋在30cm处。

上述栽培方法中，所述施基肥，起垄，然后定植幼苗的方法为：在未起垄前每亩均匀撒施12-13m³有机肥作为基肥；采用双排种植，每排有4个垄，垄高15-25cm，行距40cm，株间距30-35cm，每亩定植9500-10000株。

上述栽培方法中，所述设置土壤压力检测系统的方法为：取n个灌水器作为测量点，在每个点在灌水器附近装设2个负压计，分别监测20cm、40cm土层负压值变化；取n个负压计读数值的平均值作为监测值。n可以取值为3-5的整数。

上述栽培方法中，通过监测20cm、或40cm土层土壤负压和土壤含水率的来控制灌水开始或结束：当达到灌水下限相应的负压值时开始灌水，当负压计值为0时则停止灌水。

上述栽培方法中，在定植幼苗前，灌水12h以上，待40cm负压计读数为0时停止灌水；在定植幼苗后，持续灌水48h以上，保持各小区40cm负压计读数为0；补齐蔫萎苗、死苗后，再灌水至40cm负压值为0时停止灌水；苗期灌水始终以植株根区20cm土层负压值为-30为灌水下限。

上述栽培方法中，所述灌水和追肥的具体方法如下表所示：

上述栽培方法中，所述灌水的方法为：通过植株不同时期的干物质累积量和灌水量logistic曲线，计算不同时期的灌水量；其中曲线为：Y＝1/(b₁^t+b₀+1/U)；其中Y为植株干物质累积量(g)；U为因变量上限＝260(g)；t为灌水量(mm)；b₀为0.192，b₁为0.929，R²为0.971；在干物质累积量为最大时，得到的t为灌水量，根据实际情况灌水量浮动范围为(t-2)-(t+3)。

上述干物质累积量和灌水量logistic曲线是根据试验中不同阶段累计灌水量与番茄植株干物质积累量拟合出来的，具体方法为：

番茄植株干物质积累曲线是根据试验中不同阶段累计灌水量与番茄植株干物质积累量拟合出来的。

在前期番茄试验中进行了3种灌水处理(147.24mm、127.56mm、109.47mm)，分别产生3种耗水量，分别是127.56mm、109.67mm、96.96mm。耗水量为96.96mm的处理产量、灌溉水分利用效率最高，将3组耗水量与该处理下的植株干物质积累量进行逻辑曲线拟合。发现当耗水量为96.96mm时，番茄植株不同阶段的累计耗水量与植株干物质积累量相关度较高。

不同时段内番茄的耗水量ET：

ET＝P+I+U-R-D-ΔW

P是有效降雨量，I为灌水量，U为地下水补给量，R为径流量，D为深层渗漏量，ΔW为试验初期与末期0-100cm土壤水分变化量。降雨量为0，对于滴灌每次的灌水量较少，故R和D可忽略不计，地下水位在50m以下，故U可忽略不计。因此上式简化为：

ET＝I-ΔW。

当耗水量为96.96mm时的处理全生育期共进行了9次灌水，灌水结束后一段时间内测去了植株干物质积累量，如下表1所示：

表1

根据作物生长遵循着单“S”形生长曲线模式，即这类型果实表现出慢—快—慢—快的生长节奏，利用logistic生长曲线模拟植株干物质累积量植株需水积累量曲线：

Y＝1/(b₁^t+b₀+1/U)；Y为番茄植株干物质累积量(g)，即干物质；U：因变量上限；t：灌水量(mm)；b₁和b₀：参数，其中各参数的值如表2所示：

表2

根据公式，植株生物量积累模型将番茄植株分为9个灌水时段，每个时段的灌水定额如下表3所示：

表3

所以，根据实际情况灌水量浮动范围为(t-2)-(t+3)，每个时段的灌水定额可以选择如下表4所示：

表4

表3-4中，果期的St.1-St.7期开始灌水的标志：

St.1：前3穗果开花后；

St.2：第1穗果坐果时；

St.3：第2穗果果实膨大时；

St.4：第3穗果果实膨大时；

St.5：第4穗果坐果时；

St.6：第5穗果坐果时；

St.7：第6穗果坐果时。

依据上述，将植株生长阶段分为：为苗期、初花期、前3穗果开花期(St.1)、第1穗果期(St.2)、第2穗果期(St.3)、第3穗果期(St.4)、第4穗果期(St.5)、第5穗果期(St.6)、第6穗果期(St.7)；每个灌水时段分别为苗期、初花期各灌水1次，前3穗果期共灌水4次，其后每穗果期各灌水1次；

每期灌水的下限如下：

关于灌水，果期内7个灌水时间段分别在前3穗果果期共灌水4次，具体时间为：前3穗果开花时间重叠，第1、第2穗果基本同时开花，第3穗果开花稍微晚些，因此在前3穗果开花后灌水1次，第1穗果坐果时开始灌水，灌水1次；第2穗果果实膨大时灌水1次，第3穗果果实膨大期灌水1次。此后的第4、第5、第6穗果的花期均发生在前一穗果的坐果后，因此灌水时间均以各穗果开始坐果为标准，第4、第5、第6穗果在坐果时期开始灌水，各灌水1次。

每穗果的坐果期、膨大期、红熟期的灌水下限不同，各穗果的灌水时段应保证土壤负压在灌水下限以内，即每穗果在坐果时开始灌水后，应合理调节灌水量保证在果实膨大期、红熟期的土壤负压均在该时期的设计灌水下限以内，在下穗果灌水前，土壤负压应在上穗果果实红熟期设定的灌水下限以内。

上述栽培方法中，所述追肥的具体方法为：第1穗果期追施1次，第2穗果期追肥3次，第3穗果期追肥5次，第4-6穗果期每期追肥频率为7次，各果期追肥量均等，果期内每次追肥追肥量均等。

上述栽培方法中，所述底肥和追肥的总肥量为520kg/hm²-695kg/hm²；其中追肥和底肥的比例为2:1，所述基肥和追肥为水溶性复合肥。

所述初花期为：番茄植株在苗期过后生长至3排花后开始结果，此后番茄生长均为开1排花结1穗果，将此3排花的生长时段定义为初花期。

与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点：

本发明的栽培方法根据番茄果实生长遵循着单“S”形生长曲线模式，即这类型果实表现出慢-快-慢-快的生长节奏，提出适应番茄植株生长规律的灌水方法；在番茄苗期通过刺激根系生长，增加根系生物量积累，促进根系发育，改变土壤养分的空间有效性，提高作物根冠比，从而提升了作物产量、水肥利用率与果实品质。

本发明的栽培方法按照小流量滴灌技术要求设计，按照不同作物调整水肥一体化技术要求，实现了对作物少量高频次灌溉，调高了水分生产效率和养分利用率，减少了土壤的化学肥料污染，使作物根系活动层土壤三相性处于稳定状态，长时间干湿交替状态，低压既保证了灌水器按照设计流量出流，又能满足作物的水分需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或成分比例上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围内。本发明中所使用的材料和装置，如无特殊说明，均为市售。

实施例1

在土壤表面下30cm处埋设滴灌带，由水源引出干管，通常采用Φ63PVC管材。引出干管后，先接一个水表，而后按一定比例设置灌水器(流量范围50-2500升/小时，肥料添加比例3％-10％)施入各小区，而后用连接支管，支管采用Φ32PE，用旁通与毛管连接。

未起垄前每亩均匀撒施12-13m³有机肥作为基肥；采用双排种植，每排有4个垄，垄高20cm，行距40cm，株间距33cm。

任意均匀取3个灌水器作为测量点，在每个测量点装设2个负压计，分别监测20cm、40cm土层负压值变化。取3个负压计读数值的平均值作为监测值，在定植幼苗前，灌水12h以上，待40cm负压计读数为0时停止灌水；在定植幼苗后，持续灌水48h以上，保持各小区40cm负压计读数为0；补齐蔫萎苗、死苗后，再灌水至40cm负压值为0时停止灌水；

根据监测值的结果，当负压的平均值达到灌水下限时开始灌水，当负压计的平均值值为0时停止灌水，进行灌水，追肥。

根据logistic生长曲线模拟的植株干物质累积量植株需水积累量曲线：

Y＝1/(b₁^t+b₀+1/U)；Y为番茄植株干物质累积量(g)，即干物质；U：因变量上限；t：灌水量(mm)；b₁和b₀：参数，其中各参数的值如所示：

根据公式，植株生物量积累模型将番茄植株分为9个灌水时段，每个时段的灌水定额如下所：

番茄全生育期灌水定额控制在93mm-113mm，根据番茄生长特性分9次灌水，每次的灌水定额已由表5给出，每次灌水定额通过测量土壤负压控制。

表5

灌水的方法为：根据植株的生长周期划分为为苗期、初花期、前3穗果开花期(St.1)、第1穗果期(St.2)、第2穗果期(St.3)、第3穗果期(St.4)、第4穗果期(St.5)、第5穗果期(St.6)、第6穗果期(St.7)；苗期、初花期各灌水1次，前3穗果开花时间重叠，第1、第2穗果基本同时开花，第3穗果开花稍微晚些，因此在前3穗果开花后灌水1次，第1穗果坐果时开始灌水，灌水1次；第2穗果果实膨大时灌水1次，第3穗果果实膨大期灌水1次。此后的第4、第5、第6穗果的花期均发生在前一穗果的坐果后，因此灌水时间均以各穗果开始坐果为标准，第4、第5、第6穗果在坐果时期开始灌水，各灌水1次。

果期的St.1-St.7期开始灌水的标志：

St.1：前3穗果开花后；

St.2：第1穗果坐果时；

St.3：第2穗果果实膨大时；

St.4：第3穗果果实膨大时；

St.5：第4穗果坐果时；

St.6：第5穗果坐果时；

St.7：第6穗果坐果时。

每穗果的坐果期、膨大期、红熟期的灌水下限不同，各穗果的灌水时段应保证土壤负压在灌水下限以内，即每穗果在坐果时开始灌水后，应合理调节灌水量保证在果实膨大期、红熟期的土壤负压均在该时期的设计灌水下限以内，在下穗果灌水前，土壤负压应在上穗果果实红熟期设定的灌水下限以内，灌水下限如表6所示。

追肥的方法为：根据苗期、初花期与每穗果期的不同时期控制追肥；其中初花期分为花蕾出现期和花蕾已开放期；每穗果期分为坐果期、膨果期和末果期，

灌水和追肥的具体控制方法如下表6所示：

表6

定植后：已预先埋设的负压计检测土壤水分变化。在番茄植株苗期灌水始终以植株根区20cm土层负压值为-30为灌水下限。并注意温室两侧通风，防治温室内空气湿度过高。

苗期时，当20cm土层土壤负压达到-30MPa时开始灌水，此时期灌水定额为10mm-13cm，控制20cm土层土壤负压始终在-30MPa以内，苗期至花期持续20-25d左右，在此阶段务必保证滴灌带稳定持续小流量供水，此灌水状态下土壤负压不会达到0MPa。

在花蕾已开放阶段，当40cm土层土壤负压达到-30MPa时开始灌水，此期间灌水定额为13mm-15cm，控制40cm土层土壤负压始终在-30MPa以内，花蕾已开放阶段持续1周左右，在此阶段务必保证滴灌带稳定持续小流量供水，此灌水状态下土壤负压不会达到0MPa。

果期共灌水7次，基本保证每穗果灌水1次，前3穗果灌水4次，则在此方法下番茄植株会产生5-6穗果。表6中的果期表示每穗果的果实生长阶段及设置的灌水下限。

番茄植株果期同样通过土壤负压控制，前3穗果实坐果时控制40cm土层土壤负压在-20MPa以内，膨果期控制40cm土层土壤负压在-10MPa以内，红熟期控制40cm土层土壤负压在-30MPa，负压上限均为0MPa，前3穗果共灌水37-46mm。第4穗果(第4穗果的坐果期开始至红熟期)灌水1次，灌水定额为7-9mm。第5穗果(第5穗果的坐果期开始至红熟期)灌水1次，灌水定额为18-20mm。第6穗果(第6穗果的坐果期开始至红熟期)灌水1次，灌水定额为8-10mm。第4至6穗果的土壤负压调控与前1穗果一样。

关于追肥，以复合肥“圣诞树”为例，将复合肥分为定植后一次性施入(底施)与番茄生育期内追施(追肥)2部分，追肥与底肥比例为2:1：

每穗果期为1个追肥时段，第1穗果期追施1次，第2穗果期追肥3次，第3穗果频率为5次，第4穗果施肥频率为7次；如仍要保持植株继续生长，在第5、第6穗果追肥时段仍保持7次追肥；各时段追肥量均等，时段内每次追肥追肥量均等；追肥时可用72L塑料桶溶解可溶性复合肥，每个追肥时段追肥时用72L塑料桶分3次、5次或7次等浓度溶解，即果期追肥时将每一次肥料溶解成72L的水肥溶液，如果此时段追施1次，则将72L水肥溶液一次性施入；如果此时段追施3次，则将72L水肥溶液分3次等量施入(即每次施入24L)；如果此时段追施5次，则将72L水肥溶液分5次等量施入(即每次施入72/5L)，如果此时段追施7次，则将72L水肥溶液分7次等量施入(即每次施入72/7L)。

底肥和追肥的总肥量为520kg/hm²-695kg/hm²，例如选择总肥量为521.16kg/hm²、694.8kg/hm²。

同时，当负压力为0.1MPa时，保证每个时段第1次追肥时长控制在4h，第2次追肥时长控制在3h，第3次往后追肥时长控制在2h；当负压力在0.06MPa-0.08MPa之间，保证每个时段第1次追肥时长控制在5h，第2次追肥时长控制在4h，第3次往后追肥时长控制在3h；

每次施肥前调试灌水压力，压力稳定在0.06MPa-0.1MPa之间后，继续灌水1h；每次追肥结束再灌水2h。每次施肥结束24h后再对作物按照灌溉制度进行灌水。

在灌水和施肥的同时，进行棚间管理：进行温湿度管理，植株管理，辅助授粉工作等；其中，所述棚间管理步骤中，要保持温室中各小区温湿度均衡，一天各时间段温湿度均衡，保持各小区空气流通通畅，在植株进入花期果期后，定期进行疏花、疏果、打叶、施叶面肥。授粉可采用人工授粉或人工养蜂授粉。

设置合理的灌水周期和施肥周期有利于不同作物的生长。对于温室番茄，植株根系较深且耗水较少，宜降低灌水下限减少灌水量从而提高作物品质，尤其是提高果实糖分积累。苗期不施肥，每穗果开花时分追肥有利于作物的养分吸收，既提高养分的利用率也有利于提高。

Claims

1.一种基于小流量灌水器的温室番茄栽培方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据监测结果，进行灌水，追肥；同时进行棚间管理；

所述灌水的方法为：根据植株的生长周期划分为将植株生长阶段分为：为苗期、初花期、前3穗果开花期、第1穗果期、第2穗果期、第3穗果期、第4穗果期、第5穗果期、第6穗果期；苗期、初花期各灌水1次，前3穗果期共灌水4次，其后每穗果期各灌水1次；

2.根据权利要求1所述的栽培方法，其特征在于，所述埋设滴灌带的方法为将滴灌带埋在15-30cm处。

3.根据权利要求1所述的栽培方法，其特征在于，所述施基肥，起垄，然后定植幼苗的方法为：在未起垄前每亩均匀撒施12-13m³有机肥作为基肥；采用双排种植，每排有4个垄，垄高15-25cm，行距40cm，株间距30-35cm，每亩定植9500-10000株。

4.根据权利要求1所述的栽培方法，其特征在于，所述设置土壤压力检测系统的方法为：取n个灌水器作为测量点，在每个点在灌水器附近装设2个负压计，分别监测20cm、40cm土层负压值变化；取n个负压计读数值的平均值作为监测值。

5.根据权利要求4所述的栽培方法，其特征在于，通过监测20cm、或40cm土层土壤负压和土壤含水率的来控制灌水开始或结束：当达到灌水下限相应的负压值时开始灌水，当负压计值为0时则停止灌水。

6.根据权利要求5所述的栽培方法，其特征在于，在定植幼苗前，灌水12h以上，待40cm负压计读数为0时停止灌水；在定植幼苗后，持续灌水48h以上，保持各小区40cm负压计读数为0；补齐蔫萎苗、死苗后，再灌水至40cm负压值为0时停止灌水；苗期灌水始终以20cm土层负压值为-30为灌水下限。

7.根据权利要求5所述的栽培方法，其特征在于，所述灌水和追肥的具体方法如下表所示：

。

8.根据权利要求7所述的栽培方法，其特征在于，所述灌水的方法为：通过植株不同时期的干物质累积量和灌水量logistic曲线，计算不同时期的灌水量；其中曲线为：Y＝1/(b₁^t+b₀+1/U)；其中Y为植株干物质累积量(g)；U为因变量上限＝260(g)；t为灌水量(mm)；b₀为0.192，b₁为0.929，R²为0.971；在干物质累积量为最大时，得到的t为灌水量，根据实际情况灌水量浮动范围为(t-2)- (t+3)。

9.根据权利要求7所述的栽培方法，其特征在于，所述追肥的具体方法为：第1穗果期追施1次，第2穗果期追肥3次，第3穗果期追肥5次，第4-6穗果期每期追肥频率为7次，各果期追肥量均等，果期内每次追肥追肥量均等。

10.根据权利要求9所述的栽培方法，其特征在于，所述底肥和追肥的总肥量为520kg/hm²-695kg/hm²；其中追肥和底肥的比例为1：2，所述基肥和追肥的为水溶性复合肥。