CN109601282B - 高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，包括：番茄开花后保留第1至第5穗果，控制每穗果坐果主根区土壤相对含水量适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；对应不同阶段的控制下限依次为62％、67％、67％、77％、77％、77％、62％、50％；根据不同阶段土壤相对含水量的控制标准进行滴灌肥水管理。同时公开一种滴灌设备，结合滴灌土壤水分控制参数，方便控制番茄不同生育阶段水肥施用，利于资源的合理利用。

Description

高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法
技术领域
本发明涉及蔬菜种植的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法。
背景技术
华北平原地区水资源匮乏，地下水超采严重。蔬菜生产耗水量大。科学合理的滴灌技术能将肥水维持在蔬菜根区，减少肥水深层渗漏，在保证高产的同时，提高肥水利用效率。然而，目前菜农滴灌肥水管理多凭经验，存在盲目、粗放问题。对山东寿光滴灌设施蔬菜生产调查显示，单季平均灌水量8300.0m3/hm2，N、P2O5、K2O平均用量1295.0、909.0、1296.0kg/hm2(n＝61)，大大超出蔬菜实际需求。研究设施蔬菜关键生育期滴灌参数，优化建立简便量化滴灌肥水管理方案，有利于推动菜农肥水施用合理化。
番茄是华北平原地区设施蔬菜主栽种类，温室番茄滴灌适宜水量研究较多。一些研究依据番茄需水量设计滴灌水量。参考作物蒸发蒸腾量(ET0)作为需水量估算参数，可采用Penman-Monteith公式直接计算，其修正后能用于日光温室种植条件。但是ET0的计算需使用气象数据，而北方传统日光温室内部空间较小，安装气象站容易影响周围蔬菜生长；另外完全自动化滴灌设备体积大，适合大型的生产基地，但是针对种植面积不是很大的菜农，这种设备造价高、占地面积大，不便于推广。番茄根系较浅，主要分布在0～30cm土体。一些研究采用番茄主根区土壤含水量、水吸力值或基质势作为灌溉依据，可通过田间原位安装的土壤水分监测装置测定，不会对蔬菜生长造成影响。合理的滴灌肥量应在合理滴灌水量下综合考虑蔬菜产量水平和根区土壤养分供应。目前多数研究番茄产量偏低，与菜农实际生产水平相差较大。本申请番茄产量达到9.3～10.1t/亩，未见该产量水平下滴灌适宜肥水用量研究结果。此外，现有番茄滴灌肥水研究多以合理化总用量为主，鲜见基于不同发育阶段的适宜水量和肥量研究，缺乏既科学合理又方便农民操作的滴灌肥水管理方案。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，控制不同阶段的土壤含水量，为番茄种植提供简便量化的肥水管理方案，改变了常规盲目粗放水肥管理方式可节水节肥，还利于产量提高。
本发明还有一个目的是提供一种用于高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法的滴管设备，通过设置的控制结构可更灵敏的监测不同阶段的肥水量，便于合理进行不同阶段的水肥管理。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，包括：
在番茄定植前，土壤基施有机肥，翻耕起垄，定植番茄；
定植后的番茄，在关键生育期控制0～40cm主根区的土壤相对含水量适宜值和下限，具体包含：定苗期、缓苗期按常规管理进行控制；开花后保留第1穗果至第5穗果，控制第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间土壤相对含水量适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，控制第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；控制第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区的土壤相对含水量下限依次为62％、67％、67％、77％、77％，控制第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前土壤相对含水量下限依次为77％、62％、50％；
根据不同生育阶段土壤相对含水量的控制标准和集约化种植区域灌溉条件进行肥水管理，对频繁滴灌较难实现的种植区推荐按照简便量化方案操作，具体包含：
a：番茄定苗期、缓苗期按常规水量管理；
b：开花期和坐果期：采用全水溶滴灌专用肥进行肥水管理，开花期，视长势不滴灌或滴灌专用肥1次，滴水量5.9～6.1m3/亩；自第1穗果坐果开始，每10～12天滴灌1次肥水，对应坐果期不同阶段土壤相对含水量适宜值和下限的控制标准，滴水量依次为5.9～6.1m3/亩、12～13.3m3/亩、12～13.3m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、12.7～13.3m3/亩及7.3～8m3/亩；配合每次滴水所使用的全水溶滴灌专用肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量的参考标准，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，所述全水溶滴灌专用肥对应开花期施用量2.3～2.7kg/亩，对应坐果期不同阶段施用量依次为2.3～2.7kg/亩、4.7～5kg/亩、4.7～5kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、4.7～5kg/亩及4.7～5kg/亩。
优选的是，所述第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区土壤相对含水量的适宜值依次为69％、78％、78％、87％及87％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量的适宜值依次为87％、69％以及56％。
优选的是，所述有机肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量参考标准：
按鲜基量计，所述有机肥施用量为1.3～1.7t/亩；
按干基量计，所述有机肥中N、P2O5及K2O含量分别为1.5～2.5％、0.9～3％及2～4％，所述有机肥的含水量为10～40％。
优选的是，所述起垄的垄宽为60～80cm；番茄苗种植行距设置为60～70cm，株距设置为45～50cm。
优选的是，所述定苗期、缓苗期按常规管理进行控制，是以定苗期、缓苗期的滴水量16～18m3/亩/次为标准。
优选的是，还包括中微量元素肥和生物刺激物，所述中微量元素肥采用800-1000倍液叶面喷施2次，所述生物刺激物采用800～1000倍液叶面喷施2次，所述中微量元素肥和生物刺激物配合不同阶段的所述全水溶滴灌专用肥施用。
本发明还提供一种用于所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法中的滴灌设备，包括：
施肥器，其为中空的箱体，所述施肥器包括搅拌轴，所述搅拌轴一端固定在所述箱体的顶面内壁，另一端竖直向下延伸设置，且所述搅拌轴外壁轴向均匀设置多个搅拌叶；电机，其驱动所述搅拌轴；滴灌管道，其包括水泵输出管、滴水管道和水肥管道，所述水泵输出管分别与所述滴水管道及施肥器液体相通设置，所述水肥管道和所述施肥器液体相通设置，且所述水肥管道沿番茄种植区的垄两侧分布，所述滴水管道布设在所述水肥管道远离所述番茄的一侧；所述水泵输出管、滴水管道和水肥管道分别设置电磁阀和流量计；
肥料箱，其包含设置在所述施肥器顶端结构相同的第一肥料箱和第二肥料箱，所述第一肥料箱内容纳开花期追施的以N、P2O5及K2O含量质量比为21～25:10～15:12～17的全水溶滴灌专用肥，所述第二肥料箱内容纳坐果期追施的以N、P2O5及K2O含量质量比为17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥；所述肥料箱与所述施肥器连接的一面设置相通的通孔，所述肥料箱的侧面设置透明窗，透明窗上设置刻度；所述肥料箱还包括推杆，所述推杆竖直设置在所述肥料箱内部，所述推杆底部设置密封塞，且所述密封塞和通孔适配；气泵，其设置在所述肥料箱顶端，且所述气泵的连接杆贯穿所述肥料箱顶面连接并驱动所述推杆；
控制机构，其包括控制器、报警器以及单杆多节式水盐传感器，所述控制器设置在所述电机的内部，所述水盐传感器位于种植区域中部垄内，按照与周围4株番茄等距埋设，所述控制器分别连接并控制所述报警器、单杆多节式水盐传感器、电磁阀、水泵、电机及气泵；
其中，所述控制器内储存滴水管道及水肥管道上的电磁阀的预设编号，所述控制器内还储存定苗、缓苗期滴水16～18m3/亩，自第1穗果开花后保留5穗果，第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区土壤相对含水量的适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；对应不同阶段土壤相对含水量的控制下限依次为62％、67％、67％、77％、77％、77％、62％及50％；
配合所述控制器内存储的不同生育阶段土壤相对含水量的控制标准，所述控制器内还存储对不能频繁滴灌的种植区推荐使用的简便量化肥水控制与管理方案的相关数据，具体为：番茄定苗、缓苗期的滴灌水量为16～18m3/亩；开花期，视长势不滴灌或滴灌专用肥1次，滴水量5.9～6.1m3/亩；自第1穗果坐果开始，每10～12天滴灌1次肥水，对应坐果期不同阶段土壤相对含水量适宜值和下限的控制标准，滴水量依次为5.9～6.1m3/亩、12～13.3m3/亩、12～13.3m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、12.7～13.3m3/亩及7.3～8m3/亩；配合每次滴水所使用的全水溶滴灌专用肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量的参考标准，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，所述全水溶滴灌专用肥对应开花期施用量2.3～2.7kg/亩，对应坐果期不同阶段施用量依次为2.3～2.7kg/亩、4.7～5kg/亩、4.7～5kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、4.7～5kg/亩及4.7～5kg/亩，以在定苗、缓苗期，所述控制器控制水泵以及滴水管道的电磁阀打开滴灌水；开花期，按开花期所需的全水溶滴灌专用肥的施用量，由所述控制器控制气泵打开控制所述第一肥料箱的推杆来回移动的时间，将开花期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，再打开水肥管道上的电磁阀追施开花期所需的全水溶滴灌专用肥，同时所述控制器控制滴水管道上的电磁阀打开以进行滴水；坐果期，按坐果期不同阶段所需的全水溶滴灌专用肥的施用量，由所述控制器控制气泵打开控制第二肥料箱的推杆来回移动的时间，将坐果期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，同时所述控制器控制滴水管道上的电磁阀打开以进行滴水；此外，所述控制器控制滴水管道和水肥管道进行肥水灌溉时，同时控制所述单节多杆式水盐传感器监测的数据与对应阶段的土壤相对含水量的适宜值比对，以当所述单杆多节式水盐传感器监测的数据超过该阶段土壤相对含水量的适宜值时，所述控制器控制所述报警器发出警报并同时控制滴水管道的电磁阀关闭，当所述单杆多节式水盐传感器监测的数据低于该阶段的土壤相对含水量时，所述控制器控制所述报警器发出警报并同时控制滴水管道的电磁阀处于打开状态，直到所述单杆多节式水盐传感器监测的数据达到该阶段土壤相对含水量所述控制器控制所述滴水管道的电磁阀关闭。
优选的是，还包括移动终端，其与所述水盐传感器通讯连接，所述移动终端连接并受控于所述控制器，以使所述水盐传感器监测的数据信息通过所述控制器传输给所述移动终端。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明根据番茄需求在不同生育阶段施用不同量的水肥，确定在高产水平下关键生育期土壤相对含水量的适宜值及控制下限，以利于资源的合理利用，同时根据不同生育阶段的土壤相对含水量的控制参数，建立了滴灌番茄生长发育所需水肥用量，并对该用量下番茄产量、品质及养分吸收情况分别进行了试验评价，进而通过试验证明不同生育阶段水肥施用量直接影响番茄产量、品质及养分吸收，本申请还对建立的番茄不同生育阶段滴灌参数进行了优化，获得简便量化的高产滴灌方案，优化后的滴灌参数使得最高产量达到10.1t/亩。本发明可为农民栽培番茄提供简便量化滴灌方案，以便进行科学种植栽培，利于节水节肥及高产。
本发明同时设计一种用于高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法中的滴灌设备，通过施肥器中的搅拌轴及搅拌叶进行水肥混合，更方便且更充分，通过设置的肥料箱能定量的控制进入施肥器中的肥料，以便将定量的肥料和水混合，然后通过水肥管道将水肥滴灌到番茄的栽培土壤中，当栽培土中滴灌肥水后水量不足以支撑该阶段所需求的水量，再通过滴水管道将进行补充水分，滴水滴肥分开进行，有利于控制施水量和施肥量，合理利用资源的同时能满足番茄生长的营养及水分需求，以便于控制关键生育期不同阶段的肥水用量，为农民按照简便量化肥水管理方案进行操作提供技术支持，本发明滴灌设备设计简单，能自动控制以节省人力，易于操作，便于推行，并且能提供不同阶段的肥水管理数据，便于形成科学的管理方案。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法的流程图；
图2为本发明所述的滴灌水量对冬春茬番茄0～100cm土体含水量的影响；
图3为本发明所述的滴灌设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，包括：
在番茄定植前，土壤基施有机肥，翻耕起垄，定植番茄；
定植后的番茄，在关键生育期控制0～40cm主根区的土壤相对含水量适宜值和下限，具体包含：定苗期、缓苗期按常规管理进行控制；开花后保留第1穗果至第5穗果，控制第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间土壤相对含水量适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，控制第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；控制第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期主根区的土壤相对含水量下限依次为62％、67％、67％、77％、77％，控制第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前土壤相对含水量下限依次为77％、62％、50％；
根据不同生育阶段土壤相对含水量的控制标准和集约化种植区域灌溉条件进行肥水管理，对频繁滴灌较难实现的种植区推荐按照简便量化方案操作，具体包含：
a：番茄定苗期、缓苗期按常规水量管理；
b：开花期和坐果期：采用全水溶滴灌专用肥进行肥水管理，开花期，视长势不滴灌或滴灌专用肥1次，滴水量5.9～6.1m3/亩；自第1穗果坐果开始，每10～12天滴灌1次肥水，对应坐果期不同阶段土壤相对含水量适宜值和下限的控制标准，滴水量依次为5.9～6.1m3/亩、12～13.3m3/亩、12～13.3m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、12.7～13.3m3/亩及7.3～8m3/亩；配合每次滴水所使用的全水溶滴灌专用肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量的参考标准，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，所述全水溶滴灌专用肥施用量对应开花期施用量2.3～2.7kg/亩，对应坐果期不同阶段依次为2.3～2.7kg/亩、4.7～5kg/亩、4.7～5kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、4.7～5kg/亩及4.7～5kg/亩。
在上述方案中，番茄不同阶段对水分需求量不同，而土壤相对含水量的多少直接影响番茄吸收的多少，进而影响番茄产量、品质及养分的吸收状况，因此通过控制番茄不同阶段的土壤相对含水量，为番茄高产提供基础条件。本发明主要通过不同阶段土壤相对含水量的适宜值和控制下限实现对土壤含水量的控制，目前研究以番茄开花期、结果期整个阶段的土壤相对含水量控制下限为多，很少针对坐果期不同阶段研究土壤相对含水量适宜范围和下限，而土壤适宜的含水量是保障坐果率、坐果品质、果实重量等最为重要的参数之一，本发明冬春茬番茄在2月下旬定植，定植后定苗水、缓苗水按常规管理进行，在番茄开花后保留5穗果，坐果期按照果实成熟规律结合设施栽培光温特征划分为：第1穗果坐果(4月上旬)、第2穗果坐果(4月中旬)、第3穗果坐果(4月下旬)、第4穗果坐果(5月上旬)、第5穗果坐果(5月中旬)、第5穗果膨大至乒乓球大小(5月下旬)、第5穗果膨大至网球大小(6月上旬)、第5穗果集中采收前(6月中旬)8个不同生育阶段，根据土壤相对含水量的适宜值和下限控制参数进行滴灌管理，进而保证5穗果形成过程土壤相对含水量在适宜值，避免水分过多过少影响番茄产量、品质及对养分的吸收，同时达到节水的目的；针对不同阶段土壤相对含水量的控制，制定出各个阶段滴灌水量，不同阶段配合滴水使用全水溶滴灌专用肥，制定出各个阶段滴灌肥料用量，形成简便量化的肥水管理方案，以满足番茄生长期间所需要的适宜肥水条件，改变现有的粗放肥水管理方式，以达到节水节肥的目的，既经济又环保，本发明通过控制不同生育阶段的土壤相对含水量的适宜值和控制下限，在番茄最适宜的水肥管理条件下进行肥水管理，既满足了番茄生长的需求，提高番茄产量、品质等，还有效降低资源浪费，同时本发明根据番茄不同阶段土壤相对含水量控制而制定的适宜农民生产的简便量化肥水管理方案，可使产量最高达10.1t/亩。
一个优选方案中，所述第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间时主根区土壤相对含水量的适宜值依次为69％、78％、78％、87％及87％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量的适宜值依次为87％、69％及56％。
在上述方案中，按上述坐果时土壤相对含水量的适宜值制定各个阶段的肥水管理方案，可使得产量达到10.1t/亩。
一个优选方案中，所述有机肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量参考标准：
按鲜基量计，所述有机肥施用量为1.3～1.7t/亩；
按干基量计，所述有机肥中N、P2O5及K2O含量分别为1.5～2.5％、0.9～3％及2～4％，所述有机肥的含水量为10～40％。
一个优选方案中，所述起垄的垄宽为60～80cm；番茄苗种植行距设置为60～70cm，株距设置为45～50cm。
一个优选方案中，所述定苗期、缓苗期按常规管理进行控制，是以定苗期、缓苗期的滴水量16～18m3/亩/次为标准。
在上述方案中，在定苗时按常规管理滴水16m3/亩/次，缓苗期按常规管理滴水18m3/亩/次，以保证番茄定苗期、缓苗期间对水的需求量。
一个优选方案中，还包括中微量元素肥和生物刺激物，还包括中微量元素肥和生物刺激物，所述中微量元素肥采用800-1000倍液叶面喷施2次，所述生物刺激物采用800～1000倍液叶面喷施2次，所述中微量元素肥和生物刺激物配合不同阶段的所述全水溶滴灌专用肥施用。
在上述方案中，中微量元素肥为市面购买(临朐丰农农化有限公司)水溶性肥料，有效养分为钙≥90g/L、镁≥10g/L、硼≥10g/L、锌≥8g/L、铁≥2g/L，按说明书配置成800-1000倍液后叶面喷施2次，主要提供番茄生长所需的中微量元素，提高番茄免疫能力，促进果实发育，提高果实品质等；生物刺激物质为市面购买(江苏耘农化工有限公司)，有效养分为腐殖酸≥40g/L、海藻提取物≥20g/L，按说明书稀释800～1000倍液后叶面喷施2次，可以均衡番茄营养成分，激发并增强自身免疫力，提高抗病性能等。
如图3所示，本发明还提供一种用于所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法中的滴灌设备，包括：
施肥器100，其为中空的箱体，所述施肥器100包括搅拌轴101，所述搅拌轴101一端固定在所述箱体的顶面内壁，另一端竖直向下延伸设置，且所述搅拌轴101外壁轴向均匀设置多个搅拌叶102；电机103，其驱动所述搅拌轴101；滴灌管道，其包括水泵输出管104、对应番茄栽培地的滴水管道108和水肥管道107，所述水泵输出管104分别与所述滴水管道108及施肥器100液体相通设置，所述水肥管道107和所述施肥器100液体相通设置，且所述水肥管道107沿番茄种植区的垄两侧分布，所述滴水管道108布设在所述水肥管道107远离所述番茄的一侧；所述水泵输出管104、滴水管道108和水肥管道107分别设置电磁阀106和流量计105；
肥料箱110，其包含设置在所述施肥器100顶端结构相同的第一肥料箱和第二肥料箱，所述第一肥料箱内容纳开花期追施的以N、P2O5及K2O含量质量比为21～25:10～15:12～17的全水溶滴灌专用肥，所述第二肥料箱内容纳坐果期追施的以N、P2O5及K2O含量质量比为17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥；所述肥料箱110与所述施肥器100连接的一面设置相通的通孔111，所述肥料箱110的侧面设置透明窗，透明窗上设置刻度；所述肥料箱110还包括推杆112，所述推杆112竖直设置在所述肥料箱110内部，所述推杆112底部设置密封塞，且所述密封塞和通孔111适配；气泵113，其设置在所述肥料箱110顶端，且所述气泵113的连接杆贯穿所述肥料箱110顶面连接并驱动所述推杆112；
控制机构，其包括控制器、报警器以及单杆多节式水盐传感器，所述控制器设置在所述电机103的内部，所述水盐传感器埋设位于种植区域中部垄内，按照与周围4株番茄等距埋设，所述控制器分别连接并控制所述报警器、单杆多节式水盐传感器、电磁阀106、水泵、电机103及气泵113；
其中，所述控制器内储存滴水管道108及水肥管道107上的电磁阀106的预设编号，所述控制器内还储存定苗、缓苗期滴水16～18m3/亩，自第1穗果开花期后保留的第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区土壤相对含水量的适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；对应不同阶段土壤相对含水量的控制下限依次为62％、67％、67％、77％、77％、77％、62％及50％；
配合所述控制器内存储的不同生育阶段土壤相对含水量的控制标准，所述控制器内还存储对不能频繁滴灌的种植区推荐使用的简便量化肥水控制与管理方案的相关数据，具体为：番茄定苗、缓苗期的滴灌水量为16～18m3/亩；开花期，视长势不滴灌或滴灌专用肥1次，滴水量5.9～6.1m3/亩；自第1穗果坐果开始，每10～12天滴灌1次肥水，对应坐果期不同阶段土壤相对含水量适宜值和下限的控制标准，滴水量依次为5.9～6.1m3/亩、12～13.3m3/亩、12～13.3m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、12.7～13.3m3/亩及7.3～8m3/亩；配合每次滴水所使用的全水溶滴灌专用肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量的参考标准，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，所述全水溶滴灌专用肥对应开花期施用量2.3～2.7kg/亩，对应坐果期不同阶段施用量依次为2.3～2.7kg/亩、4.7～5kg/亩、4.7～5kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、4.7～5kg/亩及4.7～5kg/亩，以在定苗、缓苗期，所述控制器控制水泵以及滴水管道108的电磁阀106打开滴灌水；开花期，按开花期所需的全水溶滴灌专用肥的施用量，由所述控制器控制气泵113打开控制所述第一肥料箱的推杆112来回移动的时间，将开花期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，再打开水肥管道107上的电磁阀106追施开花期所需的全水溶滴灌专用肥，同时所述控制器控制滴水管道108上的电磁阀106打开以进行滴水；坐果期，按坐果期不同阶段所需的全水溶滴灌专用肥的施用量，由所述控制器控制气泵113打开控制第二肥料箱的推杆112来回移动的时间，将坐果期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，同时所述控制器控制滴水管道108上的电磁阀106打开以进行滴水；此外，所述控制器控制滴水管道108和水肥管道107进行肥水灌溉时，同时控制所述单节多杆式水盐传感器监测的数据与对应阶段的土壤相对含水量的适宜值比对，以当所述单杆多节式水盐传感器监测的数据超过该阶段土壤相对含水量的适宜值时，所述控制器控制所述报警器发出警报并同时控制滴水管道108的电磁阀106关闭，当所述单杆多节式水盐传感器监测的数据低于该阶段的土壤相对含水量时，所述控制器控制所述报警器发出警报并同时控制滴水管道108的电磁阀106处于打开状态，直到所述单杆多节式水盐传感器监测的数据达到该阶段土壤相对含水量所述控制器控制所述滴水管道108的电磁阀106关闭。
在上述方案中，施肥器100中设置搅拌轴101及设置在搅拌轴101上的搅拌叶102，可以在电机103带动下对施肥器100中的专用肥及水进行充分混合；而肥料器的设置是在肥料器中放入全水溶滴灌专用肥后，根据肥料器上的刻度可获得全水溶滴灌专用肥经通孔111进入施肥器100中的速度，进而可通过控制器控制气泵113推动推杆112向上移动打开通孔111再向下移动封住通孔111来回所用的时间，进而控制进入施肥器100的专用肥总量，以根据需求将不同阶段全水溶滴灌专用肥与由水泵进入的水混合，而水泵输出管104远离施肥器100的一端设置水泵109，水泵输出管104上设置电磁阀106和流量计105，以控制进入施肥器100中的水量，因为不同生育阶段所需要的水肥量不同，方便根据需要先将所需要的肥料和适量水混合(适量的水是以不同阶段所需要的全水溶滴灌专用肥完全溶解为标准)，然后再通过水肥管道107进行滴灌所需要的全水溶滴灌专用肥，水肥管道与肥料箱连通前可通过设置一个总管道进行控制，在总管道上设置电磁阀及流量计更方便控制，并且水肥管道对应不同的番茄种植区分别设置，滴水管道108设置在水泵输出管104上的电磁阀之前，滴水管道108也对应不同番茄种植区分别设置，每个滴水管道上分别设置电磁阀，将滴水和滴肥分开进行，以根据不同阶段土壤相对含水量的适宜值和控制下限合理进行灌水，利于节约水源，肥料器110的设置还能根据番茄种植区不同阶段需求的肥量精准进行控制，有效避免全水溶滴灌专用肥的浪费。
通过不同阶段土壤相对含水量的控制标准不同，对应不同生育阶段合理进行滴水，并且同时配合滴水使用全水溶滴灌专用肥进行追肥，以形成适合菜农种植使用的简便量化肥水控制与管理方案。冬春茬番茄在2月下旬定植，定植水按16m3/亩/次，缓苗水按18m3/亩/次进行常规管理，坐果期间包括第1穗果坐果(4月上旬)、第2穗果坐果(4月中旬)、第3穗果坐果(4月下旬)、第4穗果坐果(5月上旬)、第5穗果坐果(5月中旬)、第5穗果膨大至乒乓球大小(5月下旬)、第5穗果膨大至网球大小(6月上旬)、第5穗果集中采收前(6月中旬)，每10～12天滴灌水肥1次，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，以根据控制器中存储的不同时期的土壤相对含水量的适宜值及下限，进行不同阶段所需的肥水灌溉，具体是由控制器控制气泵113打开以控制第一肥料箱的推杆112来回移动的时间，将开花期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，再打开水肥管道107上的电磁阀106追施开花期所需的全水溶滴灌专用肥，同时控制器控制滴水管道108上的电磁阀106打开以进行滴水，同样的方式，由控制器控制第二肥料箱内的全水溶滴灌肥料及水的施用，以对应坐果期不同阶段满足番茄各阶段肥与水的需求；在滴水和滴肥的同时，控制器控制单杆多节式水盐传感器监测的数据与对应阶段的土壤相对含水量的适宜值比对，具体通过单杆多节式水盐传感器每小时监测的数据计算出土壤日平均含水量和该阶段土壤平均含水量，然后和土壤相对含水量比对，若超过该阶段土壤相对含水量的适宜值，则控制器控制报警器发出警报以提示土壤相对含水量过高，同时由控制器控制滴水管道108的电磁阀106关闭，避免过多滴水影响番茄产量及品质等；当监测的数据低于该阶段的土壤相对含水量下限时，控制器控制报警器发出警报并同时控制滴水管道108的电磁阀106一直处于打开状态，直到单杆多节式水盐传感器监测的数据达到该阶段土壤相对含水量时，由控制器控制滴水管道108的电磁阀106关闭，进而保证番茄各个阶段在适宜的土壤相对含水量下生长，有利于保证高产。当然，每阶段的施肥用量可在该阶段配合滴水一次滴完也可分多次滴灌，根据实际情况决定，目的保证满足该阶段所需的肥水用量，以及满足该阶段土壤相对含水量的要求。
本申请的滴管设备设计简单，相比现在市场上的全自动化滴管设备体积庞大，并需要专业人员进行操控而言，本设备操控简单更利于实施，并且能减少大量人力，通过控制不同生育阶段的土壤相对含水量的适宜值和下限有利于保证番茄在适宜的水肥条件下生长，还可节省水肥资源，同时达到自动化的需求，为不同生育阶段的水肥管理提供智能化的操控，为番茄获得高产提供简便量化的数据方案，便于菜农一家一户的番茄种植模式进行肥水管理。
一个优选方案中，还包括移动终端，其与所述水盐传感器通讯连接，所述移动终端连接并受控于所述控制器，以使所述水盐传感器监测的数据信息通过所述控制器传输给所述移动终端。
在上述方案中，在上述方案中，移动终端可以使手机、电脑等设备，通过与水盐传感器通讯连接，可以随时监测通过水盐传感器监测的数据信息，非常方便。
下面，本发明人通过对番茄种栽培试验中关键生育期不同阶段肥水一体化控制与管理，进行进一步阐述滴水对土壤相对含水量，以及滴灌水肥对番茄产量、品质及养分吸收、土壤养分残留等的影响，进而获得能够高产的土壤相对含水量的控制参数及根据土壤相对含水量的控制参数推荐给菜农栽培番茄的简便量化的肥水管理方案。
1材料与方法
1.1供试地点
供试温室位于河北省农林科学院大河试验园区，为钢混结构塑料薄膜日光温室，长56m，宽9m。蔬菜种植区长54m，宽7.5m。试验起始时间为2016年8月。供试土壤类型为粘壤质石灰性褐土。土壤基础理化性质如下：在0～20cm土层，有机质10.6g/kg，硝态氮12.0mg/kg，有效磷16.3mg/kg，NH4OAc-K 110.0mg/kg，pH 8.2(测定条件：25℃，v/w＝2.5:1)；在20～40cm土层，有机质9.2g/kg，硝态氮12.1mg/kg，有效磷11.2mg/kg，NH4OAc-K 86.0mg/kg，pH 8.2(测定条件：25℃，v/w＝2.5:1)。0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm土层土壤田间持水量分别为体积含水量23.7％、25.0％、26.9％、27.7％。
1.2试验设计
如表1所示，2017年，供试温室采用滴灌灌水方式种植冬春茬番茄，试验共设计3个水量(低量W1、中量W2、高量W3)和3个肥量(低量F1、中量F2、高量F3)，共9个肥水组合处理，各处理施肥量和灌水量。
表1温室冬春茬番茄滴灌水量与肥量设计
Figure BDA0001952682160000141
供试有机肥为商品有机肥(湖南润丰达生态环境科技有限公司)，试验开始前各处理基施有机肥22.5t/hm2(鲜基量，干基N、P2O5、K2O含量分别为1.73％、0.96％、2.03％，含水量13.1％)，基肥中以N、P2O5、K2O为养分含量的参考标准，其施入量分别为338.4kg/hm2、187.5kg/hm2、396.6kg/hm2。
番茄定苗水和缓苗水按照常规管理进行，共滴水520m3/hm2。
开花期和坐果期不同阶段追施肥水，其中供试滴灌肥料为团队多年研发的黄博系列全水溶滴灌专用肥。番茄定植至开花期间结合滴水施用高氮型滴灌专用肥1次(4月1日)，以N、P2O5、K2O为养分含量的参考标准，按质量比计为22:12:16。开花后至拉秧期间不同阶段结合滴水施用高钾型滴灌专用肥7次(4月15日、4月26日、5月5日、5月17日、5月27日、6月7日和6月16日)，以N、P2O5、K2O为养分含量的参考标准，按质量比计为19:6:25，另外用中微量元素肥按照使用说明书配置成800-1000倍液叶面喷施2次以及生物刺激物按说明书配置成800-1000倍液叶面喷施2次。F1、F2、F3处理追施专用肥，以N、P2O5、K2O为养分含量的参考标准，F1中N、P2O5、K2O施用总量分别为108.0kg/hm2、36.0kg/hm2、137.3kg/hm2，F2中N、P2O5、K2O施用总量分别为216.0kg/hm2、72.0kg/hm2、274.5kg/hm2，F3中N、P2O5、K2O施用总量分别为324.0kg/hm2、108.0kg/hm2、411.8kg/hm2。W1、W2、W3处理总灌水量分别为1450.0m3/hm2、2020.0m3/hm2、2590.0m3/hm2。
试验为随机区组排列，各处理设计3次重复。试验小区面积为15m2(7.5m×2.0m)。试验开始前，小区内保持原状土，在小区四周开挖沟槽放入4mm PVC板，埋深100cm，进行小区隔离。
根据研究团队在河北、天津等地多年研究结果设计，W2水量和F2肥量为滴灌番茄相对适宜水肥用量。因此，本申请优选在F2处理下，对应的W1、W2、W3处理(共9个小区)的种植区域埋设单杆多节式水盐传感器(沈阳巍图农业科技有限公司)，其内含7层水盐同测传感探头，每小时监控记录0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm土层水分和盐分含量变化。
供试番茄品种为荷兰瑞克斯旺1404，定植时间2月22日，拉秧时间7月4日。每小区种植行距0.67m，株距0.5m。试验由具有蔬菜栽培经验的技术人员进行日常管理，包括除草、定期喷药预防病害虫。
1.3测试项目及方法
测定项目：番茄每次收获记录各小区产量，实收实产；
各小区选取5株植株，采集全生育期打下叶片，烘干测定干重；
拉秧期各小区选取两株代表性样品，分根、茎、叶60℃烘干，测定干重；
选取盛果期商品果实测定硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物、可溶性糖和水分含量；
植株和果实干样研磨成粉测定全氮、全磷、全钾含量；
拉秧期采集0～20cm和20～40cm土壤样品，每小区10钻制备混合样，风干后测定硝态氮、速效磷、速效钾含量。
测定方法：植株和果实样品均用硫酸-过氧化氢消煮，全氮用蒸馏定氮法测定，全磷用钼锑抗比色法测定，全钾用原子吸收分光光度计测定。
果实硝酸盐采用紫外分光光度法测定；可滴定酸采用0.1mol/LNaOH滴定法测定；Vc采用2,6—二氯靛酚滴定法测定；可溶性固形物采用ATAGO PAL—1手持式折射仪测定；可溶性糖采用硫酸—蒽酮比色法测定。
土壤硝态氮采用2mol KCL浸提，紫外分光光度法测定；土壤速效磷采用0.5mol/L碳酸氢钠溶液浸提，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用1mol/L醋酸铵溶液浸提，火焰光度计测定；土壤电导率采用水土比5:1，电导率仪测定；土壤pH采用水土比2.5:1，pH计测定。
田间持水量采用原位饱灌后，由土壤水分原位监测设备软件作物水盐廓线监测分析系统(IrriScan)分析得出。
1.4数据处理
本研究采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理与图表制作，采用SAS软件进行数据统计分析。
2结果
2.1滴灌水量对冬春茬番茄0～100cm土体含水量的影响
如图2所示，根据图2a-g分析得到，随着生育期的延续，土壤含水量逐渐降低。W1、W2、W3处理分别以增加0～20cm、0～40cm、0～60cm土体含水量为主，滴灌入渗深度分别在30～40cm、40～60cm、80～100cm土体。从番茄开花期到拉秧，W1、W2、W3处理0～100cm土体平均体积含水量分别为12.2～16.4％、15.5～21.4％、19.1～24.0％。与W1处理相比，W2处理开花至拉秧期间10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～60cm及60～80cm土层平均体积含水量分别增加2.7、4.5、6.9、3.8、2.1个百分点；W3处理0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80、80～100cm土层平均体积含水量分别增加3.8、4.7、5.6、9.5、6.9、7.1、5.8个百分点。
如表2a-2g所示，将番茄开花至拉秧期划分为8个阶段，分别对应第1至第8次滴灌肥水。分析番茄8个阶段主根区(0～40cm土体)土壤含水量变化发现，W1、W2、W3处理0～40cm土体平均体积含水量分别在13.8～20.0％(相对含水量54～78％)、17.7～21.0％(相对含水量68～81％)、19.2～23.2％(相对含水量74～90％)。与W1处理相比，W2处理8个阶段0～40cm土体平均体积含水量增幅为0.9～4.7个百分点，W3处理对应增幅为3.0～7.9个百分点。第4～7次肥水管理期间，W1与W2处理0～40cm土体平均含水量差异显著；从第2次肥水管理开始，W1与W3处理0～40cm土体平均含水量差异显著。其中，土壤相对含水量与土壤相对含水量的换算关系式为：土壤相对含水量＝土壤体积含水量/田间持水量*100。
表2不同滴灌水量下冬春茬番茄主根区0～40cm土体分阶段体积含水量变化
Figure BDA0001952682160000161
Figure BDA0001952682160000171
备注：括号内数字为相对含水量值；同列数据后不同字母代表处理间差异达到5％显著水平。
综上所述，在供试条件下，冬春茬番茄按中、高水量进行滴灌相对适宜。土壤水分监测探头配套作物水盐廓线监测分析系统(IrriScan)，得出供试番茄生育期内平均根系深度44cm。低、中、高水量处理分别以增加0～20cm、0～40cm、0～60cm土体含水量为主。比较根系深度和灌溉深度发现，低水量处理为不充分灌溉；中水量下灌溉相对充分；高水量处理为充分灌溉，但存在阶段性过量问题，生育期内均按高水量进行滴灌易导致土壤水分和养分的深层渗漏。
2.2滴灌肥水用量对冬春茬番茄土壤养分残留的影响
如表3所示，滴灌水量的增加显著降低拉秧期0～40cm土体硝态氮和0～20cm土体有效磷残留量。与W1处理相比，W2处理0～40cm土体硝态氮含量下降17.4～24.1％，W3处理对应降幅36.9～37.6％。与W1处理相比，W2、W3处理0～20cm土体有效磷含量分别下降16.5％和26.2％，而20～40cm土体有效磷含量分别增加5.0％和32.0％。滴灌水量的增加还显著增加了20～40cm土层速效钾含量。与W1处理相比，W2、W3处理20～40cm土层速效钾含量分别增加4.3％、8.8％。
滴灌肥量的增加显著提升拉秧期0～40cm土体硝态氮和0～20cm土层有效磷、速效钾残留量，20～40cm土层有效磷、速效钾残留量也呈增加趋势。与F1处理相比，F2处理0～40cm土体硝态氮、有效磷、速效钾含量分别增加71.7～86.9％、28.9～31.2％、0.9～7.1％，F3处理对应增幅分别为216.7～218.9％、34.8～57.6％、8.5～11.3％。
表3滴灌肥水用量对冬春茬番茄收获后土壤养分残留的影响
Figure BDA0001952682160000172
Figure BDA0001952682160000181
备注：不同小写字母代表滴灌水量处理间差异达到5％显著水平；不同大写字母代表滴灌肥量处理间差异达到5％显著水平；W代表水量效应，F代表肥量效应，W×F代表水肥交互效应；*代表效应在P≤0.05水平上显著；**代表效应在P≤0.01水平上显著。下同。
2.3滴灌肥水用量对冬春茬番茄产量的影响
如表4至表6所示，滴灌水量的增加显著提升了番茄总产量和单果重，与W1处理相比，W2、W3处理番茄总产量分别增加6.8％、12.0％，单果分别增重6.8％、8.6％，果实个数分别增加0.1个/株和0.8个/株；随着滴灌肥量的增加，番茄总产量、果实个数和单果重略有增加，与F1处理相比，F2、F3处理增产2.0～3.1％，果实增加0.4～0.7个/株、单果增重0.2～0.5％；肥水交互作用未显著影响产量、果实数和单果重，说明灌水量和施肥量分别独立的对产量及其构成因素起作用。
如表4所示，番茄采收期间对应第4～8次肥水管理，滴灌水量对第6、7次肥水期间采收所得产量有显著影响；W2、W3较W1处理第6次肥水期间产量、单果重显著增加，增幅分别为15.0～18.0％、8.8～9.8％；W3较W1、W2处理第7次肥水期间产量、果实个数显著增加，增幅分别为12.0～25.9％、0.6～1.0个/株；滴灌肥量和水肥交互作用均未显著影响番茄不同生育阶段产量。
表4滴灌肥水用量对冬春茬番茄产量的影响
Figure BDA0001952682160000182
Figure BDA0001952682160000191
表5滴灌肥水用量对冬春茬番茄单果重(g)的影响
Figure BDA0001952682160000192
表6滴灌肥水用量对冬春茬番茄果实数(个/株)的影响
Figure BDA0001952682160000193
根据不同生育阶段产量与根区土壤含水量响应关系，本发明分阶段优化滴灌水量，以利于在节水同时保证番茄高产稳产。
本发明第6、7次肥水期间采收的产量对灌水量响应显著。按照第1穗果约2～3个/株、第2～5穗果约5～6个/株估算，第6、7次肥水期间主要为第3、4穗果集中采收期，每穗果从开花到开始采收为约35～40天，据此推算第3穗果形成主要受第2～5次肥水管理影响，期间中水量处理产量最高，对应0～40cm土体平均相对含水量为78％，为该阶段适宜土壤含水量；同样，第4穗果形成主要受第3～6次肥水管理影响，期间高水量处理产量最高，对应0～40cm土体平均相对含水量为87％，为该阶段适宜土壤含水量。
进一步分析发现，第4、5、8次肥水期间采收产量对灌水量没有显著响应。第1～2穗果主要在第4～5次肥水期间采收，其形成主要受第1～4次肥水管理影响，低水量下0～40cm土体平均相对含水量69％，为该阶段适宜土壤含水量；第5穗果实主要在第8次肥水期间采收，其形成主要受第4～7次肥水管理影响，低水量下0～40cm土体平均相对含水量56％，为该阶段适宜土壤含水量。
低水量下番茄第3穗果显著减产，对应第3穗果形成期间0～40cm土体平均相对含水量64％，表明该土壤含水量已经限制番茄第3穗果形成；中水量第3穗果产量最高，对应0～40cm土体相对含水量均值在67～93％波动，表明土壤含水量下限控制在相对含水量67％时第3穗果产量不受影响；中水量下第4穗果显著减产，对应第4穗果形成期间0～40cm土体平均相对含水量75％，该土壤含水量已经限制番茄第4穗果形成；高水量第4穗果产量最高，期间0～40cm土体相对含水量均值在77～99％波动，表明土壤含水量下限控制在相对含水量77％时第4穗果产量不受影响；第1～2穗和第5穗果实形成对供试水量没有显著响应，期间低水量下0～40cm土体相对含水量均值分别在62～74％和50～62％波动，表明土壤含水量下限控制在相对含水量62％和50％时，对应第1～2穗和第5穗果实产量不受影响。
2.4滴灌肥水用量对番茄品质的影响
如表7所示，随着滴灌水量的增加，番茄果实Vc和可溶性固形物含量显著降低。与W1处理相比，W2、W3处理果实Vc含量分别降低4.6％、17.0％，可溶性固形物含量分别降低5.4％、9.7％；滴灌肥量未显著影响果实硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物含量。
如表8所示，肥水交互作用对果实可溶性糖含量影响显著。分析某一施肥量下不同灌水量对果实可溶性糖含量的影响发现，在F1和F2处理下，随着滴灌水量的增加，可溶性糖含量逐渐降低，其中F1处理下可溶性糖含量下降显著；在F3处理下，随着滴灌水量的增加，可溶性糖含量先升后降，以W2处理可溶性糖含量最高。分析某一灌水量下不同施肥量对果实可溶性糖含量的影响发现，在W1处理下，随着滴灌肥量的增加，可溶性糖含量逐渐降低；在W2处理下，随着滴灌肥量的增加，可溶性糖含量显著增加；在W3处理下，滴灌肥量对可溶性糖含量未有显著影响；W1F1处理果实可溶性糖含量最高。
本发明在水分亏缺时能提升番茄果实品质，这与低水量下果实水分含量降低有关。邢英英等研究也表明增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量，增加水分对番茄各品质指标有稀释作用。
表7滴灌肥水用量对冬春茬番茄硝酸盐、可滴定酸、Vc和可溶性固形物含量的影响
Figure BDA0001952682160000211
表8滴灌肥水用量对冬春茬番茄果实可溶性糖含量的交互效应分析
Figure BDA0001952682160000212
Figure BDA0001952682160000221
备注：同列数据后不同字母代表处理间差异达到5％显著水平。
2.5滴灌肥水用量对冬春茬番茄养分吸收的影响
如表9所示，滴灌水量和肥量的增加显著促进了番茄养分吸收。与W1处理相比，W2处理番茄全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加5.9％、8.9％、8.0％，W3处理对应增幅分别为11.7％、20.3％、8.3％。与F1处理相比，F2处理全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加6.0％、7.5％、11.9％，F3处理对应增幅分别为14.7％、15.7％、19.7％。
表9滴灌肥水用量对冬春茬番茄全生育期养分吸收的影响
Figure BDA0001952682160000222
根据上述数据及分析得到，在第1穗果(4月上旬)、第2穗果(4月中旬)、第3穗果(4月下旬)、第4穗果(5月上旬)、第5穗果(5月中旬)的穗果坐果时，冬春茬番茄主根区0～40cm土壤相对含水量的适宜值分别为69％、78％、78％、87％、87％，在第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、采收前，分别为87％、69％、56％，对应土壤相对含水量的适宜值的不同阶段的土壤相对含水量的控制下限依次为62％、67％、67％、77％、77％、77％、62％、50％。
根据蔬菜集约化种植区灌溉条件，本发明根据冬春茬番茄不同生育阶段土壤相对含水量的适宜值和控制下限，方便合理选择肥水管理模式。为实现番茄高产并方便菜农肥水管理，本发明推荐冬春茬番茄(保留5穗果实)简便量化滴灌方案，具体为：
滴灌水方案：定苗水、缓苗水按照常规管理进行，共34.7m3/亩；第1穗果开花至坐果滴灌1次，6m3/亩(参考开花期W1水量)；第2穗果坐果滴灌1次，13m3/亩(参考坐果期W2水量)；第3穗果坐果滴灌1次，13m3/亩(参考坐果期W2水量)；第4穗果坐果滴灌1次，18m3/亩(参考坐果期W3水量)；第5穗果坐果滴灌1次，18m3/亩(参考坐果期W3水量)；第5穗果膨大至乒乓球大小滴灌1次，18m3/亩(参考坐果期W3水量)；第5穗果膨大至网球大小滴灌1次，13m3/亩(参考坐果期W2水量)；第5穗果采收前滴灌1次，8m3/亩(参考坐果期W1水量)。综合上述，冬春茬番茄全生育期滴灌水量141.7m3/亩，可实现产量9.5～10.1t/亩。现有技术中，冬春茬/春茬番茄产量水平5.1～7.3t/亩，适宜的滴灌水量在166.7～233.3m3/亩。本发明较前人结果番茄产量高，而推荐的滴灌水量进一步下降。
滴肥方案：在供试条件下，低肥量为滴灌冬春茬番茄较适宜施肥量，增加施肥量对产量、品质的提升没有显著效果，反而增加土壤养分残留量。番茄产量在9.5～9.8t/亩，为高产水平，形成该产量吸收了N 15.1～17.3kg/亩、P2O54.4～5.1kg/亩、K2O 24.6～29.4kg/亩。根据黄绍文等公开的我国蔬菜化肥减施潜力与科学施用对策，按照每形成1000kg产量，番茄需N 2.27、P2O51.0、K2O 4.37kg(n＝151)计算，形成9.3～10.1t/亩产量需要N 21.2～22.7kg/亩、P2O59.3～10kg/亩、K2O 40.8～43.7kg/亩，供试番茄养分吸收量较理论需求量偏低，表明在供试条件下番茄养分需求有一定弹性。
有机肥作为基肥投入总养分量为N 22.6kg/亩、P2O512.5kg/亩、K2O 26.4kg/亩，按照N 40％、P2O570％和K2O 90％为当季有效养分，估算有机肥提供的当季可利用养分量为N9.0kg/亩、P2O58.8kg/亩、K2O 23.8kg/亩。有机肥可利用养分与各处理追施养分相加，得到低肥量处理当季可利用养分总量为N 16.2kg/亩、P2O511.2kg/亩、K2O 32.9kg/亩，最接近番茄实际吸收量，这是中肥量、高肥量处理虽然追肥量增加100～200％，但是产量并未显著增加的原因。中肥量处理可利用养分总量为N 23.4kg/亩、P2O513.6kg/亩、K2O 42.1kg/亩，最接近理论上的需求量，可见试验最初设计中肥量为相对适宜施肥量也较为合理。
综合上述简便量化滴灌方案，中低土壤肥力，基施商品有机肥1.5t/亩，开花期和坐果期分别选择N、P2O5、K2O质量比为22:12:16和19:6:25的全水溶滴灌专用肥，生育期内滴肥8次，单次施肥量5kg/亩，能保证冬春茬番茄高产(9.3～10.1t/hm2)。考虑到第4穗坐果期间(5月份)为冬春茬番茄肥水管理关键时期，配合上述简便量化滴水方案，可进一步优化不同生育阶段滴灌肥量：第1～8次滴灌灌水分别配合施肥2.5kg/亩(参考开花期F1处理)、5kg/亩(参考坐果期F1处理)、5kg/亩(参考坐果期F1处理)、5～10kg/亩(参考坐果期F1～F2处理)、5～10kg/亩(参考坐果期F1～F2处理)、5～10kg/亩(参考坐果期F1～F2处理)、5kg/亩(参考坐果期F1处理)、5kg/亩(参考坐果期F1处理)，以保证产量在9.3～10.1t/亩。如果降低有机肥基施量，可适当增加番茄生育前期滴灌肥量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与与描述的图例。

Claims (8)

1.一种高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，其中，包括：
在番茄定植前，土壤基施有机肥，翻耕起垄，定植番茄；
定植后的番茄，控制关键生育期0～40cm主根区的土壤相对含水量适宜值和下限，具体包含：定苗期、缓苗期按常规管理进行控制；开花后保留第1穗果至第5穗果，控制第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间土壤相对含水量适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，控制第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；控制第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区的土壤相对含水量下限依次为62％、67％、67％、77％、77％，控制第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前土壤相对含水量下限依次为77％、62％、50％；
根据不同生育阶段土壤相对含水量的控制标准和集约化种植区域灌溉条件进行肥水管理，对频繁滴灌较难实现的种植区推荐按照简便量化方案操作，具体包含：
a：番茄定苗期、缓苗期按常规水量管理；
b：开花期和坐果期：采用全水溶滴灌专用肥进行肥水管理，开花期，视长势不滴灌或滴灌全水溶滴灌专用肥1次，滴水量5.9～6.1m3/亩；自第1穗果坐果开始，每10～12天滴灌1次肥水，对应坐果期不同阶段所述土壤相对含水量适宜值和下限的控制标准，滴水量依次为5.9～6.1m3/亩、12～13.3m3/亩、12～13.3m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、12.7～13.3m3/亩及7.3～8m3/亩；配合每次滴水所使用的全水溶滴灌专用肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量的参考标准，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，所述全水溶滴灌专用肥对应开花期施用量2.3～2.7kg/亩，对应坐果期不同阶段施用量依次为2.3～2.7kg/亩、4.7～5kg/亩、4.7～5kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、4.7～5kg/亩及4.7～5kg/亩。
2.如权利要求1所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，其中，所述第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区土壤相对含水量的适宜值依次为69％、78％、78％、87％及87％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量的适宜值依次为87％、69％及56％。
3.如权利要求1所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，其中，所述有机肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量参考标准：
按鲜基量计，所述有机肥施用量为1.3～1.7t/亩；
按干基量计，所述有机肥中N、P2O5及K2O含量分别为1.5～2.5％、0.9～3％及2～4％，所述有机肥的含水量为10～40％。
4.如权利要求1所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，其中，所述起垄的垄宽为60～80cm；番茄苗种植行距设置为60～70cm，株距设置为45～50cm。
5.如权利要求1所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，其中，所述定苗期、缓苗期按常规管理进行控制，是以定苗期、缓苗期的滴水量16～18m3/亩/次为标准。
6.如权利要求1所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法，其中，还包括中微量元素肥和生物刺激物，所述中微量元素肥采用800-1000倍液叶面喷施2次，所述生物刺激物采用800～1000倍液叶面喷施2次，所述中微量元素肥和生物刺激物配合不同阶段的所述全水溶滴灌专用肥施用。
7.一种用于如权利要求1-6任意一项所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法中的滴灌设备，其中，包括：
施肥器，其为中空的箱体，所述施肥器包括搅拌轴，所述搅拌轴一端固定在所述箱体的顶面内壁，另一端竖直向下延伸设置，并且所述搅拌轴外壁轴向均匀设置多个搅拌叶；电机，其驱动所述搅拌轴；滴灌管道，其包括水泵输出管、滴水管道和水肥管道，所述水泵输出管分别与所述滴水管道及施肥器液体相通设置，所述水肥管道和所述施肥器液体相通设置，并且所述水肥管道沿番茄种植区的垄两侧分布，所述滴水管道布设在所述水肥管道远离所述番茄的一侧；所述水泵输出管、滴水管道和水肥管道分别设置电磁阀和流量计；
肥料箱，其包含设置在所述施肥器顶端结构相同的第一肥料箱和第二肥料箱，所述第一肥料箱内容纳开花期追施的以N、P2O5及K2O含量质量比为21～25:10～15:12～17的全水溶滴灌专用肥，所述第二肥料箱内容纳坐果期追施的以N、P2O5及K2O含量质量比为17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥；所述肥料箱与所述施肥器连接的一面设置相通的通孔，所述肥料箱的侧面设置透明窗，透明窗上设置刻度；所述肥料箱还包括推杆，所述推杆竖直设置在所述肥料箱内部，所述推杆底部设置密封塞，且所述密封塞和通孔适配；气泵，其设置在所述肥料箱顶端，并且所述气泵的连接杆贯穿所述肥料箱顶面连接并驱动所述推杆；
控制机构，其包括控制器、报警器以及单杆多节式水盐传感器，所述控制器设置在所述电机的内部，所述水盐传感器埋设在位于种植区域中部垄内，按照与周围4株番茄等距埋设，所述控制器分别连接并控制所述报警器、单杆多节式水盐传感器、电磁阀、水泵、电机及气泵；
其中，所述控制器内储存滴水管道及水肥管道上的电磁阀的预设编号，所述控制器内还储存定苗、缓苗期滴水16～18m3/亩，自第1穗果开花后保留5穗果，第1穗果、第2穗果、第3穗果、第4穗果及第5穗果坐果期间主根区的土壤相对含水量的适宜值依次为68～70％、77～79％、77～79％、86～88％及86～88％，第5穗果膨大至乒乓球大小、膨大至网球大小、集中采收前主根区土壤相对含水量适宜值依次为86～88％、68～70％及55～57％；对应不同阶段土壤相对含水量的控制下限依次为62％、67％、67％、77％、77％、77％、62％及50％；
配合所述控制器内存储的不同生育阶段土壤相对含水量的控制标准，所述控制器内还存储对不能频繁滴灌的种植区推荐使用的简便量化肥水控制与管理方案的相关数据，具体为：番茄定苗、缓苗期的滴灌水量为16～18m3/亩；开花期，视长势不滴灌或滴灌专用肥1次，滴水量5.9～6.1m3/亩；自第1穗果坐果开始，每10～12天滴灌1次肥水，对应坐果期不同阶段土壤相对含水量适宜值和下限的控制标准，滴水量依次为5.9～6.1m3/亩、12～13.3m3/亩、12～13.3m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、17.3～18.7m3/亩、12.7～13.3m3/亩及7.3～8m3/亩；配合每次滴水所使用的全水溶滴灌专用肥以N、P2O5及K2O含量作为施用量的参考标准，并且开花期和坐果期分别采用N、P2O5及K2O含量的质量比为21～25:10～15:12～17和17～23:5～8:23～26的全水溶滴灌专用肥，所述全水溶滴灌专用肥对应开花期施用量2.3～2.7kg/亩，对应坐果期不同阶段施用量依次为2.3～2.7kg/亩、4.7～5kg/亩、4.7～5kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、5～10kg/亩、4.7～5kg/亩及4.7～5kg/亩，以在定苗、缓苗期，所述控制器控制水泵以及滴水管道的电磁阀打开滴灌水；开花期，按开花期所需的全水溶滴灌专用肥的施用量，由所述控制器控制气泵打开控制所述第一肥料箱的推杆来回移动的时间，将开花期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，再打开水肥管道上的电磁阀追施开花期所需的全水溶滴灌专用肥，同时所述控制器控制滴水管道上的电磁阀打开以进行滴水；坐果期，按坐果期不同阶段所需的全水溶滴灌专用肥的施用量，由所述控制器控制气泵打开控制第二肥料箱的推杆来回移动的时间，将坐果期所需的全水溶滴灌专用肥和水定量混合溶解后，同时所述控制器控制滴水管道上的电磁阀打开以进行滴水；此外，所述控制器控制滴水管道和水肥管道进行肥水灌溉时，同时控制所述单杆多节式水盐传感器监测的数据与对应阶段的土壤相对含水量的适宜值比对，以当所述单杆多节式水盐传感器监测的数据超过该阶段土壤相对含水量的适宜值时，所述控制器控制所述报警器发出警报并同时控制滴水管道的电磁阀关闭，当所述单杆多节式水盐传感器监测的数据低于该阶段的土壤相对含水量时，所述控制器控制所述报警器发出警报并同时控制滴水管道的电磁阀处于打开状态，直到所述单杆多节式水盐传感器监测的数据达到该阶段土壤相对含水量所述控制器控制所述滴水管道的电磁阀关闭。
8.如权利要求7所述的高产设施冬春茬番茄滴灌肥水一体化控制与管理方法中的滴灌设备，其中，还包括移动终端，其与所述水盐传感器通讯连接，所述移动终端连接并受控于所述控制器，以使所述水盐传感器监测的数据信息通过所述控制器传输给所述移动终端。
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Correct: Li Ruonan|Huang Shaowen|Shi Jianshuo|Wang Liying|Ren Yanli|Guo Li|Zhai Fengzhi|Zhang Yancai

False: Li Ruonan|Huang Shaowen|Shi Jianshuo|Wang Liying|Ren Yanli|Guo Li|Zhai Fengzhi|Zhang Yancai

Number: 51-01

Volume: 36