果菜类蔬菜根层调控的研究进展*

刘璐璐　张　婷　余朝阁

（沈阳工学院生命工程学院，辽宁抚顺113122）



果菜类蔬菜根层调控的研究进展*

刘璐璐张婷**余朝阁

（沈阳工学院生命工程学院，辽宁抚顺113122）

摘要：由于现代设施采用高度集约化的生产模式，大水大肥导致土壤肥料淋失或固定，破坏了根层土壤环境，土壤盐渍化等问题凸显。这种恶劣的土壤环境造成果菜类蔬菜根层养分吸收不合理，进而影响蔬菜生长发育。良好的根层环境及合理的施肥与灌溉是蔬菜生产获得优质与高产的关键。本文概括了根层调控的主要方向和措施，通过改善根层土壤的环境条件（温度、湿度、透气性等），加强根层养分（氮、磷、钾和中微量元素）的利用，采用水肥一体化和增强土壤中有益微生物的活动达到水肥高效利用和可持续发展的目的。

关键词：果菜类；水肥高效利用；优质高产；根层调控

据联合国粮农组织（FAO）统计，我国蔬菜播种面积与产量分别占世界的43％和49％，均居世界第1[1]。果菜类蔬菜是设施栽培的主要品种，在其管理过程中，较重要的措施就是灌溉与施肥。灌溉可以增加植株对肥料的吸收速率和提高植株生长速度，施肥可以提高蔬菜产量和生长速率等，施肥可使蔬菜增产达37％以上。但因追求高产，菜农在没有掌握充足的理论知识前提下[2]，只是按照说明书操作或加大施肥剂量，不仅导致环境污染、土壤利用率降低、水质恶化等问题[3]，还会导致根层养分分配不合理，影响蔬菜生长的相关性，进而影响蔬菜的品质。因此，根层调控是提高土壤肥料利用率、增加蔬菜产量、改善蔬菜品质的重要措施。许多研究学者在番茄等果菜类设施栽培中做了多方面的试验[4～5]，通过调控果菜类根层施肥，不仅节约了资源，还提高了肥料利用效率，改善了果菜品质，避免了对环境的不良影响，为蔬菜安全生产提供了保障。

1　设施内土壤环境的特点

设施环境条件与大田环境大不相同。设施内以反季节栽培为主，以达到周年生产的目的，地表高度集约化生产导致设施内土传病害发生严重、肥料利用率低、土壤次生盐渍化和连作障碍等。因此，要寻找提高果菜类蔬菜品质与高效水肥利用的途径[6]。

2　创造优质的根层环境

2.1果菜类水肥高效利用与优质植株生长的关键

设施蔬菜生产，根层是蔬菜-土壤-环境养分交换关键区域，土壤与环境的养分直接影响蔬菜根层的生长发育，进而影响蔬菜的生长相关性。因此，对根层水分与养分的管理具有重要意义。根层环境条件、物理化学因素以及微生物的活动都会影响根系对养分的吸收与利用。肥料施入土壤中，需经灌溉等方式溶解，根系才能吸取营养并加以利用，供应蔬菜生长发育[7]。而实际上肥料施入土壤，部分养分附着于土壤颗粒或有机质中，肥料溶解后，蔬菜的根系只能从土壤中吸取少量的营养，大部分肥料养分浓度降低或淋失，所以应保持肥料在土壤中适宜的浓度，增加土壤的缓冲性，调节土壤pH值等[8]。

相对于大田作物，果菜类蔬菜根系分布较浅、较弱。良好的根系是影响植株生长的关键，但其需要优越的土壤环境，包括优质的土壤团粒结构，以保证土壤养分的供应强度以及获得根区土壤养分的最大有效性。良好的根层环境有利于根系产生分泌物，植物在生长期间受到各种胁迫时分泌物发挥重要作用，可直接改善植物根际养分的有效性，提高根际中难溶养分的溶解活化和利用效率。如铁、锰和磷有效性的提高，可促进植物的吸收能力，提高肥料的利用率。根系分泌物还可间接影响根际中微生物的种群结构，进而影响生物有效性在根际养分中的作用。如植物对于氮、磷、钾、锌和铜的吸收量取决于根际中有益微生物的多少，根际中有机磷、硫的有效性的提高取决于磷酸酶和水解酶分解，大量根际互感物质的产生，还可以刺激植物的生长，尤其是根的生长发育[7]。

总体来看，设施生产中肥料利用率的高低与肥料施用时期、土壤理化性质、肥料施用方式及肥料利用方式有关，与肥料在土壤中是否挥发、淋失、反硝化、固定、侵蚀等[9]有关。如氮肥的挥发和随表土流失；磷、钾肥在土壤中移动性小，不断积累而被固定；磷肥难以被作物吸收和利用，不利于根系扎深[10]。因此，保证果菜类植株生长和肥效高效利用的关键措施就是加强根层调控，提高养分利用效率。

2.2改善根层土壤环境

2.2.1适宜的土壤温度

适宜的土壤温度有利于有机质分解，有利于果菜类根系吸收养分。温度过高会加快有机质分解速度，温度过低则不利于有机质分解和影响根系吸收养分，所以应在合理的温度下施肥。如播种前进行高温闷棚处理和覆盖地膜，可杀死棚内地表病菌、提高棚内的蓄热和地表温度，加快土壤腐熟。根据果菜类蔬菜不同生长时期对温度的要求，保证适宜的土壤温度[11～12]，有利于改善根层的土壤环境。

2.2.2适宜的土壤湿度

适宜的土壤湿度有利于肥料溶解及养分高度利用，有利于蔬菜吸收养分。水分过多则会降低土壤含氧量，影响根系活力，水分过少不利于根系吸收营养，应根据果菜类蔬菜不同时期对水分的要求及土壤墒情适时灌水。通常采用膜下滴灌技术，不仅可减少土壤水分蒸发，高效利用水分，还能有效控制土壤盐分向土壤表层集聚，防止土壤盐渍化。土壤盐分高时，可在栽培前进行透水浸泡洗盐处理[11～12]。

2.2.3适宜的土壤透气性

适宜的土壤透气性有利于提高根系氧气浓度，提高蔬菜的根系活力以及根系吸收养分、水分的能力。土壤透气性差，根系活力变弱，影响植物吸收养分。深耕30cm以上，有利于提高土壤透气性和透水性，有利于蔬菜生长发育和产生抗逆性，深耕应与施用有机肥料相结合。

3　提高根层养分有效性

3.1加强氮、磷、钾在根层的利用

3.1.1氮的调控

氮素作为蔬菜作物需要的基本元素，其调控可作为研究根层养分有效性的主要因素。氮素在蔬菜的生长发育期间影响干物质的形成与分配，影响蔬菜同化物质的积累、光合速率、酶的活性、气孔导度等，因此，加强根系对氮素吸收及利用是根层调控的重要步骤[13]。设施栽培果菜类蔬菜，应根据不同果菜对氮素的吸收规律和土壤养分供应特征，采取定量平衡的施肥方法，结合灌水，多次少量地施入。另外，氮素的形态差异是影响阴、阳离子吸收失衡的重要外界因素，适宜的铵态氮和硝态氮配比可降低蔬菜中硝酸盐含量，提高蔬菜安全性[14]。

3.1.2磷、钾的调控

磷素在土壤中易富集，会污染周围水体。研究表明，我国农物作设施内磷素在土壤中积累问题严重[15]。目前研究发现，栽培时间与土壤中全磷含量成正相关。薛延丰等[16]在设施蔬菜栽培中发现，随着栽培时间的增加，土壤中全磷含量也随之增加。郭文龙等[17]研究表明，随着栽培时间的增加，土壤中速效磷含量也随之增加。

钾可以提高蔬菜产量，改善蔬菜品质。薛延丰等[16]试验表明，设施栽培中随种植时间的增加，全钾含量随之增加。而速效钾含量与种植时间既呈正相关，也呈负相关。刘兆辉等[18]试验结果表明，山东设施土壤的速效钾有累积作用，与种植时间呈正相关。胡明芳等[19]研究表明，设施内蔬菜种植时间与速效钾相关性不明显，但20cm以下的土壤随种植时间增加速效钾不断减少。郭红伟等[20]研究表明，设施辣椒连作后速效钾随时间增加而增加，达到一定年限会降低。

磷、钾的有效性较低，溶解在土壤溶液中供蔬菜利用的为有效磷、有效钾，所占比例较小，特别是磷，所以常常出现过量施用磷、钾肥的问题。但土壤中的磷库很大，能够持续得到有机固相磷与无机固相磷的补充。所以，保持土壤中一定量的磷，就可以不断供给蔬菜吸收利用。应根据土壤中的养分状况和不同蔬菜的需肥特点制定不同的施肥方案。对于磷含量较多的土壤，在保证产量的前提下应控制磷肥施用，防止污染和破坏土壤环境；对于磷含量中等的土壤，在满足作物需求和保证产量的前提下，保持土壤中速效磷含量在适宜范围；对于磷含量低的土壤，以蔬菜高产和满足蔬菜需求为前提，增强肥力。同时3～5年检测1次土壤磷含量，并根据检测结果进行调控[8]。钾素有效性较大，利用率高，与磷的调控管理方式基本相同，应根据钾素含量高低增加、减少或维持有机肥和化肥的投入量[21]。

3.2中、微量元素调控

果菜类蔬菜所需的中、微量元素相对较少，但如缺少，蔬菜就会表现出相应的病症，如番茄缺钙发生脐腐病、缺铁叶片黄白化等。中、微量元素过多也会表现出不同的病症，如硼元素过量会影响钙元素移动。所以调控好果菜类蔬菜根层的中、微量元素能促进肥料的高效利用[8]。

周国华等[22]认为，土壤有机质含量越高，越能促进土壤中有效微量元素的活化。伊田[23]研究试验表明，设施土壤pH值和铁、锰、铜、锌的有效性呈极显著负相关，而有机质含量和铁、铜、锰、锌的含量呈极显著正相关，说明增加有机肥和pH值下降均可提高土壤中有效微量元素的含量。所以，有机肥施用不足是造成土壤中中、微量元素缺乏的原因之一[24]，而保护地处于封闭环境，加上多年连作，大量施肥对土壤中中、微量元素的有效性产生影响，如土壤次生盐渍化等会导致番茄植株出现缺铁、缺锌等症状。化肥是造成土壤酸化和盐渍化及中、微量元素淋失的重要因素。因此，可主要从施肥方面调控中、微量元素，增施有机肥，减少化肥施用量。根据果菜类蔬菜不同生育期合理施肥，如番茄开花期增施硼肥和锌肥，结果盛期增施钙肥等。

3.3水肥一体化

水肥一体化也是重要的根层调控技术，土壤氮素的流失不仅与施肥有关，还与灌水有关。试验表明，肥水过多，土壤中氮素淋失较高。李俊良[3]等人通过调控番茄根层水肥，结合膜下微灌等不同处理与传统畦灌对比，监控根层氮素，试验结果表明，采用膜下微灌与根层水肥调控相结合的施肥量比传统施肥的投入量明显降低，采用此方法不仅大幅度减少了化学肥料的投入，而且提高了番茄根系养分吸收效率，促进了番茄早期根系生长发育，增加了番茄可溶性固形物含量，提高了番茄产量和品质。

4　微生物调控

微生物肥料是指微生物活动及其产物可以使作物得到特定肥效的肥料。利用其特殊的转化分解能力，可以起到固氮，解磷、钾的作用，使作物提高对元素吸收的有效性[10]。茄果类蔬菜根系好、气性较强，有氧呼吸较旺盛，对氧气需求量较高，在高含氧量的土壤中发育较好，所以根系分布较浅，定植时切勿过深，大多采用露坨定植以利于其发育。近年来，设施内茄果类蔬菜根部病害受到很大关注，施入微生物菌肥，如EM原露（微生物活菌制剂）[12]可以增加有益微生物在土壤中的含量，利于土壤团粒结构形成，增强和扩大根际内有益微生物活动，改善土壤环境条件，提高肥力，缓解连作障碍、土壤盐渍化、酸化等问题，最重要的是能达到以菌抑菌、预防根部病害的目的，促进根部发育，保护根层环境[11]。

5　结论

综合而言，根层调控可以改善根层土壤环境条件，提高肥水利用效率，提高根层养分的有效性，增强有益微生物的活动，进而影响蔬菜生长的相关性，促进蔬菜生长发育。根层调控的首要措施是改善根层的环境条件，保证土壤中适宜的温度、湿度和透气性；其次是改善根层养分利用率，提高氮、磷、钾、中微量元素的利用率，改善不同元素在土壤中的固定和淋失。根据蔬菜不同生长时期对于养分的需求，结合灌水进行养分的投入和维持。最后，加强根层中有益微生物的活动也是根层调控的重要措施，通过施用微生物菌肥的方法进行调控，提高作物对元素吸收的有效性。根层调控是调整蔬菜生长发育的关键措施，是获得果菜类优质高产的前提。

参考文献

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（上接P76）

雄机的切削工具，切削作业1～2次，使植株整齐一致，便于抽雄。抽雄时由两片橡胶轮圆盘，在高速旋转时夹起抛出雄穗，达到去雄效果。（3）机械试抽：为了防止不当操作造成果穗和功能叶损失，影响产量，抽雄机工作前应选择适宜田块进行试抽。

2.3注意事项

（1）选地：应选择地力好、水肥条件好的平整地块种植玉米，且田头转弯半径大于4m。（2）去雄期：去雄时期是制种产量增幅高低的关键。应在母本雄穗未露出之前，田间90％以上母本旗叶鼓肚时进行机械抽雄。（3）气候因素：应选择在晴天10～18时作业，切忌在大风、阴雨天进行机械去雄作业。（4）操作事项：机组驾驶员应密切注意激光探头工作状态，一旦发现激光探头不识别叶片，应及时维修，以免造成漏抽或抽位过低，影响抽净率和产量。

2.4抽净率及工作效率分析［2］

玉米抽雄机1次可完成4膜8行的抽雄作业，采用摸苞抽雄方式，通过前端电子眼，根据玉米高度自动仿形，抽净率可达90％。根据不同抽雄方式的抽雄成本及抽雄面积比较显示，抽雄机作业的抽雄面积大大提高，同时每667m2可节约成本20元（见表1）。

表1　不同抽雄方式成本

3　发展方向及趋势

机械去雄是制种玉米去雄的发展趋势，如何实现机械去雄是我国农业机械化发展所面临的问题。实现玉米机械去雄不仅可提高玉米机械化程度，还可降低劳动力，节本增效显著。（1）智能化：自动调整去雄装置作业参数、不断优化作业效果等创新理论及创新技术是玉米去雄装置智能化的发展方向。（2）多功能：玉米抽雄机不仅可完成玉米去雄工作，而且还可实现农艺与农机相结合，通过改装，在方便调节的基础上，实现1机多用功能。（3）节能：随着科学技术的不断更新及加工水平的提高，可将节能技术应用于农业机械设计中，以降低投入及使用成本，提高工作效率。（4）集约化：随着农业机械化设备的广泛应用及机械化程度的提高，玉米制种产业模式将向集约化方向发展。

［1］王涛，李亚雄，胡斌，等.制种玉米机械去雄的应用与展望［J］.新疆农垦科技，2015（4）：28～31.

［2］何颖刚，孔繁宇.PDF650D型玉米去雄机［J］.新疆农机化，2012（5）：36～37.

*基金项目：沈阳工学院博士科研启动基金项目，沈阳工学院重大支持基金项目，沈阳工学院大学生创新创业训练项目。**通讯作者。