番茄纳米膜栽培技术的引进与消化

孙文文江 洪,2*张宏伟王翠梅蔡先锋

（1上海多利农业发展有限公司，上海市浦东新区 201311；

2南京大学国际地球系统研究所，江苏省南京市 210093）

番茄纳米膜栽培技术的引进与消化

孙文文1江 洪1,2*张宏伟1王翠梅1蔡先锋1

（1上海多利农业发展有限公司，上海市浦东新区 201311；

2南京大学国际地球系统研究所，江苏省南京市 210093）

为解决上海市崇明地区盐碱化严重、土地不适合传统种植及土壤改良工程艰巨等问题，特引入纳米膜栽培技术在番茄生产上进行了技术验证。同时依据具体试验验证，在介绍番茄纳米膜栽培结果的基础上，总结了种植过程中出现的问题，并依此提出了相关种植建议。

番茄；纳米膜栽培技术；存在的问题；种植建议

崇明区地下水位高，土壤盐碱化问题严重且难以根治，已成为制约当地有机蔬菜发展的关键因素。同时，崇明区有机蔬菜产业化生产规模较小，传统栽培难以满足市场对蔬菜优质性、多样性的需求。因此，引入先进的工厂化无土栽培技术，并与智能化植物工厂技术相结合，突破土壤的限制，进行优质高效的有机蔬菜生产，可保证有机蔬菜生产的安全健康。纳米膜栽培技术是一种新型高效节水无土栽培技术，为验证该技术的实际应用效果、促进该技术的推广，笔者特进行了该技术在番茄生产上的应用效果验证。

1 技术介绍

纳米膜栽培技术是一种新型高效节水无土栽培技术，由日本Mebiol公司率先研发成功并应用于番茄生产。该项技术通过采用纳米级微孔加工制成的水分调节膜，进行水分及营养成分的调节，将细菌、病毒进行隔离，最大限度地降低农作物的病害发生，确保农产品安全。同时，通过水分调节膜可有效控制农作物对水分的吸收，促进根系细微化、膨大化，并通过提高膜里外渗透压促进糖分等营养物质的大量合成，使农产品具有极高的营养成分和良好的口感。纳米膜种植技术具有高效吸收肥水的效果，比其他无土基质栽培技术投入更少，安装简单，完全摆脱了土壤条件的限制，解决了传统农业生产受产地、季节、作物等因素影响难以实现标准化作业的问题。纳米膜栽培技术于2009年首先在日本研发成功，并在番茄、辣椒、哈密瓜等作物中得到成功应用，目前已在日本、中东、北非和欧美国家得到推广应用。

与纳米膜栽培技术配合应用的智能化植物工厂技术，是通过采用基于物联网的智能农业网络平台，形成集数据采集、数字传输、数据分析处理、数控农业机械为一体的新型农业生产管理体系[1]，将外界气候条件（温度、湿度、光照、CO2）、土壤内部环境参数（水分、温度、pH、营养成分等）与专家系统、辅助决策系统相连，形成趋势预测和智能决策[2]。该技术摆脱了自然条件的束缚，实现了智能化控制，降低了人工及生产成本，精确控制了农产品上市周期，提高了农产品产量，降低了生产过程的风险[3]。因此，纳米膜栽培技术与智能化植物工厂技术相结合形成智能化的植物工厂应用，可有效解决崇明区高盐碱化、地下水位高等不利于有机蔬菜种植的问题，同时实现了植物生产的智能化与生产过程的标准化[4]，且可集中展示国际领先的现代化节水高效无土栽培技术和标准化生产模式[5-7]，为推进崇明现代化农业技术发展、蔬菜标准化生产和产业化发展提供了一个极佳的展示窗口。

2 技术内容

2.1 品种选择

供试番茄品种为从日本引进的中型番茄品种“Frutika”和小型番茄品种“Aiko”及国内购买的樱桃番茄品种“粉娘”。各番茄品种特性比较（见表1）。种植期间根据日方提供的技术管理计划，根据番茄生长的不同时期，在水分、养分浓度等方面进行了跟踪调节和管理。同时，采取遮阳、降温和保温等措施，为植物生长提供了良好的生长环境。

表1 不同番茄品种特性比较

2.2 水分、营养管理

本项目采用滴灌方式进行水肥灌溉，通过控制系统控制施肥浓度，利用灌溉管道进行灌溉，水分与肥料共同施用，不单一进行水分灌溉。

液体肥料配方为：400 L肥料原液分为1号桶200 L、2号桶200 L，1号桶加入康晶水肥30 kg、硫酸镁10 kg、乙二胺四乙酸铁500 g，与200 L水混合均匀；2号桶加入硝酸铵钙25 kg，与200 L水混合均匀。注意2个液体肥料桶中的溶液不能接触。

番茄幼苗定植后，按照其生长发育的不同时期制定不同的灌溉施肥计划，计划主要包括灌溉时间设定、灌溉量设定和肥料浓度设定，且要根据植物实际生长情况及时调整灌溉施肥计划。同时，在日常管理中，每天要定时检查基质及无纺布的湿度，每周对上部和下部滴灌的营养液浓度进行测量，以保证按照施肥计划进行，每1～2周检查1次下部无纺布上的营养液浓度，保持其达到施肥浓度的50%左右。

2.3 环境条件管理

环境条件管理包括对温室内光照、温度和湿度的控制。具体操作为：在光照管理方面，番茄在定植后打开内遮阳网，并保持3 d全天遮光，使幼苗尽快适应新的生长环境；定植后3 d，从日出到7点左右不遮光，接受阳光照射，7点至16点遮光；在植株存活、根系开始生长后，增加每日光照时间，从日出到9点至10点接受阳光照射，10点至15点遮光，15点以后到日落接受阳光照射。如日照强烈，及时打开内遮阳网，防止植株萎蔫，且阴雨天不进行遮光。在温度管理方面，白天温度应保持在20 ℃以上但不超过35 ℃，夜晚温度保持在10 ℃以上。在湿度管理方面，应尽量保持在60%～80%的最适湿度，并应及时注意过度干燥或过度湿润对植株生长的影响，避免病虫害的入侵。

2.4 植保管理[7,8]

在温室植保管理方面，要注意保持温室内部环境与外部的隔绝，严格控制外来人员的进出，禁止外来植物、动物的进入。采用以物理防治方法为主，如在幼苗定植后悬挂黄板；及时检查病虫害出现及发展趋势，可采取喷洒药物等方式进行处理；对已发病的植株及时清除，避免进一步传染。

2.5 植株管理

根据番茄植株的生长情况，定期清理下部老叶和坏叶。采用单干整枝，及时去除侧芽和侧枝。根据番茄生长情况，在定植后3～4周内完成全部植株的吊绳固定工作。

2.6 收 获

番茄成熟后及时采收，并记录每次每个品种的采收量，现场随机选取产品样品进行糖度、单果重的测量并做好记录。

2.7 数据记录

在日常管理中进行田间档案的记录和保存，主要记录每日的天气情况、温室内外温度和湿度、定期测定营养液及下部无纺布上营养液的浓度、pH、电导率、手动和自动滴灌的时间及灌溉量；同时，每周对不同品种的植株生长情况进行拍照记录，包括其枝叶花果生长情况、根系生长情况、基质情况；此外，记录番茄的采收时间、产量，并现场测量果实糖度。

3 结果与分析

本项目种植3个番茄品种共采收3批次，合计采收番茄1 800 kg，其中“Aiko”品种采收410 kg、“Frutika”品种采收960 kg、“粉娘”品种采收430 kg（见图1）。由图2可知，3个番茄品种的速测糖度都达到了国际标准，其中“Frutika”糖度最高，“Aiko”其次，“粉娘”最低。由图3可知，氨基酸总量（天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸）“Aiko”最高，“Frutika”其次，“粉娘”最低。综合考虑，“Frutika”最适宜在我国进行纳米膜栽培大面积工厂化生产。

图1 不同番茄品种采用纳米膜栽培的产量分析

图2 不同番茄品种采用纳米膜栽培的速测糖度分析

图3 不同番茄品种采用纳米膜栽培的氨基酸总量分析

4 存在的问题

本项目从2014年7月5日开始番茄播种育苗，到翌年2月30日完成采收并清除，在实施过程中遇到了以下问题：（1）由于番茄出苗期与现场设施搭建准备工作完成时间没有完全衔接好，且番茄幼苗在夏季育苗时长势较快，后期虽进行适当控水控肥，以减缓其生长，但定植后按照施肥计划提高了营养液浓度，导致番茄苗在移栽定植后营养生长过快，部分植株茎秆较细，节间距较长，长势不太均匀。（2）病虫害影响严重。本项目实施期间，温室内爆发大量白粉虱带入黄化卷叶病（育苗时期带入），这对此次种植产生了严重影响，在番茄定植5周后，温室内已去除30%的染病植株。从平均单株产量可看出，“Frutika”和“粉娘”品种感病较为严重，虽可正常结果，但单株产量较低。（3）光照、温度等环境因素影响严重。本项目中，因番茄座果时进入秋末冬初，光照强度下降且时间减少，温度较低；同时，温室周围遮挡较多，影响了光照，尤其是南部区域遮挡相对严重，导致该区域种植的“粉娘”品种的产量和品质最差，中部区域种植的“Frutika”品种也受到一定影响，而北部区域种植的“Aiko”品种受影响相对较小。

5 种植建议

针对以上存在问题，提出以下建议：（1）合理安排育苗及移栽时间，保证番茄幼苗能在最合适的时期进行移栽。同时，委托附近专业育苗机构进行育苗，以防内部育苗交叉感染病虫害。（2）对温室结构进行改善。更换更细密的防虫网，在展示区内上方和四周用高密度纱网包裹，并在种植区入口处新增封闭的缓冲间。（3）培训、监督温室管理人员，并细化管理流程、严格遵守规章制度，包括进出种植区的更衣、消毒、换鞋、洗手等制度，且控制外来人员进出种植区域。（4）针对本次种植中接收光照较弱的南部区域，以后不再种植。（5）认真做好温室清洁工作，在下次种植前进行种植材料的更新、消毒及温室内部的清洁消毒。（6）在番茄种植期间做好温室内环境条件的调节管理、施肥灌溉调节控制以及植保工作，为番茄生长提供良好的环境条件和营养条件。

[1] 吉佩峰.有机蔬菜水肥一体化无土栽培技术[J].中国蔬菜, 2012,1(13):50-53.

[2] 黄丹枫,张凯.绿叶蔬菜工厂化生产关键技术研究[J].长江蔬菜,2012(12): 1-4.

[3] 王立志,王艳,杨丽华,等.番茄无土育苗基质研究[J].北方园艺,1991(3):16-17.

[4] 邓先琛.国内外蔬菜工厂化生产的发展[J].安徽工学院学报, 1989(2):77-81.

[5] M Meuris, PW Mertens. The IMEC clean: A new concept for particle and metal removal on Si surfaces[J]. Solid State Technology,1995,38(7):109-114.

[6] KV Nieuwenhuysen, F Duerinckx, I Kuzma, et al. Progress in epitaxial deposition on low-cost substrates for thin-film crystalline silicon solar cells at IMEC[J]. Journal of Crystal Growth,2006,287(2):438-441.

[7] 王志伟.套袋材料对温室番茄病虫害发生及果实农药残留的影响[J].西北园艺,2004(11):49-51.

[8] 韩泽群,姜波.加工番茄病虫害中长期预测方法[J].中国农业大学学报,2013,18(4):91-95.

2017-02-23

上海市科学技术委员会科研计划项目：采用纳米膜栽培技术在智能化有机蔬菜植物工厂建设中的研究与示范（编号：1 53 9 19 12 8 00）；有机蔬菜水肥植保智能一体化种植技术集成和示范（编号：1 43 9 19 08 3 00）；国家科技部重大专项课题研究项目（编号：2014ZX07114-001）。

*为通讯作者。