基于大数据条件下玻璃温室番茄生产水肥管理要点

郭玲娟 郭明星 李跃洋 杜名扬

（1. 北京中农富民管理咨询有限公司，北京 海淀 100083；2. 鹤壁聚贤农业科技发展有限公司，河南 鹤壁 58000）

近年来，以荷兰现代化大型连栋温室为代表的蔬菜工厂化生产模式在国内发展迅速。番茄设施栽培是我国番茄生产的主要方式之一，设施内水肥一体化技术的应用对提高番茄的产量和品质具有重要作用。番茄营养生长与生殖生长同时进行，生长期长，肥水需求量大。肥水运筹影响番茄的长势和产量，不同的灌水定额和灌溉次数能显著影响番茄品质[1]，因此水肥管理是番茄设施栽培的关键技术。

蔬菜工厂化生产的水肥灌溉参数是通过传感器采集温室内外环境数据及植物生长数据由大数据物联网环控软件设定，水肥管理由传统的看天、看地、看植物进行灌溉，提升至通过基于大数据物联网环控软件看天——气象参数（光照强度、光积累量）、看地——基质（含水量和EC 值、pH 值）、看植物——作物生长平衡，实现精准灌溉。现将基于大数据环控物联网条件下，玻璃温室番茄椰糠岩棉复合无土栽培的水肥一体化参数关联性灌溉策略总结如下。

1 灌溉水质要求

无土栽培使用水的水质直接影响营养液各养分配置。理论上讲，水质稳定、水中各元素含量不超过作物需求量的水源即可作灌溉水。河流水、水库水、浅井水的水质波动较大，不适合直接作灌溉水[2]。对比荷兰蔬菜无土栽培灌溉水质的指标要求，我国蔬菜无土栽培用水应作相应处理。荷兰蔬菜无土栽培灌溉水质指标数值见表1。

表1 荷兰蔬菜无土栽培灌溉水质指标数值

目前我国蔬菜无土栽培多以雨水、地下水、市政自来水作水源，不同水源的水质差异较大。雨水是将温室屋顶的降雨收集起来储存于密闭的集雨池（罐），经简单过滤后用于灌溉，水质相对较好；地下水含有大量钙、镁、钠等矿物离子，会直接影响营养液中各离子的平衡，易导致母液罐中形成不溶物，营养液在循环利用过程中会不断累积钠离子[3]。若地下水中Mn、B 等含量过高，浇灌后会导致蔬菜植株中毒，影响蔬菜的正常生长发育。确定水源后，应先检测水中钙、镁、钠、铁、HCO3-离子等含量以及pH 值，做好相应处理后方可使用。矿物离子超标的水源需进行去离子化处理，配制营养液时应对相关离子做相应的扣除。

2 基于光的灌溉

基于光的灌溉是指以光照强度和光积累量为参数（室外气象站数据），按玻璃透光率70%以上（国际常规）折算出温室内的光照强度和光积累量，然后根据温室内的光照强度和光积累量进行灌溉。操作中需根据实际的玻璃透光率来矫正参数。

2.1 灌溉方法

（1）灌水开始和结束标准。白天光照强度达100～200 W/m2或光积累量达50～100 J/cm2时开始灌水，光照强度降至250～350 W/m2或光积累量降至150～200 J/cm2时停止灌水。（2）灌溉量。温室内光照辐射每积累1 J/cm2，成株期番茄日灌溉量应增加3 mL[3-5]，其中2 mL 水通过植物蒸腾作用蒸发（5%被植物吸收）、1 mL 水以残液形式排出；番茄坐果期每穗花（或果）需水量为100 mL/m2，一般每株番茄留8 穗花，光照强度每累计80～100 J/cm2需灌溉1 次，每次每株灌溉80～120 mL。（3）排液量。合理的排液量有利于将番茄根际土壤EC值、pH 值和空气含量保持在适宜范围内。正常情况下，成株期番茄最后一次灌溉结束后，排液比例为20%～25%较适宜。

2.2 灌溉量、灌溉频率与光照的关系

灌溉量、灌溉频率与光照之间的关系[3]见表2。

表2 灌溉量、灌溉频率与光照的关系

由表2可知，随着光照强度或光照累积量的增加，单位面积灌溉量、灌溉频率逐渐提高，而单位面积灌溉量呈递减趋势。增加灌溉量、降低灌溉频率，可使栽培基质保持相对干燥，有利于番茄生殖生长；减少灌溉量、提高灌溉频率，可使栽培基质保持相对湿润，有利于番茄营养生长。生产实践发现，每次灌溉量以基质体积的2%～5%为宜。

3 基于基质含水量的灌溉

3.1 基质含水量与EC值的关系

灌溉前，基质含水量降低，EC 值上升；灌溉后至回液前，基质含水量升高，EC 值降低。一般来讲，基质EC值随光照强度的升高而降低。

3.2 基质含水量与灌溉节点的关系

常规椰糠基质含水量为65%～75%。日间灌溉节点为最后一次灌溉至次日日出，基质含水量降低7%～12%；夜间灌溉节点为最后一次灌溉至日落，基质含水量降低2%～4%。

4 灌溉随EC值、排出液pH值调控

4.1 排出液pH值

排出液收集口一般设在温室的中间位置，收集测量时间一般安排在每天第1次排液前，理想状态下排出液的EC值以4.0～6.0为宜[4]。排出液pH值过高时，可在营养液中添加硝酸（氮肥）或磷酸（磷肥）进行调节，配制营养液时应将氮或磷的用量做相应的扣除。排出液pH 值过低时，可在营养液中添加氢氧化钾（钾肥）进行调节，配制营养液时应将钾用量做相应的扣除。

4.2 营养液EC值

营养液保持适宜的EC 值有利于促进番茄生长[6]，一般情况下营养液EC 值不宜超过4.0 mS/cm。营养液EC值过高，会使植株形成反渗透压，反渗透压可将番茄根系中的水分置换出来，致使根尖变褐或干枯。冬季气温低，植株水分蒸发量小，灌溉量也小，营养液EC 值要高些；春季气温升高，植株水分蒸发量增大，营养液EC 值要逐步降低。定植初期，营养液EC 值以1.8～2.5 mS/cm 为宜，之后逐渐提高；开花坐果期，营养液EC 值应保持2.5～2.8 mS/cm；果实膨大期，营养液EC 值应保持3.0 mS/cm 左右。高EC 值有利于提高番茄的口感和品质，但不利于其生长和产量形成，随着营养液EC 值的提高，番茄植株株高、茎粗、叶长、叶宽、坐果数、单果质量、产量明显降低。