果菜類蔬菜根層調(diào)控的研究進(jìn)展*

劉璐璐　張　婷　余朝閣

（沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧撫順113122）

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果菜類蔬菜根層調(diào)控的研究進(jìn)展*

劉璐璐張婷**余朝閣

（沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧撫順113122）

摘要：由于現(xiàn)代設(shè)施采用高度集約化的生產(chǎn)模式，大水大肥導(dǎo)致土壤肥料淋失或固定，破壞了根層土壤環(huán)境，土壤鹽漬化等問題凸顯。這種惡劣的土壤環(huán)境造成果菜類蔬菜根層養(yǎng)分吸收不合理，進(jìn)而影響蔬菜生長發(fā)育。良好的根層環(huán)境及合理的施肥與灌溉是蔬菜生產(chǎn)獲得優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的關(guān)鍵。本文概括了根層調(diào)控的主要方向和措施，通過改善根層土壤的環(huán)境條件（溫度、濕度、透氣性等），加強根層養(yǎng)分（氮、磷、鉀和中微量元素）的利用，采用水肥一體化和增強土壤中有益微生物的活動達(dá)到水肥高效利用和可持續(xù)發(fā)展的目的。

關(guān)鍵詞：果菜類；水肥高效利用；優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)；根層調(diào)控

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計，我國蔬菜播種面積與產(chǎn)量分別占世界的43％和49％，均居世界第1[1]。果菜類蔬菜是設(shè)施栽培的主要品種，在其管理過程中，較重要的措施就是灌溉與施肥。灌溉可以增加植株對肥料的吸收速率和提高植株生長速度，施肥可以提高蔬菜產(chǎn)量和生長速率等，施肥可使蔬菜增產(chǎn)達(dá)37％以上。但因追求高產(chǎn)，菜農(nóng)在沒有掌握充足的理論知識前提下[2]，只是按照說明書操作或加大施肥劑量，不僅導(dǎo)致環(huán)境污染、土壤利用率降低、水質(zhì)惡化等問題[3]，還會導(dǎo)致根層養(yǎng)分分配不合理，影響蔬菜生長的相關(guān)性，進(jìn)而影響蔬菜的品質(zhì)。因此，根層調(diào)控是提高土壤肥料利用率、增加蔬菜產(chǎn)量、改善蔬菜品質(zhì)的重要措施。許多研究學(xué)者在番茄等果菜類設(shè)施栽培中做了多方面的試驗[4～5]，通過調(diào)控果菜類根層施肥，不僅節(jié)約了資源，還提高了肥料利用效率，改善了果菜品質(zhì)，避免了對環(huán)境的不良影響，為蔬菜安全生產(chǎn)提供了保障。

1　設(shè)施內(nèi)土壤環(huán)境的特點

設(shè)施環(huán)境條件與大田環(huán)境大不相同。設(shè)施內(nèi)以反季節(jié)栽培為主，以達(dá)到周年生產(chǎn)的目的，地表高度集約化生產(chǎn)導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)土傳病害發(fā)生嚴(yán)重、肥料利用率低、土壤次生鹽漬化和連作障礙等。因此，要尋找提高果菜類蔬菜品質(zhì)與高效水肥利用的途徑[6]。

2　創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的根層環(huán)境

2.1果菜類水肥高效利用與優(yōu)質(zhì)植株生長的關(guān)鍵

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)，根層是蔬菜-土壤-環(huán)境養(yǎng)分交換關(guān)鍵區(qū)域，土壤與環(huán)境的養(yǎng)分直接影響蔬菜根層的生長發(fā)育，進(jìn)而影響蔬菜的生長相關(guān)性。因此，對根層水分與養(yǎng)分的管理具有重要意義。根層環(huán)境條件、物理化學(xué)因素以及微生物的活動都會影響根系對養(yǎng)分的吸收與利用。肥料施入土壤中，需經(jīng)灌溉等方式溶解，根系才能吸取營養(yǎng)并加以利用，供應(yīng)蔬菜生長發(fā)育[7]。而實際上肥料施入土壤，部分養(yǎng)分附著于土壤顆?；蛴袡C質(zhì)中，肥料溶解后，蔬菜的根系只能從土壤中吸取少量的營養(yǎng)，大部分肥料養(yǎng)分濃度降低或淋失，所以應(yīng)保持肥料在土壤中適宜的濃度，增加土壤的緩沖性，調(diào)節(jié)土壤pH值等[8]。

相對于大田作物，果菜類蔬菜根系分布較淺、較弱。良好的根系是影響植株生長的關(guān)鍵，但其需要優(yōu)越的土壤環(huán)境，包括優(yōu)質(zhì)的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，以保證土壤養(yǎng)分的供應(yīng)強度以及獲得根區(qū)土壤養(yǎng)分的最大有效性。良好的根層環(huán)境有利于根系產(chǎn)生分泌物，植物在生長期間受到各種脅迫時分泌物發(fā)揮重要作用，可直接改善植物根際養(yǎng)分的有效性，提高根際中難溶養(yǎng)分的溶解活化和利用效率。如鐵、錳和磷有效性的提高，可促進(jìn)植物的吸收能力，提高肥料的利用率。根系分泌物還可間接影響根際中微生物的種群結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響生物有效性在根際養(yǎng)分中的作用。如植物對于氮、磷、鉀、鋅和銅的吸收量取決于根際中有益微生物的多少，根際中有機磷、硫的有效性的提高取決于磷酸酶和水解酶分解，大量根際互感物質(zhì)的產(chǎn)生，還可以刺激植物的生長，尤其是根的生長發(fā)育[7]。

總體來看，設(shè)施生產(chǎn)中肥料利用率的高低與肥料施用時期、土壤理化性質(zhì)、肥料施用方式及肥料利用方式有關(guān)，與肥料在土壤中是否揮發(fā)、淋失、反硝化、固定、侵蝕等[9]有關(guān)。如氮肥的揮發(fā)和隨表土流失；磷、鉀肥在土壤中移動性小，不斷積累而被固定；磷肥難以被作物吸收和利用，不利于根系扎深[10]。因此，保證果菜類植株生長和肥效高效利用的關(guān)鍵措施就是加強根層調(diào)控，提高養(yǎng)分利用效率。

2.2改善根層土壤環(huán)境

2.2.1適宜的土壤溫度

適宜的土壤溫度有利于有機質(zhì)分解，有利于果菜類根系吸收養(yǎng)分。溫度過高會加快有機質(zhì)分解速度，溫度過低則不利于有機質(zhì)分解和影響根系吸收養(yǎng)分，所以應(yīng)在合理的溫度下施肥。如播種前進(jìn)行高溫悶棚處理和覆蓋地膜，可殺死棚內(nèi)地表病菌、提高棚內(nèi)的蓄熱和地表溫度，加快土壤腐熟。根據(jù)果菜類蔬菜不同生長時期對溫度的要求，保證適宜的土壤溫度[11～12]，有利于改善根層的土壤環(huán)境。

2.2.2適宜的土壤濕度

適宜的土壤濕度有利于肥料溶解及養(yǎng)分高度利用，有利于蔬菜吸收養(yǎng)分。水分過多則會降低土壤含氧量，影響根系活力，水分過少不利于根系吸收營養(yǎng)，應(yīng)根據(jù)果菜類蔬菜不同時期對水分的要求及土壤墑情適時灌水。通常采用膜下滴灌技術(shù)，不僅可減少土壤水分蒸發(fā)，高效利用水分，還能有效控制土壤鹽分向土壤表層集聚，防止土壤鹽漬化。土壤鹽分高時，可在栽培前進(jìn)行透水浸泡洗鹽處理[11～12]。

2.2.3適宜的土壤透氣性

適宜的土壤透氣性有利于提高根系氧氣濃度，提高蔬菜的根系活力以及根系吸收養(yǎng)分、水分的能力。土壤透氣性差，根系活力變?nèi)?，影響植物吸收養(yǎng)分。深耕30cm以上，有利于提高土壤透氣性和透水性，有利于蔬菜生長發(fā)育和產(chǎn)生抗逆性，深耕應(yīng)與施用有機肥料相結(jié)合。

3　提高根層養(yǎng)分有效性

3.1加強氮、磷、鉀在根層的利用

3.1.1氮的調(diào)控

氮素作為蔬菜作物需要的基本元素，其調(diào)控可作為研究根層養(yǎng)分有效性的主要因素。氮素在蔬菜的生長發(fā)育期間影響干物質(zhì)的形成與分配，影響蔬菜同化物質(zhì)的積累、光合速率、酶的活性、氣孔導(dǎo)度等，因此，加強根系對氮素吸收及利用是根層調(diào)控的重要步驟[13]。設(shè)施栽培果菜類蔬菜，應(yīng)根據(jù)不同果菜對氮素的吸收規(guī)律和土壤養(yǎng)分供應(yīng)特征，采取定量平衡的施肥方法，結(jié)合灌水，多次少量地施入。另外，氮素的形態(tài)差異是影響陰、陽離子吸收失衡的重要外界因素，適宜的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮配比可降低蔬菜中硝酸鹽含量，提高蔬菜安全性[14]。

3.1.2磷、鉀的調(diào)控

磷素在土壤中易富集，會污染周圍水體。研究表明，我國農(nóng)物作設(shè)施內(nèi)磷素在土壤中積累問題嚴(yán)重[15]。目前研究發(fā)現(xiàn)，栽培時間與土壤中全磷含量成正相關(guān)。薛延豐等[16]在設(shè)施蔬菜栽培中發(fā)現(xiàn)，隨著栽培時間的增加，土壤中全磷含量也隨之增加。郭文龍等[17]研究表明，隨著栽培時間的增加，土壤中速效磷含量也隨之增加。

鉀可以提高蔬菜產(chǎn)量，改善蔬菜品質(zhì)。薛延豐等[16]試驗表明，設(shè)施栽培中隨種植時間的增加，全鉀含量隨之增加。而速效鉀含量與種植時間既呈正相關(guān)，也呈負(fù)相關(guān)。劉兆輝等[18]試驗結(jié)果表明，山東設(shè)施土壤的速效鉀有累積作用，與種植時間呈正相關(guān)。胡明芳等[19]研究表明，設(shè)施內(nèi)蔬菜種植時間與速效鉀相關(guān)性不明顯，但20cm以下的土壤隨種植時間增加速效鉀不斷減少。郭紅偉等[20]研究表明，設(shè)施辣椒連作后速效鉀隨時間增加而增加，達(dá)到一定年限會降低。

磷、鉀的有效性較低，溶解在土壤溶液中供蔬菜利用的為有效磷、有效鉀，所占比例較小，特別是磷，所以常常出現(xiàn)過量施用磷、鉀肥的問題。但土壤中的磷庫很大，能夠持續(xù)得到有機固相磷與無機固相磷的補充。所以，保持土壤中一定量的磷，就可以不斷供給蔬菜吸收利用。應(yīng)根據(jù)土壤中的養(yǎng)分狀況和不同蔬菜的需肥特點制定不同的施肥方案。對于磷含量較多的土壤，在保證產(chǎn)量的前提下應(yīng)控制磷肥施用，防止污染和破壞土壤環(huán)境；對于磷含量中等的土壤，在滿足作物需求和保證產(chǎn)量的前提下，保持土壤中速效磷含量在適宜范圍；對于磷含量低的土壤，以蔬菜高產(chǎn)和滿足蔬菜需求為前提，增強肥力。同時3～5年檢測1次土壤磷含量，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)控[8]。鉀素有效性較大，利用率高，與磷的調(diào)控管理方式基本相同，應(yīng)根據(jù)鉀素含量高低增加、減少或維持有機肥和化肥的投入量[21]。

3.2中、微量元素調(diào)控

果菜類蔬菜所需的中、微量元素相對較少，但如缺少，蔬菜就會表現(xiàn)出相應(yīng)的病癥，如番茄缺鈣發(fā)生臍腐病、缺鐵葉片黃白化等。中、微量元素過多也會表現(xiàn)出不同的病癥，如硼元素過量會影響鈣元素移動。所以調(diào)控好果菜類蔬菜根層的中、微量元素能促進(jìn)肥料的高效利用[8]。

周國華等[22]認(rèn)為，土壤有機質(zhì)含量越高，越能促進(jìn)土壤中有效微量元素的活化。伊田[23]研究試驗表明，設(shè)施土壤pH值和鐵、錳、銅、鋅的有效性呈極顯著負(fù)相關(guān)，而有機質(zhì)含量和鐵、銅、錳、鋅的含量呈極顯著正相關(guān)，說明增加有機肥和pH值下降均可提高土壤中有效微量元素的含量。所以，有機肥施用不足是造成土壤中中、微量元素缺乏的原因之一[24]，而保護(hù)地處于封閉環(huán)境，加上多年連作，大量施肥對土壤中中、微量元素的有效性產(chǎn)生影響，如土壤次生鹽漬化等會導(dǎo)致番茄植株出現(xiàn)缺鐵、缺鋅等癥狀?；适窃斐赏寥浪峄望}漬化及中、微量元素淋失的重要因素。因此，可主要從施肥方面調(diào)控中、微量元素，增施有機肥，減少化肥施用量。根據(jù)果菜類蔬菜不同生育期合理施肥，如番茄開花期增施硼肥和鋅肥，結(jié)果盛期增施鈣肥等。

3.3水肥一體化

水肥一體化也是重要的根層調(diào)控技術(shù)，土壤氮素的流失不僅與施肥有關(guān)，還與灌水有關(guān)。試驗表明，肥水過多，土壤中氮素淋失較高。李俊良[3]等人通過調(diào)控番茄根層水肥，結(jié)合膜下微灌等不同處理與傳統(tǒng)畦灌對比，監(jiān)控根層氮素，試驗結(jié)果表明，采用膜下微灌與根層水肥調(diào)控相結(jié)合的施肥量比傳統(tǒng)施肥的投入量明顯降低，采用此方法不僅大幅度減少了化學(xué)肥料的投入，而且提高了番茄根系養(yǎng)分吸收效率，促進(jìn)了番茄早期根系生長發(fā)育，增加了番茄可溶性固形物含量，提高了番茄產(chǎn)量和品質(zhì)。

4　微生物調(diào)控

微生物肥料是指微生物活動及其產(chǎn)物可以使作物得到特定肥效的肥料。利用其特殊的轉(zhuǎn)化分解能力，可以起到固氮，解磷、鉀的作用，使作物提高對元素吸收的有效性[10]。茄果類蔬菜根系好、氣性較強，有氧呼吸較旺盛，對氧氣需求量較高，在高含氧量的土壤中發(fā)育較好，所以根系分布較淺，定植時切勿過深，大多采用露坨定植以利于其發(fā)育。近年來，設(shè)施內(nèi)茄果類蔬菜根部病害受到很大關(guān)注，施入微生物菌肥，如EM原露（微生物活菌制劑）[12]可以增加有益微生物在土壤中的含量，利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，增強和擴大根際內(nèi)有益微生物活動，改善土壤環(huán)境條件，提高肥力，緩解連作障礙、土壤鹽漬化、酸化等問題，最重要的是能達(dá)到以菌抑菌、預(yù)防根部病害的目的，促進(jìn)根部發(fā)育，保護(hù)根層環(huán)境[11]。

5　結(jié)論

綜合而言，根層調(diào)控可以改善根層土壤環(huán)境條件，提高肥水利用效率，提高根層養(yǎng)分的有效性，增強有益微生物的活動，進(jìn)而影響蔬菜生長的相關(guān)性，促進(jìn)蔬菜生長發(fā)育。根層調(diào)控的首要措施是改善根層的環(huán)境條件，保證土壤中適宜的溫度、濕度和透氣性；其次是改善根層養(yǎng)分利用率，提高氮、磷、鉀、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。根據(jù)蔬菜不同生長時期對于養(yǎng)分的需求，結(jié)合灌水進(jìn)行養(yǎng)分的投入和維持。最后，加強根層中有益微生物的活動也是根層調(diào)控的重要措施，通過施用微生物菌肥的方法進(jìn)行調(diào)控，提高作物對元素吸收的有效性。根層調(diào)控是調(diào)整蔬菜生長發(fā)育的關(guān)鍵措施，是獲得果菜類優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提。

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（上接P76）

雄機的切削工具，切削作業(yè)1～2次，使植株整齊一致，便于抽雄。抽雄時由兩片橡膠輪圓盤，在高速旋轉(zhuǎn)時夾起拋出雄穗，達(dá)到去雄效果。（3）機械試抽：為了防止不當(dāng)操作造成果穗和功能葉損失，影響產(chǎn)量，抽雄機工作前應(yīng)選擇適宜田塊進(jìn)行試抽。

2.3注意事項

（1）選地：應(yīng)選擇地力好、水肥條件好的平整地塊種植玉米，且田頭轉(zhuǎn)彎半徑大于4m。（2）去雄期：去雄時期是制種產(chǎn)量增幅高低的關(guān)鍵。應(yīng)在母本雄穗未露出之前，田間90％以上母本旗葉鼓肚時進(jìn)行機械抽雄。（3）氣候因素：應(yīng)選擇在晴天10～18時作業(yè)，切忌在大風(fēng)、陰雨天進(jìn)行機械去雄作業(yè)。（4）操作事項：機組駕駛員應(yīng)密切注意激光探頭工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)激光探頭不識別葉片，應(yīng)及時維修，以免造成漏抽或抽位過低，影響抽凈率和產(chǎn)量。

2.4抽凈率及工作效率分析［2］

玉米抽雄機1次可完成4膜8行的抽雄作業(yè)，采用摸苞抽雄方式，通過前端電子眼，根據(jù)玉米高度自動仿形，抽凈率可達(dá)90％。根據(jù)不同抽雄方式的抽雄成本及抽雄面積比較顯示，抽雄機作業(yè)的抽雄面積大大提高，同時每667m2可節(jié)約成本20元（見表1）。

表1　不同抽雄方式成本

3　發(fā)展方向及趨勢

機械去雄是制種玉米去雄的發(fā)展趨勢，如何實現(xiàn)機械去雄是我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展所面臨的問題。實現(xiàn)玉米機械去雄不僅可提高玉米機械化程度，還可降低勞動力，節(jié)本增效顯著。（1）智能化：自動調(diào)整去雄裝置作業(yè)參數(shù)、不斷優(yōu)化作業(yè)效果等創(chuàng)新理論及創(chuàng)新技術(shù)是玉米去雄裝置智能化的發(fā)展方向。（2）多功能：玉米抽雄機不僅可完成玉米去雄工作，而且還可實現(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機相結(jié)合，通過改裝，在方便調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)1機多用功能。（3）節(jié)能：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新及加工水平的提高，可將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中，以降低投入及使用成本，提高工作效率。（4）集約化：隨著農(nóng)業(yè)機械化設(shè)備的廣泛應(yīng)用及機械化程度的提高，玉米制種產(chǎn)業(yè)模式將向集約化方向發(fā)展。

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*基金項目：沈陽工學(xué)院博士科研啟動基金項目，沈陽工學(xué)院重大支持基金項目，沈陽工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目。**通訊作者。