蔬菜潮汐式育苗技術應用概況與研究進展

董春娟 張曉蕊 尚慶茂，2*

（1農業(yè)部園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室，中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京100081；2環(huán)渤海灣地區(qū)設施蔬菜優(yōu)質高效生產協同創(chuàng)新中心，沈陽110866）

隨著人們對園藝作物水分、養(yǎng)分需求規(guī)律認識的加深，肥料溶液配制和多元復合水溶肥制造工藝改進，環(huán)境監(jiān)測與精準灌溉施肥設備優(yōu)化，水肥耦合一體化灌溉施肥技術（fertigation technique）已廣泛應用于蔬菜生產（李建勇 等，2016；李傳哲 等，2017）。現代蔬菜穴盤育苗灌溉施肥技術主要有3種型式：頂部噴灌（overhead sprinkler irrigation）、底部漂浮灌溉（floating irrigation）、底部潮汐灌溉（ebb and flood irrigation，in Europe；ebb and flow irrigation，in Northern America）。潮汐灌溉以底部進水、毛細管吸水為主要技術特征，配套自動控制系統、循環(huán)管路系統，易于實現水肥閉合循環(huán)利用 “零排放”和水肥智能精準供給，非常切合現代綠色發(fā)展理念和節(jié)水、減肥、減藥“一節(jié)雙減”技術的需要，日益受到國內園藝產業(yè)界高度關注。

1 研究與應用歷史

潮汐式育苗屬于一種底部灌溉育苗方式。底部灌溉最早可追溯到2 500 a前圣經中的猶大王國，挖掘坑池收集雨水種植作物。1895年，美國始現底部灌溉記錄，20世紀20年代開發(fā)的植物水培技術和20世紀30年代開發(fā)的植物沙培技術，從肥料溶液配制和栽培基質為底部灌溉技術體系構建提供了必要的知識儲備。20世紀50年代，底部灌溉技術開始應用于非洲紫羅蘭（Saintpaulia ionantha）、鳳仙花（Impatiens walleriana）的商業(yè)化生產，但彼時還局限于沙培，肥料溶液也實行定期更換。至20世紀70年代，底部灌溉技術基本成型，植物生長于填充有無土栽培基質的容器中，采用定時器控制水泵，周期性從儲液罐將肥料溶液泵入多個栽培槽或床箱，植物和基質吸收剩余的肥料溶液再自然回流入儲液罐，循環(huán)使用。隨后，經過技術和裝備的不斷充實和改進，形成了目前應用最廣泛的潮汐式灌溉系統（Ferrarezi et al.，2015）。1982年，美國Speedling公司首次將潮汐式灌溉技術引入現代育苗系統，1984～1989年間用于佛羅里達州Bushnell育苗場，1991年用于加利福尼亞州Nipomo育苗場（Thomas，1993）。近幾年來，國內學者也對蔬菜潮汐式穴盤育苗進行了不少研究（表 1）。

在我國，2006年云南昆明安祖花園藝有限公司從荷蘭引進潮汐式灌溉系統，總面積約1.5萬m2。2008年天津大順園林集團有限公司、2009年北京瑞雪環(huán)球科技有限公司、2010年寧夏回族自治區(qū)銀川市賀蘭園藝產業(yè)園、2014年河南鄢陵建鄴集團等單位相繼采用潮汐式灌溉技術培育盆栽花卉，其中潮汐床箱、施肥機、紫外消毒機等關鍵設備均來自荷蘭、丹麥等國。2012年農業(yè)部發(fā)布《NY/T 2132—2012 溫室灌溉系統設計規(guī)范》，簡要規(guī)定了潮汐灌設備選擇、技術參數；2013年《NY/T 2533—2013 溫室灌溉系統安裝與驗收規(guī)范》又規(guī)定了潮汐灌安裝控制和檢驗要求。2015年中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所在北京試驗農場首次采用全套國產化裝備建設了專業(yè)用于蔬菜育苗的潮汐式灌溉系統，潮汐床箱由臺州凱嶸塑業(yè)有限公司制造，苗床支架采用自主研發(fā)的螺旋調平裝置，比例施肥器替代施肥機，電磁閥-集成電路-液晶面板操控灌溉程序，因投資低、操作簡單，得到業(yè)界廣泛關注和認可，相繼于2015年在青海省，2016年在河北省唐山市，2017年在北京市昌平區(qū)、安徽省舒城市、山東省濟南市進行了潮汐式育苗技術試驗示范（表2）。

表1 國內關于蔬菜潮汐式穴盤育苗相關科技文獻

表2 近年來國內潮汐式灌溉建設和應用狀況

2 工作原理與系統組成

2.1 工作原理

潮汐式育苗工作原理主要是依靠穴盤底部排水孔和基質的毛細管作用，使泵入床箱內的肥料溶液（或水，下同）進入整個基質或根際空間，以滿足幼苗生長發(fā)育對水分、養(yǎng)分的需求。其中，核心是基質毛細管作用（capillary action），原動力是水分子內聚力和毛細管表面附著力。

幼苗生長的基質是固相、液相、氣相三相構成的分散系。固相內部、固相之間存在大小不一的孔隙，這些孔隙相互貫通構成復雜的毛細管體系，承載水分吸持、養(yǎng)分遷移、氣體溶散的功能?！?.10 mm的孔隙，作為通氣孔隙或大孔隙，水分在其中難以持久，受重力作用，很快排出；0.03～0.10 mm的孔隙，作為毛細管孔隙，可以懸著水分，并不斷供給植物吸收利用；≤0.03 mm的孔隙，作為貯存孔隙，水分處于高度吸附狀態(tài)，植物難以利用。各種孔隙所占比例決定于基質構成及其物理結構。

當基質接觸水，受壓力差、重力、毛細管吸力作用，水充盈基質孔隙，當壓力差消失，基質僅依靠毛細管吸力作用也可逆地心引力將水分吸持至某種高度，并保持一定含水量。毛細管水上升的高度和速度與基質孔隙大小有關，在一定的孔徑范圍內，孔徑越大，上升的速度越快，但上升高度較低；反之，孔徑越小，上升速度越慢，但上升高度較高。對于孔徑過小的基質，不但上升速度極慢，且上升高度也有限。

在毛細管水上升高度范圍內，基質含水量也不相同。靠近水面處，基部基質孔隙幾乎全部充水（也稱毛細管水封閉層），從基部至某一高度處，毛細管水上升速度快，含水量較高，再往上，只有更細的毛細管才有水，含水量也相對較低。

2.2 系統組成

潮汐式育苗系統從結構組成上可以清晰地分為4個部分：幼苗生長部分、植床部分、循環(huán)管路部分和控制部分。

2.2.1 幼苗生長部分 主要包括擬培養(yǎng)植物種類及品種、生長基質和育苗容器?；谥参镱悇e、生長發(fā)育階段及特定生長環(huán)境（溫度、光照、濕度、CO2濃度），充分考慮生長基質（組分、配比）、育苗容器（大小、深度、形狀）水肥吸收—運移—蒸散性能，最終提出潮汐式灌溉參數（灌溉時間、灌溉量、灌溉頻度、肥料濃度）。幼苗生長是潮汐式灌溉的最終靶向，所有技術參數均服務或屈從于幼苗生長發(fā)育。

2.2.2 植床部分 基本功能是潴留1～5 cm高度的肥料溶液，并維持5～30 min，滿足基質對水肥的吸收，要求不滲漏，水肥能同時均勻地到達每個育苗容器的底部，保證株間基質吸收水肥的均勻性、一致性，進而確保幼苗生長的整齊性。目前，國際上常用的植床型式有5種：固定式植床（ebb and flow fixed benches，EFFB）、移動式植床（ebb and flow rolling benches，EFRB）、地面式植床（flood floors，FF）、槽式植床（trough benches，TB）、托盤式植床（也稱荷蘭式植床，Duch movable trays，DMT）。

2.2.3 循環(huán)管路部分 通常由儲水池、肥料罐、施肥機、消毒裝置、回液池、水泵、輸水管路等組成。工作流程是水泵從儲水池吸水，經施肥機pH、EC值檢測和調制，形成一定養(yǎng)分含量的肥料溶液，沿輸水管路通過快開閥和床箱入水口，進入潮汐床箱，保持5～30 min，停止灌水，床箱內基質吸收剩余的肥料溶液又通過快開閥經排水管路自然回流入回液池，再經消毒裝置，進入儲水池，用于下次灌溉，如此反復，循環(huán)利用。循環(huán)管路裝置數量和性能，可根據水質、育苗規(guī)模、投資能力等實際情況進行適當調整。如水質差，可在儲水池前端增加水處理設備；若投資低，也可用比例施肥器替代施肥機。

2.2.4 控制部分 潮汐式育苗至少涉及兩方面的控制，一是灌溉時間，如每次灌溉時長和灌溉頻啟時間，前者決定灌溉量，后者決定灌溉頻次和啟動時間，通常均由集成控制元器件和電磁閥聯合完成；二是肥料濃度，如養(yǎng)分配比、pH、EC值，通常由施肥機自帶程序設定。

除了以上4個基本組成，根據育苗實際需要，還可以加裝輔助性設備如彌霧增濕降溫等設備。

3 技術優(yōu)勢

相對于頂部噴灌，潮汐式育苗表觀上只是改變了水分進入基質的方向，由頂部變?yōu)榈撞?，實際上隨著大量現代裝備的融合配套，已展示出顯著的綜合技術優(yōu)勢（表3）。

表3 潮汐式育苗的技術特點與優(yōu)勢

4 國內外研究進展

潮汐式育苗涉及工程學、信息學、農藝學等多學科知識，如潮汐床箱設計、苗床設計安裝、EC監(jiān)測、pH監(jiān)測、基質特性、水肥管理、發(fā)育調控等，是多學科協同進步的集成體現。

4.1 植床支架

為了床箱內肥料溶液高度的一致性、各個育苗容器之間吸水的均勻性，須保證潮汐式床箱水平（有時呈5‰傾斜度）。常規(guī)頂部噴灌苗床支架“腿”只有下部調節(jié)功能，費工費力，難以使床面達到完全水平。2014年，中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所與北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司聯合研發(fā)了具“腿”上部螺旋調節(jié)功能的潮汐式苗床支架，該支架“腿”部由內支柱、外支柱、螺母、螺柱組成，內支柱下部焊接于底板上，外支柱上部焊接1個螺母，并套在內支柱上，螺柱下方與螺母連接，上方固定在軌道底托（ZL 2014 2 0395 112.7）。2017年，中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所又在原有基礎上開發(fā)了潮汐式苗床“腿”部和橫梁雙螺旋調節(jié)支架，用尼龍襯套替代了外支柱，螺柱穿過橫梁并上下用螺母固定，進一步提高了調節(jié)幅度和調節(jié)便利性，同時也增強了苗床美觀度。

4.2 潮汐床箱

在一個偌大的床箱平面上，距離出水口越近，肥料溶液到達越快；反之，距離出水口越遠，肥料溶液到達時間越久。因此，在潮汐床箱設計時，不僅要求平整、耐荷載、防滲漏、防鹽分侵蝕、抗陽光暴曬（特別是抗紫外輻射）、抗變形（如干濕交替引發(fā)的膨脹和收縮）、耐磨損，還要考慮肥料溶液在整個床箱內分布的一致性。目前，國際上最先進的潮汐床箱制造采用3層共擠壓和真空吸塑工藝，厚度≥3 mm，箱內設計有縱、橫導流槽和下陷排灌水口區(qū)域。如丹麥St?l & Plast A/S，1996年開始采用3層共擠壓工藝制造潮汐床箱片材，最上層為抗UV輻射層，厚度約0.45 mm；中層為荷載層，厚度約2.1 mm；下層為耐磨損層，厚度約0.45 mm。公司現有6 000 m2潮汐床箱加工車間，可制造多種規(guī)格潮汐床箱，單個床箱最大規(guī)格1 720 mm×6 200 mm；共擠壓成型高強度潮汐床箱，最大規(guī)格1 820 mm×6 500 mm×50 mm；各種真空成型潮汐床箱，最大規(guī)格1 720 mm×6 250 mm。此外，該公司還制造鋁片材壓制成型潮汐床箱（圖 1）。

圖1 丹麥ST?L & PLAST公司設計的潮汐床箱

2014年，我國臺州凱嶸塑業(yè)有限公司首次實現了潮汐床箱的國產化，產品有2種規(guī)格：4 000 mm×1 690 mm×70 mm和4 455 mm×1 690 mm×70 mm，配套產品有快開閥，經3 a育苗實踐，證明該產品可以替代進口產品，滿足潮汐式育苗要求。

4.3 植床型式

潮汐式植床主要有5種型式：① 固定式植床。金屬立柱多用5 cm圓鋼，高60～75 cm，一端錨定在混凝土地面或地磚上，一端與橫梁焊接，橫梁上方放置鋁合金窗框和聚苯乙烯塑料床箱。床箱總長度≤20 m，寬度1.20～1.72 m，高度5～7 cm。床箱沿長度方向可以多個排列，也可多段床箱板材焊接而成，但每個床箱一端均預留入水口和排水口。② 移動式植床?；窘Y構與固定式植床相似，只是在橫梁與床箱之間搭架兩根滾軸，并在橫梁上安裝床箱防傾斜機構和擋板，滾軸左右平行移動，帶動床箱左右移動約50 cm，目的是減少走道，提高溫室建筑利用率。③ 地面式植床。地面混凝土澆筑而成，每灌區(qū)面積100～600 m2，從邊緣向中心傾斜，一般坡度（1.25～2.00）cm/3 m，既可以保證基質吸水的均勻性，又可保證排水的徹底性。每個灌區(qū)間用柔性橡膠作為阻水擋板，將各灌區(qū)分割。灌區(qū)中心點下方預設入水口和排水口。此外，為了確保幼苗根際溫度和使植床保持干燥，可加設地暖。④ 槽式植床。基本結構與固定式植床相似，只是其底部不再是平板，而是呈一定傾斜度的溝槽。灌溉時從溝槽的最高處入水，從最低處出水，水流沿途被基質吸收，直至達到要求含水量。⑤托盤式植床。基本結構與移動式植床相似。托盤式植床可以在溫室內雙向移動，到達溫室的各個部位，因此床箱較小，通常寬1.5～1.8 m，長3.6～6.0 m，育苗床兼作運輸床，此外，整個灌區(qū)可只設少數幾個固定的入水口和出水口，即可滿足灌排水需要（圖2）。

圖2 5種型式潮汐式苗床結構示意圖

4.4 基質特性

基質特性包括物理特性和化學特性。物理特性如基質粒徑大小及占比、穩(wěn)定性、容重、填裝緊實度，直接影響基質內部孔隙大小，并進而影響基質水分吸持速率和總量（Elia et al.，2003；Oh et al.，2007）；化學特性如基質分子組成、表面電荷和養(yǎng)分含量，則直接影響基質對養(yǎng)分（如NO3-、PO43-、K+、Ca2+、Mg2+等）的吸附及交換能力。通常大粒徑基質會形成較大的孔隙，降低毛細管吸力。目前，商品化無土栽培基質大多也適于潮汐式育苗（Caron et al.，2005；Oh et al.，2007），即使個別組分粒徑偏大或偏小，通過多組分調配，也可達到潮汐式育苗需求。陳傳翔等（2014）以腐熟中藥渣、腐熟菇渣、泥炭、蛭石、珍珠巖為組分，按體積比配制成4種混合基質，填裝于72孔穴盤并播種辣椒（Capsicum annuumL.）（蘇椒5號），潮汐式灌溉試驗顯示腐熟中藥渣∶泥炭∶珍珠巖∶蛭石為3∶3∶3∶1（V/V）時，辣椒植株莖粗、株高、總根尖數最優(yōu)，而腐熟中藥渣∶泥炭∶珍珠巖∶蛭石為5∶2∶1∶2 （V/V）時，葉片SPAD值、總根長、根表面積、側根數最優(yōu)。黃忠陽等（2014）以茶渣、牛糞蚯蚓處理產物、蛭石、珍珠巖為原料配制3種混合基質，并選用1種市售基質為對照，在潮汐式灌溉條件下培育番茄（Solanum lycopersicumL.）72孔穴盤苗，發(fā)現孔隙度較大的基質配比更有利于番茄幼苗生長發(fā)育，株高、莖粗、生物量、總根長、根表面積、根體積、根尖數等表觀形態(tài)指標顯著優(yōu)于其他處理；周曉平等（2015）測定了3 種自配基質和1種商品基質理化特性，也發(fā)現總孔隙度較大的基質（40%茶渣蚓糞、20%泥炭、20%蛭石、20%珍珠巖）更有利于潮汐式灌溉模式下普通白菜（Brassica campestrisL. ssp.chinensisMakino） 生長。

4.5 幼苗生長發(fā)育

比較不同灌溉方式對植物生長發(fā)育的影響，如Blom和Piott（1992）發(fā)現在菊花〔Dendranthema×grandif l orum（Ramat.）Kitamura〕顯蕾期微管滴灌的植株鮮質量大于潮汐灌溉，但在開花期兩種灌溉方式的菊花鮮質量則沒有差異。George（1989）發(fā)現一品紅（Euphorbia pulcherrimaWilld. ）在人工噴灌、微管滴灌、潮汐灌條件下株高、干質量、苞片直徑沒有差異?；旌匣|潮汐式灌溉能顯著增強幼苗生長勢，提高幼苗成活率和整齊度，因為底部吸水均勻而消除邊緣效應。與滴灌相比，潮汐式灌溉節(jié)水33.3%，且增加了盆栽八仙花（Largeleaf hydrange）新生葉片數、新生側枝數、花莖長和葉面積（張黎和王勇，2011）。潮汐式灌溉條件下黃瓜（Cucumis sativusL.）、辣椒和西葫蘆（Cucurbita pepoL.）幼苗的生長勢和光合作用均最強，壯苗數也最多（包長征 等，2010；劉宏久，2015；高艷明等，2016）。潮汐式灌溉可有效促進普通白菜的生長，增加產量，與人工灌溉相比，潮汐式灌溉幼苗的株高、葉片數、植株鮮質量和干質量分別提高了40%、6%、46%和44%（韓勇 等，2013）。甘小虎等（2014）研究發(fā)現，與頂部灌溉相比，潮汐式灌溉辣椒幼苗的根長、根體積分別提高了16.9%和1.0%。

4.6 管理參數

潮汐式育苗，水肥從底部進入基質或根系生長發(fā)育空間，除被幼苗吸收利用外，部分水分經基質表面蒸發(fā)進入大氣空間，養(yǎng)分隨之有上移并在基質表層集積的趨勢，肥料濃度越高，這種趨勢越明顯，有可能對秧苗造成鹽脅迫（Yelanich &Biernbaum，1988；Biernbaum，1988，1990；Argo &Biernbaum，1996；Morvant et al.，1997；Uva et al.，1998；van Iersel，2000；Zheng et al.，2004；Incrocci et al.，2006），但由于幼苗根系主要分布在育苗容器中下部分，脅迫癥狀并不易顯現。此外，潮汐式育苗養(yǎng)分在封閉系統中循環(huán)利用，沒有養(yǎng)分的沖淋流失，因此通常條件下潮汐式育苗肥料濃度要小于頂部噴灌。一品紅盆栽，人工噴灌最佳的氮肥濃度是250 mg·L-1，潮汐灌溉的最佳氮肥濃度是 175 mg·L-1（Dole et al.，1994）。

與頂部噴灌相似，潮汐式育苗最佳灌溉頻度、灌溉量、灌溉持續(xù)時間、灌溉肥料溶液濃度主要決定于蔬菜種類、生長發(fā)育階段和環(huán)境因素。一些蔬菜種類耐鹽性強，適當增加肥料濃度也不會影響正常生長。當育苗時段氣溫高、光照強，幼苗蒸騰作用和基質水分蒸發(fā)作用旺盛，宜增加灌溉頻度，而降低肥料濃度。幼苗接近成苗期，葉面積指數高，蒸騰作用旺盛，生長迅速，需肥量大，可選擇高頻度、高肥料濃度灌溉。劉宏久（2015）探索了蔬菜潮汐式穴盤育苗的最佳灌溉量等指標，優(yōu)選方案是黃瓜穴盤育苗灌溉高度1.5 cm，浸泡時間30 min，灌溉頻率2 d 1次；西葫蘆穴盤育苗灌溉高度1.5 cm，浸泡時間15 min，灌溉頻率1 d 1次；結球甘藍（Brassica oleraceaL.）穴盤育苗灌溉高度3 cm，浸泡時間15 min，灌溉頻率2 d 1次；番茄穴盤育苗灌溉頻率2 d 1次；辣椒穴盤育苗播后l～21 d灌溉頻率為3 d 1次，播后22～42 d灌溉頻率為2 d 1次。王正等（2015a）建議茄子（Solanum melongenaL.）潮汐式穴盤育苗灌溉持續(xù)時間8～16 min，間隔時間201～350 min。王克磊等（2017）認為潮汐式黃瓜育苗灌水高度2 cm，浸盤時間1 h，灌溉頻率2 d 1次效果較好。

4.7 病蟲害防控

潮汐式育苗屬于肥料溶液底部灌溉方式，可以有效降低育苗設施內空氣相對濕度，減少幼苗莖葉觸水吸水時間，莖葉易于保持干燥狀態(tài)，有利于地上部病蟲害的防控。Latimer和Oetting（1999）研究發(fā)現：藿香種植4周后，與傳統的頂部灌溉相比，潮汐式灌溉中螨蟲減少76.4 %，西花薊馬減少35.8 %。牛慶偉等（2013）采用不同灌溉方式培養(yǎng)西瓜嫁接苗，表明潮汐灌溉可有效控制細菌性果斑?。≒seudomonas pseudoalcaligenessubsp.citrulliSchaad et. Al.）病菌的發(fā)生和傳播，頂部灌溉的病情指數日增長率比潮汐灌溉提高35.4%。Stanghellini等（2000）研究發(fā)現盆栽辣椒同時接種疫霉屬病菌，頂部灌溉的辣椒2周后死亡，而潮汐式灌溉的辣椒在6周后死亡，如果在潮汐式灌溉的肥料溶液中加入一種表面活性劑，可以完全控制盆栽辣椒疫霉屬病菌的傳播。

潮汐式育苗條件下肥料溶液在株間流動、匯集、再循環(huán)共享，具有與液膜法（nutrient film technique，NFT）、深液流法（deep flow technique，DFT）、動態(tài)浮根法（dynamic root floating technique，DRF）等液培相似的病原交叉感染、快速蔓延的風險。目前，肥料溶液消毒最常用的是紫外-臭氧消毒技術，能與污染物迅速發(fā)生反應，同時殺死微生物。由于紫外光無任何二次污染，而臭氧的分解產物為氧氣，因此較其他如氯消毒、吸附、反滲透等處理方法更環(huán)保、經濟。此外，可以借助潮汐式育苗循環(huán)系統，將可溶性農藥、除草劑、土壤消毒劑等隨灌溉溶液進入基質，不僅防治效果好，而且節(jié)約用工成本。

4.8 節(jié)水節(jié)肥性

潮汐式灌溉，水肥在閉合系統內“零排放”循環(huán)使用，排除了幼苗葉片對頂部灌水的“雨傘效應”，水肥按需精量供給避免超量浪費，能夠顯著提高水肥利用效率，減輕肥料溶液排放環(huán)境壓力。盆栽月橘（Murraya paniculata）滴灌日均耗水量1.9 L·株-1，底部灌溉日耗水量1.4 L·株-1，底部灌溉比滴灌耗水量減少26%，水分利用效率也顯著高于滴灌（Fascella & Rouphael，2015）。天竺葵和西葫蘆栽培，底部灌溉耗水量比滴灌分別減少11%和 20%（Rouphael & Colla，2005；Rouphael et al.，2008）。一品紅盆栽，盡管基質持水量相近，但人工噴灌和微管滴灌灌溉水排放率分別比潮汐灌高43%和29%（George，1989）。常春藤（HederahelixL.）栽培中潮汐灌溉用水量比人工噴灌減少約40%，但對植株生長沒有影響（Holcomb et al.，1992）。Dole等（1994）比較了4種灌溉方式（人工噴灌、微管滴灌、毛管毯灌溉、潮汐灌溉）下一品紅的水分利用效率，結果表明采用250 mg·L-1氮肥濃度，人工噴灌、微管滴灌、毛管毯灌溉、潮汐灌溉的灌溉次數分別為14.3、15.8、14.8、16.3，灌溉量分別為150、124、191、93 L，灌溉排放量分別為48.3、28.8、19.0、11.5 L，排放率分別為32%、23%、9%、12%，人工噴灌、微管滴灌排放量顯著高于毛管毯灌溉和潮汐灌溉；采用175 mg·L-1和250 mg·L-1兩種氮肥濃度，人工噴灌排放率為43%和40%，微管滴灌為39%和40%，毛管毯灌溉為32%和26%，潮汐灌溉為11%和13%，說明潮汐灌溉能起到減少灌溉量和降低排放量“雙效”作用。固定式頂部噴灌僅有17%的灌水被植物真正利用，而底部灌溉可使灌溉量降低56%（Schmal et al.，2011）。采用固定頂部噴灌每天每盆用水量是36 mL，而底部灌溉僅為每天每盆16 mL（Dumroese et al.，2006）。由于潮汐灌溉沒有淋浴作用，還能減少氮素使用量40 %，可以達到90%以上的水肥利用率（楊仁全 等，2009）。

4.9 技術效益評估

Uva等（2001） 選 擇 1 858 m2（30.5 m×61.0 m）地面混凝土硬化連棟玻璃溫室、3種作物（小型盆栽作物天竺葵，盆口直徑11.4 cm；小型盆栽作物一品紅，盆口直徑15.2 cm；穴盤培育作物鳳仙花，穴盤規(guī)格48穴），對普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉進行了比較全面的投資和收益分析。結果表明，普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉4種潮汐灌溉型式溫室空間利用率分別為87%、85%、90%、77%，按照設施使用壽命15、15、20、15 a計算，平均每年設施建設成本為150、170、140、95美元，每年維修保養(yǎng)費用占初始建造投資的比例分別為0.5%、0.7%、0.3%、0.4%。初始投資均攤到每種作物，盆栽天竺葵普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉成本分別為 0.072、0.075、0.065、0.072美元·盆-1，盆栽一品紅的灌溉成本分別為0.699、0.731、0.631、0.696美元·盆-1，穴盤培育鳳仙花普通移動式、托盤式、地面式成本分別為0.599、0.627、0.541美元·盤-1（槽式潮汐灌不適于穴盤栽培，沒有統計）。進一步分析每種潮汐灌溉型式勞動力成本，對于盆栽天竺葵，普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉成本分別為0.072、0.075、0.065、0.072美元·盆-1；對于盆栽一品紅，普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉成本分別為1.36、1.17、1.32、1.44美元·盆-1；對于穴盤培鳳仙花，普通移動式、托盤式、地面式潮汐灌溉成本分別為0.83、0.76、0.78美元·盤-1?？鄢械慕ㄔO成本、生產支出、稅費等，盆栽天竺葵采用普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉收益分別為0.468、0.553、0.490、0.456美元·盆-1，盆栽一品紅采用普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉收益分別為-0.07、-0.02、0.04、-0.15美元·盆-1，穴盤培育鳳仙花采用普通移動式、托盤式、地面式潮汐灌溉收益分別為1.438、1.449、1.544美元·盤-1。因此基本可以判定：① 地面式潮汐灌溉設施空間利用率最高、維修保養(yǎng)費用最低、收益率最高。②潮汐灌溉更適于小型短周期作物栽培，特別是穴盤育苗。

5 發(fā)展方向

潮汐式育苗易于實現水肥耦合智能化閉合循環(huán)利用和“零排放”，節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)工效果顯著，符合現代農業(yè)“綠色”發(fā)展理念，彰顯出非常廣闊的應用前景。但是，潮汐式育苗畢竟作為一項新技術，科技研發(fā)和實際應用的歷史還很短，理論知識缺乏，實踐經驗不足，構成潮汐式育苗技術應用的雙重壁壘。因此，亟需從以下幾個方面展開工作：① 潮汐式灌溉條件下基質水肥運移規(guī)律的研究。以穴盤為主要育苗容器，因穴盤規(guī)格、基質配比、育苗環(huán)境繪制基質-水吸/散動力學特征曲線，提供水肥精準供給基礎參數。② 潮汐式育苗資材與裝備的研發(fā)。目前我國生產上使用的潮汐床箱、施肥機和消毒機等，主要依賴進口，國產資材、設備使用率還比較低，應加大潮汐式育苗關鍵資材和設備的研發(fā)力度。此外，為了適應未來智能化需要，高靈敏性、高穩(wěn)定性水肥檢測探頭和調控元器件的研發(fā)也應得到重視。③ 潮汐式育苗條件下病蟲害發(fā)生規(guī)律的研究。普遍認為潮汐式灌溉最大的挑戰(zhàn)是病蟲害特別是病害在肥料溶液中的擴散蔓延，應在充分吸納營養(yǎng)液栽培已有相關知識的基礎上，探尋潮汐式育苗病蟲害發(fā)生規(guī)律和防控策略。④ 潮汐式育苗技術規(guī)范的制定。以育成優(yōu)質壯苗為目標，以植床潮汐式為主要型式，蔬菜種類、發(fā)育階段水肥需求與裝備相融相合，形成若干適合我國實際需求的潮汐式育苗技術模式，在生產實踐中不斷改進和完善。⑤ 潮汐式育苗技術示范。目前，國際上潮汐式灌溉主要用于盆栽花卉，蔬菜潮汐式育苗尚處于起步階段，加大技術、設備研發(fā)同時，采用科研單位與育苗企業(yè)合作的方式，建立潮汐式育苗示范基地，先行先試，不斷拓展潮汐式育苗技術應用面。

包長征，曹云娥，盧純，李建設．2010．不同保水劑和供水方式對西葫蘆幼苗生長的影響．長江蔬菜，（16）：58-60．

陳傳翔，甘小虎，何從亮，胡靜，閻慶九．2014．不同配方基質在辣椒潮汐式育苗及常規(guī)育苗中的試驗效果．上海蔬菜，（3）：79-80．

陳銘暉．2014．基于神經網絡的蔬菜育苗潮汐灌溉策略研究〔碩士論文〕．上海：上海交通大學．

甘小虎，何從亮，胡靜，閆慶久，韓勇．2014．辣椒潮汐式灌溉育苗技術應用效果初報．蔬菜，（6）：14-16．

高艷明，劉宏久，鄭佳琦，李建設．2016．黃瓜穴盤育苗潮汐灌溉技術研究．灌溉排水學報，35（1）：79-82．

韓勇，魏猷剛，甘小虎，章鷗，胡靜，楊會玲，何從亮．2013．小青菜潮汐式灌溉栽培技術初探．金陵科技學院學報，29（4）：61-64．

黃忠陽，楊巍，甘小虎，章鷗，王東升，徐明喜，王蓓，常義軍．2014．適用于潮汐式灌溉的番茄育苗基質的篩選研究．農業(yè)開發(fā)與裝備，（11）：68-69．

李傳哲，許仙菊，馬洪波，安霞，盛金元，張永春．2017．水肥一體化技術提高水肥利用效率研究進展．江蘇農業(yè)學報，33（2）：469-475．

李建勇，沈海斌，朱恩，唐紀華，李恒松，張瑞明．2016．上海市蔬菜水肥一體化技術應用現狀及發(fā)展對策．中國蔬菜，（8）：10-13．

李梅玲．2014．潮汐灌溉小白菜穴盤栽培的水分管理研究〔碩士論文〕．上海：上海交通大學．

劉宏久．2015．蔬菜穴盤育苗潮汐灌溉技術研究〔碩士論文〕．銀川：寧夏大學．

牛慶偉，蔣薇，孔秋生，黃遠，別之龍．2013．帶菌砧木種子和灌溉方式對西瓜嫁接苗細菌性果斑?。˙FB）發(fā)生的影響．長江蔬菜，（14）：30-34．

臺連麗，張志剛，李福凱，董春娟，尚慶茂．2016．孔穴型式和營養(yǎng)液濃度對黃瓜潮汐式穴盤育苗效果的影響．中國蔬菜，（12）：26-29．

臺連麗．2017．蔬菜潮汐式穴盤育苗水肥吸收與利用〔碩士論文〕．北京：中國農業(yè)科學院．

王克磊，朱隆靜，陳先知，史建磊，徐堅．2015．潮汐灌溉不同灌水量對黃瓜苗期生長發(fā)育的影響．江蘇農業(yè)科學，43（10）：197-198．

王克磊，周友和，史建磊，黃宗安，朱隆靜，徐堅．2017．潮汐灌溉動態(tài)水位管理在黃瓜育苗上的應用．浙江農業(yè)學報，29（3）：408-413．

王正．2015．黃瓜、番茄潮汐灌溉穴盤育苗方式下最佳供液方案研究〔碩士論文〕．邯鄲：河北工程大學．

王正，劉明池，季延海，武占會．2015a．潮汐灌溉時間對茄子穴盤苗質量的影響．河北農業(yè)大學學報，38（6）：31-35．

王正，武占會，劉明池，季延海，劉海河，張彥萍．2015b．潮汐灌溉營養(yǎng)液供應時間對番茄穴盤苗質量的影響．中國蔬菜，（11）：46-51．

楊仁全，卓杰強，周增產，卜云龍，張曉文．2009．潮汐式灌溉系統在溫室中的應用研究．太谷：紀念中國農業(yè)工程學會成立三十周年暨中國農業(yè)工程學會2009年學術年會（CSAE2009）．

張黎，王勇．2011．盆栽八仙花潮汐灌溉栽培試驗初探．北方園藝，（20）：77-79．

趙穎雷，黃丹楓．2016．一體化“潮汐式”微環(huán)境恒溫蔬菜育苗床設計研究與應用．中國蔬菜，（4）：101-104．

周曉平，劉靜波，劉慶葉，楊巍，徐明喜，王蓓，甘小虎，章鷗，王東升．2015．小白菜潮汐式栽培專用基質的篩選．長江蔬菜，（20）：54-56．

Argo W R，Biernbaum J A．1996．The effect of lime，irrigation-water source，and water-soluble fertilizer on root-zone pH，electrical conductivity，and macronutrient management of container root media with impatiens．Journal of American Society of Horticulture Science，121∶442-452．

Biernbaum J A．1988．Evaluation of subirrigation systems for interior plants．HortScience，23∶752．

Biernbaum J A．1990．Get ready for subirrigation．Greenhouse Grower，8∶130-133．

Blom T J，Piott B D．1992．Preplant moisture concentration and compaction of peatwool using two irrigation techniques on potted chrysanthemums．Journal of American Society of Horticulture Science，117∶220-223．

Caron J E，Beeson D E，Boudreau R．2005．Defining critical capillary rise properties for growing media in nurseries．Journal of American Soil Science Society，69∶794-806．

Dole J M，Cole J C，von Broembsen S L．1994．Growth ofpoinsettias，nutrient leaching，and water-use efficiency respond to irrigation methods．HortScience，29（8）：858-864．

Dumroese R K，Pinto J R，Jacobs D F，Davis A S，Horiuchi B．2006．Subirrigation reduces water use，nitrogen loss，and moss growth in a container nursery．Native Plants Journal，7∶253-261．

Elia A，Parente A，Serio F，Santamaria P．2003．Some aspects of trough benches system and its performances in cherry tomato production．Acta Horticuture，614∶161-166．

Fascella G，Rouphael Y．2015．Growth and water use efficiency of pottedMurraya paniculataas affected by irrigation system and container size．European Journal Horticultural Science，80（2）：81-86．

Ferrarezi R S，Weaver G M，van Iersel M W，Testezlaf R．2015．Subirrigation：historicaloverview，challenges，and future prospects．HortTechnology，25（3）：262-276．

George R K．1989．Flood subirrigation systems for greenhouse production and the potential for disease spread．East Lansing：MS Thesis，Michigan State University．

Holcomb E J，Gamez S，Beattie D，Elliott G C．1992．Efficiency of fertigation programs for baltic ivy and asiatic lily．HortTechnology，2∶43-46．

Huyen T T．2015．The study on substrate formula and fertilizer use efficiency of vegetable plug seedlings under ebb and flood irrigation．Beijing：Chinese Academy of Agricultural Sciences Dissertation．

Incrocci L，Malorgio F，Bartola A D，Pardossi A．2006．The influence of drip irrigation or subirrigation on tomato grown in closedloop substrate culture with saline water．Horticulture Science，107∶365-372．

Latimer J G，Oetting R D．1999．Conditioning treatments affect insect and mite population on bedding plants in the greenhouse．HortScience，34（2）：235-238．

Morvant J K，Dole J M，Allen E．1997．Irrigation systems alter distribution of roots，soluble salts，nitrogen，and pH in the root medium．HortTechnology，7∶156-160．

Oh M M，Cho Y Y，Kim K S，Son J E．2007．Comparisons of water content of growing media and growth of potted kalanchoe among nutrient-flow wick culture and other irrigation systems．HortTechnology，17∶62-66．

Rouphael Y，Colla G．2005．Growth，yield，fruit quality and nutrient uptake of hydroponically cultivated zucchini squash as affected by irrigation systems and growing seasons．Science Horticulture，105∶177-195．

Rouphael Y，Cardarelli M，Rea E，Colla G．2008．The influence of irrigation system and nutrient solution concentration on potted geranium production under various conditions of radiation and temperature．Science Horticulture，118∶328-337．

Schmal J L，Dumroese R K，Davis A S，Pinto J R，Jacobs D F．2011．Subirrigation for production of native plants in nurseriesconcepts，current knowledge，and implementation．Native Plants Journal，12∶81-93．

Stanghellini M E，Nielsen C J，Kim D H，Rasmussen S L，Rorbaugh P A．2000．Influence of sub-versus top-irrigation and surfactants in a recirculating system on disease incidence caused byPhytophthoraspp．in potted pepper plants．Plant Disease，84∶1147-1150．

Thomas B M．1993．Overview of the speedling，incorporated，transplant industry operation．HortTechnology，3（4）：406-408．

Uva W F L，Weiler T C，Milligan R A．1998．A survey on the planning and adoption of zero runoff subirrigation systems in greenhouse operations．HortScience，36∶167-173．

Uva W F L，Weiler T C，Milligan R A．2001．Economic analysis of adopting zero runoff subirrigation systems in greenhouse operations in the Northeast and North central United States．HortScience，36（1）：167-173．

van Iersel M W．2000．Postproduction leaching affects the growing medium and respiration of subirrigated poinsettias．HortScience，35∶250-253．

Yelanich M V，Biernbaum J A．1988．Fertilization and irrigation of bedding plants with subirrigation and recirculated water．HortScience，23∶782．

Zheng Y，Graham T H，Richard S，Dixon M．2004．Potted gerbera production in a subirrigation system using low-concentration nutrient solutions．HortScience，39∶1283-1286．