我國設(shè)施番茄基質(zhì)無土栽培技術(shù)研究進(jìn)展

李英杰，林俊鳳，辛?xí)苑疲鮿P燕，田素波*，丁俊洋，譚 旭，林桂玉，張迎華，王冠杰，魏福宏，亓 燁，王子森

（1.山東省壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東壽光 262700；2.山東省設(shè)施蔬菜技術(shù)創(chuàng)新中心，山東壽光 262700；3.壽光市蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，山東壽光 262700；4.濰坊科技學(xué)院，山東壽光 262700；5.濰坊市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東濰坊 261000；6.壽光市行政審批服務(wù)局，山東壽光 262700；7.壽光市田柳鎮(zhèn)人民政府，山東壽光 262700）

番茄（Lycopersicon esculentumMill）又名西紅柿、六月柿等，是茄科番茄屬一年或多年生草本植物。番茄為喜溫植物，分布廣泛，從熱帶到北極圈范圍內(nèi)均有種植，是重要的蔬菜品種之一。我國是世界上番茄栽培面積最大、產(chǎn)量最多的國家之一，年產(chǎn)量穩(wěn)定在5 000 萬t 以上[1]。我國番茄生產(chǎn)的傳統(tǒng)方式是土壤栽培，但隨著化肥農(nóng)藥投入量的增加，土壤污染嚴(yán)重，重茬、連作等造成肥力下降，進(jìn)而使番茄產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。在這一形勢(shì)下，無土栽培在番茄的生產(chǎn)中逐漸推廣。

無土栽培是不用土壤，而采用營(yíng)養(yǎng)液或基質(zhì)種植作物的一種栽培技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的土壤栽培方式，具有省肥、省水、提高產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)[2]。設(shè)施番茄使用無土栽培技術(shù)，可以減少土傳病蟲害，降低化肥農(nóng)藥用量，減少農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響、提高水肥利用率、提升番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。為促進(jìn)我國設(shè)施番茄無土栽培技術(shù)的研究和應(yīng)用，本文對(duì)番茄的品種選擇、栽培基質(zhì)選用、營(yíng)養(yǎng)液選用等方面進(jìn)行了綜述，旨在為設(shè)施番茄的無土栽培技術(shù)提供參考。

1 品種選擇

目前關(guān)于適合設(shè)施番茄無土栽培品種的研究較少，且大多數(shù)關(guān)于番茄品種篩選的研究具有地域性。如張海芳等[3]對(duì)適宜京郊地區(qū)日光溫室無土栽培的中果型優(yōu)質(zhì)番茄品種進(jìn)行了篩選，研究表明，‘味多美2 號(hào)’產(chǎn)量高，果實(shí)品質(zhì)和口感較好，抗病性強(qiáng)，適宜京郊地區(qū)冬季溫室栽培。嚴(yán)良文等[4]以‘千禧’為對(duì)照，對(duì)適宜閩西地區(qū)無土栽培的小番茄品種進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)‘阿魯（72-193）’和‘sn-金珠’綜合性狀較好，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、風(fēng)味好、抗病性強(qiáng)等特點(diǎn)，適宜福建閩西地區(qū)蔬菜大棚無土栽培；‘曼西娜’產(chǎn)量顯著高于對(duì)照，采收期長(zhǎng)但口感風(fēng)味滿足小眾，適合小規(guī)模種植；‘貝蒂’農(nóng)藝性狀表現(xiàn)一般，產(chǎn)量顯著低于對(duì)照，不適合在當(dāng)?shù)赝茝V。苗相偉等[5]為篩選出適合新疆地區(qū)無土栽培的越冬番茄品種，綜合比較了‘卓粉1 號(hào)’‘遼研161’‘天妃9 號(hào)’‘0516’這4 個(gè)番茄品種的生長(zhǎng)指標(biāo)、果實(shí)性狀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，結(jié)果表明，品種‘0516’綜合表現(xiàn)較好，適合新疆地區(qū)無土栽培越冬生產(chǎn)。

無土栽培的成本投入比傳統(tǒng)土壤栽培高，因此選擇合適的品種進(jìn)行設(shè)施番茄無土栽培是提高產(chǎn)量、增加收益的重要方法。一是，要針對(duì)南北地區(qū)的差異和當(dāng)?shù)氐姆N植消費(fèi)習(xí)慣，選擇適合無土栽培的品種；二是，要根據(jù)不同栽培季節(jié)選擇不同特性的番茄品種。番茄對(duì)光照強(qiáng)度要求較高，冬春栽培時(shí)應(yīng)選擇耐低溫弱光、連續(xù)結(jié)果能力強(qiáng)、抗病抗逆能力強(qiáng)的品種。

2 番茄栽培基質(zhì)的選擇

2.1 栽培基質(zhì)

在無土栽培中，選擇合適的栽培基質(zhì)是保證番茄生長(zhǎng)的重要環(huán)節(jié)。無土栽培主要有固體基質(zhì)栽培和非固體基質(zhì)栽培（水培和氣霧培）兩種[6]。目前，設(shè)施番茄的無土栽培多為固體基質(zhì)栽培。固體基質(zhì)根據(jù)成分不同可分為無機(jī)基質(zhì)、有機(jī)基質(zhì)、復(fù)合基質(zhì)和化學(xué)合成基質(zhì)。無機(jī)基質(zhì)多采用一些天然礦物或其經(jīng)過高溫等處理后的產(chǎn)物，其化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，但蓄肥能力較差，常用的無機(jī)基質(zhì)有巖棉、珍珠巖、礫石、陶粒、蛭石等。有機(jī)基質(zhì)指的是一些有機(jī)生物殘?bào)w及其衍生物構(gòu)成的栽培基質(zhì)，蓄肥能力相對(duì)較強(qiáng)，但化學(xué)性質(zhì)不太穩(wěn)定，主要有草炭、菌渣、椰糠、木屑等。復(fù)合基質(zhì)由兩種或兩種以上的基質(zhì)按照一定比例均勻混合而成，將不同結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基質(zhì)合理組配，克服了單一基質(zhì)存在的理化性狀不良的問題，提高了栽培效果?；瘜W(xué)合成基質(zhì)又稱人工土，是一種以有機(jī)化學(xué)物質(zhì)（如脲醛、聚氨酯、酚醛等）為原料人工合成的新型固體基質(zhì)，顏色潔白，可以根據(jù)需要進(jìn)行染色，觀賞效果好，且不存在土傳病蟲害，但生產(chǎn)成本高[6]。

2.2 番茄無土栽培基質(zhì)配方的篩選

前人就番茄無土栽培基質(zhì)配方的篩選和優(yōu)化進(jìn)行了大量研究。作為無土栽培的基礎(chǔ)物質(zhì)，基質(zhì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的吸附效果決定了植物養(yǎng)分的供應(yīng)情況，理想的基質(zhì)應(yīng)有一定的保水、保肥能力，且透氣性好。一般來說，基質(zhì)的選擇可從基質(zhì)的適用性、經(jīng)濟(jì)性和植物適應(yīng)性這3 個(gè)方面考慮[7]。研究表明，與土壤栽培相比，基質(zhì)栽培能夠顯著提高番茄中可溶性糖、番茄紅素和維生素C 等的含量，改善番茄糖酸比等口感品質(zhì)[8-9]。

當(dāng)前番茄基質(zhì)栽培最常用的基質(zhì)是復(fù)合基質(zhì)，復(fù)合基質(zhì)能夠彌補(bǔ)單一基質(zhì)在理化性質(zhì)上的缺陷，更好地滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)根際環(huán)境的要求[10]。如椰糠作為單一基質(zhì)在無土栽培中應(yīng)用時(shí)，由于其自身孔隙度小、電導(dǎo)率高，容易引起鹽分積累。為了降低鹽分累積和改善透氣性，已有許多科研工作者開展了關(guān)于椰糠復(fù)合基質(zhì)的研究，如蘇飛[11]研究得出，椰糠復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)比單一椰糠基質(zhì)總孔隙大、容重小，椰糠∶珍珠巖∶泡沫體積比為4∶2∶2 的復(fù)合基質(zhì)比單一椰糠基質(zhì)栽培番茄的長(zhǎng)勢(shì)、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)都有顯著提升。毛麗萍等[12]以菇渣、牛糞、蛭石為原料，進(jìn)行了番茄有機(jī)基質(zhì)配方的篩選，發(fā)現(xiàn)當(dāng)牛糞∶菇渣∶蛭石體積比為6∶3∶1 時(shí)，番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)都顯著提高。王鵬等[13]研究發(fā)現(xiàn)草炭和菌渣的體積比為1∶2，并追施雞糞時(shí)，可明顯促進(jìn)番茄株高、莖粗的增長(zhǎng)和單果質(zhì)量、總產(chǎn)量的提高。

3 番茄適用的營(yíng)養(yǎng)液

營(yíng)養(yǎng)液是將作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的各種營(yíng)養(yǎng)元素的化合物按照一定的數(shù)量和比例溶于水中而配成的溶液，在無土栽培中為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供所需的養(yǎng)分和水分[14]。番茄對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素的需求量會(huì)因品種、生育階段等的不同而變化，所以應(yīng)根據(jù)番茄的品種、生育階段、栽培季節(jié)進(jìn)行選擇[2]。

3.1 主要配方

目前被廣泛應(yīng)用的番茄營(yíng)養(yǎng)液配方有荷蘭番茄配方、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄配方、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄配方、山崎番茄配方（見表1）。前人對(duì)番茄無土栽培營(yíng)養(yǎng)液配方的研究較多，如呂炯璋等[15]的研究結(jié)果表明，相比于山崎番茄配方、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄配方和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄配方，使用荷蘭番茄配方對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育有較好的促進(jìn)作用。孫敏紅等[16]研究得出，山崎番茄配方是番茄無土栽培最佳的營(yíng)養(yǎng)液配方。而吳麗君等[17]在不同營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)中得出，荷蘭番茄配方是番茄無土育苗最佳的營(yíng)養(yǎng)液配方。

表1 常用番茄無土栽培大量元素營(yíng)養(yǎng)液配方Table 1 Nutrient solution composition of macro element of tomato

3.2 配方的影響因素

3.2.1 營(yíng)養(yǎng)液酸堿度

營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度與各營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用密切相關(guān)，適宜番茄生長(zhǎng)的pH 值范圍為5.5～6.5，低于5.5會(huì)影響N、P、K、Ca、Mg、S、Mo 的吸收；pH 值高于6.5 則會(huì)影響Fe、Mn、Zn、Cu 的吸收；pH 過高或過低都會(huì)破壞養(yǎng)分的平衡，造成缺素癥，傷害植物根系。因此，要嚴(yán)格管理，當(dāng)pH 值過高時(shí)可加入適量硝酸進(jìn)行調(diào)節(jié)，過低時(shí)可以添加適量的氫氧化鉀來調(diào)節(jié)。楊俊興等[18]的研究表明營(yíng)養(yǎng)液酸堿度對(duì)番茄植株的生長(zhǎng)發(fā)育具有重大影響，pH值在5.5～6.5 之間，番茄的株高、莖粗以及葉面積指數(shù)增長(zhǎng)最佳。也有學(xué)者得出，椰糠基質(zhì)栽培條件下，營(yíng)養(yǎng)液pH值為5.7～6.2 時(shí)，有利于番茄生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高[19]。Dyko等[20]通過研究不同pH 值的營(yíng)養(yǎng)液對(duì)無土栽培番茄產(chǎn)量的影響發(fā)現(xiàn)，施用pH 5.5 的營(yíng)養(yǎng)液后番茄產(chǎn)量最高。

3.2.2 營(yíng)養(yǎng)液的供應(yīng)量及頻率

營(yíng)養(yǎng)液的供應(yīng)量及頻率沒有統(tǒng)一的模式，應(yīng)根據(jù)季節(jié)、天氣、基質(zhì)、生育期等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。有學(xué)者提出，隨著番茄的生長(zhǎng)，植株對(duì)水分和養(yǎng)分吸收的增加，循環(huán)供液頻率也要增加[9]。孫麗麗等[21]的研究表明，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液用量高于5 250 L/hm2時(shí)，能顯著提高番茄單果質(zhì)量和果實(shí)產(chǎn)量。隨著營(yíng)養(yǎng)液滴灌頻率的增加，番茄果實(shí)單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量及果實(shí)產(chǎn)量均呈先升后降的趨勢(shì)，每5 d 滴灌一次營(yíng)養(yǎng)液的頻率最佳，能提高果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。胡曉輝等[22]以常規(guī)營(yíng)養(yǎng)液管理（滴灌頻率為1 次/2 d）為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)結(jié)果前期（第3 穗果坐果至第1 穗果成熟）1 次/d、結(jié)果后期（第1 穗果成熟至第5 穗果成熟）3 次/d 的滴灌頻率可兼顧番茄高產(chǎn)和質(zhì)優(yōu)，為最優(yōu)的營(yíng)養(yǎng)液滴灌方案。周文波[23]研究發(fā)現(xiàn)，番茄在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期供液量每天每株250 mL，開花結(jié)果期每天每株350 mL，番茄的單果質(zhì)量及產(chǎn)量均能達(dá)到最高。哈婷等[24]研究發(fā)現(xiàn)高糖度番茄在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期每株每天營(yíng)養(yǎng)液供液量為210 mL（滴灌頻率為3 次/d），開花結(jié)果期每天每株420 mL（滴灌頻率為3次/d），有利于促進(jìn)高糖度番茄的生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的提高。胡瑩瑩[25]以3/4 劑量山崎番茄配方為對(duì)象，研究了不同供液頻率對(duì)番茄生理代謝、生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量等的影響，結(jié)果表明與連續(xù)供液相比，間歇供液番茄的生長(zhǎng)勢(shì)、光合速率、根系活力和產(chǎn)量顯著提高。

4 展望

無土栽培脫離了土壤的限制，開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式，是設(shè)施番茄集約化、安全生產(chǎn)及周年供應(yīng)的重要途徑，發(fā)展前景廣闊。我國無土栽培起步較晚，生產(chǎn)技術(shù)水平還有待提高，未來要集中于下面幾個(gè)方面的研究。

4.1 開展無土栽培綜合技術(shù)集成研究

當(dāng)前番茄無土栽培綜合研究較少，多限于某種基質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)液配方或單一元素對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，缺乏對(duì)番茄生產(chǎn)關(guān)鍵因素的集成研究。今后應(yīng)開展對(duì)番茄栽培基質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)液等關(guān)鍵生產(chǎn)因素的探討，探索關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵元素對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。集成特定番茄品種水肥管理技術(shù)并配套特定環(huán)境管理方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)番茄高效優(yōu)質(zhì)安全栽培具有重要意義。

4.2 研發(fā)適用無土栽培的專用品種

在番茄無土栽培的研究中，關(guān)于適宜無土栽培專用品種的研究相對(duì)較少，迫切需要選育出抗根系病害、耐低溫弱光、優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的蔬菜新品種。

4.3 發(fā)展低成本無土栽培技術(shù)

無土栽培技術(shù)相對(duì)復(fù)雜、設(shè)施裝備投入較高，一定程度上阻礙了番茄無土栽培的大面積應(yīng)用[26]。簡(jiǎn)化操作技術(shù)，發(fā)展具有本土特色的無土栽培技術(shù)是加速我國無土栽培推廣的關(guān)鍵。如基質(zhì)的選擇，可通過挖掘當(dāng)?shù)爻Ｒ姷慕斩?、爐渣、菇渣等資源，以降低生產(chǎn)成本[27]。

4.4 開展無土栽培技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制

目前無土栽培相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)、地標(biāo)等都較少，安全生產(chǎn)缺少標(biāo)準(zhǔn)性、規(guī)范性的指導(dǎo)文件。因此應(yīng)從栽培設(shè)施、基質(zhì)配方、營(yíng)養(yǎng)液配方、栽培技術(shù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究，制定完善無土栽培相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)極大地促進(jìn)無土栽培的發(fā)展和提升。