設(shè)施番茄營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望

孫 茜，王 湛，徐 凡，郭文忠，姚宇升，李靈芝，王保明

（1.寧夏農(nóng)林科學院固原分院 寧夏固原 756000；2.神農(nóng)富通（山西）農(nóng)業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究有限公司 太原 030006；3.北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心 北京 100097；4.山西農(nóng)業(yè)大學 山西太谷 030801）

21 世紀以來，我國設(shè)施園藝呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢，2022 年“中央一號”文件也提出要加快發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，為今后我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了有力支持，在國家鄉(xiāng)村振興政策助推下，設(shè)施園藝已成為山東壽光、河北衡水等地區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)[1]，但經(jīng)長年的設(shè)施栽培，土壤暴露出板結(jié)、酸化、鹽漬化等威脅設(shè)施園藝可持續(xù)發(fā)展的問題。無土栽培技術(shù)人為創(chuàng)造作物生長根系環(huán)境，可不受土壤條件限制，有效避免土壤連作障礙對作物生長的影響，解決傳統(tǒng)土壤栽培下水氣肥三者的供應(yīng)矛盾，抑制土傳病害發(fā)生[2]。截止到2020 年，我國無土栽培面積在5 萬hm2左右[3]。目前無土栽培主要包括水培和基質(zhì)栽培2 種，其中基質(zhì)栽培又分為有機基質(zhì)栽培、無機基質(zhì)栽培和混合基質(zhì)栽培三大類。與水培相比，基質(zhì)栽培有固定植株、保持水分、透氣和緩沖等作用[4]，且投資少，設(shè)備簡單易操作[5]；與土壤栽培相比，基質(zhì)栽培可按作物生長需求動態(tài)供給水分和養(yǎng)分，有利于作物提高光合效率[6]、產(chǎn)量[7]、品質(zhì)[8]和水肥利用效率[9]。

番茄為一年生或多年生草本植物，果實含豐富的維生素類和鉀，無膽固醇，是深受人們喜愛的蔬菜。近些年，我國番茄生產(chǎn)規(guī)?；颈３址€(wěn)定，據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，2018 年我國番茄栽培面積110.9 萬hm2，產(chǎn)量6 483.2 萬t，其中設(shè)施番茄栽培面積達64.2 萬hm2，占番茄總栽培面積的57.9%[10]。在番茄生產(chǎn)中，常規(guī)土壤栽培養(yǎng)分釋放緩慢，不易滿足番茄生長發(fā)育對高水肥的需求，基質(zhì)栽培作為番茄設(shè)施栽培的一種重要栽培手段，可以人為創(chuàng)造番茄生長適宜的根系條件，并可通過營養(yǎng)液持續(xù)不斷供給番茄生長發(fā)育所需的水分和養(yǎng)分，提高番茄產(chǎn)量[11]。因此，基質(zhì)栽培在設(shè)施番茄生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣。

設(shè)施番茄基質(zhì)栽培中，水肥管理是生產(chǎn)的關(guān)鍵，同時也是生產(chǎn)中的技術(shù)難點。目前，我國設(shè)施番茄基質(zhì)栽培水肥調(diào)控以經(jīng)驗為主，生產(chǎn)者也普遍認為高肥可獲高產(chǎn)，未考慮不同生長階段番茄對養(yǎng)分的動態(tài)需求，導致養(yǎng)分供給與作物養(yǎng)分需求不匹配，造成水肥浪費或養(yǎng)分供應(yīng)不足，影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)。前人研究發(fā)現(xiàn)，平均每季日光溫室栽培蔬菜對氮（N）、磷（P）、鉀（K）養(yǎng)分的吸收量分別僅占總投入量的24.5%、5.9%和34.0%[12]，合理地控制肥料用量，甚至減少肥料用量不僅不會降低番茄產(chǎn)量，而且可以改善番茄光合特性，提高番茄品質(zhì)和肥料養(yǎng)分利用率[13-15]。番茄基質(zhì)栽培的養(yǎng)分主要來源于營養(yǎng)液，其濃度、供給頻率和供液量以及元素配比是影響番茄養(yǎng)分吸收量、生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的主要因子[16-18]。因此，筆者就番茄營養(yǎng)液濃度、營養(yǎng)液灌溉量、灌溉頻率、灌溉方式及設(shè)施環(huán)境因子對番茄生長發(fā)育的影響進行綜述，指出當前基質(zhì)栽培番茄營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)存在的問題，并對今后的研究方向進行展望，為番茄基質(zhì)栽培研究提供參考。

1 營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)

番茄生長所需的大量與微量元素中，除碳（C）、氫（H）、氧（O）3 種元素可從大氣中獲取外，其他必須依靠根系吸收才能供植株正常生長發(fā)育，而營養(yǎng)液是根系吸收養(yǎng)分的主要來源，也是無土栽培技術(shù)的核心，對作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)均有一定影響[19]。通常種植者會通過改變營養(yǎng)液灌溉濃度、營養(yǎng)液配方、營養(yǎng)液灌溉頻率等方式促進番茄吸收養(yǎng)分，提高番茄產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分利用效率等。

1.1 營養(yǎng)液濃度

營養(yǎng)液濃度是指一定量營養(yǎng)液中所含有的營養(yǎng)元素的量，通常用電導率（EC 值）表示，EC 值越大，濃度越高。營養(yǎng)液EC 的變化對番茄品質(zhì)、產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率影響較為明顯，當營養(yǎng)液灌溉濃度升高，可以促進番茄對氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦物質(zhì)的吸收，提高品質(zhì)，但降低單果質(zhì)量[20]和養(yǎng)分利用效率[21]。目前普遍認為隨著番茄生育期的延長營養(yǎng)液灌溉濃度應(yīng)逐步提高。張芳等[22]研究了基于葉片數(shù)增長的營養(yǎng)液濃度動態(tài)調(diào)控法，表明番茄每增加一片葉，營養(yǎng)液灌溉EC 值提高0.1 mS·cm-1時，有利于促進番茄生長和養(yǎng)分吸收，并提高了番茄產(chǎn)量和品質(zhì)。魯少尉等[23]研究表明，基質(zhì)栽培番茄苗期、花期、坐果期、成熟期適宜的營養(yǎng)液EC 值分別為1.2、2.5、3.8、5.2 mS·cm-1時果實品質(zhì)最好，干物質(zhì)量損失最少。劉佳等[24]用椰糠復合基質(zhì)栽培番茄的試驗結(jié)果表明，適當提高營養(yǎng)液濃度可以改善番茄品質(zhì)，但過高濃度會導致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，番茄開花后，灌溉EC 值為2.5、3.0、3.5 mS·cm-1時均適合番茄生長，EC 值為4.0 mS·cm-1時適合短季節(jié)栽培，EC 值為2.0 mS·cm-1時適合長季節(jié)栽培。何詩行等[25]的研究也表明，在巖棉短程栽培模式中，灌溉較高EC 值營養(yǎng)液番茄生長發(fā)育及品質(zhì)較好，EC 為4 mS·cm-1是最佳的灌溉EC 值。雷喜紅等[26]的的研究表明，在番茄第3 穗果坐果后，灌溉EC 值為3.0 mS·cm-1時番茄產(chǎn)量最高，灌溉EC 為4.0 mS·cm-1時品質(zhì)最好，灌溉EC 為5.0 mS·cm-1時雖然可提高番茄品質(zhì)，但嚴重影響了番茄植株生長和產(chǎn)量提高。綜合結(jié)果表明，番茄在幼苗期適宜的灌溉EC 值為0.8～1.0 mS·cm-1；定植到第一穗花開花或結(jié)果所需的EC 值為1.0～1.5 mS·cm-1；結(jié)果初期適宜的灌溉EC 值為1.5～2.0 mS·cm-1；結(jié)果后期適宜的EC 值為2.0～4.0 mS·cm-1。短程栽培結(jié)果期營養(yǎng)液EC 宜偏高，長季節(jié)栽培宜偏低；冬季宜偏高，夏季宜偏低。在生產(chǎn)上要依據(jù)實際情況，合理調(diào)控番茄營養(yǎng)液濃度。

1.2 營養(yǎng)液元素配比

目前番茄基質(zhì)栽培營養(yǎng)液配方有日本山崎配方、霍格蘭德配方、日本園試配方等，不同配方主要區(qū)別為大量元素配比不同。為使營養(yǎng)液能滿足番茄生長發(fā)育需求，研究者針對營養(yǎng)液中大量元素適宜配比開展了許多研究[27-30]。氮（N）和鉀（K）作為番茄生長中需求量最大的2 種元素，共同參與碳氮代謝[31]，也是研究最多的2 種元素。王軍偉等[30]的試驗結(jié)果表明，N 是影響番茄產(chǎn)量、葉片葉綠素含量、葉片光合速率的主要因子，K 是影響可溶性糖、維生素C、番茄紅素含量等品質(zhì)指標的主要因子。在基質(zhì)栽培條件下，營養(yǎng)液中N、K 質(zhì)量濃度分別為378 mg·L-1和391 mg·L-1時，番茄產(chǎn)量最高、品質(zhì)最優(yōu)。李娟等[27]研究了番茄坐果后營養(yǎng)液中不同氮鉀比對番茄生長的影響。結(jié)果表明，提高營養(yǎng)液中K 的濃度，可改善番茄品質(zhì)，當K、N 質(zhì)量比為2.9∶1.0 時，有利于生產(chǎn)高品質(zhì)番茄，但隨著K、N 質(zhì)量比的提高，番茄產(chǎn)量逐漸降低。許桂梅等[32]研究發(fā)現(xiàn)，番茄果實甜度與營養(yǎng)液中K 含量呈正相關(guān)，適當增加營養(yǎng)液中K 含量，可以提高番茄品質(zhì)，但過量施用則會造成減產(chǎn)。也有研究結(jié)果表明，番茄對氮素的利用率較低，氮肥施用過多會降低番茄產(chǎn)量，增加硝酸鹽累積量[33]。而番茄對K 的需求較高，常規(guī)營養(yǎng)液配方中的鉀濃度往往不能滿足番茄生長發(fā)育所需[34]，當鉀素供應(yīng)充足時番茄的葉綠素含量和光合速率均可達到最大值，并促進了植株對N、P 的吸收[35]。番茄在生長發(fā)育過程中，對水肥的需求是動態(tài)變化的，隨著生育期的延長，番茄對水肥的需求逐漸增大，在果實膨大期和采收初期達到最大值，隨后對水分的需求逐漸減少，而對肥料需求也迅速降低，且對不同元素的需求量的變化也不盡相同，水肥需求特征的變化直接影響著營養(yǎng)液中各元素含量的多少，不適宜的元素含量可能導致基質(zhì)根區(qū)EC 值增大或離子比例失衡，致使番茄植株缺素[36]。因此，在基質(zhì)栽培番茄長季節(jié)生產(chǎn)中，不僅要調(diào)整N、K 元素的比例以符合番茄生產(chǎn)需求，還要隨著生育期延長對其他元素需求的變化，動態(tài)調(diào)整營養(yǎng)液中其他元素的含量，避免根區(qū)鹽分積累嚴重和植株養(yǎng)分缺失。同時，微量元素在番茄生長中也起著至關(guān)重要的作用[37-38]，在今后的研究中也要加強對營養(yǎng)液中微量元素的關(guān)注。

1.3 營養(yǎng)液溫度

在基質(zhì)栽培中，營養(yǎng)液直接灌溉于番茄生長的根部，所以一定程度上，營養(yǎng)液溫度影響著番茄根區(qū)溫度。前人研究認為，根區(qū)溫度對番茄生長發(fā)育的影響比氣溫更顯著[39]，不適宜的根區(qū)溫度會影響根系呼吸作用和根系生理代謝[40]。然而在設(shè)施基質(zhì)栽培的番茄生產(chǎn)中，營養(yǎng)液儲液罐一般放置于設(shè)施內(nèi)，導致營養(yǎng)液溫度易受外界溫度的影響，尤其在冬季夜間、凌晨低溫或夏季正午高溫時段，設(shè)施最低溫不到10 ℃[41]，最高溫在35 ℃以上[42]。營養(yǎng)液低溫會降低溶質(zhì)溶解度，導致部分溶質(zhì)析出，降低營養(yǎng)液濃度，而營養(yǎng)液溫度過高會促進番茄根系的呼吸作用，減少其氧含量，加速根系衰老[43-44]。研究者針對營養(yǎng)液溫度調(diào)控方式做了一些研究。李峰等[45]采用冷水機降溫技術(shù)對營養(yǎng)液進行降溫處理，可將營養(yǎng)液溫度控制在20 ℃左右，與室溫相比可降低2～3 ℃。張明云[46]采用電加熱方式在冬季對營養(yǎng)液進行加溫。結(jié)果表明，加溫后番茄的單株產(chǎn)量、果實品質(zhì)和水分利用率均有顯著提升。目前對于大范圍營養(yǎng)液溫度或者根區(qū)溫度的控制還比較困難，相應(yīng)的設(shè)備也較少，或者調(diào)控成本較高，目前在實際生產(chǎn)中對營養(yǎng)液溫度調(diào)控的案例也較少，今后應(yīng)加強對低效高能的營養(yǎng)液溫度調(diào)控方式的研究，減少不適宜的根區(qū)溫度對番茄生長產(chǎn)生不利影響，提高植株養(yǎng)分利用效率和生產(chǎn)者經(jīng)濟效益。

1.4 營養(yǎng)液灌溉模式

目前設(shè)施番茄基質(zhì)栽培常采用自動化灌溉方式進行營養(yǎng)液灌溉，主要灌溉模式有定時定量灌溉、基質(zhì)含水量控制灌溉、輻射累積量控制灌溉等，后2 種模式與第一種相比，可更能滿足番茄生長對水肥的動態(tài)需求[22，47]。采用基質(zhì)含水量控制番茄營養(yǎng)液灌溉的模式一定程度上可以有效探測番茄對于水分的需求，但目前在實際使用中發(fā)現(xiàn)存在傳感器測量誤差大以及數(shù)據(jù)反饋時間延遲等問題，影響了番茄對水分和養(yǎng)分的準確吸收利用[48]。依靠輻射累積量控制番茄營養(yǎng)液灌溉的模式是目前生產(chǎn)上使用效果較好的一種方式，在研究中也發(fā)現(xiàn)番茄適宜的灌溉量與番茄蒸騰作用密切相關(guān)，而光輻射是影響番茄蒸騰作用的主要環(huán)境因素，與養(yǎng)分之間存在“光肥平衡”關(guān)系[49]，所以光輻射不僅影響番茄耗水量，而且影響番茄吸收養(yǎng)分。因此，以輻射累積量為參考因子指導番茄水肥灌溉更加符合番茄對水分和養(yǎng)分需求規(guī)律。魏曉然[47]的研究也表明，與基質(zhì)含水量控制灌溉相比，以輻射累積量控制營養(yǎng)液灌溉，更有利于番茄花期營養(yǎng)生長和果期生殖生長，降低番茄水肥用量，提高水分利用效率。

在相同的營養(yǎng)液供液模式下，不同的營養(yǎng)液供液量和供液頻率對番茄果實品質(zhì)有不同程度的影響[50-52]。史晉鵬等[53]研究了番茄珍珠巖栽培條件下，在供液時間相同時，每天供液2 次比供液1、3、4、5次，番茄的產(chǎn)量高、品質(zhì)好。張筱茜等[54]的研究表明，番茄營養(yǎng)液2 d 供應(yīng)1 次可以提高番茄果實可溶性糖、有機酸、維生素C 等的含量。不同研究結(jié)果相差較大可能是由于栽培基質(zhì)、栽培季節(jié)、品種以及供液量等因素不同。當供液頻率相同時，加大番茄營養(yǎng)液供液量，產(chǎn)量增加，但由于過量的水分供應(yīng)降低了番茄品質(zhì)。近些年，研究者針對供液量和供液頻率之間的耦合作用展開研究。研究結(jié)果表明，適當減少營養(yǎng)液供液量，同時增加供液頻率可在保證產(chǎn)量的情況下提高番茄品質(zhì)[55-56]。哈婷等[57]的研究也表明，在采用有機基質(zhì)栽培番茄中，營養(yǎng)液高頻灌溉及中等灌溉量時，有利于生產(chǎn)高糖番茄。在人工智能時代下，智能灌溉可依據(jù)對番茄的市場需求，通過判斷番茄植株生長狀態(tài)、當前生長環(huán)境以及種植管理措施等因素，智能決定營養(yǎng)液灌溉頻率、灌溉量、灌溉時間、灌溉濃度等。但目前植株生長模型的缺失以及市面上傳感器靈敏度、精確度參差不齊等問題，限制了番茄水肥智能化控制水平的提高，今后還需進行深入的研究。

2 營養(yǎng)液調(diào)控現(xiàn)狀

營養(yǎng)液灌溉是將作物吸收利用的營養(yǎng)元素溶于水中，并以液體的形式灌溉于植物根部，實質(zhì)上為水肥一體化技術(shù)。雖然目前水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用也較為普遍，相較于傳統(tǒng)土壤栽培的施肥方法，養(yǎng)分利用率較高，但在實際生產(chǎn)和應(yīng)用中還存在番茄根區(qū)鹽分積累嚴重、營養(yǎng)液沉淀、養(yǎng)分利用效率低、生長期短等問題，嚴重制約了設(shè)施長季節(jié)基質(zhì)栽培番茄的生長發(fā)育。

2.1 營養(yǎng)液調(diào)控方式較為粗放

番茄在基質(zhì)栽培中可吸收利用的營養(yǎng)液是有限的，需要頻繁的供給營養(yǎng)液，以保證番茄的正常生長，不同生育階段，番茄對礦質(zhì)元素吸收量不同。但目前對番茄礦物質(zhì)吸收特點機制還尚不清楚，盡管有研究結(jié)果表明隨著生育期延長，N、P、K含量先升高后降低，干物質(zhì)積累速度表現(xiàn)為慢-快-慢的趨勢[58]，在番茄生長后期，對養(yǎng)分的需求可能會降低[59]，但是相關(guān)方面的研究還較少。生產(chǎn)上，人們依舊是隨著生育期延續(xù)，依據(jù)種植經(jīng)驗調(diào)高營養(yǎng)液濃度或加大灌溉量等方式，未考慮番茄生長中實際需求量，營養(yǎng)液配方也未依據(jù)番茄實際生長中對單一或多種礦物質(zhì)元素需求情況進行動態(tài)調(diào)整。在植株養(yǎng)分監(jiān)測技術(shù)方面，植株養(yǎng)分無損傷測量技術(shù)還未真正得到應(yīng)用。目前采用的養(yǎng)分測量技術(shù)需要破壞植株，耗時耗力，這也成為番茄基質(zhì)栽培營養(yǎng)液精準調(diào)控的障礙之一。

2.2 栽培基質(zhì)根區(qū)鹽分積累較為嚴重

前人研究認為，當根區(qū)營養(yǎng)液濃度超過6 mS·cm-1（根區(qū)脅迫臨界值）時，則會造成根區(qū)鹽分脅迫[60]。這種現(xiàn)象是由多種因素造成的，一方面番茄植株耗水量大，尤其是在夏天，葉片蒸騰作用較強，水分吸收較多，導致礦質(zhì)養(yǎng)分逐漸累積到基質(zhì)中，長時間造成根區(qū)鹽分脅迫，影響番茄水分和養(yǎng)分吸收，表現(xiàn)較多的為Ga2+缺失而引起的臍腐病[61]。另一方面，由于不同生育時期番茄對不同營養(yǎng)元素的需求不盡相同[62]，長期對某種元素吸收減少必然會導致元素逐漸累積于根區(qū)。除以上原因之外，還有可能由于營養(yǎng)液沉淀，在灌溉到根區(qū)時，不能被植株吸收，而累積到根部，這種情況同時還會堵塞滴灌管，影響灌溉。研究者針對根區(qū)鹽分脅迫的現(xiàn)象，通過調(diào)整灌溉量和灌溉頻率[63]、營養(yǎng)液配方[48]以及根區(qū)淋洗[64]等多種方式，以減緩番茄基質(zhì)栽培中鹽分脅迫的問題，但并未達到理想的效果。

2.3 營養(yǎng)液灌溉設(shè)備應(yīng)用程度較低

營養(yǎng)液精細化管理一般需配套完善的滴灌系統(tǒng)，包括施肥機、灌溉管道等，一次性投入較多，生產(chǎn)中水溶肥與普通肥相比價格較高，增加了生產(chǎn)成本。營養(yǎng)液精細化管理對技術(shù)員水平要求較高，不僅需要掌握基質(zhì)栽培番茄的種植技術(shù)，而且還要對農(nóng)業(yè)氣象、植株缺素癥狀、營養(yǎng)元素配比、水肥一體化設(shè)備等方面的綜合知識有深入了解。但目前的管理員普遍年齡偏大，受教育程度不高，在基質(zhì)番茄栽培灌溉過程中，依靠人工經(jīng)驗判斷營養(yǎng)液灌溉水平，即使在前期營養(yǎng)液灌溉的水肥一體化設(shè)備配備完善，也未能充分發(fā)揮其作用，限制了無土栽培技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用。

3 總結(jié)與展望

營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)是無土栽培技術(shù)的關(guān)鍵，不斷優(yōu)化營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)，提高無土栽培番茄營養(yǎng)液灌溉水平，減少水肥浪費，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)，是今后無土栽培的重要發(fā)展方向。

3.1 集成營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)

從營養(yǎng)液配方、營養(yǎng)液灌溉模式、營養(yǎng)液灌溉裝置等多方面綜合發(fā)力，研究開發(fā)適用于我國特色的營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)。在營養(yǎng)液配方方面，積極推廣有機營養(yǎng)液，加強有機廢棄物發(fā)酵技術(shù)及發(fā)酵配方研究，提高有機營養(yǎng)液養(yǎng)分含量。前人研究表明，使用有機營養(yǎng)液替代傳統(tǒng)無機營養(yǎng)液，不僅可以提高作物品質(zhì)，而且可以減輕化肥施用造成的農(nóng)業(yè)面源污染[65]。積極推行營養(yǎng)液循環(huán)利用，加強營養(yǎng)液循環(huán)利用中營養(yǎng)液消毒、回液養(yǎng)分調(diào)整等的技術(shù)難題攻關(guān)，提高養(yǎng)分利用效率，減少不必要的水分與養(yǎng)分浪費，推進農(nóng)業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展。同時，加強營養(yǎng)液根區(qū)鹽分脅迫、根區(qū)溫度調(diào)控以及營養(yǎng)液滴灌管堵塞等方面問題的研究解決，全方位提升營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)水平。

3.2 營養(yǎng)液灌溉精細化

不同作物在不同生長階段對養(yǎng)分、水分的需求不盡相同[11]，傳統(tǒng)依據(jù)人工經(jīng)驗進行作物營養(yǎng)調(diào)控的方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求，作物養(yǎng)分吸收了多少，還需要多少，還需要什么元素，這些是作物種植者在給作物補充營養(yǎng)時應(yīng)該考慮的問題。因此，不論是土壤栽培還是無土栽培，依據(jù)作物自身需求的精準施肥，均被認為是一種對植物生長發(fā)育有效，且綠色、科學的施肥方法。其依托于多種現(xiàn)代先進技術(shù)的支撐，其中包含人工智能、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、高光譜無損探測技術(shù)、水肥一體化技術(shù)等[3]。在國家近幾年對農(nóng)業(yè)發(fā)展的大力支持下，這些技術(shù)的研究和應(yīng)用都有了一定的進展，為植株精準施肥提供了技術(shù)支撐，同時也促進了無土栽培植株營養(yǎng)液精細調(diào)控技術(shù)發(fā)展。今后，還應(yīng)重點加強設(shè)施環(huán)境監(jiān)測傳感器、植株養(yǎng)分無損檢測等技術(shù)方面的研究，提高番茄營養(yǎng)液精細化灌溉水平。

3.3 設(shè)施水肥與環(huán)境綜合調(diào)控

水肥調(diào)控是設(shè)施番茄基質(zhì)栽培的核心，但設(shè)施環(huán)境的調(diào)控也同樣重要，尤其是夏季高溫和冬季低溫嚴重影響番茄正常生長發(fā)育[66]，目前生產(chǎn)上常采用濕簾風機降溫，電或水根部加溫，但并未有效減緩低溫或高溫對作物的危害。尤其是北方夏季晴天，白天設(shè)施溫度基本達到30 ℃以上，甚至超過40 ℃，常規(guī)濕簾風機降溫作用微弱，而采用遮陽網(wǎng)又影響植株光合作用[67]。因此，調(diào)控設(shè)施中的一項環(huán)境因子，會改變其他環(huán)境因子對作物生長影響，且環(huán)境因子間也存在正相關(guān)、負相關(guān)關(guān)系，這些環(huán)境因子與水肥條件共同對植株的生長發(fā)育起作用。在調(diào)控中需要綜合考慮，合理調(diào)控設(shè)施栽培條件下植株適宜的營養(yǎng)液灌溉濃度和環(huán)境指標，以滿足作物正常生長需求，提高產(chǎn)量與種植收益。

3.4 設(shè)施智能化發(fā)展

在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)的推動下，數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展迎來了更大發(fā)展機遇，并為轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提供有力支撐[68]。研究者也針對溫室智能控制決策[69]、智能溫室環(huán)境調(diào)控方法[70]、溫室智能機器人[71]等方面開展了許多研究，但由于目前作物生長模型、作物營養(yǎng)元素動態(tài)監(jiān)測方法等的缺失，致使當前的智能控制只是基于溫度、濕度、養(yǎng)分、光照、水分、CO2濃度環(huán)境傳感器，對環(huán)境設(shè)定值和水肥設(shè)定值等的控制，無法感知植物是否需求這樣的控制，不能達到按照植物真實動態(tài)需求信息進行反饋控制。因此，不僅設(shè)施作物水肥與環(huán)境耦合調(diào)控是今后研究的重點方向，而且不同作物生長模型的構(gòu)建也是今后研究的重點內(nèi)容，與植物對話式的智能控制方式是智能溫室今后高效利用的目標。