设施番茄产量影响因素分析

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　　摘要：以荷兰设施番茄无土栽培模式为参照，从种苗特性、环境控制、种植管理、能源供应等方面进行对比分析，探讨影响国内设施番茄无土栽培获得高产的主要因素和调控措施，针对实际生产过程中面临的技术问题和设施番茄产业布局提出建议，以期帮助各农业产业园区提高设施番茄种植效益。
　　关键词：设施番茄;产量;影响因素
　　1 国外设施番茄生产现状
　　设施农业最早源于西方部分发达国家，到20世纪70年代，荷兰、以色列、日本等国家的农业设施栽培发展较为迅速。其中，日本成为世界拥有薄膜温室面积最大的国家，仅塑料温室就占其所有温室的96%，主要栽培的作物包括草莓、番茄等。以色列借助独特的节水灌溉技术，在温室生产技术方面遥遥领先，而国土面积只有4.1万平方公里的荷兰，凭借先进的设施蔬菜生产技术已经成为世界第二大农产品出口国家，同时也是蔬菜单产最高国家，番茄产量达到60公斤/平方米，是国内常规番茄种植产量的4～5倍。荷兰番茄生产是社会化分工比较成熟的产业，具有完善的社会化生产服务体系，各生产环节均有专业公司提供技术服务。专业育苗公司提供优质番茄幼苗，种苗质量整齐划一，农场主清理上茬作物并进行消毒处理后，育苗公司准时将下一茬番茄幼苗运输到位，有效缩短空棚期。大部分废旧番茄秧苗清理工作由专门公司负责，一个10人工作小组每天可清理3.5公顷番茄温室，且室内消毒工作也由专业公司进行，密封熏杀48小时后便可重新进行种植作业。另外，有专业植保服务、营养液检测服务以及劳工支持服务，农场主有更多的时间来做环境调控和植株管理，最大程度发挥番茄品种的生产潜能。
　　2 国内设施番茄产业现状
　　我国对现代农业发展支持的力度逐渐加强，在乡村振兴和农业供给侧结构性改革的大背景下，以连栋玻璃温室为载体，以椰糠岩棉为栽培基质的设施番茄栽培在国内迅速发展。主要经营主体为科研院所、国家农业产业园区、农业产业化龙头企业、农业科技示范园以及一些地产、互联网、电商等跨界商业巨头，部分经营主体引进全套栽培设施和番茄栽培技术，部分企业根据国外栽培理念引进吸收转化形成自有栽培体系。目前国内设施番茄普遍采用进口岩棉块育苗，进口椰糠条作为栽培基质，选用Hoogendoor、Priva、Codema等温室智能控制系统调控温室环境及灌溉环节，同荷兰种子公司、设备公司、设计公司建立了广泛的合作，并在国内番茄设施生产中取得了阶段性成果。国内设施番茄产量达到40～45公斤/平方米，但同荷兰番茄生产水平相比仍有一些差距，需要国内种植者深入研究种植技术和装备，进一步提高椰糠岩棉栽培模式的竞争优势。
　　3 设施番茄产量主要影响因素
　　荷兰社会化生产服务体系对番茄产业起到很大的促进作用，但其核心优势在于先进的番茄栽培管理技术。荷兰瓦格宁根大学专家团队对种植管理技术进行持续的研究和改进，以发挥植株最大生产潜能为目标，通过理论和实践验证形成操作性较强的实用技术并从种苗、环境控制、肥料供应、病虫害控制等方面对番茄农场进行可靠的技术支持。
　　3.1 种质种苗
　　荷兰番茄采用周年一大茬种植模式，该种植模式对番茄品种有特定要求，同国内原有自封顶型番茄品种不同，荷兰选用无限生长型品种。该类型番茄能够连续生长，周年种植主蔓长度可达15～18米，在主蔓生长过程中每周可生成3片叶和一穗果，保证连续采收售卖。无限生长型品种是荷兰周年一大茬长季节栽培的基础。国内日光温室、春秋棚和露天栽培的鲜食番茄一般采用自封顶性品种，因品种特性使周年产量明显低于荷兰周年一大茬的种植模式，但国内玻璃连栋温室番茄种植选用同荷兰品种，在品种特性方面具有相同优势。
　　3.2 茬口更换
　　茬口更换时，荷兰有专业公司负责温室内部清茬和消毒工作，在番茄苗龄达到60～70天，高度50～60厘米时，由育苗公司运输到各个种植农场，开始一周年的番茄生产，整个换茬工作压缩在一个星期内完成。国内农业科技服务和装备比较落后，番茄农场需要自行清茬和消毒，且育苗工作和种苗运输工作均需自行处理，整个茬口更换工作需要耗时3～4周时间。相对于荷兰生产模式，增加了空棚期，成为周年产量降低的原因之一。
　　3.3 能源供给
　　番茄高产栽培系统配套热电联产设施，生产过程中需要消耗大量的天然气，生产电力的同时产生充足的热水、二氧化碳，满足番茄生长对补光、温度调控、二氧化碳补充等需求，成为能源消耗型生产模式。该模式中生产的电力除满足自身生产需要外，可同国家电网连接对外销售，使农场拥有电力和农产品两大主要产出，并通过对接销售服务环节真正实现了一二三产业融合发展。荷兰天然气供应充足，每立方天然气0.2元人民币，而我国天然气资源比较匮乏，每立方天然气1元人民币，在天然气供应量和价格方面均不占优势。因此，相同栽培设施和资材投入情况下，我国番茄生产的能源消耗成本要明显高于荷兰。为充分节约能源，降低番茄生产成本，设施番茄高产栽培系统适合建设在距离热电厂、供热厂等余热、余气比较丰富的地区。
　　3.4 温度影响
　　我国东部区域长江以北多为温带季风气候，长江以南多为亚热带季风气候，夏季潮湿多雨、冬季寒冷干燥;西部地区多为温带大陆性气候，夏季凉爽，但冬季严寒。在设施温度控制方面，不但要考虑冬季加温，还要考虑夏季降温问题，同荷兰模式相比具有明显劣势。
　　如图1所示，荷兰鹿特丹地区月平均最高温度为20℃左右，番茄温室生产无需考虑夏季降溫问题，所以，荷兰温室均未安装湿帘风机降温系统，不受负压通风系统限制情况下，温室南北跨度达到100～200米，更容易建设大型单体温室。荷兰单栋温室面积普遍3～5公顷，形成规模种植效应，便于集中管理，提高工作效率。我国河北地区夏季月平均最高温度为32℃左右，东部地区其他城市夏季也能接近该温度水平，长江以南温度更高，设施番茄生产均需要采取湿帘风机、高压迷雾等降温措施，温室南北宽度48～52米，限制了单体大温室的建设。我国北方设施番茄生产5～10月份均需要人工降温，南方地区4～11月份需要人工降温，因此，我国设施番茄生产要比荷兰当地模式高出一部分降温成本。 　　荷兰为温带海洋性气候，图2中鹿特丹冬季的月平均低温都在0℃以上，比河北最多高出10℃。秦岭淮河以北地区设施番茄种植，在冬季加温方面要比荷兰当地消耗更多的加热成本。设施番茄生产企业运营过程中，或多或少会刻意降低供暖强度，造成冬季温室内部温度不能达到番茄生长理想水平，限制了番茄最大产能的发挥，成为设施番茄周年产量降低的主要因素之一。
　　3.5 光照影响
　　设施番茄每天至少需要850焦耳/平方厘米的光照累积量，这在我国北方地区光照强度最弱的冬季基本都能达到要求。而荷兰冬季光照比较弱，图3中，1月、2月、11月、12月光照累积量100～200焦耳/平方厘米，必须进行人工补光才能满足番茄生长需求，所以，荷兰种植届流行着“一分光照一分收获”的说法。另外，荷兰部分番茄种植农场将1200焦耳/平方厘米作为补光标准下限，我国河北地区3～10月光照累积量均超过1200焦耳/平方厘米，在自然光照方面比荷兰拥有明显优势。荷兰番茄除补充光照强度外，光照时长也采取有效的人工调节，番茄植株每天可进行18小时的光合作用，累计大量光合产物，保证产量形成。国内受种植成本影响，每天增加补光时间2～3个小时，番茄光合作用时间远不能达到18小时，成为国内番茄单位面积产量落后荷兰的另一重要影响因素。
　　3.6 二氧化碳供给
　　二氧化碳是植物进行光合作用的主要原材料，植物吸收空气中的二氧化碳用以合成碳水化合物。在其他环境条件适宜情况下，空气中二氧化碳浓度将成为光合作用的限制因素，随着二氧化碳浓度的提高，光合速率逐渐增加，当二氧化碳浓度达到800～900毫克/公斤时，光合速率接近最大值。空气中二氧化碳浓度一般为340～360毫克/公斤，荷兰设施番茄生产过程中常采用人工补充的方式，使温室内二氧化碳浓度达到750～1000毫克/公斤，以满足番茄植株对二氧化碳的需求。二氧化碳有两个来源，一是番茄农场内部热电联产形成的尾气，经净化系统处理，除掉二氧化硫、一氧化氮等有害气体后供应番茄温室;另一个是专业二氧化碳供应公司，通过管道供应各番茄温室。国内设施番茄二氧化碳来源不足，主要通过瓶装液态二氧化碳、袋装化学反应、天然气型二氧化碳发生器等途径获得，使用成本高，操作不方便，应用时间短，供应量低，番茄温室内二氧化碳浓度长时间不能达到700毫克/公斤，成为番茄高产的又一限制因素。
　　3.7 水肥管理
　　番茄植株在不同生长期需要不同水肥供应，可通过营养液间歇性滴灌的方式，实现番茄根系周围营养液特性的调控。不同生长环境条件下植株生长状态和根系所需的营养液特性组成一系列对应数据，荷兰瓦格宁根大学通过大数据分析后构建植物生长模型，并以此指导设施番茄日常营养液管理。营养液专业检测机构提供番茄根系周围营养液、营养液供液、回液检测服务，根据生长模型和检测结果给出营养液灌溉调整建议，使番茄根系周围营养液一直处于理想状态。我国番茄植株生长模型研究和营养液检测服务还不成熟，受能源和设施条件影响，温室内部不能完全达到生长模型要求的环境参数，模型应用推行缓慢。营养液多委托国外检测机构进行检测和分析，国内检测机构只提供检测服务，对于如何进行营养液调整很少能给出专业性建议。
　　3.8 种植密度
　　无限生长型番茄每个枝头周年坐果约40穗，在单穗果重量基本相同情况下，单位面积枝头数量决定了周年采收重量。荷兰冬季光线比较弱时小果型番茄种植密度3.8分枝/平方米，夏季光线增强后种植密度逐渐调整到5.0～5.2分枝/平方米。国内受补光条件限制，种植密度多为2.8分枝/平方米。种植密度成为国内设施番茄单位面积产量较低的又一原因。
　　4 小结
　　设施番茄产量受多种因素影响，影响高产的因素符合“木桶原理”，若一个环节处理不到位就不能达到高产目标。国内在能源供应、环境控制、水肥管理、種植密度等方面均存在不同程度的操作短板。因此，若要达到荷兰种植模式的产量水平，需要我们从种植各个环节改善，为番茄植株提供最适宜的生长环境条件。考虑到生产成本问题，设施番茄高产项目可设立在冬暖夏凉的区域，或者靠近热电厂、集中供暖厂等余热、余气充足的地方。也从另外一个角度出发，不纯粹追求高产，根据当地农资供应条件、消费习惯和消费水平，制定适宜的投入产出计划，追求设施番茄生产的综合经济效益。
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