温室番茄高效栽培气候应答技术简介

2013-08-15杜百荣

上海蔬菜 2013年6期

杜百荣

（陕西省咸阳市农业气象科学研究所 712000；咸阳魔尔生物技术有限责任公司）

气候作为一切生命活动的环境资源，在为农作物提供产量因子（光照、温度和二氧化碳）的同时，也为致病因子（病菌、病毒）提供了生存环境。气候应答，就是针对不同气候类型及气候变化采用科学合理应对措施的一项综合性技术，其核心内容是最大限度地发挥产量因子作用、抑制致病因子作用。在当前温室生产中，农户对当地气候资源认识不足，农业生产缺少理论指导和病害预警机制，盲目制订种植规划。由于规划不合理，首先导致种植失败，其次病害发生严重，最终造成效益低下。例如：在温室番茄生产中，为追求早上市，农户盲目提早定植（全国大部分越冬番茄定植时间在10月下旬～11月底），使作物长期生长在光能、热能严重不足的环境下，光合效率低，作物的生产能力、免疫力严重下降，直接导致不易坐果、果实长不大、畸形果多、易落花落果，并且长期低温高湿环境为灰霉病病菌提供了温床，灰霉病发生严重，效益普遍不高。为了提高温室效益、减少病害、降低温室生产系统性风险，我们经过3年数百棚的试验，成功开发了温室番茄高效栽培气候应答技术。采用气候应答技术，由于规划合理，有病害预警机制和大病防治技术作保障，不仅可提早上市，而且坐果率高、果实大、病害轻，效益提高30%～100%（灰霉病严重年份增效更明显），可抵御60年不遇气候灾害，现将其主要内容介绍如下。

1 理论创新

1.1 能级匹配理论

依据光合作用理论，植物通过光合作用实现物质代谢（转换）和能量代谢（转换）。不同物种对能量需求不同，农作物要完成其生命期，必须进行足够的光合作用，因此需要足够多的能量，由此我们引入下述概念。

1.1.1 农作物能级指数农作物能级指数是指农作物某个生命周期对能量的生理需求，（气候）能级过高、过低均不利于农作物生长。因此能级指数又可分为上限能级、适宜能级和下限能级，下限能级是农作物正常生长的最低能级。由于温室生产以越冬反季节栽培为主，主要问题是能级不够，因此以下所谈能级值均指下限能级。

1.1.2 气候能级指数气候能级指数是指某段时间内自然界提供的实际能量，可依据气象资料进行计算。气候能级指数具有可从1年或跨年（以天为单位）随意截取的特性。实际上，农业生产中的茬口安排就是截取气候能级，如何科学截取为生产所用成为我们研究的课题。

1.1.3 温室能级指数温室能级指数是指某段时间内由温室小气候提供的实际能量，由于温室缺少资料记录，在现有条件下需根据温室的透光性、保暖性结合气候能级进行换算。温室的小气候特性，其能级指数明显高于同时段气候能级，因此可截取多段气候能级供生产所用，为扩大生产时段、实现反季节生产、提高效益提供了硬件（设施）条件。

依据植物生理学，不同作物或同一作物的不同品种，其适应气候环境的能力不同，因此其不同生育期对能量的需求不同，（生理）能级指数也就不同。能级匹配是指生产时段的气候能级足以满足（匹配）作物关键生育期的生长要求，即在冬季要高于下限能级、在夏季要低于上限能级，因此能级匹配是作物能否正常生长的关键环节，也是实现丰产的关键环节，这便是能级匹配理论的原理。如杨凌示范区（番茄品种欧派8848）膨果期的下限能级值为168，如对应膨果期的气候能级低于168会发生坐果率下降、果型小、畸形果多、落花落果等生长障碍，不仅产量、质量降低，而且植株免疫力下降，病害增多，效益必然降低（注意能级值要与大棚的保暖性能结合使用）。

依据光合作用理论，光合作用强度决定农作物产量高低。提高光合作用强度是提高农业生产整体水平的重要课题。光合作用强度是由光照、二氧化碳和水3个因子决定，在冬季，光照时间、光照强度是决定光合作用强度的主要因素。由于目前缺少有效的补光技术和产品，我们只能采用截取更多的自然光资源来提高光合作用强度，以便合成尽量多的有机物质供作物生长。在确保番茄早上市的前提下，我们应开发科学有效的截取技术，为此我们引入下述概念。（1）（地理）顺光周期：顺光周期是指（不受天气影响条件下）光照时数逐日增加的时段。依地理常识，冬至黑夜最长，夏至黑夜最短，春秋分昼夜等长，冬至至次年夏至期间为顺光周期。（2）逆光周期：逆光周期是指（不受天气影响条件下）光照时数逐日减少的时段，每年夏至至冬至期间光照时数逐日减少，为逆光周期。越冬种植的大果型番茄，如在冬至前坐果，果实膨大期必然要在逆光周期，而且这段时间是1年中光照时数最少的，非常不利于番茄植株及果实生长，因此番茄坐果期至少应在冬至之后。其次，番茄果实膨大需要一定热能，每年温度最低时期热能最少，对番茄果实膨大同样不利，番茄坐果期同样要避开这段时间。由于每年极端最低温度出现的时间不同，我们可以查阅近10年的气象资料，计算出10年极端最低温度出现时间的中值，以这个中值作参考，使番茄第1层果的坐果期在中值之后的5～10d，这样基本可以确保第1层果正常膨大。由于第1层果之后的果实在顺光周期生长，随着光、热的逐渐增多会越长越好。

能级匹配理论可作为温室番茄能否成功越冬种植的基本理论，用于指导制订温室番茄种植规划。

1.2 量价交合理论

高产不一定高效，因为效益是由产量与价格两个因子决定的。众所周知，番茄有高产期、市场有高价期，我们把番茄的高产时段做一个集合、把市场的高价时段做一个集合，这两个集合的交集越大则种植效益越高。综合多年番茄市场价格，4月份价格最稳定也最高，7月份价格最低，依据能级匹配理论，选择早熟大果型品种（注意要4层果集中成熟）于3月下旬上市，可保证至少3层果在4月份上市，667m2产量达5000～6000kg。量价交合理论可作为温室番茄高效栽培的基础理论，用于制订温室番茄高效栽培种植规划。

1.3 无烟工厂理论

为了揭示温室生产的实质，解释温室作物长势千奇百怪、效益千差万别的现状，我们把温室比作1座无烟工厂。温室是厂房，光照是能源，二氧化碳和水是基础原材料，土壤中各种矿质元素是辅料，所种番茄的植株是生产设备（缺光就像工业设备缺电一样，设备不能运转），番茄果实是最终产品。农户集厂长、总工程师、销售部经理、经济师、维修工、车间主任、生产工人诸多角色于一体，如此多学科交叉的工作恐怕博士生也难以干好，所以长势千奇百怪、效益千差万别。要提升温室效益、确保温室成果，需建立温室栽培培训学校，对农户进行严格的、全面系统的培训。

2 病害预警与大病防治

番茄病害的发生（细菌类病害、真菌类病害和病毒类病害）与气候有着密不可分的关系，高温、低温、高湿是病害发生的主要气象因子，可依据天气实况结合天气预报进行预测和预警。防病途径大致有两条，一是增强作物免疫力，二是科学选用杀菌和消毒产品，二者有效结合是防病治病的最有效的方法。

3 实用效果

（1）2011年遭遇60年不遇反常气候，我们在咸阳市秦都区选择40个大棚作技术试验（12月中旬定植），选择临近40个棚作对照（11月上旬定植），由于2012年春季灰霉病大爆发，对照棚平均效益仅为13000元左右，试验棚平均效益达24000元以上，效益提高近1倍。（2）2012年我们在高陵、杨凌选择60个大棚作试验（定植时间在12月4～22日），同样选择临近棚作对照（10月下旬定植，小部分在翌年1月中旬定植），对照棚平均效益为20000元左右，试验棚平均效益达30000左右，效益提高了50%。