华北地区设施蔬菜生产技术存在问题及对策

陈全兴，张胜平，车寒梅，李如欣，张淑敏，毕章宝

（1.馆陶县蔬菜办公室，河北 邯郸 057750；2.邯郸市蔬菜技术推广站，河北 邯郸 056002；3.邯郸市植物保护站，河北 邯郸 056002）

设施蔬菜生产是现代农业生产中极为重要的组成部分，可以高效利用环境因子缩短蔬菜生产周期，提高蔬菜产量和质量[1]。“十二五”期间，我国设施面积稳居世界第一[2]，丰富了人民的“菜篮子”，增加了菜农收入。近几年来，华北地区生态环境的变化[3-4]加之设施蔬菜生长小环境的封闭性，致使设施蔬菜的品质和产量受到了影响，一定程度限制了华北地区设施蔬菜的发展，降低了蔬菜种植的收益。因此，探究、优化、推广有效的设施蔬菜生产技术成为当前打破华北地区设施蔬菜生产瓶颈的急需措施。

1 设施蔬菜生产中存在的问题

根据《全国蔬菜产业发展规划（2011—2020年）》，全国设施蔬菜产业正在向重点区域聚集，新增的设施主要以塑料大棚和节能日光温室为主，区域化分布日趋合理，产业结构不断优化，环渤海湾及黄淮地区是我国设施蔬菜主要产地，占总面积的60%[5]。河北邯郸位于华北地区中部、环渤海区腹心，蔬菜产业是邯郸市农业的主导产业[6]，设施蔬菜播种面积约88 200 hm2，位居河北省第1位，主要以日光温室种植模式、大棚种植模式为主[7]。

1.1 设施结构不合理

日光温室以寿光式温室为主，厚土墙、大跨度、大高度、半地下结构[8]。寿光式日光温室具有材料易获取，砌筑速度快，蓄热保温性能强等优势，适宜华北地区越冬蔬菜生产；其缺点是下挖过深导致耕层破坏，棚室内部南端阴影影响蔬菜生长，土地利用率低，不利于进行机械化作业，环境调控能力弱，抗灾能力差[8-14]，建造成本高。2009年河北省中南部地区的暴雪损毁了6 666.7 hm2左右的棚室，2012年夏季中东部地区洪涝灾害导致温室损毁严重，轻者墙体开裂、局部坍塌，重者墙体垮塌、骨架折断。

草墙日光温室分为草砖后墙和草苫后墙2种。草砖后墙结构承力体系由钢架构成，长方体草砖堆砌后墙，前排高度0.5 m，不下挖；草苫后墙温室结构与草砖结构日光温室相似，不同之处在于后墙后坡角度40～45°，草苫过后坡，脊处加设立柱。草砖、草苫起保温和围护墙体的作用，草墙结构日光温室具有成本低、质量轻、保温性能好、建设速度快、生态环保[14]，充分利用秸秆等农业废弃物等优点，邯郸地区能利用其进行辣椒的冬季活体保鲜。草墙易吸潮腐烂，墙体的防水、防潮、防火、防虫、防鼠功能和使用年限尚无定论，蓄热保温效果仍不能满足番茄、辣椒等越冬生长。

塑料大棚即单拱塑料大棚，指由一个拱栋构成的塑料大棚。骨架可选择镀锌钢管片架、钢架竹竿混合骨架、钢筋水泥预制骨架，用拉杆连接固定[15]。其优点为建造速度快、土地利用率高、成本低、对环境影响小，但存在保温性能差，不能越冬生产等问题。为延长使用时间，塑料大棚内设立拱架，用于覆盖第2层薄膜，并且全部利用手动、电动卷膜器进行内层薄膜的卷放[16]，但这些保温措施影响采光和通风。

盖苫钢结构塑料大棚[17]是棚膜外覆盖草苫或保温被的塑料大棚。钢管和钢筋组合桁架，中间设两排钢管立柱，棚膜外覆盖保温被或草苫。此类大棚建造成本低，抗压能力强，土地利用率高，可有效延长作物生长期，邯郸地区春提前定植在2月中旬，秋延晚至12月下旬，还可以克服日光温室越夏温度高、通风难、早春和秋冬生产保温差的难题，但不能实现越冬生产，灾害、雾霾对设施保温性能有影响。

邯郸地区日光温室和大棚多以PVC（聚氯乙烯）棚膜为主，PVC棚膜使用寿命短，一般为2年，降解后释放出氯气，容易造成设施蔬菜生理性病害发生。

1.2 品种选择存在盲目性

种植户对品种要求高，品种筛选试验少，多以企业推介为主，品种选择具有盲目性。种子或育苗企业通常直接选用本企业的品种或成本低、利润高的品种引导种植，更有一些种子公司受眼前利益驱动，不顾及种植区域、气候特点，乱引品种，直接进行销售，不管品种权是否受到保护，乱偷亲本，不严把蔬菜种子生产质量环节，乱安排生产，进而造成假冒伪劣种子时有发生[18]。2014年秋延晚栽培春提前表现良好的番茄品种褪绿病毒病严重发生；2015年秋延晚选用企业提供的抗番茄褪绿病毒品种，番茄褪绿病发生减弱但后期不转红；2016年秋延晚选用企业提供的番茄品种，番茄褪绿病毒病再次发生。

1.3 栽培和管理技术不科学

栽培密度过高，邯郸地区设施番茄每667 m2种植数量高达4 000株。灌溉仍以大水漫灌为主，水资源浪费严重。栽培和管理技术僵化，邯郸地区一直采用夏季棚膜上撒泥浆避免阳光直射的方法，但多雨季节撒在棚膜的泥浆易被雨水冲刷，出现暴晒，日灼病严重发生。轻简化栽培技术引入少，使用程度低。栽培和管理技术的科普资料有偏差，编纂设施蔬菜栽培和管理技术资料多采取询问的方法而从事设施大棚种植的大部分为农民，科学文化素质不高[19]，农业技术推广人员总量相对不足,分布在生产第一线的数量明显偏少，科技推广经费严重不足[20]，不能全面跟踪，编纂技术资料与实际生产应用有偏差。笔者曾2次询问同一种植者编纂的2套“番茄－黄瓜”模式栽培技术资料，发现两者存在差异。

1.4 肥料使用不合理

有机肥中有机质含量高，能改良土壤，提高土壤保水、保肥能力，但施用麻烦、见效慢；化肥施用简便、见效快。种植户以方便取材为由，过量使用有机肥。调研发现700 m2日光温室施用未腐熟鸡粪达6 000 kg，根结线虫病发生严重，也有种植户过量使用化肥造成设施土壤板结的现象。

盲目施肥导致土壤各元素比例失调。2008年邯郸馆陶县随机选择40个日光温室，测定其土壤元素，发现土壤中有些元素的最高含量和最低含量相差悬殊，如不同温室土壤的有机磷、有效硫、有效锌的最高含量和最低含量相差20倍左右，难以按照常规施肥的方法保证蔬菜生产。蔬菜生产过于依赖氮肥，施氮过多，则叶色深绿，枝叶徒长，成熟期延迟，植株抵抗不良环境能力差，易受病虫害侵染[21]。有的菜农误以为有机肥能提供足够的钾，造成钾肥短缺，缺钾症状明显。调研发现，部分早春大棚番茄后期未使用钾肥，果脐处六角形射线明显，严重者出现绿背果。

微量元素对蔬菜的生长发育起着大量元素（如氮、磷、钾等）无法替代的作用[22]。实际生产中，由于土壤钙、镁、硫、硼、钼等中微量元素缺乏而导致脐腐病、叶片黄化、畸形果、茎裂、花而不实等生理病害呈多发趋重态势。2014年调查发现番茄不使用钙肥，脐腐病发病率达20%。

1.5 病虫害发生多样性

1.5.1 病虫害发生有变化

设施蔬菜的连作导致土传病害加剧。Huang等[23]提出，设施蔬菜连作土壤中积累的有机酚酸等自毒物质以及线虫、枯萎病和青枯病等土传病害是蔬菜连作障碍的主要内因。2015年邯郸地区多年连作的设施黄瓜、辣椒上黄瓜枯萎病、辣椒青枯病严重发生；2016年设施连作番茄根结线虫侵染番茄，发病率达98%。

复合病害侵染严重。近几年秋延晚大棚番茄疑似褪绿病毒病大面积发生，与最近报道的番茄褪绿病毒（ToCV）与番茄黄化曲叶病毒（TYLCV）复合侵染症状[24]相同。番茄黄化曲叶病毒2005年传入我国，近几年通过抗性品种选择、物理防治、化学防治等措施，该病害得到一定程度的控制[25]；而ToCV和TYLCV都可由烟粉虱传播，而对其协同传播机制及其共生作用了解甚少[24]，因此尚无有效的综合技术防控此复合病害发生。2014年邯郸地区秋延晚大棚番茄抗TYLCV品种褪绿病毒病发生严重，表明抗TYLCV的番茄品种未必对ToCV表现抗性，因此有待筛选抗ToCV的番茄品种。

有害昆虫优势种群发生变化。种植秋番茄的大棚中悬挂的粘虫板上的烟粉虱超过80%，表明邯郸地区秋大棚同翅目粉虱科的害虫由设施蔬菜生产上最重要的害虫之一[26]的优势种群白粉虱变为烟粉虱，有文献显示河北局部地区Q型烟粉虱取代了B型烟粉虱[27]，针对邯郸地区的烟粉虱类型尚无报道，因此针对性的综合防控技术尚需研究。

野蛞蝓可取食多种作物[28]，排泄的粪便和分泌的黏液还会污染蔬菜，降低蔬菜品质[29]，在高温、高湿、多雨的情况下，还可诱发软腐病等多种病[30]。邯郸地区冬季日光温室蔬菜生产的阴湿环境为蛞蝓生存繁殖提供了适宜的环境，2016年调查发现冬季日光温室甜椒被害株率达20%。

韭菜迟眼蕈蚊（韭蛆）以幼虫钻蛀为害韭菜的叶鞘、幼茎和鳞茎，为韭菜头号害虫，受害严重地块平均幼虫达89.7头/m2，可造成韭菜产量损失30%～80%，北方保护地韭菜受害最重[31-33]。田间试验发现不使用药剂防治韭蛆30 d后，韭菜死亡率达46%[34]；韭蛆抗性日益增强，2016年利用毒死蜱防治韭蛆需超过标准使用量50倍，造成韭菜中农药残留过量[35]，对人们的身体健康产生伤害[36]。

1.5.2 生理性病害有变化

近几年华北地区冬季持续雾霾造成的低温寡照对设施蔬菜生产造成影响。设施番茄果实转红减慢，生长停滞，并有冻害发生；设施番茄畸形果数量增多，落花落果严重，黄瓜、番茄等叶片边缘黄化镶“金边”，叶片上卷，这与赵义平[3]报道的相同，也有文献报道雾霾对作物萌芽[4]有影响。

设施蔬菜生产常因忽视通风、施用未充分腐熟的有机肥或大量尿素、碳铵等直接或间接产生氨气、亚硝酸气体，氨气从气孔侵入细胞产生碱性损害，严重时枯死萎蔫[37]，亚硝酸气主要从叶片的气孔随气体交换而侵入叶肉组织，使叶绿体结构破坏，呈褐色，叶面出现灰白斑，浓度过高时叶脉也会变成白色[37]。农膜或地膜选用PVC膜，残留的农膜经阳光暴晒，温度超过30 ℃以上时，PVC膜就会挥发出一定数量的乙烯和氯气[37]。乙烯能促进植物器官的成熟与衰老和脱落[21]，果实过早成熟影响产量。氯气进入植物组织中，以次氯酸的形式存在，而次氯酸是一种较强的氧化剂，抑制植物进行光合作用，阻碍其正常的生化反应，使受害植物的叶尖、叶缘或叶脉间出现不规则的黄白色或浅褐色坏死斑点[38],这些生理性反应常被误诊为植物病害。

2 设施蔬菜生产对策

2.1 设施结构合理化

设计载荷是建筑物结构设计的基本依据，是保证结构是否安全的首要因素，日光温室结构优化应满足可靠性准则，即安全性、适用性和耐久性[39]。目前，日光温室普遍采用桁架结构[11]，其结构拓扑形式对其承载能力至关重要[40]。白义奎等[41]分析了影响日光温室钢骨架结构安全、耐久性因素主要有钢骨架结构承载力不足及刚度失效，钢骨架结构的失稳，钢骨架结构的脆性断裂，钢骨架结构的腐蚀等方面。

设施结构的合理尺寸应从日光温室的光环境、热环境和结构受力方面进行综合优化，寻求各参数的平衡点[11]，采光屋面角、脊高、跨度和后屋面仰角四者是互相制约的关系。佟国红[42]以沈阳地区为例，采用多目标模糊决策法对跨度为7.5 m、围护结构材料相同但建筑参数不同的温室进行优选，得出了后坡、跨度、后墙、脊高等温室参数的最优值，这种方法对研究多个参数的综合作用具有一定的借鉴意义，对华北地区日光温室及草墙温室的稳固性优化具有借鉴意义。

理想的墙体结构应是内侧由吸热、蓄热能力较强的材料组成蓄热层，外侧由导热、散热能力较差的材料组成保温层，中间有夹层隔热的异质复合墙体[43]。研究表明聚苯板对热环境的隔绝作用高度显著[44]，与相同厚度的夹心墙相比，缀铝箔聚苯板空心墙体的传热系数降低了约13%，具有较好的保温绝热性能[45]。建议使用10 cm厚度的聚苯板作为日光温室或草墙温室墙体的隔热材料，可增加温室空间利用率和促进草墙温室蔬菜越冬。也有资料表明中间带有苯板的夹心红砖墙具有很好的保温能力，能够满足北方冬季蔬菜生产的需要[46-47]。

塑料大棚可采用双钢架做拱，外部覆盖草苫或保温被等覆盖物，并进行多层覆盖[48]，增设补光灯，安装电动卷膜器。这样可实现保温，减少低温寡照的影响，降低劳动强度，尽量延长蔬菜春提前定植时间和秋延晚时间。对于温室后墙过薄、保温性能差的温室，可在后墙外侧披一层旧草苫或10 cm厚的聚苯板[49]；增加顶部和周围放风口降温。冬季雨雪或雾霾天气需增加光照时，宜选用透光率好的无滴薄膜，保持膜面清洁，及时揭除草帘，使用反光地膜[46]等。

PO膜是采用先进工艺，将聚乙烯和醋酸乙烯等聚烯烃原材料和助剂复合而成的一种农用薄膜，能显著提高日光温室的气温和光照强度[50]，PO膜在日本已有15年左右的使用历史[51]。邯郸部分地区已使用PO膜替代PVC膜，使用寿命延长至4年，且透光性好。

设施结构优化要因地制宜，以环境条件等为基本参数，实时测定多项因子。影响设施结构功能和特征的因子不仅包括整体围护结构、力学特征、载荷（风、雪）等物理学因子，而且包括气候学（包括温度、湿度、光照、气流、CO2浓度等）和植物生长信息等环境学因子[52]。研究使用适宜华北地区实时控制温室内温度、湿度、CO2浓度以及土壤湿度等多参数的测控系统[53]十分必要。设施结构的合理化还必须应用建筑和机械工程优化技术，如最优准则法、模糊优化、多目标和多学科协同优化等，以获得温室结构和环境因子的最优协同效果，实现最大效益[9]。

2.2 科学筛选品种

适宜的品种是增产丰收的基础，当前世界前沿科技对种子的研究日新月异，杂交种、转基因、光辐射、太空搭载等各类型的种子层出不穷，品种的更新速度不断加快[18]，品种筛选成为设施生产的首要工作。

狭义的引种是指从其他地区或国外引进作物品种，经过试验比较，把表现优良的品种直接在本地区繁殖推广种植[54]，品种筛选种植属于狭义引种范畴，引种后能否适应新的生态环境决定引种的成败。生态环境包括气候、土壤、生物等各种对植物的生长发育有明显影响的和直接为植物所同化的因素，即生态因素，并且它们相互影响、相互制约，综合起作用，形成复合体[55]。赵光材和赵瑞林[56]对云南红河引种种植10年以上的60种植物进行分析后发现：因寒害和土壤条件不适宜而不能生存，或因早期生长势太差，管理成本过高而放弃的有9种，占15%，发展面积不大的有38种，它们种植或存在风险。设施蔬菜生产品种的筛选除了符合植物引种的要求，还必须高产、优质。品种筛选有品种检疫、品种试验、栽培试验3个步骤。

品种检疫是指品种应从正规渠道引进通过审定和检疫的品种[57]，避免种子出现质量问题。

品种试验包括观察试验、品比试验。观察试验是小面积栽培，依据宏观表现、产量等大致筛选出优势品种。品比试验需设试验小区，试验小区面积应8～10 m2[58]，至少3次重复。品比试验工作量大而精，包括考察研究试验品种的生育期、植物学性状、丰产性[59]、病虫害和生理性病害等；适宜的设施温度、光照、相对湿度、土壤肥力等生态因素；适宜的栽培及管理技术：定植结果期管理、灌溉量、灌溉时间及次数等。不同蔬菜作物品种还要根据其具体性状特征及品质要求进行相应的调查和测定[58]。

栽培试验指根据前两步结论对表现优良的品种归纳并总结栽培技术，选择适宜的设施进行大面积栽培试验，记录产量。此外，试验品种还要迎合市场需求。

2.3 栽培和管理技术优化

栽培和管理技术是设施蔬菜生产的关键，科学合理的栽培和管理技术能有效促进设施蔬菜生产，提高设施蔬菜的品质和产量。

合理密植是根据不同地区的不同作物选用适宜的栽培密度。番茄增产增效除良种这一主要因素外，栽培密度对产量的影响最大、最直接[60]。不同的栽培密度对番茄植株生长前期影响较小，对生长后期有显著影响[61]，因此，应结合科研单位、高校专家或推广部门开展田间试验探索适宜的栽培密度。

我国农业每年用水量约为4 000 亿m3，约占全国总用水量的65%，北方资源性缺水，特别是华北、西北区域性缺水更为严重[62]，农业节水势在必行。设施蔬菜节水有膜下异区交替灌溉技术[63-64]、滴灌、微喷灌、渗灌及小管出流灌等微灌技术[62]，促根节水技术[65-67]，隔离栽培技术[68]。

夏季遮阳可采取低成本墨汁或遮阳网代替泥水遮阳，能有效避免泥水被冲刷的不足。

引入轻简化栽培技术，如黄瓜吊蔓夹、番茄果柄夹，不伤植株，使用方便，可减轻劳动强度，提高工作效率，且成本低廉。熊蜂授粉技术是世界公认、发展绿色生态农业的一项重要措施[69]，推广熊蜂授粉技术，能够减少人工辅助授粉工作量，提高作物授粉质量[70]。

加大蔬菜推广部门经费供给和使用，加强农业科研部门、农业高校、农业技术部门及种植户之间栽培和管理技术的互动，确保各技术部门掌握第一手数据，保证编纂资料的科学性和有效性；鼓励农业高校毕业生到蔬菜园区、种植大户等基地实习、就业，提高蔬菜种植者的整体素质。

2.4 科学施肥

目前最科学的方法是测土施肥，即通过田间试验，测定土壤的性质，包括土壤的酸碱度、各种营养物质的含量；分析作物所需的营养元素，在合理施加有机肥的基础上，对不同作物在各个时期施加所需的肥料[71]。若无测土配方施肥的详实数据，应结合施用有机肥料和无机肥料，有机肥应充分腐熟，适量施用，推广使用秸秆反应堆技术[72]，优质农家肥的施用量应控制在每667 m23 000～5 000 kg，要与土壤混合均匀[73]；化肥要控制氮肥量，增加磷钾肥量。微肥多作基肥，也可用于拌种、浸种或根外追肥[73]或叶面喷施，做到各营养元素的平衡补给，尤其要考虑钙、镁肥的补充。蔬菜是喜肥水作物，避免干旱施肥造成烧根现象，推广水肥一体化技术，推荐使用水溶肥和冲施肥，科学筛选并合理使用微生物肥和寡糖等大分子叶面肥[74]。

2.5 病虫害综合防控

设施蔬菜病虫害的防治可采取植物检疫、农业防治、抗性品种的利用、生物防治、物理机械防治、化学防治[75]的综合防控技术。

土传病害的农业防治可选用抗病品种、轮作倒茬、增施有机肥、栽培防控、土壤消毒[76]、调节土壤pH[77]、恶化有害微生物生态环境等措施；生物防治是国内外防治土传病害研究的热点，主要包括引用拮抗菌、接种有益微生物、利用化学他感作用[78]；设施蔬菜土传病害种类较多，显症时用药防治效果较差[75]，未来的化学防治土传病害的研究和应用将向无公害的套餐方式发展[78]，土壤电液爆处理技术、土壤微水分电处理技术[79]是当前较新的防治土传病害方法。

筛选抗性番茄品种抵御复合病害侵染。近两年田间试验筛选的“改良瑞星5号”和“博美”番茄品种对ToCV与TYLCV复合侵染有抗性。2013年在番茄上喷施丰农番茄专用艾格里生物肥（光合细菌PSB-1），能提高番茄对复合病害的抗性。防虫网、粘虫板或化学方法防治介体昆虫——烟粉虱是间接防控ToCV与TYLCV复合侵染有效的方法之一。捕食螨也可以用于烟粉虱的生物防治中，在甜椒温室释放胡瓜钝绥螨对烟粉虱的控制效果可以达到94%[80]。

野蛞蝓的化学防治可使用生石灰[81]、草木灰[82]、诱集堆[83]、啤酒诱杀[84]；浸有辣蓼、博落回的水提、醇提液对蛞蝓具有拒食作用[85]，植物源杀虫剂如南蛇藤和银杏叶片的乙醇粗提物[86]能杀死蛞蝓；转基因技术中转蜡梅凝集素基因有明显的抗蛞蝓活性[87]。不同种类蛞蝓因为壳、厣的有无，体表黏液等生理和生物学差异对不同药剂的反应势必存在不同[88]，针对邯郸地区的蛞蝓防控仍有待研究。

生产中仍要坚持综合应用多种防治措施来防治韭蛆[89]。目前，昆虫病原线虫作为生物杀虫剂在欧美、澳大利亚、韩国、日本等广泛应用于害虫的综合治理[90]。笔者在邯郸地区使用奈玛昆虫病原线虫防治韭蛆的效果优于毒死蜱，其持效性好，但速效性差，可以作为防治韭蛆的新型杀虫剂[74]。有文献报道噻虫胺防治韭蛆效果显著，可以作为防治韭蛆的环境友好型农药[91]。

设施蔬菜生理性病害应从无病症、分布均匀性、无传染性、可恢复性、关联性[92]等几个方面区别于普通病害。雾霾天气造成的生理性病害可采取悬挂反光膜，适时揭开或覆盖草苫子或薄膜[4]、PO膜[48]，打开补光灯[93]等措施。有害气体造成的生理性病害可采取通风，施用充分腐熟的有机肥，减少尿素、碳铵的使用，田园清理等措施。

3 小结

近几年生态环境条件、耕作与管理技术、人为因素的改变导致邯郸地区设施蔬菜生产出现了一系列问题，采取适当措施优化设施蔬菜生产技术对华北地区设施蔬菜生产具有重要的参考价值。尽管针对各问题提出了相应的对策，但量化标准仍未明确，希望能引起有关部门、专家学者、技术人员和种植者的注意，应用科研服务技术、技术推广服务生产、生产反馈科研的发展模式，采取相应的措施来保障华北地区设施蔬菜健康、稳定发展。

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