水肥气一体化在设施甜瓜栽培上的应用

周 勃，高 强,*，符小发，任海龙，张 龑，仙 鹤，张 浩

（1.新疆农业科学院海南三亚农作物育种试验中心，海南 三亚 572014；2.新疆农业科学院农作物品种资源研究所，新疆乌鲁木齐 830091；3.广州市农业科学研究院，广东 广州 510335；4.新疆农业科学院综合试验场，新疆 乌鲁木齐 830012）

1995年吴明珠院士采用大棚生态型无土栽培方式使得新疆哈密瓜在海南三亚种植成功，海南甜瓜开始从露地栽培向设施栽培发展[1]。随着栽培技术的提高，2016年三亚、乐东、陵水和东方4个地区甜瓜栽培面积就已达到4 734 hm2，目前膜下滴灌、水肥一体化灌溉的栽培方式在三亚设施甜瓜生产中也日趋成熟[2-3]，但受地膜覆盖和采用低含氧量井水灌溉等综合因素的影响及土壤缺氧和甜瓜根系间歇性低氧的胁迫，根系代谢和微生物活性不佳[4-5]，导致三亚设施甜瓜减产。

根系缺氧对三亚设施甜瓜栽培不利，根据三亚现有的设施灌溉系统、甜瓜的水肥需求规律，引进微纳米气泡发生装置和过氧化尿素肥料，开展了多年增氧灌溉试验，确定了以微纳米气泡发生装置作为增氧设备的水肥气一体化栽培技术，以期为三亚甜瓜的可持续发展提供借鉴。

1 经济效益分析

水肥气一体化技术是在三亚广泛使用的设施甜瓜栽培技术的基础上，加装微纳米气泡发生器作为增氧设备，安装简单且成本低廉。国产微纳米气泡发生器的成本价格在6 000元左右，日本本洲进口的试验用微纳米气泡发生器价格在18 000元左右。在设备维护保养较好的情况下，每台设备可使用5年左右，每年种植2季，可供应3 667 m2左右设施甜瓜，折合每667 m2设施甜瓜新增成本为：国产设备每667 m2增加成本200元，日本本洲进口设备每667 m2增加成本600元。使用该技术和常规种植管理方式相比，平均单果质量提高19%，每667 m2种植1 700～1 800株，商品株数1 700株，折合667 m2产量提高578 kg，市场价格稳定在4元/kg左右，每667 m2增收1 612～2 012元。效益分析见表1。

2 设施农业水肥气一体化系统建设

增氧系统是实现设施农业水肥气一体化的必要设备，同时配合供水系统、过滤系统、施肥系统和管道系统等使用。

2.1 供水系统

在设施大棚旁边修建1个3～6 m3的蓄水池，配套1个0.75 kW的清水泵，用内径25 mm的塑料软管连接，连接处用不锈钢卡扣固定，水源为机井。1个清水泵供水面积约667 m2，蓄水池可用于溶解肥料。

2.2 增氧系统

土壤中O2不足会影响作物根系和土壤呼吸，降低ATP的产生，减少根系对水分和养分的吸收以及对冠体的营养传输。增加根部O2会增加根系对P、K肥的吸收[6]。微纳米气泡发生装置体积小，主要由空气压缩机、循环水泵、压力溶气罐和释放器组成[7]，安装使用方便。加压溶气析出气泡机制形成的微纳米气泡具有在水中存在时间长、不易浮出而破裂的特点，可提高水溶解氧含量2倍以上，三亚实测水中溶解氧含量从3.4 mg/L增加至7.2 mg/L。在外接制氧机的情况下，可更明显提高水溶解氧含量。经过2年的增氧灌溉试验，采用微纳米气泡发生装置增氧有利于甜瓜生产各时期的养分和水分管理，增产效果显著，每667 m2增产20%左右[8]。

装置安装方法：将微纳米气泡发生装置放置于水池边，装置的进水管和出水管（释放器）均放入水池中，对水池中的水进行增氧；同时，水池中安放0.75 kW的清水泵，被用作增氧水泵灌溉系统。安装时，出水管（释放器）和进水管与微纳米气泡发生装置主机连接处需要安装稳固、严实，不漏气。安装灌溉系统时，毛管的长度应不长于50 m，以免毛管末端溶解氧浓度明显降低。

表1 经济效益分析

2.3 过滤系统

配备筛网过滤器，滤除灌溉水中的悬浮物质和固体颗粒，防止各种污染物进入灌溉系统而堵塞滴头，或在系统中形成沉淀而影响使用。

2.4 管道系统

管道系统包括主管、支管、毛管。主管由25 mm PVC塑料管组装而成，与潜水泵软管连接延伸到设施大棚内，可视情况安装球阀开关。支管由6.6 cm无孔滴灌带连接而成，根据甜瓜种植行距打孔安装，并旁通连接毛管。毛管为滴孔间距10～20 cm、滴头流量2 L/h的迷宫式或贴片式滴灌带，滴灌带铺设于行间。

3 水肥一体化技术

3.1 品种选择

三亚设施甜瓜以厚皮网纹甜瓜种植为主，品种如长香玉、金蜜6号、西州蜜17号、西州蜜25号、黄梦脆、耀农25号、口口脆、玫珑、金海蜜等。

3.2 培育壮苗及定植

3.2.1 播种育苗

甜瓜育苗可在设施大棚内进行，一般在每年的2—3月、8—9月、11—12月进行，每年可种植3季，为降低台风和病虫害风险，也可种植2季，播种在1—2月、9—11月进行。三亚甜瓜设施大棚采用顶部加厚塑料薄膜覆盖防水＋四周孔径为1.5 mm的纱网防虫，育苗前确保大棚封闭严实，做好防鼠工作。市场采购瓜菜专用的育苗基质或腐熟的椰糠∶细砂＝（2～3）∶1（体积比），加适当清水拌匀，以抓起基质捏成团、不滴水且掉到地上能散开为宜。将拌好的基质装入72孔瓜菜育苗穴盘中，后将种子直播于穴盘中，用基质覆盖，播种深度控制在1～2 cm。播完种后在表面覆盖1层拌好的基质，并浇透水。

播种后棚内温度高、蒸发量大，每天浇1次清水，确保基质保持湿润状态，3～5 d即可出苗。甜瓜出苗后需水量增大，每天早晚浇1次透水，7～10 d甜瓜幼苗长至2～3片真叶时即可移苗定植。

3.2.2 定植

清除杂草，每667 m2撒施腐熟羊粪1 t、复合肥（17-17-17）50 kg、生石灰60～80 kg、阿维菌素杀菌剂2 kg，整平土地，做成高垄畦，垄距150 cm，垄高20 cm，一般大行距90 cm，小行距60 cm。每垄铺设2条滴灌带，贴片式滴灌带垫片朝下摆放，且摆放在2行甜瓜穴内侧，然后覆盖地膜，并将膜两边拉紧、压实。定植前1 d浇透水，用打孔器打孔，孔距40 cm，将甜瓜带基质苗从穴盘里取出，放入苗穴内，用细土封严穴孔，再次浇透水，可随水滴入74.63 kg/hm2甲壳素海藻肥，有利于幼苗快速长出新根，缓苗成活。

3.3 水肥气管理

3.3.1 水肥管理

三亚种植甜瓜的土地多为旱地，以砂质改良土壤为主，保水、保肥能力较差。根据甜瓜整个生育期的需水、需肥规律，甜瓜植株苗期至坐果期的需水、需肥量逐渐增大，坐果25 d左右至成熟，需水、需肥量逐渐减少。结合三亚甜瓜种植棚内气温高、蒸发量大等特点，制定以下灌水、追肥方案。苗期至开花期以追施氮肥为主，可随水滴灌液态肥料（如甲壳素海藻肥等）；开花期至果实膨大期结束，可随水滴灌可溶性复合肥（17-17-17），复合肥需先溶解再加入水池；成熟期减少复合肥的施入，随水追施一定量的KH2PO4来补充磷肥。成熟前5～10 d停止灌水和追肥，以促进果实糖分积累，减少裂果。具体灌水施肥方案见表2。

3.3.2 增氧方案

增氧浓度：灌水前提前打开微纳米气泡发生装置增氧，随着增氧时间的延长，溶解氧浓度不断增加（3 m3的水池经1 h后增加到6.8～7.5 mg/L），之后逐渐保持不变。温室甜瓜水肥气热耦合栽培试验结果表明：溶氧量为8.25～8.74 mg/L时，甜瓜产量达到最高[9]；因此，在条件允许的情况下，可外接制氧设备，提高溶解氧浓度。每次灌水和追肥均可增氧，有利于根系对矿物质等养分的吸收。

3.4 田间管理

3.4.1 开花坐果期管理

吊蔓：植株6～l0片叶时，用塑料绳缠绕吊单蔓，及时打杈去卷须，依据棚高在25～29片叶时摘心。

授粉留瓜：授粉前和授粉期间应注意蓟马的防治。授粉选用0.1%氯吡脲（吡效隆）水剂10 mL对水1～2 kg，并在该液体中加入5 mL 2.5%适乐时，喷施雌花，每株喷施相邻的2～3个雌花，高温时注意施用低浓度，全天均可喷施；或者采用人工辅助授粉进行，具体方法为：于雌花开放的08：00—10：00，采摘当天开放的雄花，将雄花花粉直接轻轻涂抹于雌花柱头上。一般选择主蔓10～14节雌花授粉坐瓜，授粉后5～10 d幼瓜长至鸡蛋大小即可吊瓜。选瓜时淘汰畸形瓜，同时将未坐瓜节位的子蔓全部去除，1株留1瓜，淘汰的幼瓜要及时清理出大棚。

表2 灌水施肥方案

3.4.2 病虫害防治

三亚设施甜瓜主要病害有白粉病、霜霉病、病毒病，主要害虫有美洲斑潜蝇、蓟马、蚜虫、粉虱、根结线虫等。采收前15 d不用有机农药防治，而用化学防治且要考虑安全间隔期。防治甜瓜霜霉病，可用64%恶霜·锰锌可湿性粉剂500倍液喷雾（安全间隔期为4 d）、72.2%普力克水剂600～1 000倍液喷雾（安全间隔期为3 d）；防治白粉病可喷施50%甲基托布津可湿性粉剂500倍液（安全间隔期为7 d），或32.5%嘧菌酯悬浮剂1 500倍液（安全间隔期为7 d）；防治甜瓜病毒病以预防传播媒介蚜虫和蓟马的大发生为主，在病毒病发生初期，防治斑潜蝇选用10%灭蝇胺悬浮剂300～400倍液（安全间隔期为7 d），每隔7～10 d施用1次，连喷2次；防治蚜虫、蓟马可选用2.5%乙基多杀菌素悬浮剂1 000倍液喷雾（安全间隔期为2 d），或25%噻虫嗪水分散粒剂3 000倍液喷雾（安全间隔期为7 d），一般初花期开始防治，每隔3～5 d施用1次，直到果实膨大吊瓜即可停止喷药。

3.4.3 采收

果实采收前5～10 d，减少灌水追肥。在保证植株不死的情况下，应停止灌水，使甜瓜糖分快速积累，当用手持测糖仪测定折光糖含量在15%以上时即可采收，注意采收前还应停止化学农药的使用。