水肥氣一體化在設施甜瓜栽培上的應用

周 勃，高 強,*，符小發，任海龍，張 龑，仙 鶴，張 浩

（1.新疆農業科學院海南三亞農作物育種試驗中心，海南 三亞 572014；2.新疆農業科學院農作物品種資源研究所，新疆烏魯木齊 830091；3.廣州市農業科學研究院，廣東 廣州 510335；4.新疆農業科學院綜合試驗場，新疆 烏魯木齊 830012）

1995年吳明珠院士采用大棚生態型無土栽培方式使得新疆哈密瓜在海南三亞種植成功，海南甜瓜開始從露地栽培向設施栽培發展[1]。隨著栽培技術的提高，2016年三亞、樂東、陵水和東方4個地區甜瓜栽培面積就已達到4 734 hm2，目前膜下滴灌、水肥一體化灌溉的栽培方式在三亞設施甜瓜生產中也日趨成熟[2-3]，但受地膜覆蓋和采用低含氧量井水灌溉等綜合因素的影響及土壤缺氧和甜瓜根系間歇性低氧的脅迫，根系代謝和微生物活性不佳[4-5]，導致三亞設施甜瓜減產。

根系缺氧對三亞設施甜瓜栽培不利，根據三亞現有的設施灌溉系統、甜瓜的水肥需求規律，引進微納米氣泡發生裝置和過氧化尿素肥料，開展了多年增氧灌溉試驗，確定了以微納米氣泡發生裝置作為增氧設備的水肥氣一體化栽培技術，以期為三亞甜瓜的可持續發展提供借鑒。

1 經濟效益分析

水肥氣一體化技術是在三亞廣泛使用的設施甜瓜栽培技術的基礎上，加裝微納米氣泡發生器作為增氧設備，安裝簡單且成本低廉。國產微納米氣泡發生器的成本價格在6 000元左右，日本本洲進口的試驗用微納米氣泡發生器價格在18 000元左右。在設備維護保養較好的情況下，每臺設備可使用5年左右，每年種植2季，可供應3 667 m2左右設施甜瓜，折合每667 m2設施甜瓜新增成本為：國產設備每667 m2增加成本200元，日本本洲進口設備每667 m2增加成本600元。使用該技術和常規種植管理方式相比，平均單果質量提高19%，每667 m2種植1 700～1 800株，商品株數1 700株，折合667 m2產量提高578 kg，市場價格穩定在4元/kg左右，每667 m2增收1 612～2 012元。效益分析見表1。

2 設施農業水肥氣一體化系統建設

增氧系統是實現設施農業水肥氣一體化的必要設備，同時配合供水系統、過濾系統、施肥系統和管道系統等使用。

2.1 供水系統

在設施大棚旁邊修建1個3～6 m3的蓄水池，配套1個0.75 kW的清水泵，用內徑25 mm的塑料軟管連接，連接處用不銹鋼卡扣固定，水源為機井。1個清水泵供水面積約667 m2，蓄水池可用于溶解肥料。

2.2 增氧系統

土壤中O2不足會影響作物根系和土壤呼吸，降低ATP的產生，減少根系對水分和養分的吸收以及對冠體的營養傳輸。增加根部O2會增加根系對P、K肥的吸收[6]。微納米氣泡發生裝置體積小，主要由空氣壓縮機、循環水泵、壓力溶氣罐和釋放器組成[7]，安裝使用方便。加壓溶氣析出氣泡機制形成的微納米氣泡具有在水中存在時間長、不易浮出而破裂的特點，可提高水溶解氧含量2倍以上，三亞實測水中溶解氧含量從3.4 mg/L增加至7.2 mg/L。在外接制氧機的情況下，可更明顯提高水溶解氧含量。經過2年的增氧灌溉試驗，采用微納米氣泡發生裝置增氧有利于甜瓜生產各時期的養分和水分管理，增產效果顯著，每667 m2增產20%左右[8]。

裝置安裝方法：將微納米氣泡發生裝置放置于水池邊，裝置的進水管和出水管（釋放器）均放入水池中，對水池中的水進行增氧；同時，水池中安放0.75 kW的清水泵，被用作增氧水泵灌溉系統。安裝時，出水管（釋放器）和進水管與微納米氣泡發生裝置主機連接處需要安裝穩固、嚴實，不漏氣。安裝灌溉系統時，毛管的長度應不長于50 m，以免毛管末端溶解氧濃度明顯降低。

表1 經濟效益分析

2.3 過濾系統

配備篩網過濾器，濾除灌溉水中的懸浮物質和固體顆粒，防止各種污染物進入灌溉系統而堵塞滴頭，或在系統中形成沉淀而影響使用。

2.4 管道系統

管道系統包括主管、支管、毛管。主管由25 mm PVC塑料管組裝而成，與潛水泵軟管連接延伸到設施大棚內，可視情況安裝球閥開關。支管由6.6 cm無孔滴灌帶連接而成，根據甜瓜種植行距打孔安裝，并旁通連接毛管。毛管為滴孔間距10～20 cm、滴頭流量2 L/h的迷宮式或貼片式滴灌帶，滴灌帶鋪設于行間。

3 水肥一體化技術

3.1 品種選擇

三亞設施甜瓜以厚皮網紋甜瓜種植為主，品種如長香玉、金蜜6號、西州蜜17號、西州蜜25號、黃夢脆、耀農25號、口口脆、玫瓏、金海蜜等。

3.2 培育壯苗及定植

3.2.1 播種育苗

甜瓜育苗可在設施大棚內進行，一般在每年的2—3月、8—9月、11—12月進行，每年可種植3季，為降低臺風和病蟲害風險，也可種植2季，播種在1—2月、9—11月進行。三亞甜瓜設施大棚采用頂部加厚塑料薄膜覆蓋防水＋四周孔徑為1.5 mm的紗網防蟲，育苗前確保大棚封閉嚴實，做好防鼠工作。市場采購瓜菜專用的育苗基質或腐熟的椰糠∶細砂＝（2～3）∶1（體積比），加適當清水拌勻，以抓起基質捏成團、不滴水且掉到地上能散開為宜。將拌好的基質裝入72孔瓜菜育苗穴盤中，后將種子直播于穴盤中，用基質覆蓋，播種深度控制在1～2 cm。播完種后在表面覆蓋1層拌好的基質，并澆透水。

播種后棚內溫度高、蒸發量大，每天澆1次清水，確保基質保持濕潤狀態，3～5 d即可出苗。甜瓜出苗后需水量增大，每天早晚澆1次透水，7～10 d甜瓜幼苗長至2～3片真葉時即可移苗定植。

3.2.2 定植

清除雜草，每667 m2撒施腐熟羊糞1 t、復合肥（17-17-17）50 kg、生石灰60～80 kg、阿維菌素殺菌劑2 kg，整平土地，做成高壟畦，壟距150 cm，壟高20 cm，一般大行距90 cm，小行距60 cm。每壟鋪設2條滴灌帶，貼片式滴灌帶墊片朝下擺放，且擺放在2行甜瓜穴內側，然后覆蓋地膜，并將膜兩邊拉緊、壓實。定植前1 d澆透水，用打孔器打孔，孔距40 cm，將甜瓜帶基質苗從穴盤里取出，放入苗穴內，用細土封嚴穴孔，再次澆透水，可隨水滴入74.63 kg/hm2甲殼素海藻肥，有利于幼苗快速長出新根，緩苗成活。

3.3 水肥氣管理

3.3.1 水肥管理

三亞種植甜瓜的土地多為旱地，以砂質改良土壤為主，保水、保肥能力較差。根據甜瓜整個生育期的需水、需肥規律，甜瓜植株苗期至坐果期的需水、需肥量逐漸增大，坐果25 d左右至成熟，需水、需肥量逐漸減少。結合三亞甜瓜種植棚內氣溫高、蒸發量大等特點，制定以下灌水、追肥方案。苗期至開花期以追施氮肥為主，可隨水滴灌液態肥料（如甲殼素海藻肥等）；開花期至果實膨大期結束，可隨水滴灌可溶性復合肥（17-17-17），復合肥需先溶解再加入水池；成熟期減少復合肥的施入，隨水追施一定量的KH2PO4來補充磷肥。成熟前5～10 d停止灌水和追肥，以促進果實糖分積累，減少裂果。具體灌水施肥方案見表2。

3.3.2 增氧方案

增氧濃度：灌水前提前打開微納米氣泡發生裝置增氧，隨著增氧時間的延長，溶解氧濃度不斷增加（3 m3的水池經1 h后增加到6.8～7.5 mg/L），之后逐漸保持不變。溫室甜瓜水肥氣熱耦合栽培試驗結果表明：溶氧量為8.25～8.74 mg/L時，甜瓜產量達到最高[9]；因此，在條件允許的情況下，可外接制氧設備，提高溶解氧濃度。每次灌水和追肥均可增氧，有利于根系對礦物質等養分的吸收。

3.4 田間管理

3.4.1 開花坐果期管理

吊蔓：植株6～l0片葉時，用塑料繩纏繞吊單蔓，及時打杈去卷須，依據棚高在25～29片葉時摘心。

授粉留瓜：授粉前和授粉期間應注意薊馬的防治。授粉選用0.1%氯吡脲（吡效隆）水劑10 mL對水1～2 kg，并在該液體中加入5 mL 2.5%適樂時，噴施雌花，每株噴施相鄰的2～3個雌花，高溫時注意施用低濃度，全天均可噴施；或者采用人工輔助授粉進行，具體方法為：于雌花開放的08：00—10：00，采摘當天開放的雄花，將雄花花粉直接輕輕涂抹于雌花柱頭上。一般選擇主蔓10～14節雌花授粉坐瓜，授粉后5～10 d幼瓜長至雞蛋大小即可吊瓜。選瓜時淘汰畸形瓜，同時將未坐瓜節位的子蔓全部去除，1株留1瓜，淘汰的幼瓜要及時清理出大棚。

表2 灌水施肥方案

3.4.2 病蟲害防治

三亞設施甜瓜主要病害有白粉病、霜霉病、病毒病，主要害蟲有美洲斑潛蠅、薊馬、蚜蟲、粉虱、根結線蟲等。采收前15 d不用有機農藥防治，而用化學防治且要考慮安全間隔期。防治甜瓜霜霉病，可用64%惡霜·錳鋅可濕性粉劑500倍液噴霧（安全間隔期為4 d）、72.2%普力克水劑600～1 000倍液噴霧（安全間隔期為3 d）；防治白粉病可噴施50%甲基托布津可濕性粉劑500倍液（安全間隔期為7 d），或32.5%嘧菌酯懸浮劑1 500倍液（安全間隔期為7 d）；防治甜瓜病毒病以預防傳播媒介蚜蟲和薊馬的大發生為主，在病毒病發生初期，防治斑潛蠅選用10%滅蠅胺懸浮劑300～400倍液（安全間隔期為7 d），每隔7～10 d施用1次，連噴2次；防治蚜蟲、薊馬可選用2.5%乙基多殺菌素懸浮劑1 000倍液噴霧（安全間隔期為2 d），或25%噻蟲嗪水分散粒劑3 000倍液噴霧（安全間隔期為7 d），一般初花期開始防治，每隔3～5 d施用1次，直到果實膨大吊瓜即可停止噴藥。

3.4.3 采收

果實采收前5～10 d，減少灌水追肥。在保證植株不死的情況下，應停止灌水，使甜瓜糖分快速積累，當用手持測糖儀測定折光糖含量在15%以上時即可采收，注意采收前還應停止化學農藥的使用。