1、生產技藝 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES水分是蔬菜幼苗的重要組成,約占鮮質量的 92%以上, 這是幼苗旺盛的生命代謝所必須的 。 當水 分供應充足時, 細胞維持較高的膨壓, 同化作用 、 異化 作用和物質運轉得以高速進行,細胞快速分裂和伸 長, 使幼苗表現出迅速生長 。 反之, 水分缺乏, 幼苗生 長發育也隨之減緩或停滯 。所謂穴盤苗的水分管理, 就是充分認識蔬菜幼苗 水分需求規律以及穴盤特定容器條件下基質 -幼苗 水分運動規律, 通過科學高效的灌溉方式, 供給每株 幼苗適量 、 均一的水分, 調控幼苗正常的生長速率, 使 幼苗保持良好的株型和整齊度 。水分管理在蔬菜幼苗生長

2、發育調控中占有非常 重要的位置 。 管理不善, 常常導致幼苗徒長, 養分流 失, 抗逆性下降, 病害發生嚴重, 根系壞死等 。 因此, 蔬 菜集約化育苗水分管理總是由經驗頗豐的技術人員 完成 。1蔬菜穴盤苗對水分的需求規律蔬菜苗期絕對生長量和蒸騰面積小, 每株幼苗水 分消耗量也非常小 。 但是, 幼苗本身含水量高, 根系不 發達, 缺乏保護組織 (如表皮細胞的角質化和蠟被 , 決定了幼苗吸水能力弱且極易失水萎蔫 。 因此, 盡管 幼苗耗水量小, 但水分供應必須充分 。穴盤苗從播種至成苗可分為 5個階段, 為滿足各 階段幼苗水分需求, 同時兼顧幼苗株型調控, 幼苗不 同發育階段水分供應量和頻度也

3、不盡相同 。 總體上, 對于所有蔬菜 (果菜類 、 葉菜類 穴盤苗, 水分供應量 和頻度基本呈 “ 高 低 低 中 低 ” 的變化趨勢 。 第 階段保證基質較高濕度,有利于種子吸水和萌發; 第 、 階段控制基質濕度主要為防止穴盤苗下胚 軸 、 上胚軸的徒長; 第 階段保證基質中等濕度用來 維持穴盤苗正常生長發育; 第 階段降低基質濕度以 提高穴盤苗的抗逆性 。即使在同一階段,因種子大小或播種方式不同, 基質水分供應也會產生差異 。 大粒種子 (如西瓜 、 南瓜 種子等 , 播種較深, 小粒種子 (如結球甘藍 、 芹菜種子 等 , 播種較淺 。 在第 、 階段小粒種子孔穴基質更 不能缺水, 一旦

4、水分較少, 表層干燥, 種子無法萌發或 幼苗萎蔫倒伏 。 黃瓜種子若是浸種催芽后播種, 27 左右條件下經 24h (小時 即可出苗, 如果第 階段基 質保持較高含水量, 極易形成徒長苗 (或高腳苗 。 由于不同蔬菜種類缺水后木質化速度及幼苗老 化程度不同, 對于容易老化的蔬菜, 苗期水分管理也 應特別注意 。 據試驗, 應用 50孔辣椒穴盤苗, 二葉一 心時開始供給基質 50%、 60%、 70%、 80%、 90%最 大持水量的水分, 其中 80%處理莖木質素含量最小, 而幼苗葉片葉綠素含量 、 光合速率 、 植株壯苗指數 、 根 冠比 、 日均絕對生長量最大 。2基質含水量與測定方法表示

5、基質含水量的常用術語有濕度 、 飽和含水 量 、 持水量 、 相對含水量 、 絕對含水量等, 生產上許多 人并不能正確認識這些術語的含義, 從而無法準確判 斷育苗基質含水量和借鑒相關的技術成果, 更難以制 定精準的苗期水分管理計劃 。2.1濕度 濕度為某一時刻基質水分質量占基質質 量的百分率, 即 (IW-DW /IW ×100%, 式中 IW 為 某一時刻已知體積的基質質量, DW 為同體積基質 105 烘干 24h (小時 后稱取的基質質量, IW-DW 為同體積基質的水分含量 。2011(9:36-40尚慶茂博士 “ 蔬菜集約化穴盤育苗技術 ” 系列講座 第五講 蔬菜穴盤苗水分

6、管理技術 尚慶茂尚慶茂, 中國農業科學院蔬菜花卉研究所, 北京市海淀區中關村南大街 12號, 100081, 電話稿日期:2011-04-06; 接受日期:2011-04-12基金項目:農業科技成果轉化資金項目 (2009GB23260439 , 國家大宗蔬菜產業技術體系專項 (nycytx-26中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES生產技藝方法是: 取干燥 、 潔凈鋁盒 3個, 標號并分別 稱取質量 (W 1 。 填裝基質并敲擊鋁盒外壁, 保證 3盒之間基質填裝密度一致,稱取鋁盒和基質質量 (W 2 。 將鋁盒和基質放入鼓風干燥箱 105 烘干 24h

7、(小時 , 再稱取鋁盒和基質質量 (W 3 。 計算濕 度, IW=W2-W 1, DW =W 3-W 1,分別計算 3個鋁盒中的 基質濕度, 最后平均獲得最終的濕度 。2.2絕對含水量 絕對含水量是將某一時刻基質 105 下烘干至恒重時失去的水分質量或體積占烘 干基質質量或體積的百分率, 也稱質量含水率 (或容 積含水率 。 容積含水率 (% =質量含水量 (% ×基質 容重 (mg ·cm -3 。測定方法基本與濕度相同, 只是絕對含水量比較 的基準是烘干基質質量 (或容積 , 而濕度是原始未烘 干基質質量, 顯然, 絕對含水量遠大于濕度 。2.3飽和含水量 飽和含水量

8、或稱飽和持水量, 指 單位體積風干基質孔隙全部充滿水分時的最大含水 量, 包括吸濕水 、 膜狀水 、 毛管水和重力水 。 飽和含水 量由基質性質決定, 代表基質的最大蓄水能力, 單位 常用 kg ·L -1表示 。 常用作育苗基質物理特性的判斷指 標, 在苗期則可以用于計算最大灌水量 。 當基質達到 飽和含水量時, 水勢基本為 0, 再無吸水能力, 基質通 氣性能極差 。方法是: 將待測基質置避風處自然風干至恒 重 。 取 3個環刀 (體積 V , 下底用無孔底蓋扣緊 。 填裝風干基質并敲擊環刀外壁, 保證 3個環刀基 質填裝密度一致, 稱取環刀和基質質量 (W 1 。 用 吸管吸取

9、潔凈水從環刀敞開的上表面緩慢將水滴入 基質, 直至水均勻地充滿基質, 靜置 3h (小時 , 若水 位下降, 繼續滴水至充滿基質, 稱取環刀和基質質量 (W 2 。 計算飽和含水量, (W 2-W 1 /V, 分別計算 3個環刀中基質飽和含水量,最后平均獲得最終的飽 和含水量 。2.4持水量 持水量是基質飽和持水量減去重力水 后基質所能保持的水分 。 重力水很快從排水孔排出, 基本上不能被幼苗吸收利用 。測定參照飽和含水量, 只是步驟 后, 用帶孔 的環刀蓋扣緊環刀上表面, 并倒置使水分靠重力自然 排出, 直至不再有水流出, 重新將環刀上下反轉, 去掉 帶孔環刀蓋, 稱取環刀和基質質量 (W

10、3 , 計算持水量, (W 3-W 1 /V, 常用單位 kg ·L -1。2.5相對含水量 相對含水量是某一時刻單位體積 基質水分含量占基質持水量或基質飽和持水量的百 分率, 顯然, 相對含水量可能是兩個不同的數值, 由于 基質飽和持水量大于基質持水量, 相對于基質持水量 的相對含水量肯定大于相對于飽和持水量的相對含 水量 。 可用于確定苗期灌水時間 。2.6基質濕度感官測定 有經驗的育苗者,還可以 通過看 、 掂 、 摸等方式判斷穴盤基質濕度, 濕的基質 顏色偏暗, 掂起穴盤質量較重, 用手指輕壓基質感 覺冷涼, 相反, 干的基質顏色發白, 質量小, 指壓無冷 涼感 。取基質于手

11、掌, 根據手感可將基質濕度粗略分為 級:I 濕, 用手擠壓時水能從基質中流出; 潮, 放在 手上留下濕的痕跡, 但無水流出; 潤, 放在手上有涼 潤感, 用手壓稍留下印痕; 干, 放在手上無冷涼感 。 3灌溉水質與水處理水質是水體質量的簡稱, 標志著水體的物理 (如 色度 、 濁度 、 臭味等 、 化學 (無機物和有機物的含量 和生物 (微生物 、 浮游生物 、 底棲生物 的特性及其組 成狀況 。蔬菜集約化育苗多選擇使用自來水 、 深井水等潔 凈水源, 很少使用河水 、 池塘水 、 蓄積雨水, 杜絕使用 工礦企業污水 、 養殖企業廢水, 因此, 基本可以排除水 質中有機物 、 生物的影響 。

12、當然, 生產上有時為了防止 灌溉水水溫過低造成幼苗冷害, 在育苗設施內設置貯 水罐 (箱 , 貯水罐 (箱 長期使用也存在生物污染, 應 按時清洗及在罐 (箱 周邊進行殺菌處理 。一般情況下,與幼苗關系密切的水質指標包括 pH 、 EC 值 、 堿度 、 硬度 、 離子組成等, 它們直接或間接 影響蔬菜穴盤苗生長發育 。 因此, 灌溉水必須經過處 理才能用于穴盤苗生產 。3.1水質堿度反映水中溶解的碳酸根 (CO 32- 、 碳酸氫根 37 生產技藝 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES(H CO 3- 、 氫氧根 (OH - 等離子決定的中和酸性物質 的能力 。 堿度的大小通常用

13、稀釋的酸滴定水至 pH 等 于 4.5時酸液的用量表示, 以 CO 32-計, 單位是 mg ·kg -1或 mmol ·L -1。 灌溉高堿度 (>80mg ·kg -1 的水引起基 質 pH 升高, 低堿度 (<40mg ·kg -1 的水降低基質 pH 緩沖能力 。 通常 4080mg ·kg -1是比較適宜的堿度 范圍 。Na +與 Ca 2+、 M g 2+存在拮抗效應, 高 Na +引起 Ca 2+、 M g 2+潛在缺乏 。 高濃度 Na +, 還會增加基質陽離子含量 水平, 提高基質持水能力, 降低通透性, 最終影響

14、根系正常呼吸作用 。 Na +危害性可用可吸收率 (SAR 衡量 。 SAR <2, Na +濃度小于 40mg ·kg -1,不會對基質和幼 苗產生較大影響, 屬于較正常的范圍 。 提高灌溉水的 可溶性鹽含量,有利于降低 Na +吸收率及其對幼苗 的危害 。NO 3-等大部分離子是幼苗必需的營養成分, 但在 灌溉水中含量太高,會給幼苗養分管理造成很大麻 煩 。 特別是當這些離子含量非恒定 、 可變時, 極易造成 基質養分含量的不穩定和比例失衡 。3.2水處理 當水質無法滿足蔬菜穴盤育苗的要求 時, 只能進行水處理 。 水處理的方法有酸化 、 肥料調 節 、 軟化 、 過濾 、

15、 反滲 、 臭氧化 、 溴化 、 氯化等 。表 1酸化灌溉用水常用酸的種類及其特性種類 濃度 每 1000L 水中加入 100mL酸時增加的元素濃度相對安全性HNO 367%(w/w , 液體, 密度 1.42N 21.1mg ·L -1腐蝕性 、 危險性強, 注意避免直接接觸到煙霧和酸液 H 3PO 475%(w/w , 液體, 密度 1.58P 37.4mg ·L -1具輕微腐蝕性, 可引起眼和皮膚的不適, 對衣物有腐蝕性 H 2SO 435%(w/w , 液體, 密度 1.26S 14.4mg ·L -1具輕微腐蝕性, 可引起眼和皮膚的不適, 對衣物有腐蝕性

16、 H 3C 6H 5O 795%, 固體 無 可對皮膚 、 眼睛產生微弱刺激由于 HNO 3、 H 3PO 4中的 N 、 P 都是施肥時需要加 入的營養元素, 當需要大量使用 HNO 3、 H 3PO 4調節水 的 pH 值時,就要考慮在肥料中降低 N 或 P 的用量, 以避免造成這些元素過量 。 蔬菜苗期對 N 的需求量 比較大, 可以考慮用 HNO 3調節水的 pH 值 。 另外, 還 要考慮蔬菜種類, 對 N 需求量大的蔬菜考慮用 HNO 3調節, 喜磷蔬菜考慮用 H 3PO 4調節 。H 3C 6H 5O 7和其他 3種酸比較, 使用時不會和化學 肥料 、 殺蟲劑 、 殺菌劑中的一些

17、離子發生反應, 不會降 低或抑制肥效或藥效,葉面灌溉對幼苗的損傷小, 是 比較理想的酸化處理劑, 但價格比較貴, 使用成本高 。 葉面灌溉, 建議使用 H 3C 6H 5O 7來調節 pH 值 。酸化處理時,首先要通過實驗找出調節到期望 -酸比例, (切忌 水加到酸, 易引起爆炸 , 然后攪拌均勻 。 酸都是具有 腐蝕性的, 特別是 HNO 3在操作時會產生煙霧, 人若 吸入這種煙霧, 會傷害呼吸道, 因此在使用任何一種 酸時, 都要做好防護工作, 要戴防護鏡 、 防酸手套 、 防 酸圍裙 、 口罩等, 防止皮膚或眼睛暴露在外面 。pH 值相同的水, 堿度可以是不同的, 甚至相差很 大 。 而

18、堿度越大, 調低 pH 值時酸用量就越多 。 譬如, pH 9.3、 堿度 71mg ·kg -1的水, pH 調至 5.8, 每 1000L 水需要加入 35%的 H 2SO 4102mL ;而 pH 8.3、 堿度 310mg ·kg -1的水, pH 調至 5.8,每 1000L 水需要加 入 35%的 H 2SO 4435mL 。中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES生產技藝要持續使用酸性肥料降低堿度, 又必須控制 NH 4+, 防 止穴盤苗徒長 。 使用含有鈣 、 鎂的堿性肥料, 對鈣 、 鎂 含量較低的低堿度水 (<50mg ·kg -

19、1 非常有益, 可以 增加基質緩沖能力 。樹脂軟化裝置是采用離子交換原理,由控制 器 、 樹脂罐 、 鹽罐組成的一體化設備 。 其控制器可選 用自動沖洗控制器 、 手動沖洗控制器 。 自動控制器 可自動完成軟水 、 反洗 、 再生 、 正洗及鹽業箱自動補 水全部工作的循環過程 。 樹脂罐可選用玻璃鋼罐 、 炭鋼罐或不銹鋼罐 。 鹽罐主要裝備鹽, 用于樹脂飽和 后的再生 。要求入口水壓 0.180.6M Pa ,工作溫度 155 , 源水硬度 <8mmol ·L -1, 工作電源一般為 220V/50 Hz , 再生劑為 NaCl , 再生方式有順流 /逆流, 交換劑為 001&

20、#215;7型強酸性離子交換樹脂 。 出水硬度 0.03 mmol ·L -1。超濾膜的孔徑是數十至幾百埃, 介于反滲透與微 孔膜之間 。 超濾膜的孔徑是由一定相對分子質量的物 質進行截留試驗測定的, 并以相對分子質量的數值來 表示 。 在水處理中, 應用超濾膜來除去水中的懸浮物 質和膠體物質 。 超過濾膜受到污染或結垢時, 一般采 用雙氧水或次氯酸鈉溶液來清洗 。 不能通過反洗來清 洗膜面 。超過濾最高運行溫度為 45 , pH 1.513.0。 超 過濾是去除水中有機物質的一項措施, 也可以去除微 量膠體物 、 生物體以及樹脂碎末等 。 超過濾常置于除 鹽系統之后,或置于反滲透裝

21、置之前來保護反滲透 膜 。 超濾膜組件中所用的膜材料一般有:二醋酸纖維 (CA 、 三 醋 酸 纖 維 (CTA 、 氰 乙 基 醋 酸 纖 維 (CN-CA 、 聚 砜 (PS 、 磺 化 聚 砜 (SPS 、 聚 砜 酰 胺 (PSA 、 酚酞側基聚芳砜 (PDC 、 聚偏氟乙烯 (PVDF 、 聚丙烯腈 (PAN 、 聚酰亞胺 (PI 、 甲基丙烯酸甲酯 -丙烯腈共聚物 (M M A-AN 及纖維素等 。 其中以 CA 、 PS 、 PAN 等應用較為廣泛 。4灌溉方式蔬菜穴盤育苗一般在設施環境條件下進行, 苗盤 距離地面 2080cm ,無法獲得自然降水和地下水, 只能依靠灌溉獲得水分

22、 。4.1手工灌溉 手工灌溉是最靈活的灌溉方法, 它 可以灌溉穴盤苗的任意部分 。 缺點是用工多, 勞動成 本高, 且有時水滴大 (300500m , 易沖倒幼苗 。 4.2固定噴淋器 固定噴淋系統廣泛地應用于穴盤 苗灌溉 。 噴嘴可以安裝在從工作臺底部升起的梯級豎 板上, 也可以安裝在穴盤苗上方的水管上 。 噴水的均 勻性是一個問題, 很難設計一個噴淋系統使得噴水區 域沒有重疊或完全重疊 。 水滴一般比弦桿或霧化系統 產生的水滴大 。4.3移動弦桿噴霧器 移動弦桿噴霧器是目前集約 化穴盤苗生產應用最廣泛的灌溉方法 。 通過在移動速 度均勻的弦桿上安裝一組霧化噴頭, 形成一條均勻的 水帶 。

23、隨著技術的不斷改進, 如可變速馬達 、 各種可供 選擇的噴頭等, 通過控制灌水量和移動速度能夠滿足 穴盤苗對水分的需求 。4.4霧化 霧化系統產生的水滴大小非常合適 (5m 且均勻, 不會對穴盤苗產生機械損傷 。 常用于穴 盤苗催芽室 。 缺點是要求使用高純度的水源, 此外, 該 系統應用于溫室易于提高室內空氣相對濕度, 在溫室 內屋面凝結成水滴, 掉落的水滴會打傷幼苗葉片并且 使孔穴中的基質分散 。4.5底部灌溉 通過底部灌溉水分從排水孔進入基 質, 水分供應量均勻, 葉片始終保持干燥, 且勞動成本 低 。 缺點是當穴盤和水接觸時孔穴中下層的基質很快 達到飽和, 因為穴盤底部不能徹底干燥,

24、地下灌溉中 根系的修剪也是普遍存在的問題 。5蔬菜穴盤苗水分吸收5.1水分在基質中的存在狀態 多數情況下,穴盤 基質中的水分可分為 4類:一類是吸濕水,指基質顆粒從空氣中吸收的氣 態水分, 由基質顆粒表面分子引力作用引起 。 吸濕水 多少取決于基質顆粒表面積大小和空氣相對濕度 。 吸濕水被基質緊緊吸附, 幼苗難以利用, 實際上是無 效水分 。 吸濕水在 105 的溫度下轉變為氣態, 脫離 基質顆粒表面分子力的吸附而跑出 。 吸濕水數值等 于基質風干質量與烘干質量的差值占風干基質體積 的比例 。39 生產技藝 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES二類是膜狀水, 指吸濕水外膜狀吸附于基

25、質顆粒 表面的水分, 重力無法使膜狀水移動, 但其自身可以 從水膜較厚的部分向水膜較薄的地方移動, 幼苗可以 利用膜狀水, 但由于膜狀水移動速度極慢, 不能及時 供給幼苗需要 。三類是毛管水, 基質顆粒間的小孔隙會形成毛管 力,毛管水由毛管力小的方向移向毛管力大的方向 。 毛管力與水的表面張力成正比,與毛管直徑成反比 。 毛管水可以克服重力懸著于基質顆粒之間, 且移動速 度快, 是可供幼苗利用的主要水分 。四類是重力水,不受基質顆粒和毛管力吸持, 受 重力作用向下由排水孔流失的水分 。 幼苗可以利用重 力水, 但重力水流失很快, 導致重力水利用率很低 。 5.2水分在基質中的運動 不同灌溉方式

26、,水分進 入穴盤基質的方向截然不同 。 頂部灌溉, 水分從孔穴 的上部進入基質,水分受重力作用以向下運動為主, 運動過程中逐層填充基質顆粒孔隙之間, 小部分水分 受水分張力 、 毛管力作用而水平運動 。 底部灌溉, 水分 從穴盤排水孔逆重力向上運動 。 頂部灌溉幼苗葉片也 可以吸收少量水分, 底部灌溉幼苗葉片是干燥的 。 灌溉剛結束時,孔穴基質吸收的水分主要受 3個力的作用, 重力使水分向下運動, 水分張力阻止水 分運動,毛管力使水分由毛管力小的部位向毛管力 大的部位運動 。 隨著距離灌溉結束時間的延長, 水分 會保持相對靜止, 占據基質通氣孔隙的水分排出, 持 水孔隙全部充盈水分,孔穴各部位的基質含水量均 勻一致 。隨著時間的進一步延長, 排水孔附近和上表面基 質在基質和空氣間水勢差以及空氣對流的作用下, 基 質水分開始蒸發, 出現孔穴上 、 下層含水量下降, 并明 顯小于孔穴中部 。 當幼苗具有一定的葉面積后, 受幼 苗植株蒸騰拉力的作用, 水分由基質進入根系, 沿木 質部到達葉片, 通過氣孔 、 表皮細胞散發到空氣中 。 與 此同時,水分沿濕度梯度從高水勢處向低水勢處流 動, 逐漸形成一個干濕交界分明的橢球體形狀, 稱為 濕潤球, 球面各處基質水勢